CN110829684B - 防爆结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够改进填充部的密闭性的防爆结构。防爆结构包括：区划壁，在容器内区划密封空间；以及布线部，连接密封空间的内部和外部，区划壁包括布线部贯通的填充部，填充部包括：内周壁面，区划贯通区划壁的具有中心轴线的开口部；填充材料，密闭内周壁面与布线部之间的间隙；第一周向槽，设置于内周壁面并填充有填充材料；以及第二周向槽，设置于内周壁面并填充有填充材料。

Description

防爆结构

相关申请的交叉参考

本申请主张日本专利申请2018-148836号(2018年8月7日申请)的优先权，为了参照而将该申请公开的全部内容并入本文。

技术领域

本公开涉及一种防爆结构。

背景技术

在用于工厂等的现场设备等中，有时要求具有耐压防爆结构等防爆结构。公知作为这种防爆结构，包括：区划壁，在容器内区划密封空间；以及布线部，连接密封空间的内部和外部，而且区划壁包括布线部贯通的填充部。例如在专利文献1的图1记载的防爆结构中，填充部具有：内周壁面，区划开口部；填充材料，密闭内周壁面和布线部之间的间隙；一个周向槽，设置于内周壁面并填充有填充材料。

现有技术文献

专利文献1：日本实用新型公开公报平7-36105号

但是，专利文献1记载的防爆结构具有由内周壁面、填充材料和布线部的线性膨胀系数差引起、伴随周围温度的变化产生的热应力而导致填充材料与内周壁面之间以及填充材料与布线部之间的粘接力容易下降的倾向，因此填充部的密闭性具有改进的余地。

发明内容

本公开的目的在于提供一种能够改进填充部的密闭性的防爆结构。

多种实施方式的防爆结构包括：区划壁，在容器内区划密封空间；以及布线部，连接密封空间的内部和外部，区划壁包括布线部贯通的填充部，填充部包括：内周壁面，区划贯通区划壁的具有中心轴线的开口部；填充材料，密闭内周壁面与布线部之间的间隙；第一周向槽，设置于内周壁面并填充有填充材料；以及第二周向槽，设置于内周壁面并填充有填充材料，所述布线部具有由贯通所述填充部的基板构成的贯通基板，以及在所述密封空间内固定于所述容器的内部固定构件，在所述贯通基板与所述内部固定构件之间设置有轴向间隙，所述轴向间隙通过在沿所述中心轴线的轴向上允许所述贯通基板与所述内部固定构件的接近，来吸收由热量产生的所述贯通基板与所述内部固定构件的整体产生的所述轴向的伸缩。按照这种结构，即使因内周壁面与填充材料的线性膨胀系数差、伴随周围温度变化产生热应力时，也能够在第一周向槽的部分和第二周向槽的部分中，在填充材料与内周壁面之间产生克服沿中心轴线的轴向的热应力的卡止力。因此，特别是能够在第一周向槽与第二周向槽之间的部分中，抑制填充材料与内周壁面的剥离的发生和进展。

在一种实施方式中，可以是第一周向槽和第二周向槽的至少任一个遍布整个周向连续设置。按照这种结构，能够有效地提高填充部的密闭性。

在一种实施方式中，可以是包括中心轴线的断面的第一周向槽和第二周向槽的至少任一个的断面形状是长方形或正方形，长方形或正方形的断面形状在角部具有C面或R面等倒角部。按照这种结构，能够有效地提高填充部的密闭性。

在一种实施方式中，可以是布线部由电导通部和光传导部的至少任一个构成，电导通部由导线、电缆等电气布线、基板、电路和电源的至少任一个构成，电路由放大器、A/D转换器和运算处理装置的至少任一个构成，光传导部由光纤等光布线构成。但是，在结构简单化方面，优选的是布线部不包括光传导部而由电导通部构成。

在一种实施方式中，可以是布线部具有由贯通填充部的基板构成的贯通基板。按照这种结构，能够提高填充部中的布线部与填充材料的粘接力，此外，能够提高在密封空间内发生了爆炸时的相对于爆炸压力的填充部中的布线部的耐久性。

在一种实施方式中，可以是布线部具有在密封空间内固定于容器的内部固定构件，在贯通基板与内部固定构件之间设置有轴向间隙，所述轴向间隙在沿中心轴线的轴向上允许贯通基板与内部固定构件的接近。按照这种结构，能够通过轴向间隙的变化来吸收由热量产生的贯通基板与内部固定构件的整体产生的轴向的伸缩，从而能够抑制贯通基板与填充材料的剥离的发生和进展。

在一种实施方式中，可以是内部固定构件是由基板构成的内部固定基板。按照这种结构，能够有效地使布线部的结构简单化。

在一种实施方式中，可以是贯通基板具有滑动连接器，所述滑动连接器由相对于内部固定构件能够沿轴向滑动地销连接的连接器构成。按照这种结构，能够以较低的价格形成轴向间隙，还能够得到良好的组装性。

在一种实施方式中，可以是布线部包括外部固定构件，所述外部固定构件在密封空间的外侧以覆盖开口部的方式固定于区划壁。按照这种结构，能够利用外部固定构件有效地抑制在密封空间内发生了爆炸时由爆炸压力导致的填充材料的飞出。

在一种实施方式中，可以是外部固定构件是由基板构成的外部固定基板。按照这种结构，在布线部具有贯通基板的情况下，能够通过连接器使贯通基板与外部固定基板连接，因此能够得到良好的组装性。

在一种实施方式中，可以是第一周向槽和第二周向槽隔着沿中心轴线的轴向的填充材料的中心配置。按照这种结构，通过在第一周向槽的部分和第二周向槽的部分产生的卡止力，能够有效地抑制伴随周围温度的变化的填充材料与内周壁面的剥离的发生和进展。

在一种实施方式中，可以是填充材料由树脂构成。按照这种结构，能够有效地提高填充部的密闭性。

在一种实施方式中，可以是填充部包括与填充材料相邻且伸缩性比填充材料大的其他填充材料。按照这种结构，能够提高填充部的密闭性。

在一种实施方式中，可以是其他填充材料由树脂构成。按照这种结构，能够有效地提高填充部的密闭性。

在一种实施方式中，可以是其他填充材料在密封空间侧与填充材料相邻。按照这种结构，能够有效地提高填充部的密闭性。

在一种实施方式中，可以是容器是耐压防爆容器。按照这种结构，能够得到与耐压防爆标准对应的防爆结构。

按照本公开，可以提供一种能够改进填充部的密闭性的防爆结构。

附图说明

图1是示意性表示本发明一种实施方式的防爆结构的剖视图。

图2是图1的局部放大图。

图3是表示在图1所示的填充部中周围温度下降时填充材料产生的轴向热应力的剖视图，省略表示了布线部。

图4是表示在图1所示的填充部中周围温度下降时填充材料产生的径向热应力的剖视图，省略表示了布线部。

附图标记说明

1 防爆结构

2 容器

3 密封空间

4 区划壁

5 电导通部(布线部)

6 填充部

7 开口部

8 内周壁面

9 填充材料

10 第一周向槽

11 第二周向槽

12 外壳

12a 筒壁

12b 周壁

12b1 周壁的一端侧部分

12c 隔壁

13 放大器室罩

14 端子室罩

15 电路

16 电源端子

17 密封部

18 布线口

19 衬垫

20 传感器信号线

21 外部固定基板

21a 基板主体

21b 连接器

22 贯通基板

22a 基板主体

22b 连接器

22c 滑动连接器

23 内部固定基板

23a 基板主体

23b 连接器

24 第一电气布线

25 第二电气布线

26 第三电气布线

27 密封部

O 中心轴线

G 轴向间隙

C 中心

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明一种实施方式的防爆结构1进行详细举例说明。

如图1～图2所示，本实施方式的防爆结构1包括：区划壁4，在容器2内区划密封空间3；以及电导通部5(布线部)，连接密封空间3的内部和外部。区划壁4包括电导通部5贯通的填充部6。填充部6包括：内周壁面8，区划贯通区划壁4的具有中心轴线O的开口部7；填充材料9，密闭内周壁面8和电导通部5之间的间隙；第一周向槽10，设置于内周壁面8并填充有填充材料9；以及第二周向槽11，在第一周向槽10的下方设置于内周壁面8并填充有填充材料9。

在本实施方式中，中心轴线O是指开口部7的中心轴线O。此外，轴向是指沿着中心轴线O的方向，径向是指与中心轴线O正交的方向，周向是指环绕中心轴线O的方向。此外，为了便于说明，将沿中心轴线O从填充部6朝向密封空间3侧的方向称为上方，将其相反方向称为下方。

容器2在本实施方式中是构成作为在工厂中使用的现场设备的传感器设备的转换器的耐压防爆容器。但是，容器2可以构成为这种转换器以外的现场设备的容器。现场设备是指压力计、流量计、温度传感器等传感器设备、流量控制阀或开关阀等阀设备、风扇或电动机等执行器设备、拍摄工厂内的状况或对象物的照相机或摄像机等摄像设备、收集工厂内的异常声音等或发出警报声音等的麦克风或扬声器等音响设备、输出各设备的位置信息的位置检测设备、及其他设备。工厂是指化学等的工业工厂、对气田或油田等的井口及其周边进行管理控制的工厂、对水力、火力、原子能等发电进行管理控制的工厂、对太阳光或风力等环境发电进行管理控制的工厂、对上下水或水坝等进行管理控制的工厂、及其他工厂。

此外，容器2由外壳12、放大器室罩13和端子室罩14构成。外壳12包括：具有内周壁面8的呈筒状的筒壁12a；与筒壁12a的上端连结并将与中心轴线O正交的轴线作为中心的呈筒状的周壁12b；以及将周壁12b内侧的空间隔开为两个的隔壁12c。隔壁12c的外周边缘遍及整个周向与周壁12b的内周面连结。周壁12b的一端由一端封闭的呈筒状的放大器室罩13密闭。并且，由周壁12b的一端侧部分12b1、隔壁12c、放大器室罩13和填充部6构成区划密封空间3的区划壁4。区划壁4构成收容包括放大器的电路15的放大器室。此外，周壁12b的另一端由一端封闭的呈筒状的端子室罩14密闭。并且，由周壁12b的另一端侧部分、隔壁12c和端子室罩14构成收容电源端子16的电源端子室。周壁12b的另一端侧部分包括电导通部5的第三电气布线26贯通的密封部17。密封部17包括布线口18和密闭布线口18的衬垫19。外壳12、放大器室罩13和端子室罩14在本实施方式中例如由铝等金属制成。

电导通部5由传感器信号线20、外部固定基板21(外部固定构件)、贯通基板22、内部固定基板23(内部固定构件)、第一电气布线24、电路15、第二电气布线25、电源端子16和第三电气布线26构成。外部固定基板21、贯通基板22和内部固定基板23分别构成为刚性基板。

传感器信号线20的下端与未图示的传感器连接。外部固定基板21包括：基板主体21a，在密封空间3的外侧以覆盖开口部7的方式由螺钉等紧固件固定在筒壁12a上；以及连接器21b，通过焊接固定于基板主体21a并与传感器信号线20的上端连接。外部固定基板21的基板主体21a配置成与轴向垂直延伸。贯通基板22包括：基板主体22a，贯通填充部6；连接器22b，通过焊接固定在基板主体22a的下端；以及滑动连接器22c，通过焊接固定在基板主体22a的上端。贯通基板22的基板主体22a配置成沿轴向延伸。因此，贯通基板22的基板主体22a配置成与外部固定基板21的基板主体21a垂直。贯通基板22的连接器22b包括销，该销贯通外部固定基板21的基板主体21a并通过焊接固定于基板主体21a。

贯通基板22的滑动连接器22c由连接器构成，该连接器相对于内部固定基板23能够沿轴向滑动地销连接。内部固定基板23包括：基板主体23a，在密封空间3内上端通过螺钉等紧固件固定在隔壁12c上；以及连接器23b，通过焊接固定在基板主体23a的下端。内部固定基板23的基板主体23a在贯通基板22的基板主体22a的上方配置成与该基板主体22a对齐。

贯通基板22的滑动连接器22c包括：固定在基板主体22a上的连接器基座；以及从连接器基座向上方延伸的销。内部固定基板23的连接器23b包括：固定在基板主体23a上的连接器基座；以及设置在连接器基座的下端的插座。滑动连接器22c的销以能够沿轴向滑动的方式插入内部固定基板23的连接器23b的插座来确保电导通。此外，在贯通基板22的滑动连接器22c的连接器基座和内部固定基板23的连接器23b的连接器基座之间设置有在轴向上允许贯通基板22与内部固定基板23的接近的即防止连接器基座之间的碰撞的轴向间隙G(参照图2)。另外，可以是如下结构：在贯通基板22的滑动连接器22c的连接器基座上设置插座，并且在内部固定基板23的连接器23b的连接器基座上设置销。

内部固定基板23和电路15由第一电气布线24相互连接。内部固定基板23和电源端子16由第二电气布线25相互连接。隔壁12c包括第二电气布线25贯通的密封部27。密封部27由具有阴螺纹的贯通口构成，该阴螺纹能够与设置于第二电气布线25的贯通电容器的阳螺纹螺纹连接。电源端子16通过第三电气布线26与传感器设备的外部(外部电源室、仪表室或仪器室等)连接。

电源端子16能够将通过第三电气布线26从外部供给的电力通过第二电气布线25和第一电气布线24向电路15等供给。电路15能够根据供给的电力生成内部电源而使电路内部和传感器动作，并且通过传感器信号线20、贯通基板22、内部固定基板23和第一电气布线24接收来自传感器的电信号(传感器信号)。此外，电路15能够对接收的传感器信号进行放大，并且将运算处理后的信号通过第二电气布线25、电源端子16和第三电气布线26向外部输出。

第一周向槽10和第二周向槽11隔着轴向的填充材料9的中心C配置。内周壁面8呈以中心轴线O为中心的圆筒形状，第一周向槽10和第二周向槽11分别呈以中心轴线O为中心的圆环形状。第一周向槽10和第二周向槽11优选分别像本实施方式这样遍布整个周向连续设置，但是并不限定于此，可以在周向的一部分具有间隔部。包括中心轴线O的断面的第一周向槽10和第二周向槽11的断面形状分别是长方形。但是，第一周向槽10和第二周向槽11的至少任一个的断面形状可以是正方形。此外，长方形或正方形的断面形状可以在角部具有C面或R面等倒角部。第一周向槽10和第二周向槽11能够分别通过例如使用车床或铣床等的加工而形成于内周壁面8。在本实施方式中填充材料9是由环氧树脂等树脂构成的结构型粘接剂。

例如能够按照如下要领进行填充部6的周围部分的组装。首先，将外部固定基板21垂直连接在贯通基板22上作为组合件。接着，使该组合件的滑动连接器22c与内部固定基板23的插座销连接，并且将该组合件的基板主体21a固定在筒壁12a上。此后，从容器2的内侧向开口部7填充填充材料9，以便密闭内周壁面8和布线部5之间的间隙并填充第一周向槽10和第二周向槽11，并以规定的固化条件进行固定。

按照本实施方式的防爆结构1，相对于伴随周围温度的变化产生的热应力能够得到如下效果。如果容器2的温度变化，则因填充材料9与其周围的构件(周围构件)的线性膨胀系数差，在粘接面产生较大的热应力。由于温度变化引起的填充材料9的膨胀、收缩，在填充材料9与内周壁面8的粘接面产生轴向剥离的力和径向剥离的力。图3表示了填充材料9因温度变化而朝向其中心收缩时在第一周向槽10和第二周向槽11产生的轴向的力。如上所述，第一周向槽10和第二周向槽11隔着轴向的填充材料9的中心C配置。通过这种第一周向槽10和第二周向槽11，即使在填充材料9朝向其中心收缩的情况下，也向第一周向槽10的底面和第二周向槽11的上表面施加相互相反方向的力，能够产生克服轴向的热应力的卡止力。因此，特别是能够在第一周向槽10和第二周向槽11之间的部分中，抑制填充材料9与内周壁面8的剥离的发生和进展。当槽是一个时不能得到这种效果，相对于轴向的力容易发生剥离。此外，由于容易从产生应力集中的填充材料9的上表面附近和下表面附近发生剥离，所以为了抑制剥离的发生和进展，优选将第一周向槽10设置在填充材料9的上表面附近并将第二周向槽11设置在填充材料9的下表面附近。

图4表示了填充材料9因温度变化而朝向其中心收缩时在第一周向槽10和第二周向槽11产生的剪切应力。一般来说粘接面相对于作用于剪切方向的力表现优越的强度。在本实施方式中，在填充部6的内周壁面8设置有由第一周向槽10和第二周向槽11构成的多个槽，因此能够通过多个槽的上下的粘接面的剪切力来承受沿径向产生的热应力，并且能够利用多个槽分散作用于剪切方向的力，从而能够抑制由热应力产生的粘接部的剥离的发生和进展。产品的使用温度范围大时或填充材料9与周围构件的线性膨胀系数差大时，能够通过增加槽的数量或径向的长度，增加粘接面积，从而能够比较简单地强化粘接部。

此外，根据温度变化，贯通基板22与填充材料9一起膨胀、收缩。此时，如果贯通基板22固定于外壳12等，则在贯通基板22与填充材料9的粘接面产生由外壳12等与填充材料9的线性膨胀系数差引起的热应力，从而发生粘接面的剥离。相对于此，在本实施方式中，贯通基板22的上端通过滑动连接器22c相对于内部固定基板23的连接器23b能够沿轴向滑动地销连接。此外，在贯通基板22的滑动连接器22c的连接器基座和内部固定基板23的连接器23b的连接器基座之间设置有轴向间隙G，能够确保电导通并吸收由热量产生的贯通基板22的伸缩，从而能够抑制填充材料9与贯通基板22的剥离的发生和进展。通过连接器间的轴向间隙G的大小和连接器间的销的接触部分的长度的富余长度，即使在发生了温度变化的情况下，也能够降低向贯通基板22与填充材料9的粘接部施加的负荷。

此外，按照本实施方式的防爆结构1，相对于在容器2的密封空间3内发生爆炸时的爆炸压力能够得到如下效果。在容器2的密封空间3内发生了爆炸时，填充部6瞬间从密封空间3侧受到强大的压力。此时，因爆炸压力向填充材料9与周围构件的粘接面作用拉伸或滑动等剥离力。在本实施方式中，由于在填充部6的内周壁面8设置有由第一周向槽10和第二周向槽11构成的多个槽，所以在发生爆炸时，向第一周向槽10和第二周向槽11的下表面作用按压(压缩)方向的力，能够抑制粘接面的剥离的发生和进展。

此外，如果因在密封空间3内的爆炸从上方、向填充部6施加压力，则填充材料9或贯通基板22受到压下方向的力。此时，在贯通基板22固定于外壳12等的情况下，在贯通基板22与填充材料9的粘接面产生由爆炸压力引起的剥离力。但是，在本实施方式中，由于贯通基板22的上端以形成轴向间隙G的方式与内部固定基板23连接，所以允许由爆炸压力产生的贯通基板22向下方的位移。通过该轴向间隙G，即使在发生了爆炸时，也能够降低向贯通基板22与填充材料9的粘接部施加的负荷。

由此，按照本实施方式的防爆结构1，通过在填充部6设置由第一周向槽10和第二周向槽11构成的多个槽，能够强化相对于热应力或爆炸压力的粘接力。因此，由于本实施方式的防爆结构1不需要特殊的密封材料，所以能够抑制构成部件的数量，从而能够抑制成本。但是，根据需要也能够附加使用密封材料。

此外，在本实施方式中，由于代替电缆(包覆导线)而使用贯通基板22，所以能够省去这种电缆的末端处理或焊接的工时，从而能够得到良好的组装作业性。此外，在本实施方式中，相对于贯通填充部6的贯通基板22，将抑制树脂泄漏且能够电导通的外部固定基板21与贯通基板22垂直连接，所以与使用电缆等时相比组装作业性良好。另外，使用电缆时电缆的包覆表面与填充材料9的粘接性具有偏低的倾向，此外，通过电缆的包覆内部与芯线(导线)之间的空间(间隙)，爆炸压力有可能泄漏。但是，在本实施方式中，由于代替电缆而使用贯通基板22，所以与填充材料9的粘接性良好，而且也不存在上述的空间，所以能够得到良好的密闭性。

所述实施方式仅是本发明的实施方式的一例，能够在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变更。

在所述实施方式的防爆结构1中，填充部6具有仅一个填充材料9。但是，填充部6可以具备在密封空间3侧与填充材料9相邻且伸缩性比填充材料9大的其他填充材料。此外，其他填充材料可以是由硅树脂等树脂构成的结构型粘接剂。通过使用伸缩性高的(柔软的)树脂，能够良好地追随由热量产生的外壳12的变形，因此能够强化填充部6的密闭性，能够提高相对于热量的密闭性的保持性能。

在所述本实施方式的防爆结构1中，贯通基板22通过滑动连接器22c与内部固定基板23连接。但是，贯通基板22也可以通过柔性电缆等与内部固定基板23连接。在使用柔性电缆的情况下，能够通过柔性电缆的弯曲或伸缩性，得到与轴向间隙G同样的效果，并且由于不需要精确地调整轴向间隙G，所以容易进行组装作业。

在所述本实施方式的防爆结构1中，贯通基板22是刚性基板。但是，贯通基板22也可以是柔性基板。在将贯通基板22作为柔性基板的情况下，填充材料9因温度变化或爆炸压力的影响而变形时能够追随其位移，因此可以通过连接器固定于内部固定基板23。

在所述本实施方式的防爆结构1中，内周壁面8呈圆筒形状。但是，内周壁面8可以呈椭圆筒形状、多边筒形状等圆筒形状以外的筒状。

在所述本实施方式的防爆结构1中，第一周向槽10和第二周向槽11的断面形状呈四边形状。但是，第一周向槽10和第二周向槽11的断面形状并不限定于四边形状。此外，第一周向槽10和第二周向槽11并不限定于分别独立的槽，可以是由槽的组合形成的台阶形状等的槽。也能够适当设定槽的宽度、深度、角部的R面或C面等倒角的大小。

在所述本实施方式的防爆结构1中，第一周向槽10和第二周向槽11隔着轴向的填充材料9的中心C配置。但是，轴向的第一周向槽10和第二周向槽11的配置并不限定于此。此外，以使粘接面积增加为目的等，可以在第一周向槽10和第二周向槽11的基础上设置一个以上的其他周向槽，该其他周向槽设置于内周壁面8且填充有填充材料9。

在所述本实施方式的防爆结构1中，区划壁4由容器2的外壁和设置在容器2内部的隔壁12c构成。但是，区划壁4也可以由容器2的外壁和密封部17构成。

Claims (7)

1.一种防爆结构，其特征在于包括：

区划壁，在容器内区划密封空间；以及

布线部，连接所述密封空间的内部和外部，

所述区划壁包括所述布线部贯通的填充部，

所述填充部包括：

内周壁面，区划贯通所述区划壁的具有中心轴线的开口部；

填充材料，密闭所述内周壁面与所述布线部之间的间隙；

第一周向槽，设置于所述内周壁面并填充有所述填充材料；以及

第二周向槽，设置于所述内周壁面并填充有所述填充材料，

所述布线部具有由贯通所述填充部的基板构成的贯通基板，以及在所述密封空间内固定于所述容器的内部固定构件，

在所述贯通基板与所述内部固定构件之间设置有轴向间隙，所述轴向间隙通过在沿所述中心轴线的轴向上允许所述贯通基板与所述内部固定构件的接近，来吸收由热量产生的所述贯通基板与所述内部固定构件的整体产生的所述轴向的伸缩。

2.根据权利要求1所述的防爆结构，其特征在于，所述贯通基板具有滑动连接器，所述滑动连接器由相对于所述内部固定构件能够沿所述轴向滑动地销连接的连接器构成。

3.根据权利要求1或2所述的防爆结构，其特征在于，所述布线部包括外部固定构件，所述外部固定构件在所述密封空间的外侧以覆盖所述开口部的方式固定于所述区划壁。

4.根据权利要求1或2所述的防爆结构，其特征在于，所述第一周向槽和所述第二周向槽隔着沿所述中心轴线的轴向的所述填充材料的中心配置。

5.根据权利要求1或2所述的防爆结构，其特征在于，所述填充材料由树脂构成。

6.根据权利要求1或2所述的防爆结构，其特征在于，所述填充部包括与所述填充材料相邻且伸缩性比所述填充材料大的其他填充材料。

7.根据权利要求1或2所述的防爆结构，其特征在于，所述容器是耐压防爆容器。

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