CN112385325B - 运行器件和过程阀结构单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运行器件（10），尤其控制头部、位置调节器、定位器和/或传感器操控部，用于过程自动化，所述过程自动化用于使用在如下区域中，在所述区域中存在爆炸危险并且能够出现灰尘，包括：壁结构（1），所述壁结构用作所述运行器件（10）的壳体并且包括第一壁结构区段（5），所述第一壁结构区段界定第一壳体内部区域（11），以及包括第二壁结构区段（6），所述第二壁结构区段界定与所述第一壳体内部区域（11）分开的第二壳体内部区域（12），其中，在所述第一壳体内部区域（11）中布置有第一线路组件（21）并且所述第一壳体内部区域（11）由所述第一壁结构区段灰尘密封地包围，从而所述灰尘不能够侵入到所述第一壳体内部区域（11）中并且通过灰尘密封的包围来保证所述第一壳体内部区域的爆炸安全性，其中，在所述第二壳体内部区域（12）中布置有一个或多个电路（24）并且所有布置在所述第二内部区域（12）中的电路（23）形成整体上本质安全的第二线路组件（22），从而即使在所述灰尘侵入到所述第二壳体内部区域（12）中的情况下通过所述第二线路组件（22）也实现没有引起爆炸的加热和/或火花形成并且通过所述第二线路组件（22）的整体上本质安全的实施方案保证所述第二壳体内部区域（12）的爆炸安全性。

Description

运行器件和过程阀结构单元

技术领域

本发明涉及运行器件、尤其控制头部、位置调节器、定位器和/或传感器操控部，用于过程自动化，所述过程自动化用于使用在如下周围环境中，在所述周围环境中存在爆炸危险并且能够出现灰尘。就此而言和随后提及的灰尘尤其涉及能够导电的灰尘。

背景技术

运行器件包括如下壁结构，所述壁结构用作运行器件的壳体并且包括第一壁结构区段，所述第一壁结构区段界定第一壳体内部区域。壁结构此外包括第二壁结构区段，所述第二壁结构区段界定与第一壳体内部区域分开的第二壳体内部区域。在第一壳体内部区域中布置有第一线路组件并且第一壳体内部区域由第一壁结构区段灰尘密封地包围，从而灰尘不能够侵入到第一壳体内部区域中并且通过灰尘密封的包围来保证第一壳体内部区域的爆炸安全性。

从现有技术中已知一种具有密封的壳体内部区域的运行器件。在WO 2009/09569Al中例如描述了如下定位器，所述定位器具有防水的壳体用于保护敏感的电的构件。

此外，在US 7,647,940 B2中描述了一种具有用于机械的和电的构件的分离的腔室的阀控制部。

发明内容

在其中存在有爆炸危险并且能够出现灰尘、尤其能够导电的灰尘的周围环境中使用时提出如下任务，即如下地设计运行器件，使得爆炸安全性得到保证，而运行器件的功能和/或匹配可能性没有被太强烈地限制。

所述任务通过根据权利要求1的运行器件来解决。由此，在运行器件的第二壳体内部区域中布置有一个或多个电路并且所有布置在第二内部区域中的电路形成整体上本质安全的第二线路组件，从而即使在灰尘侵入到第二壳体内部区域中的情况下通过第二线路组件也实现没有引起爆炸的加热和/或火花形成并且通过第二线路组件的整体上本质安全的实施方案来保证第二壳体内部区域的爆炸安全性。

也就是说，整体上得出被划分成两个壳体内部区域的运行器件，在所述运行器件的情况下，在每个壳体内部区域中使用不同的点火保护类型。在第一壳体内部区域中，爆炸保护尤其通过“通过壳体保护Ex t”这一点火保护类型得到并且在第二壳体内部区域12中通过第一线路组件的整体上本质安全的实施方案得到。整体上本质安全的实施方案还能够被称为单回路的本质安全性。

通过第一壳体内部区域灰尘密封地进行封闭，第一线路组件不必强制地整体上本质安全地进行实施；也就是说，第一线路组件还能够如下地实施，使得在灰尘侵入时会存在引起爆炸的短路的危险。在不是整体上本质安全的实施方案中能够尤其存在多回路的本质安全性；也就是说，存在多个相应本身本质安全的电路。在这种情况下，不是整体上本质安全的实施方案还能够被称为存在的多回路的本质安全性。因此，在第一壳体内部区域中，对安置在此处的第一线路组件的要求较低，从而第一线路组件还能够包括很复杂的线路。尤其第一线路组件还能够包括安全屏障、例如作为安全屏障的二极管和/或作为安全屏障接通的电阻。

对安置在第二壳体内部区域中的第二线路组件的要求较高，在此所有线路必须是整体上本质安全的；也就是说，即使在灰尘堆积（Staubschüttung）的情况下也实现没有导致爆炸的加热和/或火花形成。相应于此地，在第二壳体内部区域中优选地仅仅安置有简单的线路、如例如模拟数字转换器或数字模拟转换器，所述线路作为整体也是本质安全的。

对此，第二壳体内部区域不必灰尘密封地进行实施和/或尤其不必针对其灰尘密封性进行检验和/或证实，并且适宜地还不是这样的。由此，可行的是，在没有较大的耗费的情况下对第二壁结构区段进行改变和/或匹配；最终对于第二壳体内部区域不必保证灰尘密封性并且关于此也没有进行检验/证实，从而匹配没有带来较大的耗费。

由此，能够借助根据本发明的运行器件保证爆炸安全性，而没有由此太强烈地限制功能和/或匹配可能性。

根据本发明，此外提供一种运行器件、尤其控制头部、位置调节器、定位器和/或传感器操控部用于过程自动化，所述过程自动化用于使用在如下区域中，在所述区域中存在爆炸危险并且能够出现灰尘，所述运行器件包括：壁结构，所述壁结构用作运行器件的壳体并且包括第一壁结构区段，所述第一壁结构区段界定第一壳体内部区域，以及包括第二壁结构区段，所述第二壁结构区段界定与第一壳体内部区域分开的第二壳体内部区域，其中，在第一壳体内部区域中布置有第一线路组件并且第一壳体内部区域由第一壁结构区段灰尘密封地包围，从而灰尘不能够侵入到第一壳体内部区域中并且通过灰尘密封的包围来保证第一壳体内部区域的爆炸安全性，其中，运行器件具有第一导体板，所述第一导体板是第一壁结构区段和第二壁结构区段的部分并且将第一壳体内部区域与第二壳体内部区域灰尘密封地分离。

附图说明

随后，参考附图阐释示范性的细节和实施方式。在此，

图1示出运行器件的示意性的图示，并且

图2示出过程阀结构单元的示意性的图示。

具体实施方式

图1示出运行器件10，所述运行器件在此示范性地构造为控制头部、位置调节器和/或定位器，优选地以用于操控阀驱动器20和/或阀配件30。对此备选地，运行器件10还能够不同地进行构造，例如运行器件10还能够是传感器操控部；也就是说是如下仪器，借助所述仪器操控和/或读出传感器。基本上，运行器件10涉及用于过程自动化的电的仪器，所述电的仪器被用于如下区域中，在所述区域中存在有爆炸危险并且在所述区域中能够出现灰尘、尤其能够导电的灰尘。

运行器件10包括壁结构1。壁结构1用作运行器件10的壳体。壁结构1具有第一壁结构区段5和第二壁结构区段6。这两个壁结构区段5和6的走向在图1中以虚线表明。

第一壁结构区段5界定第一壳体内部区域11并且第二壁结构区段6界定第二壳体内部区域12。第一壳体内部区域11和第二壳体内部区域12与彼此分开。在第一壳体内部区域11中布置有第一线路组件21并且在第二壳体内部区域12中布置有第二线路组件22。

在这两个壳体内部区域11和12中的爆炸安全性以相应不同的方式和方法得到：

在第一壳体内部区域11中通过如下方式保证爆炸安全性，即第一壳体内部区域11由第一壁结构区段5灰尘密封地包围，从而灰尘不能够侵入到第一壳体内部区域11中。

以这种方式防止灰尘侵入到第一壳体内部区域11中并且在此处能够导致在第一线路组件21中的短路，所述短路能够导致引起爆炸的火花形成和/或引起爆炸的加热。

在第一壳体内部区域11中，爆炸安全性因此通过灰尘密封的包围得到。

与此相对，在第二壳体内部区域12中，爆炸安全性通过第二线路组件22的整体上本质安全的实施方案得到。第二线路组件22通过所有在第二壳体内部区域12中存在的电路24形成。由于第二线路组件22的整体上本质安全的实施方案，即使在灰尘侵入到第二壳体内部区域12中时，由于第二线路组件22，引起爆炸的加热和/或火花形成是不可行的。由此，在第二壳体内部区域中通过第二线路组件22的整体上本质安全的实施方案得到爆炸安全性。

划分成这两个壳体内部区域11、12以及爆炸安全性在这两个壳体内部区域11、12中的不同的保证是有优点的，因为运行器件的壁结构1或壳体能够由此较简单地进行匹配。

即由此仅仅壁结构1的一部分（即第一壁结构区段5）必须是灰尘密封的，而第二壁结构区段6不必强制是灰尘密封的。尤其是第二壁结构区段6的部分的附装元件、如联接元件由此能够以简单的方式进行匹配、改变或更换，而不必得到、检验和/或证实第二壳体内部区域12的灰尘密封性。

复杂的线路（在所述复杂的线路的情况下，整体上本质安全的实施方案会是非常耗费的）能够安置在第一壳体内部区域11中，在其中所述复杂的线路通过第一壁结构区段11保护以防导电的灰尘并且因此不必强制地整体上本质安全地进行实施。

在下面阐释运行器件1的示范性的细节。

首先针对运行器件10的基础结构和基础功能：

运行器件10尤其是能够作为实体的单元操纵的电的和/或流体的仪器并且具有壳体2，所述壳体呈现运行器件10的外壁部。壳体2能够是一件式的或由多个区段构成，其中，在后者的情况下适宜地壳体2的所有区段固定地与彼此连接。壳体2由壁结构1的至少一个部分形成，在所示出的示例中由壁结构1的外部的壁形成。示范性地，壳体2具有方形的基本外形。

运行器件10的宽度的方向还应该被称为x方向并且运行器件1的高度的方向应该被称为z方向。深度的方向（所述方向垂直于附图平面走向）应该被称为y方向。x方向、y方向和z方向与彼此正交地进行取向。

运行器件10适宜地构造成用于被放上到阀驱动器20和/或阀配件30上。为了这个目的，能够在壳体2的底侧处设置有相应的机械的接口（所述接口没有在图1中示出）。

如在图2中所示出的那样，运行器件10能够例如与阀驱动器20和阀配件30一起形成过程阀结构单元40。为了较好的清楚明了起见，运行器件10、阀驱动器20和阀配件30在图2中与彼此间隔开地示出；但是实际上运行器件10能够放上到阀驱动器20上并且阀驱动器20能够放上到阀配件30上。

示范性地，运行器件10具有在外部布置在壳体2处的显示器3、尤其图形的显示器，借助所述图形的显示器例如能够显示运行器件10的运行状态。

此外，运行器件10适宜地构造成用于与（未示出的）上一级的控制单元、例如能够存储器编程的控制部SPS通讯，以便获得用于操控阀驱动器20和/或阀配件30的命令和/或以便将反馈、例如传感器值和/或状态信息传递到上一级的控制部处。运行器件10为了这个目的包括一个或多个通讯线路25，所述通讯线路尤其是第一线路组件21的部分。

此外，运行器件10示范性地构造成用于尤其基于从上一级的控制部获得的命令提供阀驱动器20和/或阀配件30的操控，尤其借助于流体的信号。为了这个目的，运行器件10具有控制线路27、例如一个或多个微控制器37、38，在所述控制线路中尤其储存有控制和/或调节器模型，所述控制和/或调节器模型与阀驱动器20和/或阀配件30匹配并且在其应用的情况下进行操控。控制线路27尤其是第一线路组件21的部分。

此外，运行器件10适宜地具有流体机构28，尤其具有一个或多个阀、优选地一个或多个辅助阀，所述阀由控制线路27操控并且所述阀基于所述操控提供流体的信号用于阀驱动器20和/或阀配件30。

运行器件10适宜地具有多个外部的联接部16、17，尤其流体的联接部。联接部16、17能够尤其布置在能够取下的联接元件7上，所述联接元件适宜地形成壳体2的一部分。适宜地，联接部16、17用于提供到流体机构28的流体的连接。通过联接部16、17，流体机构28能够例如与（未示出的）压力流体源和/或阀驱动器20的一个或多个压力腔室47流体地连接。运行器件10尤其构造成通过联接部16、17中的一个或多个输出用于操控阀驱动器20和/或阀配件30的流体的信号。

例如流体的信号被输出到阀驱动器20的一个或多个压力腔室47处，以便将阀驱动器20的一个或多个活塞46置于运动中，由此驱动轴48又被置于转动运动中。驱动轴48与布置在过程流体通道51中的阀环节49耦联。通过由运行器件10执行的操控能够由此改变阀环节49的位置并且因此影响流动通过过程流体通道51的过程流体。

适宜地，驱动轴48此外与运行器件10的尤其布置在第一壳体内部区域11中的轴14耦联。轴14又与适宜地布置在第一壳体内部区域11中的转动角度测量单元15和/或位置指示器4耦联。

如已经提到的那样，由壳体2包围的内部区域被划分成第一壳体内部区域11和第二壳体内部区域12。第一壳体内部区域11和第二壳体内部区域12示范性地是由壳体2包围的总容积的两个彼此不重叠的部分容积。根据优选的设计方案，第一壳体内部区域11和第二壳体内部区域12一起呈现壳体2或运行器件10的整个内部区域。优选地，第一壳体内部区域11呈现多于整个内部区域的50%；并且第二壳体内部区域12呈现多于整个内部区域的20%、30%或40%。

第一壳体内部区域11通过第一壁结构区段5相对于运行器件10的周围环境和/或相对于第二壳体内部区域12灰尘密封地封闭，尤其根据IP6x进行封闭。

适宜地，这两个壳体内部区域11、12能够被划分成多个子区域41、42、43、44、45，例如通过第二导体板32和/或第三导体板33进行划分。示范性地，第一壳体内部区域11被划分成子区域41、42、43并且第二壳体内部区域12被划分成子区域44和45。

壳体内部区域11、12通过壁结构区段5、6界定。适宜地，壁结构区段5、6是壁结构1或运行器件10的整体的组成部分。壁结构区段5、6相应地尤其不呈现模块并且适宜地不能够从彼此或从运行器件10取下。

划分成这两个壳体内部区域11、12借助于壁结构1进行，尤其借助于壁结构1的伸出到壳体2的内部区域中的壁元件8、9进行。示范性地，壁结构1具有沿x方向从壳体2的侧壁向内部伸出的壁元件8以及沿z方向从壳体2的底壁向上方伸出的壁元件9，所述壁元件在壳体2的内部区域中相遇。壁元件8和9适宜地相应地板条形地设计。壁元件8以其最大的面垂直于z方向进行取向并且壁元件9以其最大的面垂直于x方向进行取向。壁元件8和壁元件9相应形成第一壁结构区段5和第二壁结构区段6的部分。壁元件8和9提供第一壳体内部区域11相对于第二壳体内部区域12的灰尘密封的分开部。

示范性地，第一壁结构区段5的一部分、尤其壁元件8由布置在壳体2中的第一导体板31形成。优选地，第一导体板31还是第二壁结构区段6的部分。

示范性地，第一导体板31水平地、也就是说沿y-z平面进行取向并且适宜地走向经过由壳体2包围的容积的整个宽度。第一导体板31平放在壁元件9上并且由其适宜地支撑。

示范性地，第一导体板31和壁元件9形成T形的结构。

在第一导体板31与壳体2的侧壁之间以及在第一导体板31与壁元件9之间的接触部位灰尘密封地实施。第一导体板31本身同样灰尘密封地实施。

适宜地，第一导体板31具有多个位置，所述位置尤其借助于所谓的预浸料坯，也就是说借助树脂预先浸渍的纺织的纤维基质半成品粘接在彼此上。此外，第一导体板31具有至少一个导体板芯，也就是说两个具有在其间的预浸料坯的铜膜片。通过预浸料坯或导体板芯，这两个壳体内部区域11、12与彼此绝缘，尤其在爆炸保护的意义上。

此外，导体板31能够包括一个或两个外部的预浸料坯和/或外部的导体板芯，在其之间引导有电的导线。适宜地，所述导线由一个或两个预浸料坯和/或导体板芯灰尘密封地与第二壳体内部区域12和/或第一壳体内部区域11分开。电的导线尤其在第一导体板31的内部位置中走向。

适宜地，如下电的导线在第一导体板31中走向，所述电的导线提供在第一线路组件21与第二线路组件22之间的电连接。

在下面应该更详细地探讨第一壳体内部区域11：

第一壳体内部区域11的x-z横截面示范性地相应于（以180度旋转的）L。包围第一壳体内部区域11的第一壁结构区段5包括壳体2的上方的壁、壳体2的第一（右边的）侧壁、壳体2的下方的壁的区段、壁元件8、9和壳体2的第二（左边的）侧壁的区段。第一壳体内部区域11根据IP6x灰尘密封地封闭。

第一壳体内部区域11尤其用于容纳运行器件10的电器设备和电子设备的主要部分。安置在第一壳体内部区域11中的整个电器设备和电子设备还应该被称为第一线路组件21。

第一线路组件21包括一个或多个通讯线路25用于与外部的单元、尤其上一级的控制部进行通讯。通讯线路25包括例如一个或多个数字的和/或模拟的接口26、36、尤其模拟的电流接口26。此外，第一线路组件优选地包括控制线路27。适宜地，第一线路组件21此外包括电的联接夹钳。

示范性地，控制线路27、模拟的电流接口26和/或安全屏障35安置在第一导体板31上。

适宜地，在第一壳体内部区域31中此外布置有第三导体板33，所述第三导体板示范性地平行于第一导体板31走向。在第三导体板33上适宜地布置有数字的/模拟的接口36和/或转动角度测量单元15。第三导体板33示范性地在壳体2的壁元件9与第一（右边的）侧壁之间走向。

第一线路组件21的不同的线路适宜地包括相应一个或多个电路23。电路23相应地本质安全地进行实施；也就是说，电路23中的每个对于本身而言满足点火保护类型本质安全性（Ex i）。只要没有能够导电的灰尘侵入到第一壳体内部空间11中，因此第一壳体内部区域11的爆炸安全性就得到保证。

根据可行的设计方案，第一线路组件21没有整体上本质安全地进行实施。由此，第一线路组件21能够例如如下地进行实施，使得在不同的电路23的节点之间的电位差在灰尘堆积和短路时会形成导致爆炸的火花和/或导致爆炸的加热。此外，第一线路组件21能够包括一个或多个保护屏障35，所述保护屏障能够通过灰尘桥接，由此本质安全性又会被消除并且会实现通过电的短路引起加热和/或火花形成。第一线路组件21能够如此地设计，因为通过灰尘密封的第一壁结构区段5防止灰尘的侵入。因此，在设计第一线路组件21时不必考虑侵入的灰尘的风险。

一个、多个或所有的包含在第一壳体内部区域11中的电的/电子的功能单元、尤其第一线路组件21适宜地不包含在第二壳体内部区域12中。

现在针对第二壳体内部区域12：

第二壳体内部区域12示范性地具有矩形的x-z横截面。第二壳体内部区域12由第二壁结构区段6包围，所述第二壁结构区段示范性地包括壳体2的下方的壁的区段、壁元件9、壁元件8、壳体2的第二（左边的）侧壁的区段和联接元件7。

第二壳体内部区域12不必强制地灰尘密封地、尤其不根据IP6x被包围（与第一壳体内部区域11相反），并且示范性地这还不是这样的。

第二壳体内部区域12尤其用于容纳运行器件10的流体的功能单元中的主要部分、优选地所述功能单元中的所有。在第二壳体内部区域12中存在的流体的功能单元能够整体上还被称为流体机构28。

流体机构28适宜地包括一个或多个阀，例如一个或多个辅助阀和/或压力放大器或助力器。

此外，在第二壳体内部区域12中能够布置有致动器机构34和/或传感器机构29。致动器机构34例如涉及电磁的或电动的致动器、尤其涉及活动线圈。传感器机构29包括例如压力传感器。

此外，在第二壳体内部区域12中存在有第二线路组件22。第二线路组件22适宜地包括被安置在第二壳体内部区域12中的整个电器设备/电子设备。第二线路组件22包括尤其所有的线路或电路24，所述线路或电路从属于流体机构28、传感器机构29和/或致动器机构34。

例如第二线路组件22包括致动器机构34、传感器机构29和/或流体机构28、例如一个或多个阀、尤其辅助阀的操控和/或读出线路。

操控和/或读出线路包括尤其模拟数字转换器和/或数字模拟转换器。

例如第二线路组件22获得传感器机构29的模拟的传感器信号，借助于读出线路将所述传感器信号转换成数字信号并且例如经由走向通过第一导体板31的电连接来提供在第一壳体内部区域11中的控制线路27的数字信号。

此外，第二线路组件22能够从控制线路27经由走向通过第一导体板31的电连接来获得数字的操控信号，所述操控信号借助于操控电路转换成模拟的操控信号并且以模拟的操控信号操控致动器机构34。

示范性地，在第二壳体内部区域12中此外布置有第二导体板32。适宜地，在第二导体板32上布置有第二线路组件22、传感器机构29和/或致动器机构34。

运行器件10此外具有能够更换的附装元件、尤其联接元件7，所述附装元件是第二壁结构区段6的部分。附装元件例如涉及联接板。

示范性地，附装元件呈现壳体2的一部分，并且由此呈现运行器件10的外壁部。附装元件是第二壁结构区段6的部分并且将第二壳体内部区域12与运行器件10的周围环境分开。附装元件能够被取下并且通过其它的附装元件代替。附装元件尤其非金属地进行实施。

因为第二壳体内部区域12不必灰尘密封地封闭，所以较低的要求适用于附装元件，从而其能够在没有较大的耗费的情况下进行匹配或改动（abgeändert）。

示范性地，附装元件构造为联接元件7并且具有一个或多个流体联接部，在此为流体联接部16和17。适宜地，附装元件借助尤其能够脱开的固定器件18、例如螺纹紧固件进行固定。

一个、多个或所有包含在第二壳体内部区域12中的流体的和/或电的/电子的功能单元，尤其第二线路组件22、流体机构28、传感器机构29和/或致动器34适宜地不包含在第一壳体内部区域11中。此外，第一壁结构区段5适宜地不包括附装元件。

在第二壳体内部区域12中，爆炸安全性通过如下方式得到保证，即第二线路组件22（其包括所有布置在第二壳体内部区域12中的电路24）整体上本质安全地进行实施。“整体上本质安全的实施方案”还能够被称为“单回路的本质安全性”。最后指出的是，第二线路组件22即使灰尘侵入到第二壳体内部区域12中时也保持本质安全。在此，由于通过能够导电的灰尘引起的电的短路的火花形成或不允许地高的加热的风险保持被排除。

所述单回路的本质安全性能够以不同的方式得到。

例如第二线路组件22能够整体上如唯一的本质安全的电路那样进行实施或还能够整体上仅仅由唯一的本质安全的电路构成。

如果存在仅仅一个唯一的（本质安全的）电路，那么首先完全不存在如下可能性，即侵入的灰尘能够建立在两个（本质安全的）电路之间的电连接并且由此能够消除相应的本质安全性。

此外,第二线路组件22的单回路的本质安全性能够通过如下方式得到，即在第二壳体内部区域12中不存在安全屏障、尤其不存在齐纳尔屏障，不存在作为安全屏障起作用的二极管和/或不存在作为安全屏障起作用的限制电流的电阻。

如果在第二壳体内部区域12中不存在安全屏障，那么也没有安全屏障能够通过侵入的导电的电流被桥接（这又会导致本质安全性会被消除）。

适宜地，在第一壳体内部区域11中布置有至少一个安全屏障35、尤其至少一个齐纳尔屏障。安全屏障35与第二线路组件22电连接并且限制第二线路组件22的电压和/或电流。在安全屏障35与第二线路组件22之间的电连接适宜地走向通过第一导体板31。

此外，单回路的本质安全性能够通过如下方式得到，即第二线路组件22如下地设计，使得在第二线路组件22的根据规定的运行中，在第二线路组件22的两个节点之间出现的最大的电位差处于预先确定的阈值之下，从而即使在通过侵入的灰尘导致的在第二线路组件的两个节点之间的短路的情况下也没有进行引起爆炸的火花形成和/或引起爆炸的加热（例如通过辉光窝（Glimmnest））。

优选地，在节点的所有可能的组合之间的所有可能的电位差处于阈值之下。

根据可行的设计方案，第二线路组件22没有整体上本质安全地实施。根据另外的可行的设计方案，在第二壳体内部区域12中不存在第二线路组件22。

在下面应该深入地探讨运行器件10尤其相对于现有技术的另外的方面和优点。

现有技术是：爆炸保护的运行器件或其壳体以及所有附装件是壳体的部分并且由此一同确定壳体的密封性，由点火保护类型（Ex t）的要求决定，只要多个本质安全的电路存在于壳体中并且运行器件应该满足为了在具有能够导电的、能够燃烧的灰尘的区域中的运行确定的标准，例如IEC/EN 60079-31和IEC/EN 60079-0。

在过程自动化中的运行器件经常被设计用于具有爆炸危险的区域，例如根据ATEX规章和/或根据IECEx进行设计。

具有爆炸危险的区域例如是如下区域，在所述区域中出现能够燃烧的气体或能够燃烧的灰尘。

用于能够燃烧的气体或能够燃烧的灰尘的周围环境（区）分开地进行界定；所述周围环境通常不一起出现。尽管如此，运行器件通常设计成同时用于这两个区域，以便将不同的设计方案的数量保持得少。因为这两个区域必须被考虑到，所以这种运行器件的设计方案有时很复杂。此外附加的是，构造为位置调节器、控制头部和/或定位器的运行器件不仅包括流体的、尤其气动的功能单元，而且包括电的功能单元。

通常这样的运行器件以点火保护类型“通过壳体保护”（Ex t）进行设计。即这种运行器件经常具有多个电路（例如具有多个控制电路、尤其通讯线路和/或控制线路的输入导线），所述电路虽然相应地对于本身而言本质安全地（Ex i）进行设计，然而在所述电路的情况下可行的是，在存在有能够导电的灰尘（例如区20；区21）时在两个本质安全的电路之间产生电的短路，通过所述电的短路又能够达到导致爆炸的火花形成和/或加热。出于这个原因，在这种运行器件的情况下通常经界定的壳体保护类型（例如根据IEC/EN 60529的IP6x）是强制性的。

壳体的灰尘密封的设计方案尤其在存在有非金属的壳体部分（例如密封部）时是耗费的。为了检验灰尘密封性，在例如扩大的温度要求、由于储藏的老化的情况下的广泛的测试、UV光测验、碰撞测试等是必要的。尤其有问题的是，所述广泛的测试即使在已经被检验的壳体发生改变的情况下也变得必要并且必须由指定的场所（许可证发放处）检验。

这大大地限制了刚好在运行器件的流体的功能单元的情况下的改变。形成壳体的部分的流体的功能单元还必须是灰尘密封的，由此壳体整体上是灰尘密封的。刚好在所述流体的功能单元的情况下，经常期望高的灵活性。例如期望如下可能性，即改变安置在外部的附装元件或通过其它的附装元件去代替。此外能够期望的是，改变形成壳体的一部分的附装元件的材料，例如压力放大器壳体和或用于气动的功能的箱盒的材料。然而，尤其当涉及壳体的非金属的部分时，为了保证灰尘密封的实施方案必须在所有所述改变的情况下执行前面所描述的耗费的测试。

此外通常必要的是，在气动的功能单元处设置有电的功能单元；例如电路用于控制辅助阀和/或压力传感器。

从爆炸保护方面来看，壳体2被划分成两个部分：具有第一壳体内部区域11的第一壳体部分和具有第二壳体内部区域12的第二壳体部分。

第一壳体部分由根据“通过壳体保护”的要求所决定并且第二壳体部分不由根据“通过壳体保护”的要求所决定。

这通过如下方式被实现，即实行这两个壳体部分的界定的分开。这尤其借助于第一导体板31进行，所述第一导体板还能够被称为主要导体板。所述第一导体板的一部分制造分开壁。此外，第一导体板31的一/所述部分能够同时用作导线导通部，尤其在其内部位置中。导体板31的上方的和下方的预浸料坯或核心然后在爆炸保护的意义上用作在壳体部分/壁之间的绝缘部。

从第一壳体部分走向到第二壳体部分中的电路（从爆炸保护方面来看的电路）在导体板31的内部位置中引导（导通）。所述导通的电路经受得住由于能够导电的灰尘侵入到壳体2中的灰尘堆积，而不会有安全危险。那么这“一”电路从对于灰尘和气体的爆炸保护方面来看本质安全地进行设计并且这即使在所说明的灰尘堆积的情况下也保持这样设计。

在第一壳体部分中尤其设置有（未示出的）联接空间，例如具有电夹钳的联接空间。此外适宜地，在第一壳体部分中存在有电子设备的主要部分，优选地多于运行器件10的电子的构件的90%。

适宜地，在第一壳体部分中，应用本质安全性（Ex i）、浇铸封装（Ex i）和/或通过壳体保护（Ex t）这些保护类型。适宜地，第一壳体部分满足对非金属的壳体部分在爆炸保护（Ex t）的意义上的要求和对碰撞稳定性的要求，例如根据IEC 60079-0和/或IEC600079-31的要求。

在第二壳体部分中尤其设置有气动设备、例如辅助阀和/或助力器。此外，能够在第二壳体部分中布置有压力传感机构和/或路程测量单元、例如电位计。

在第二壳体部分中尤其应用如下保护类型，使得对于气体和灰尘的本质安全性（Ex i）即使在灰尘堆积的情况下也被满足。

适宜地，对于第二壳体部分不存在由于对于灰尘的本质安全性（Ex i）对非金属的壳体部分的提高的要求。此外，不存在对塑料的碰撞稳定性和/或UV耐受性的提高的要求。

总而言之也就是说，得出用于具有能够燃烧的和/或能够导电的灰尘的有爆炸危险的区域的电的运行器件10，所述运行器件具有壳体2，所述壳体被分割成至少两个部分。为了分割，适宜地使用第一导体板31，所述第一导体板此外能够应用于将电路从第一壳体部分导通到第二壳体部分中。适宜地，导体板是电子设备的部分。第一壳体部分优选地由在“通过壳体保护”（Ex t）这一保护类型中的IEC/EN 60079-31的提高的要求所决定，而所述要求适宜地不适用于第二壳体部分。

第二壳体部分B适宜地仅仅由对壳体的正常的功能的要求所决定而没有考虑对非金属的壳体部分的特别的要求。

适宜地，仅仅一个在第一壳体部分与第二壳体部分之间的电路在对于气体和灰尘的爆炸保护的意义上本质安全地进行设计。

本质安全的电路能够例如根据标准DIN/EN/IEC 60079-11来界定。优选地，本质安全的电路能够如下地进行实施，使得能够不出现能够点燃的火花（打开和关闭火花）并且不出现相应于温度等级的不允许地高的加热。适宜地，本质安全的电路在其最大电压、最大可能的电流、最大可能的能够发出的功率、其有效的电的存储、其内部的有效的电容和其内部的有效的电感方面被限制。

单回路的本质安全的线路组件例如仅仅包含如下结构部件，所述结构部件不直接负责本质安全性。也就是说，优选地，单回路地本质安全的线路组件的结构部件不具有主动的和/或根据规定的安全相关的功能。

此外，单回路的本质安全的线路组件优选地不包括电能存储器结构元件、如电容器或电感，所述电能存储器结构元件为了得到本质安全性会需要附加的、同样在线路中存在的保护元件。单回路的本质安全的线路组件适宜地不包括这样的保护元件、尤其不包括电阻（所述电阻限制电容器的最大放电电流）和/或不包括钳位二极管（例如齐纳尔二极管），所述钳位二极管限制互感并且由此限制在电感方面的电压提高。

最后，单回路的本质安全的线路组件适宜地如下地进行构造，使得单回路的本质安全的线路组件的每个线路节点能够与同一单回路的本质安全的线路组件的每个其它的任意的线路节点连接，而由此单回路的本质安全的线路组件的本质安全性和/或爆炸保护不被损害。

Claims (25)

1.运行器件（10），用于过程自动化，所述过程自动化用于使用在如下区域中，在所述区域中存在爆炸危险并且能够出现灰尘，包括：

壁结构（1），所述壁结构用作所述运行器件（10）的壳体并且包括第一壁结构区段（5）以及第二壁结构区段（6），所述第一壁结构区段界定第一壳体内部区域（11），所述第二壁结构区段界定与所述第一壳体内部区域（11）分开的第二壳体内部区域（12），其中，

在所述第一壳体内部区域（11）中布置有第一线路组件（21）并且所述第一壳体内部区域（11）由所述第一壁结构区段灰尘密封地包围，从而所述灰尘不能够侵入到所述第一壳体内部区域（11）中并且通过灰尘密封的包围保证所述第一壳体内部区域的爆炸安全性，

其特征在于，

在所述第二壳体内部区域（12）中布置有一个或多个电路（24）并且所有布置在所述第二壳体内部区域（12）中的电路（23）形成整体上本质安全的第二线路组件（22），从而即使在所述灰尘侵入到所述第二壳体内部区域（12）中的情况下通过所述第二线路组件（22）也实现没有引起爆炸的加热和/或火花形成并且通过所述第二线路组件（22）的整体上本质安全的实施方案保证所述第二壳体内部区域（12）的爆炸安全性，

其中，所述运行器件（10）具有能够更换的联接元件（7），所述联接元件是所述第二壁结构区段（6）的部分，其中，所述联接元件具有一个或多个流体联接部（16、17）。

2.根据权利要求1所述的运行器件（10），其特征在于具有第一导体板（31），所述第一导体板是所述第一壁结构区段（5）的部分。

3.根据权利要求2所述的运行器件（10），其特征在于，所述第一导体板（31）是所述第二壁结构区段（6）的部分。

4.根据权利要求3所述的运行器件（10），其特征在于，所述第一导体板（31）将所述第一壳体内部区域（11）与所述第二壳体内部区域（12）灰尘密封地分离。

5.根据权利要求2、3或4所述的运行器件（10），其特征在于，所述第一导体板（31）将所述第一线路组件（21）与所述第二线路组件（22）电连接。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，所述第二线路组件（22）不包括安全屏障。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，在所述第一壳体内部区域（11）中布置有至少一个安全屏障（35），所述安全屏障与所述第二线路组件（22）电连接并且限制所述第二线路组件（22）的电压和/或电流和/或电功率。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，所述整体上本质安全的第二线路组件（22）如下地进行设计，使得在所述第二线路组件（22）的根据规定的运行中，在所述第二线路组件（22）的两个节点之间出现的最大的电位差处于预先确定的阈值之下，从而即使在通过侵入的灰尘导致的在所述第二线路组件（22）的两个节点之间的短路的情况下也没有进行引起爆炸的加热和/或火花形成。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，所述第一壳体内部区域（11）根据保护类型IP6X进行实施和/或证实和/或有义务证实。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，所述第二壳体内部区域（12）不根据保护类型IP6X进行实施和/或证实和/或有义务证实。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，所述第一线路组件（21）包括一个或多个用于与外部的单元进行通讯的通讯线路（25）和/或控制线路（27）。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，在所述第二壳体内部区域（12）中布置有流体机构（28）、压力放大器、致动器机构（34）和/或传感器机构（29）。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的运行器件（10），其特征在于，所述第二线路组件（22）包括流体机构（28）的和/或传感器机构（29）的和/或致动器机构（34）的操控和/或读出线路。

14.根据权利要求1所述的运行器件（10），其特征在于，所述运行器件（10）是控制头部、位置调节器、定位器和/或传感器操控部。

15.根据权利要求1所述的运行器件（10），其特征在于，所述灰尘是能够导电的灰尘。

16.根据权利要求6所述的运行器件（10），其特征在于，所述第二壳体内部区域（12）不包括安全屏障。

17.根据权利要求11所述的运行器件（10），其特征在于，所述外部的单元是上一级的控制部。

18.根据权利要求12所述的运行器件（10），其特征在于，所述流体机构（28）是阀。

19.根据权利要求18所述的运行器件（10），其特征在于，所述阀是辅助阀。

20.根据权利要求13所述的运行器件（10），其特征在于，所述操控和/或读出线路包括模拟数字转换器和/或数字模拟转换器。

21.根据权利要求13所述的运行器件（10），其特征在于，所述流体机构（28）包括一个或多个阀。

22.根据权利要求21所述的运行器件（10），其特征在于，所述阀是辅助阀。

23.根据权利要求11所述的运行器件（10），其特征在于，所述通讯线路（25）包括一个或多个数字的和/或模拟的接口（36）。

24.根据权利要求23所述的运行器件（10），其特征在于，所述接口（36）是模拟的电流接口（26）。

25.过程阀结构单元（40），包括根据前述权利要求1至24中任一项所述的运行器件（10）、阀驱动器（20）以及能够通过所述阀驱动器操纵以用于影响过程流体的阀配件（30），所述运行器件（10）被放上到所述阀驱动器上并且所述阀驱动器由所述运行器件（10）操控，其中，所述运行器件（10）构造为控制头部、位置调节器和/或定位器。

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