CN114787539A - 组件、具有这种类型的组件的壳体盖以及具有这种类型的壳体盖的现场设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组件(100)，包括：圆形盘(160)；环形主体(110)；和弹性体环(190)。所述环形主体(110)具有被周边侧向表面包围的盘容座(120)，该侧向表面具有环状外凹槽(130)，该环状外凹槽(130)在第一轴向方向上由第一外肩部(132)界定，并且在相反的第二轴向方向上由第二外肩部(134)界定。引导表面在第一轴向方向上邻接所述第一外肩部，该引导表面的半径随着与所述第一肩部的距离增加而单调增加，并且在所述引导表面的情形中，dr/dz<2/3，尤其是dr/dz<1/3，其中r是半径，z是引导表面在圆柱坐标中的轴向坐标。所述圆形盘(160)具有外侧向表面，该外侧向表面具有径向向内延伸的周边内凹槽(170)，该周边内凹槽在所述第一轴向方向上由第一内肩部(172)界定，并且在所述第二轴向方向上由第二内肩部(174)界定。当在轴向纵向截面中看时，至少上述两个内肩部具有凸形轮廓，所述圆形盘(160)的旋转轴线在该轴向纵向截面中延伸。所述弹性体环(190)被夹紧在上述两个内肩部与上述两个外肩部之间，由此尤其防止所述圆形盘滑出所述环形主体，直到极限载荷。

Description

组件、具有这种类型的组件的壳体盖以及具有这种类型的壳 体盖的现场设备

技术领域

本发明涉及一种组件、一种具有这种组件的壳体盖以及一种具有这种壳体盖的现场设备。

背景技术

本发明领域的组件，尤其是壳体盖，包括圆形面板和环形主体，该环形主体具有用于圆形面板的座。该用于圆形面板的座可以例如具有止挡，该圆形面板抵靠该止挡轴向夹紧，或者该圆形面板可以通过金属固持环保持在该座中，其中补充地是提供密封环，该密封环抵靠该圆形面板放置，以避免在由该圆形面板彼此分隔的两个体积之间经过该圆形面板的气体交换。

除了其它可能性之外，本发明领域的组件被用作现场设备壳体的壳体盖，以便闭合该壳体，其中通常要求现场设备满足点火防护类型Ex-d，即“耐压封装”。因此，上述组件具有相对复杂的设计，该设计具有高强度和严格的生产公差，以便实现所需的防护等级。

发明内容

本发明的目的是提供一种简化的组件，而不会使组件的性能降级。根据本发明，该目的通过如权利要求1所述的组件、如权利要求14所述的壳体盖以及如权利要求15所述的现场设备来实现。

本发明的组件包括：圆形面板；环形主体；和弹性体环；其中该环形主体具有被侧向表面包围的面板座，其中该侧向表面具有环状环绕的外凹槽，该外凹槽在第一轴向方向上由第一外肩部界定，并且在相反的第二轴向方向上由第二外肩部界定；其中引导表面在第一轴向方向上邻接第一外肩部，该引导表面的半径随着与第一肩部的间隔而单调增加，其中dr/dz<2/3，尤其是dr/dz<1/3；其中，该圆形面板具有外侧向表面，该外侧向表面具有径向向内延伸的周边内凹槽，该周边内凹槽在第一轴向方向上由第一内肩部界定，并且在第二轴向方向上由第二内肩部界定；其中，至少两个内肩部在轴向纵向截面中具有凸形轮廓，所述圆形面板的旋转轴线在该轴向纵向截面中延伸，其中，该弹性体环被夹紧在两个内肩部与两个外肩部之间，由此尤其防止圆形面板移出环形主体，直到极限载荷。

在本发明的另一个发展中，极限载荷可以包括，例如，弹性体环断裂时所处的载荷，或大于7焦耳的能量冲击，或大于0.2巴，例如，大于0.5巴，尤其是大于1巴的正压。

尤其是，该圆形面板仅由该弹性体环保持在该面板座中。

根据本发明的另一个发展，该弹性体环另外用作密封环，其中尤其是第二内肩部和第二外肩部用作密封表面。

此外，经由该弹性体环的弹性悬挂能够吸收冲击能量，由此该面板在冲击的情况下经受明显更小的力。

当轮廓的表面上两点之间的直线连接线穿过所述轮廓或在所述轮廓的表面上延伸时，该轮廓是凸形的。

在本发明的附加发展中，该内凹槽具有空的释放空间，该释放空间由弹性体环界定，并且其在纵向截面中的横截面面积不小于弹性体环在松弛、未夹紧状态下的横截面面积的四分之一，例如不小于三分之一。

在本发明的附加发展中，该释放空间的高度h小于弹性体环的横截面。

在本发明的附加发展中，该释放空间的高度h随着半径单调增加，其中对于作为第一内肩部与第二内肩部之间的半径r的函数的高度h的斜率dh/dr，在内肩部的至少径向外部50％的面积上，弹性体环被轴向夹紧在第一内肩部与第二内肩部之间：dh/dr>1/2，尤其是dh/dr>2/3。

在本发明的附加发展中，该引导表面具有截头圆锥形状。

在本发明的附加发展中，该圆形面板包括透明材料，尤其是玻璃或透明聚合物，例如PMMA、PEEK或聚碳酸酯。

在本发明的附加发展中，该环形主体包括金属材料，例如铝，或聚合物，例如PEEK或聚碳酸酯。

在本发明的附加发展中，该弹性体环包括弹性体，例如，VMQ、HNBR、FKM、EPDM。

在本发明的附加发展中，该圆形面板的侧向表面与面板座的侧向表面之间的最大径向间隔，尤其是在不小于10mm的轴向长度上的最大径向间隔，不超过0.15mm。

在本发明的附加发展中，在穿过圆形面板的中心的轴向纵向截面中，第一连接线将第一内肩部上的弹性体环的第一支撑表面的第一中心与第二外肩部上的弹性体环的第二支撑表面的第二中心彼此连接，其中第二连接线将第二内肩部上的弹性体环的第三支撑表面的第三中心与第一外肩部上的弹性体环的第四支撑表面的第四中心彼此连接，其中第一连接线相对于圆形面板的旋转轴线倾斜不超过45°，尤其是不超过40°，其中第二连接线相对于圆形面板的旋转轴线倾斜不超过45°，尤其是不超过40°，其中第一连接线相对于圆形面板的旋转轴线倾斜不小于15°，尤其是不小于23°，其中第二连接线相对于圆形面板的旋转轴线倾斜不小于15°，尤其是不小于23°。

在本发明的附加发展中，第一内肩部与第二外肩部之间的最小间隔不超过弹性体环的横截面的90％，其中第二内肩部与第一外肩部之间的最小间隔不超过弹性体环的横截面的90％。

在本发明的附加发展中，第一外肩部的最小半径比第二内肩部的最大半径大不超过0.5mm，尤其是不超过0.2mm。

本发明的用于现场设备的壳体盖包括根据前述权利要求中任一项所述的本发明的组件，其中环形主体还具有圆柱形壁段。

该圆柱形壁段可以具有螺纹，尤其是内螺纹，以便能够将该壳体盖固定在壳体主体上。其它类型的固定同样是可能的，例如螺钉或卡口连接。

本发明的现场设备包括壳体和布置在壳体中的操作电路，其中，该壳体具有壳体主体和至少一个本发明的壳体盖，其中该壳体盖的螺纹被旋拧到该壳体主体的互补螺纹上，以便封闭操作电路。

在本发明的附加发展中，该现场设备满足点火保护类型，即“耐压封装”Ex-d。

在本发明的范围内，该现场设备包括例如测量发送器，诸如例如在工业过程测量技术中使用的测量发送器，以便记录过程参数，诸如温度、压力、填充水平、流速、密度、粘度、pH值、氧化还原电位、电导率、湿度、溶解气体浓度、淤泥水平、浊度、全局参数(诸如TOC或多组分介质的组成)。此外，在本发明的范围内，该现场设备可以包括致动器，例如泵、阀、搅拌器或温度控制设备，例如制冷单元或加热器。现场设备通常包括用于操作现场设备的操作电路，尤其是用于向控制系统提供测量信号或者用于从控制系统接收致动信号并且用于根据致动信号控制致动器。

附图说明

现在将基于附图中所示的实施例的示例更详细地解释本发明。附图中的图显示如下：

图1是本发明的现场设备的实施例的示例的示意性纵向截面图；和

图2是本发明的组件的实施例的部件的详细纵向截面图。

具体实施方式

图1所示的本发明的现场设备300的实施例的示例包括现场设备壳体310，该现场设备壳体310具有至少部分圆柱形的壳体主体312和本发明的组件100，本发明的组件100形成壳体盖。在壳体300中实施的是腔室314，在腔室314中布置有用于操作现场设备300的操作电路330。现场设备300另外包括传感器模块340，该传感器模块340与壳体310机械连接并且尤其承载壳体310。传感器模块340可以是例如用于记录体积流速或质量流速的流量测量传感器。传感器模块340提供测量到的依赖于变量的主要信号，这些信号由操作电路330调节，用于转发到控制系统，或者用于在显示器332中显示。关于这一点的细节是已知的，不需要在此解释。

用作壳体盖的组件100包括具有面板座120的环形主体110，面板160设置在面板座120中，并且利用弹性体环190固持。面板座120作为环形主体110的第一端面与第二端面之间的圆形开口延伸，其中界定面板座的侧向表面122具有一定轮廓，弹性体环190被固持在该轮廓上，这将在下面结合图2更详细地解释。此外，环形主体110包括套筒状突出部116，在其内侧向表面上实施有螺纹118，该螺纹118接合在壳体主体312的互补的外螺纹316中，以便闭合腔室314。圆形面板160可选地是在其腔室314附近的面上包括同轴的圆形突出部180，该突出部180在其外侧向表面上具有10mm的高度，其中在该突出部的外侧向表面与环形主体110的相对的侧向表面之间保留环形间隙182，该环形间隙182满足火焰穿透屏障的要求，尤其是因此具有不大于0.15mm的间隙宽度。在壳体主体312、环形主体110、圆形面板160和弹性体环190的材料厚度的相对应尺寸设定的情况下，现场设备300于是满足点火防护类型“耐压封装”，即“Ex-d”的要求。

现在将基于图2解释本发明的组件100的细节，该组件在这种情况下形成壳体盖。图2示出了包含Z轴线的纵向截面，因此是组件的旋转对称的对称轴线。组件100包括基本旋转对称的环形主体110，其具有第一端面112和与第一端面112间隔开的第二端面114。贯穿的圆形开口在第一端面112与第二端面114之间延伸，该开口形成面板座120。该面板座由侧向表面122界定，外环凹槽130径向向外延伸到该侧向表面122中。外环凹槽130在第一轴向方向上由第一外肩部132界定，并且在第二轴向方向上由第二外肩部134界定。在第一轴向方向上，第一引导表面124与第一外肩部132联结，该第一引导表面124被实施为截锥形并且相对于Z轴线倾斜例如30°。第一外肩部132除了内端部段中的倒圆凸形倒角之外基本上是平面的。相反，第二外肩部134相对于平面Z＝常量(const)倾斜例如40°至50°。

圆形面板160被引入面板座120中，该圆形面板160具有第一端面162，该第一端面162基本上与环形主体110的第一端面112轴向对准。此外，端面162具有来自圆形面板160的体积的径向突出部164，以便将圆形面板160与该面板座之间的环形间隙限制到不超过0.15mm。内环凹槽170从圆形面板160的侧向表面166径向向内延伸到圆形面板160中，该内环凹槽170在轴向方向上与外环凹槽130基本对准。内环凹槽170在第一轴向方向上由第一内肩部172界定，并且在第二轴向方向上由第二内肩部174界定。两个内肩部172、174在图2的截面图中具有凸形形状，其中两个内肩部172、174之间的轴向间隔限定了凹槽170的高度h和周边空间176，该高度h随着半径的增加而增加，并且该周边空间处在由弹性体环190界定的凹槽中。弹性体环190被夹在两个外肩部132、134与两个内肩部172、174之间。这将圆形面板160固持在面板座120中。此外，径向突出部164用作防止圆形面板160从面板座压出的防护，因为当径向突出部164通过圆形面板160的移位而抵靠弹性体环190放置时，进一步的运动被阻止，直到弹性体环190被破坏为止。

该组件的以下几何方面有利于该圆形面板的保持：

如果在图2的纵向截面图中，第一内肩部172上的弹性体环190的径向最外支承点与第二外肩部134上的弹性体环190的径向最内支承点连接，并且如果第一内肩部172上的弹性体环190的径向最内支承点与第二外肩部134上的弹性体环190的径向最外支承点连接，则得到两条虚线，其中穿过它们的交点并且在第一内肩部172与第二外肩部134之间延伸的角平分线限定了第一内肩部172和第二外肩部134上的弹性体环190的支撑表面172A、134A的中心点之间的第一连接线VL1。

如果，相应地是在图2的纵向截面图中，如果弹性体环190在第二内肩部174上的径向最外侧支承点与弹性体环190在第一外肩部132上的径向最内侧支承点连接，并且如果弹性体环190在第二内肩部174上的径向最内侧支承点与弹性体环190在第一外肩部132上的径向最外侧支承点连接，则得到两条实线，其中穿过它们的交点并且在第二内肩部174与第一外肩部之间延伸的角平分线限定了在第二内肩部174与第二外肩部132上的弹性体环190的支撑表面174A、132A的中心点之间的第二连接线VL2。

两条连接线VL1、VL2相对陡峭地延伸，用于径向密封。因此，第一连接线相对于旋转轴线Z倾斜例如35°，第二连接线相对于旋转轴线倾斜例如29°。这样，在每种情况下，连接线的轴向分量分别超过其长度的80％。该轴向分量的长度是弹性体环190抵抗圆形面板160轴向移位的有效性的指标。80％的值是非常好的。

为了组装组件100，弹性体环190被推到圆形面板160的侧向表面166上，使得该弹性体环抵靠两个内肩部172、174放置。然后，在端面162在前的情况下，圆形面板从该环形主体的第二端面114插入面板座120。在这种情况下，弹性体环190在引导表面124上滑动，并且通过引导表面124被径向向内压入到内环凹槽170的释放空间176中，由此弹性体环190在轴向方向上被挤压在内肩部之间，这导致相当大的轴向应力。一旦弹性体环190的周边已经经过引导表面的端部，则弹性体环190中的轴向应力开始衰减，因为弹性体环190然后膨胀到外环凹槽130的可用的自由体积中，使得该弹性体环到达其最终位置，在给定情况下，这可以通过环形主体110与圆形面板160之间的小的轴向相对运动来优化。

Claims (16)

1.组件，包括：

圆形面板(160)；

环形主体(110)；和

弹性体环(190)；

其中所述环形主体(110)具有被侧向表面包围的面板座(120)，其中所述侧向表面具有环状环绕的外凹槽(130)，所述外凹槽在第一轴向方向上由第一外肩部(132)界定，并且在相反的第二轴向方向上由第二外肩部(134)界定；

其中引导表面在所述第一轴向方向上邻接所述第一外肩部，所述引导表面的半径随着与所述第一肩部的间隔而单调增加，其中dr/dz<2/3，尤其是dr/dz<1/3，其中r是所述半径，z是所述引导表面在圆柱坐标中的轴向坐标；

其中，所述圆形面板(160)具有外侧向表面，所述外侧向表面具有径向向内延伸的周边内凹槽(170)，所述周边内凹槽在所述第一轴向方向上由第一内肩部(172)界定，并且在所述第二轴向方向上由第二内肩部(174)界定；

其中至少所述两个内肩部在轴向纵向截面中具有凸形轮廓，所述圆形面板(160)的旋转轴线在所述轴向纵向截面中延伸，

其中所述弹性体环(190)被夹紧在两个内肩部与两个外肩部之间，由此尤其防止所述圆形面板移出所述环形主体，直到极限载荷。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内凹槽具有空的释放空间，所述空的释放空间由所述弹性体环限定，并且所述空的释放空间在所述纵向截面中的横截面面积不小于所述弹性体环在松弛、未夹紧状态下的横截面面积的四分之一，例如不小于三分之一。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述释放空间的高度h小于所述弹性体环的所述横截面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述高度h随着所述内肩部之间的所述半径单调增加，

其中，对于作为所述第一内肩部与所述第二内肩部之间的所述半径r的函数的所述高度h的斜率dh/dr，在所述内肩部的至少径向外部50％的面积上，所述弹性体环被轴向夹紧在所述第一内肩部与所述第二内肩部之间：dh/dr>1/2，尤其是dh/dr>2/3。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述引导表面为截头圆锥形。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述圆形面板包括透明材料，尤其是玻璃或透明聚合物，例如PMMA、PEEK或聚碳酸酯。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述环形主体包括金属材料，例如铝，或聚合物，例如PEEK或聚碳酸酯。

8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述弹性体环包括弹性体，尤其是VMQ、HNBR、FKM、EPDM。

9.根据前述权利要求中任一项所述的组件，

其中，所述圆形面板的所述侧向表面与所述面板座的所述侧向表面之间的最大径向间隔，尤其是在不小于10mm的轴向长度上的最大径向间隔，不超过0.15mm。

10.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，在穿过所述圆形面板的中心的轴向纵向截面中，第一连接线(VL1)将所述第一内肩部上的所述弹性体环的第一支撑表面的第一中心与所述第二外肩部上的所述弹性体环的第二支撑表面的第二中心相互连接，其中第二连接线(VL2)将所述第二内肩部上的所述弹性体环的第三支撑表面的第三中心与所述第一外肩部上的所述弹性体环的第四支撑表面的第四中心彼此连接，

其中所述第一连接线相对于所述圆形面板的所述旋转轴线倾斜不超过45°，尤其是不超过40°，其中所述第二连接线相对于所述圆形面板的所述旋转轴线倾斜不超过45°，尤其是不超过40°，

其中所述第一连接线相对于所述圆形面板的所述旋转轴线倾斜不小于15°，尤其是不小于23°，其中所述第二连接线相对于所述圆形面板的所述旋转轴线倾斜不小于15°，尤其是不小于23°。

11.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述第一内肩部与所述第二外肩部之间的最小间隔不超过所述弹性体环的横截面的90％，并且所述第二内肩部与所述第一外肩部之间的最小间隔不超过所述弹性体环的横截面的90％。

12.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述第一外肩部的最小半径比所述第二内肩部的最大半径大不超过0.5mm，尤其是不超过0.2mm。

13.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述极限载荷包括所述弹性体环断裂时所处的载荷，或能量大于7焦耳的冲击，或所述圆形面板上大于0.2巴，例如大于0.5巴，尤其是大于1巴的压力。

14.一种用于现场设备的壳体盖，包括根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述环形主体还具有圆柱形壁段。

15.一种现场设备，包括壳体和布置在所述壳体中的操作电路，其中，所述壳体具有壳体主体和至少一个如权利要求13所述的壳体盖，其中所述壳体盖的螺纹旋拧到所述壳体主体的互补螺纹上，以便封闭所述操作电路。

16.根据权利要求15所述的现场设备，其中，所述现场设备满足点火保护类型Ex-d。

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