用于电‑气动控制器的锁定机构和方法与流程

概括地说，本发明涉及用于过程控制阀的控制器，具体地说，涉及用于电-气动控制器的盖锁件。

背景技术：

通常，使用电-气动控制器(其还称为电-气动调节器)来控制用于对气动控制设备(例如，调节器)进行定位的控制流体的压力。例如，可以使用电-气动控制器来控制进入到过程控制阀或者调节器的气动致动器的控制流体的压力，以定位该过程控制阀或者调节器。电-气动控制器可以包括用于接收控制流体的一个或多个通道，并且一个或多个电磁阀可以控制该控制流体通过这些通道的流动。该一个或多个电磁阀可以与微处理器进行通信，该微处理器可以与设置在电-气动控制器之外的一个或多个传感器进行通信，以控制该电-气动控制器和/或过程控制阀或者调节器。该一个或多个通道、一个或多个电磁阀和微处理器可以全部设置在包括底座和盖的壳体内。

在诸如电-气动控制器之类的很多过程控制系统部件上需要锁定设备，以确保电路、一个或多个阀和其它部件能够适当地锁定在例如某个封闭空间中。用此方式，操作者和/或用户不会不知情地和/或不注意地损坏未锁定的封闭空间，也不会对系统造成风险损伤和/或伤害。

在一个示例中，如图1中所示，传统的电-气动控制器10包括锁定组件12。具体而言，电-气动控制器10包括底座14和设置在底座14上的盖16，并且锁定组件12将盖16锁定在底座12上。锁定组件12是包括主体20、导引销22和螺栓24的多部件组件。为了将锁定组件12安装在电-气动控制器10上，首先将主体20设置在底座14的顶表面上。此外，使主体20的后端26与设置在盖16的外表面上的缺口28相对齐。随后，将导引销22插入到设置在锁定组件12的主体20的顶部部分上的孔口30中，直到该导引销22的前端与底座14的顶表面中的孔洞(没有示出)相对齐并接触为止。随后，将螺栓24插入到主体20中，并通过某种工具来沿顺时针方向进行旋转(在一个示例中)，直到螺栓24的前端与底座14的顶表面接触为止。当螺栓24与底座14的顶表面接触时，对主体20的后端26进行适当地压配合和/或进一步推入到与盖16的缺口28相接触，从而将盖16有效地锁定到底座14。

但是，锁定组件16是笨重的，并且由于其三部件(例如，主体20、导引销22和螺钉24)配置而安装起来比较麻烦，例如，在插入导引销22之前，需要主体20与盖16的缺口28相对齐。此外，由于锁定组件16存在三个部件，因此安装这些部件中的每一个部件时发生差错的风险增加，其增加了无效锁定的概率，并最终造成损坏和/或损伤。

技术实现要素：

根据本公开内容的第一示例性方面，一种结合调节器使用的电-气动控制器包括：底座，底座具有主体、顶表面、以及在该主体内形成的孔。锁定机构设置在该底座的孔内，并且包括与该底座的顶表面相齐平的顶表面。盖耦合到底座并且包括具有边缘的开口端。该边缘接触该锁定机构的顶表面的一部分和底座的顶表面。该锁定机构被布置为在盖接触该锁定机构的顶表面的一部分之后以逆时针方向进行旋转，以将该盖锁定到底座。

根据本公开内容的另一个示例性方面，一种过程控制系统包括：调节器，该调节器具有包含顶部部分的壳体；以及电-气动控制器，该电-气动控制器具有操作性地耦合到该调节器壳体的顶部部分的出口端口。该电-气动控制器维持该调节器内的设定点压力并且包括底座，该底座具有主体、顶表面、底表面、以及在该主体内形成的孔，其中该出口端口形成在该底座的底表面中。锁定机构设置在该底座的孔内并且具有与该底座的顶表面相齐平的顶表面。盖耦合到该底座，该盖包括具有边缘的开口端，该边缘接触该锁定机构的顶表面的一部分和底座的顶表面。该锁定机构被布置为在盖接触该锁定机构的顶表面的一部分之后以逆时针方向向上进行旋转，以将盖锁定到底座。

根据本公开内容的另外的示例性方面，公开了一种用于对操作性地耦合到调节器的电-气动控制器的盖进行锁定的方法。该电-气动控制器包括底座，该底座具有顶表面和设置在该底座内的孔，并且该方法包括：将锁定机构设置在底座的孔内，直到该锁定机构的顶表面与底座的顶表面相齐平为止。该方法还包括：将盖的开口端的环形边缘固定到底座，其中该环形边缘接触锁紧螺钉的顶表面的一部分和底座的顶表面；以及以逆时针方向使该锁定机构旋转，直到该锁定机构的一部分针对盖的边缘进行了挤压(jar)或夹紧(pinch)中的一种或多种，以将盖锁定到底座为止。

进一步根据这些示例性方面中的任何一个或多个的方面，本公开内容的电-气动控制器和/或过程控制系统可以包括下面的另外优选形式中的任何一种或多种。

在一些优选的形式中，锁定机构可以包括环形圈或头部，其具有该顶表面、底表面、以及在该顶表面上设置在该环形圈的中心内的孔口。该孔口适于接纳用于旋转该锁定机构的工具。此外，该锁定机构还可以包括从环形圈的底表面向下延伸的圆柱体，该圆柱体包括具有至少一个螺纹的外表面。该孔可以包括具有至少一个螺纹的内表面，该内表面的至少一个螺纹与设置在该锁定机构的外表面上的至少一个螺纹相接合，以将该锁定机构固定到该孔。

在一些优选的形式中，该底座的主体的孔可以包括具有第一直径的上部和具有第二直径的下部，其中第一直径大于第二直径。此外，上部可以适于接纳该锁定机构的环形圈并且下部可以适于接纳该圆柱体。此外，该锁定机构还可以包括底表面和从该底表面向下延伸的圆柱体，该圆柱体具有至少一个螺纹，并且该底座的主体的孔包括至少一个螺纹，其中，该锁定机构的圆柱体的至少一个螺纹和该底座的主体的至少一个螺纹彼此相接合，以将该锁定机构固定在孔内。

在一些优选的形式中，该底座可以包括从该底座的顶表面向上延伸的环形突出部，该环形突出部可以包括具有多个螺纹的外表面。此外，该盖可以包括具有多个螺纹的内表面，该内表面的多个螺纹适于与设置在该底座的环形突出部的外表面上的多个螺纹相接合，以将该盖固定到该底座。该锁定机构可以包括锁紧螺钉、埋头螺钉、齐平安装式螺钉或者反向螺纹螺钉中的一种或多种。此外，该锁定机构可以是被布置为利用单一工具将该盖锁定到该底座的一件式锁件，其中该单一工具适于插入到在该锁定机构的顶表面内设置的孔口或者插口中的一个内。

在一些其它优选的形式中，该盖可以包括从该开口端延伸到封闭端的细长体，并且该盖可以适于包围该控制器的部件。此外，该环形圈的顶表面可以具有围着该环形圈径向延伸的中间点，该盖的边缘可以在该环形圈的中间点上方、前方或者所述中间点处中的一个处与该环形圈的一部分相接触。

公开了另外的可选方面和特征，它们可以以与本公开内容的教导相一致的任何功能适当的方式来排列，无论是单独地，还是以任何功能可行的组合的方式。在考虑了下面的具体实施方式之后，其它方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是用于电-气动控制器的盖的传统锁定组件的透视图；

图2是包括本公开内容的电-气动控制器的过程控制系统的示意性视图；

图3是本公开内容的电-气动控制器的侧向透视图；

图4是本公开内容的电-气动控制器的透视图；

图5是图4的电-气动控制器的顶视图；

图6是本公开内容的电-气动控制器的分解透视图；

图7是本公开内容的电-气动控制器的锁定机构的特写透视图；

图8是本公开内容的电-气动控制器的锁定机构的分解视图；

图9是沿着图5的线A-A所获得的本公开内容的电-气动控制器的剖面图；以及

图10是图9的区域B的特写视图。

具体实施方式

概括地说，公开了用于结合调节器使用的电-气动控制器的盖的单件式或者一件式锁定机构。该电-气动控制器包括底座，该底座具有主体、顶表面、以及在该主体内形成的孔。这种单件式锁定机构设置在底座的孔内，并包括与底座的顶表面相齐平的顶表面。盖耦合到底座，并包括具有边缘的开口端。该边缘接触该锁定机构的顶表面的一部分和底座的顶表面。通过诸如通用扳手(Allen wrench)之类的单一工具，以逆时针方向对该锁定机构进行向上旋转，以将盖锁定到底座。

现参见图2，过程控制系统100包括操作性地耦合到调节器111的电-气动控制器110。具体而言，电-气动控制器110的出口端口112例如经由适配器117，操作性地耦合到调节器111的壳体116的顶部部分114。调节器111包括用于接收压力管线119中的入口压力的入口118，以及用于指引过程管线119中的调节器111下游的出口压力的出口120。

电-气动控制器110包括底座122，底座122具有主体123，主体123具有顶表面124、底表面126、前面部分128和后面部分130(图3)、以及从前面部分128延伸到主体123的后面部分130的一对侧面壁132。该一对侧面壁132中的一个侧面壁132包括用于从外部源(例如，供应源136)接收供应压力的供应端口134。在一个示例中，提供多达120psig/8.2bar的供应压力，其中，典型值是110psig/7.5bar。另一个侧面壁132包括两个导管连接，第一导管连接140用于USB接线，第二导管(没有示出)连接用于内部接线。

如图2中所进一步描述的，计算机142可以经由用于USB接线的第一导管连接140，通信地耦合到电-气动控制器110。换能器144可以设置在调节器111的出口120的下游，并且可以通信地耦合到电-气动控制器110。在一个示例中，电-气动控制器110通过来自例如换能器144的输入(例如，反馈信号)来感测系统压力。电-气动控制器110读取该输入，并将其与设定点压力进行比较，其中电-气动控制器110可以从诸如计算机142之类的外部源接收该设定点压力，或者从其板载存储器上的简档得到该设定点压力。

具体而言，现参见图3和图4，底座122的主体124的后端130包括测压端口146，并且除了供应端口134之外，侧面壁132还包括排放端口148。电-气动控制器110还包括耦合到底座122的盖150。盖150包括开口端152、与开口端152相对设置的封闭端154、以及从开口端152延伸到封闭端154的细长体155。开口端152还包括用于与底座122的顶表面124相接触的边缘156。

例如，如图5中所示，在底座122的顶表面124中，在底座122的主体123内形成孔160。在底座122的孔160内设置锁定机构162。锁定机构162包括与底座122的顶表面124相齐平的顶表面164，例如，还如图9和图10中所描述的。换言之，锁定机构162的顶表面164设置在与底座122的顶表面124相同的水平和/或相同的高度，这产生了沿着底座122的顶表面124的平滑表面。

当盖150耦合到底座122时，除了底座122的顶表面124之外，边缘156还与锁定机构162的顶表面164的一部分相接触，例如，如图5中所示。在盖150与锁定机构162的顶表面162的一部分相接触之后，通过单一工具(例如，通用扳手)，使锁定机构162向上旋转和/或以逆时针方向旋转。结果，锁定机构162的顶表面164支撑并进入到边缘156，并将锁定机构162挤压和/或夹紧到盖150，从而在电-气动控制器110的盖150与底座122之间形成锁闭。

现参见图6，该图描述了本公开内容的电-气动控制器110的分解视图。底座122还包括从底座122的顶表面124向上延伸的环形突出部168。环形突出部168还包括具有至少一个螺纹或者多个螺纹的外表面170。同样，盖150包括也具有至少一个螺纹或者多个螺纹的内表面(没有示出)。当盖150耦合到底座122时，盖150的内表面上的螺纹与环形突出部168的外表面170上的螺纹相接合，以将盖150固定到底座122。

如图6中所进一步描述的，环形突出部168具有空心的内部，并且容纳电路172、诸如电磁阀和/或入口阀和排放阀之类的一个或多个阀174、以及电-气动控制器110的其它部件。例如，当盖150设置在底座122的顶表面124上时，盖150包围至少电路172、该一个或多个阀174和电-气动控制器110的其它部件。

在操作时，如上所述，电-气动控制器110通过换能器144(图2)的输入(例如，反馈信号)来感测系统压力，其中换能器144安装在过程管线119中的出口120的下游(图2)。如果反馈信号低于所编程的设定点，则电-气动控制器110激活一个阀174(例如，入口阀)，这允许压力流入到调节器111中。这造成了调节器111的主阀(没有示出)打开，这导致下游系统压力的增加。电-气动控制器110继续向调节器111输送压力，直到感测的来自换能器144的反馈例如等于设定点压力为止。在该时刻，关闭诸如入口阀之类的阀174，使系统稳定在该压力。

但是，如果与设定点压力相比，例如电-气动控制器110所感测的来自换能器144的反馈信号更高，则电-气动控制器110激活另一个阀174(例如，排放阀)，以释放调节器111中的压力。其结果是减小下游系统压力。电-气动控制器110继续排放压力，直到所接收的反馈信号等于设定点为止。在该时刻，排放阀174关闭，使系统稳定在该压力。

现参见图7和图8，锁定机构162包括具有顶表面164、底表面182(图8)和孔口184(例如，插口)的环形圈180。在一个示例中，顶表面164是平坦的，并且底表面182朝着环形圈180的中心向下和向内倾斜。此外，孔口184在锁定机构162的顶表面164上被设置在环形圈180的中心内。孔口184接纳用于使锁定机构162旋转的工具(例如，通用扳手)。此外，环形圈180还可以包括至少一个螺纹或者多个螺纹(没有示出)。锁定机构162还包括从环形圈180的底表面182向下延伸的圆柱体186。在一个示例中，圆柱体186包括具有至少一个螺纹或者多个螺纹中的一种或多种的外表面。锁定机构162的环形圈180和圆柱体186中的一个或二者的一个或多个螺纹，与盖150的内表面的一个或多个螺纹沿着相同的轴线，并与之相平行。

例如，孔160包括用于接纳锁定机构162的环形圈180的内表面188。在一个示例中，内表面188包括至少一个螺纹或者多个螺纹中的一种，其与设置在锁定机构162的环形圈180上的至少一个螺纹或者多个螺纹相接合。此外，孔160的内表面188还可以朝着孔160的中心向内和向下倾斜，这形成与锁定机构162的环形圈180的底表面182的形状相匹配的圆顶形状部分。

如图9中所示，底座122的主体123的孔160包括具有第一直径D1的上部190和具有第二直径D2的下部192。在一个示例中，第一直径D1大于第二直径D2。上部190接纳锁定机构162的环形圈180并且下部192接纳圆柱体186。

在另一个示例中，如图7和图10中所示，环形圈180的顶表面164具有围着环形圈180径向延伸的中间点M。当盖150的边缘156与环形圈180的一部分接触时，边缘156可以在环形圈180的中间点M的上方、前方或者该中间点处中的一个或多个处与锁定机构162的顶表面164相接触，以使得设置在锁定机构162的顶表面164内的孔口184不被盖150包围。换言之，当边缘156可以在环形圈180的中间点M的上方、前方或者该中间点处中的一个或多个处与顶表面164相接触时，锁定机构162的孔口184始终是暴露的。因此，可以始终将工具插入到孔口184之中，以旋转该锁定机构162。

具体而言，在一个示例中，盖150的边缘156在环形圈180的中间点M之前，与环形圈180的一部分相接触，如图7中所示。在另一个示例中，如图10中所示，盖150的边缘156超过环形圈180的中间点M，与环形圈180的顶表面164的一部分相接触。在任一个示例中，锁定机构162的孔口184都不与盖150的边缘156的任何部分或者盖150的任何部分相接触，这允许孔口184被完全地暴露到大气。换言之，锁定机构162的孔口184不被盖150的任何部分所包围。

虽然锁定机构162包括环形圈180和圆柱体186(如上面所详细描述的)，但本领域普通技术人员应当理解的是，锁定机构162可以替代地包括各种其它形状和结构，并仍然落在本公开内容的范围之内。例如，锁定机构162可以包括锁紧螺钉、埋头螺钉、齐平安装式螺钉或者反向螺纹螺钉中的一种或多种，并仍然落在本公开内容的范围之内。具体而言，锁紧螺钉、埋头螺钉、齐平安装式螺钉和反向螺纹螺钉中的每一个可以包括上文相对于锁定机构162所描述的部件中的一个或多个，并且通常可以包括头部和从该头部延伸的柱体。

在了解了前述内容之后，本领域普通技术人员应当理解以下用于对结合调节器111使用的电-气动控制器110的盖150进行锁定的示例方法。具体而言，用于对电-气动控制器110的盖150进行锁定的方法包括：将锁定机构162设置在底座122的孔160内，直到该锁定机构162的顶表面164与底座122的顶表面124相齐平为止。该方法还包括：将盖150的开口端的环形边缘156固定到底座122，其中该环形边缘156接触底座122的顶表面124和锁定机构162的顶表面164的一部分。该方法还包括：使锁定机构162以逆时针方向旋转，直到锁定机构162的一部分针对盖150的边缘156进行了挤压或夹紧中的一种或多种，以将盖150锁定到底座122为止。

此外，在一个示例中，将锁定机构162设置在底座122的孔160内包括：使设置在锁定机构162的柱体186的外表面上的至少一个螺纹或者多个螺纹与设置在底座122的孔160的内表面上的至少一个螺纹或者多个螺纹相接合，直到锁定机构162的顶表面164与底座122的顶表面相齐平(例如，具有相同的水平和/或处于相同的高度)为止。在另一个示例中，将锁定机构162设置在底座122的孔160内包括：以顺时针方向旋转锁定机构162，直到锁定机构162的顶表面164与底座122的顶表面相齐平为止。

此外，在另一个示例中，将盖150的环形边缘156固定到底座122包括：使设置在环形边缘156的内表面上的至少一个螺纹或者多个螺纹与设置在环形突出部168(其从底座122的顶表面124进行延伸)的外表面170上的至少一个螺纹或者多个螺纹相接合。

在另一个示例中，使锁定机构162以逆时针方向旋转，直到锁定机构162的一部分针对盖150的边缘156进行了挤压或夹紧中的一种或多种，以将盖150锁定到底座122为止包括：经由诸如通用扳手之类的工具(没有示出)中的一种或多种，对锁定机构162进行向上地旋转。在一个示例中，通过该工具使锁定机构162仅仅旋转一个逆时针转向的一半，直到锁定机构162的顶表面164针对盖150的边缘156进行了挤压或夹紧中的一种或多种，以将盖150锁定到底座122为止。在另一个示例中，通过该工具将锁定机构162旋转一完整的逆时针转向，直到锁定机构162的顶表面164针对盖150的边缘156进行了挤压或夹紧中的一种或多种，以将盖150锁定到底座122为止。在任一个示例中，使锁定机构162旋转以将盖150锁定到底座122是简单并高效的处理。

整体上，本领域普通技术人员应当理解锁定机构162以及用于对电-气动控制器110的盖进行锁定的方法的各种优点。例如，与结合常规的电-气动控制器110所使用的三部件或者多部件锁定组件(例如，参见图1)相比，锁定机构162是一件式或者单件式商业可获得部件(例如，埋头螺钉、反向螺纹螺钉和/或六角螺钉)。结果，由于只在底座122中安装锁定机构162的一个部件，因此例如减少了安装错误，从而增加了该锁闭的有效性，并最终减少损坏和/或损伤的风险。此外，一件式锁定机构162容易安装且不麻烦，并且生成针对于电-气动控制器110的盖150的可靠的、平滑的齐平锁件。另外，本公开内容的锁定机构和方法并不需要在安装期间，与电-气动控制器110的盖150相对齐，其进一步减少了安装错误的风险，以及由于任何这种错误而造成的最终损坏和/或损伤。因此，这种一件式锁定机构和方法能更高效地进行组装和安装，因此也更便宜。

贯穿本说明书，多个实例可以实现被描述成单一实例的部件、操作或结构。虽然将一个或多个方法的各个操作描绘和描述成单独的操作，但这些各个操作中的一个或多个可以同时地执行，并且不需要按照所描绘的顺序来执行这些操作。在示例性配置中呈现为单独的部件的结构和功能，可以实现成组合的结构或部件。类似地，呈现为单一部件的结构和功能，可以实现成单独的部件。这些以及其它变型、修改、增加和改进都落入本发明主题的范围之内。

如本文所使用的，对于“一个示例”或者“某个示例”的任何引用意味着结合该实施例描述的特定元件、特征、结构或者特性包括在至少一个实施例中。在说明书中的各个地方出现的短语“举一个示例”并不必需全部指代相同的示例。

使用表达方式“耦合”和“连接”连同它们的派生词来描述了一些示例。例如，一些示例可以使用术语“耦合”来描述，以指示两个或更多元素是直接物理接触或者电接触。但是，术语“耦合”也可以意味着两个或更多元素不是彼此直接接触，而是彼此之间进行协作或者交互。这些示例并不限于该上下文。

如本文所使用的，术语“包含”、“涵盖”、“包括”、“含有”、“具有”、“具备”或者其任何其它变形，旨在覆盖非排它性的包含。例如，包括某个元素列表的处理、方法、制品或装置并不必须被限制为仅仅这些元素，还可以包括没有明确列出的其它元素或者该处理、方法、制品或装置所固有的其它元素。此外，除非另外明确地陈述，否则“或”指代包含性的或，而不是指代排它性的或。例如，下面中的任何一项都满足条件A或B：A成立(或存在)并且B不成立(或不存在)、A不成立(或不存在)并且B成立(或存在)、以及A和B均成立(或存在)。

此外，这里利用“一个”或“某个”的使用来描述实施例的元素和部件。这么做仅仅为方便起见以及为了给出本文描述的一般含义。该表述以及所附的权利要求书应理解为包括一个或至少一个，并且单数形式同样包括复数形式，除非其明显表示相反含义。

该说明书应被解释为只是示例性的，其并没有描述每一种可能的实施例，因为描述每一种可能的实施例即使不是不可能的，也是不切实际的。使用当前技术或者在本专利提交日之后开发的技术能够实现各种替代的实施例。