专利名称：用于过程仪器的现场设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种根据权利要求前序部分所述的、用于过程仪器的现场设备，尤其是测量变换器、执行机构或移动控制设备，该现场设备适合使用在有爆炸危险区域中。
背景技术：
在过程技术设备中，为了对过程进行控制而使用了多种用于过程仪器的现场设备。测量变换器用于获得过程变量，例如介质的温度、压力、流量、液位、密度或气体浓度。通过执行机构能够取决于所获得的过程变量，例如相应于由控制站预先给定的策略相应地或受控地通过自动化设备、例如可存储编程的控制器来控制地影响过程流程。作为执行机构的实例已知为调节阀、加热装置或泵。由此，控制站或自动化设备能够与外部设备、即与测量变换器或执行机构或其他在附近布置的装置通信，迄今为止这些设备大多通过有线连接·的通信网络彼此连接。通过该网络，控制站或自动化设备从测量变换器中接收例如数据，并且向执行机构提供控制信息。当有线连接的通信网络使用基于无线通信的网络时，能够进一步地减少与此相关的布线费用。现场设备，例如，测量变换器、执行机构、传输工具或操作装置为此被构造成带有无线接口，由此它们能够例如，通过接入点(Access Points)或开关(Switches)参与与控制站或自动化设备的无线通信。如果利用电池为现场设备的电子装置提供其运行所需的能量，那么能够在完全没有电缆连接的情况下运行现场设备。例如在US 6，795，319B2中公知了一个这种类型的现场设备。为了可以将该现场设备使用在有爆炸危险的区域中，其电子单元位于被封装的壳体中，并且能量供给模块被为了避免形成火花而被本质安全型地设计。为了符合本质安全的点火保护的要求，使用在能量供给模块中的电池被埋封并且以不利方式由此无法按照需求被更换。为此，完全更换能量供给模块反而导致相对更高的费用支出。
发明内容
本发明的目的在于实现一种用于过程仪器的现场设备，该现场设备适合使用在有爆炸危险的区域中并且能够实现尤其简单的电池更换。为了实现该目的，开头所述的类型的新型现场设备具有权利要求I的特征部分中所给出的特征。在从属权利要求中描述了本发明的有利的改进方案。本发明基于以下认知，即，当通过设计电池盒保证在电池更换的整个过程中保持确保点火保护并且由此保证在每个时间点均满足在有爆炸危险的区域中的使用要求时，则仅能够将可替换的标准电池用在由电池驱动的、设置用于使用在有爆炸危险的区域中的现场设备中。例如，标准电池是仅仅放电一次并且不能重复充电的一次性电池，在由ANSI标准化的结构尺寸AAA、AA、C或D中，这种电池通常被称为微电池(7号电池)、5号电池(Mignonzelle)、小电池(2号电池)或单电池(I号电池)。这种一次性电池可顺利地在市场上购买到并且可以相对较为低廉的价格买到。商业通用的结构尺寸的可反复充电的电池，例如，NiCd (镍镉)蓄电池、NiMH (镍氢)蓄电池或LiIon (锂离子)蓄电池同样也被视作为标准电池。在能量供给模块中埋封有电池并且电池可能具有专门密封的接触插头，由此在插头接触件区域中形成了一种封闭室类型，与这种能量供给模块相比，现在电池更换非常简单并且能以相对更低的费用来完成该更换。此外，功能模块的使用可能使环保方面的清理更为困难，其原因在于，该能量供给模块由不同的材料组成，而在新型现场设备中仅仅需要对用过的电池进行清理。通过将电池腔设计成电池仅能位置正确地插入，避免了在使用电池时电池接触件可能出现意外短路。通过合适地设计为电子单元供给由电池提供的辅助能量的电路，以有利的方式保证每当电池盒由于其打开状态不再符合在有爆炸危险的区域中使用的要求时，电路就已被断开并且由此可靠地避免形成火花。在一个尤其有利的设计方案中，电池盒的壳体部分能通过螺纹封闭部利用盖体来封闭，并且仅当该螺纹封闭部被这样旋入直到基于螺纹封闭部的特性来满足在有爆炸危险的区域中的使用要求时，即该螺纹封闭部具有充分的点火或火焰阻止功能时，才与供电电路的电接触形成连接。这能够通过对螺纹适合地确定尺寸来实现，例如，通过适当地确定在 螺纹中所保留的间隙宽度、材料、螺纹高度等来实现。优选地如此设计螺纹，即在螺纹封闭部这样深入地旋入时，电池盒已经能被视作是密封的封装体。当将电接触件被设计成接触片时，其中该接触片在螺纹封闭部闭合时自动地接触相对接触件用于闭合供电电路，并且在螺纹封闭部的打开过程开始时再次释放该相对接触件，这具有以下优点，即，在更换电池时不再需要用于断开和闭合供电电路的附件开关，并且因此降低了电池盒的制造成本。以有利的方式，当电池基本上是圆柱体状并且在圆柱体的底面上相应地具有电池触点时，实现了电池盒的尤其简单的实施方案。电池然后利用第一电池触点在盖体打开时能事先插入电池腔中。盖体基本上被构造成杯状，其中，盖体用于实现螺纹封闭部的螺纹位于杯边缘的区域中，盖体在其杯底部的内侧上配备有用于接触第二电池触点的导电元件，尤其是金属板。导电元件同时形成了用于接触片的相对接触件。适合的材料例如是铜。在另一个尤其有利的设计方案中，在电池腔中和接触片上的弹簧在电池盒的闭合状态中分别用于将电池或接触片压向导电元件。由此实现了持续和良好的接触。
下面借助在其中示出了本发明的实施例的附图详细阐述本发明以及设计方案和优势。其中图I示出了带有半打开的电池盒的现场设备，以及图2示出了带有封闭的电池盒的根据图I的现场设备。在附图中，相同的部件具有相同的参考标号。
具体实施例方式作为使用在有爆炸危险的区域中、被描述用于过程测量仪表的现场设备的实例，图I和图2示出了测量变换器I。在图I和图2的每个右半部、也就是说在线2的右侧中的是外部视图，图中左半部中分别示出的是测量变换器I的各个部分的截面图。电子单元3处在测量变换器I的壳体4的内部。为了清楚起见，以虚线绘出电子单元3，由于电子单元被布置在壳体4内部所以在外部视图中实际上是无法看见它的。测量变换器I是电池驱动的。通过两个电池5和6来向电子单元3供给其运行所需的辅助能量，这两个电池处在电池盒7的内部。电池盒7处在壳体部分14中，该壳体部分能通过螺纹封闭部16利用盖体15封闭。盖体15基本上被构造成了杯状，其中，在杯边缘的外侧上具有盖体15的、用于实现螺纹封闭部16的螺纹17。两个电池5和6被设计成了可替换的、结构尺寸为D的标准电池。电池5和6基本上是圆柱体状的并且具有第一触点8或9 (在此是负极)，电池以第一触点事先插入到电池盒7中。在圆柱体的分别相对的底面上具有第二电池触点10或11，S卩，电池5或6的正极。用于位置正确地容纳电池5或6的电池腔12和13基于其尺寸和所使用的材料这样实现，即甚至在笨拙地使用电池5或6时也不会使触点8和10或触点9和11短路。在盖体15的杯底部的内侧上布置有铜板18，其在电池盒7的闭合状态下用于接触电池5或6的触点10和11以及接触布置在电池盒7中间的接触片19。在图2中所示的电池盒7的闭合状态下，电池5，电池6或接触片19利用弹簧20，21和22压向板18。弹簧20…22被用于补偿误差以及确保与板18的持续和良 好的接触。板18、接触片19、弹簧20…22以及引线23，24和25形成了一个电路，该电路用于辅助能量为电子单元3供给由电池5和6提供的、对于运行电子单元3所需要的辅助能量。如果螺纹封闭部16如图2所示完全旋入的话，那么供电电路也被闭合并且由此确保了电子单元3的供电。将电池盒7作为密封的封装体的实施方式用于确保满足现场设备I在有爆炸危险的区域中的使用要求。当螺纹封闭部16如图I所示仅仅旋入一半时，甚至就满足了这些要求。因为在螺纹封闭部16中所保留的间隙是点火或火焰阻止部，其在电池盒7内气体点火的情况下阻止火焰穿过螺纹间隙从现场设备I中向外蔓延出来的传输过程。在此，利用的是以下知识，即，火焰在经过狭窄的螺纹间隙的过程中失去能量并且不再可能产生反应，因此熄灭。在此，通过使火焰与螺纹间隙的冷壁紧密地接触并且通过降低压力来熄灭火焰。为了实现防点火击穿的路段，螺纹间隙要足够小并且螺纹封闭部16的在供电电路断开时仍保持啮合的高度要足够大。当盖体15将封闭壳体部分14这样闭合直到通过电池盒7满足了在有爆炸危险的区域中的使用要求时，供电电路、螺纹封闭部16的高度以及具有电池5和6的电池盒7的几何尺寸因此也这样彼此相一致，从而使得供电电路在电池盒7关闭时才随后闭合。同时通过适合的结构设计实现的是，在通过盖体15已将壳体部分14这样打开到通过电池盒7不再满足在有爆炸危险的区域中的使用要求之前，供电电路在打开电池盒7时已经被断开。由此，以尤其简单的方式确保了在整个电池更换过程中保持点火保护。在所描述的实施例的变化中，能够用卡口式封闭部来代替螺纹封闭部。在此情况下同样能通过对供电电路的适合设计来实现该功能，即，电路只有在这些封闭状态下才能够断开或闭合，在这些状态中电池盒基于其结构设计满足在有爆炸危险的区域中的使用要求。例如，在卡口式封闭部即将达到完全闭合状态之前能通过旋转运动来闭合电路。
权利要求
1.一种用于过程仪器的现场设备，尤其是测量变换器(I)、执行机构或移动控制设备，所述现场设备适合使用在有爆炸危险的区域中，所述现场设备具有 电子单元(3)，所述电子单元布置在所述现场设备(I)的壳体(4)中，和至少一个电池(5，6)，所述至少一个电池用于为所述电子单元提供所述电子单元的运行所需的辅助能量， 其特征在于，所述至少一个电池设计为能替换的标准电池(5，6)并且布置在电池盒(7)中，所述电池盒处在壳体部分(14)中，所述壳体部分带有为了更换电池而能取下的盖体(15)， 待打开的所述壳体部分和/或所述盖体具有用于位置正确地容纳至少一个电池的电池腔(12，13)，以及 用于给所述电子单元供给由所述至少一个电池所提供的辅助能量的电路(18···25)这样构造，即当通过所述盖体已经将所述壳体部分这样闭合直到通过所述电池盒满足了在有爆炸危险的区域中的使用要求时，所述电路在所述电池盒关闭时才随后闭合，以及在通过所述盖体将所述壳体部分这样打开直到通过所述电池盒无法再满足在有爆炸危险的区域中的使用要求之前，所述电路在所述电池盒打开时已经被断开。
2.根据权利要求I所述的现场设备，其特征在于，所述壳体部分能通过螺纹封闭部(16)利用所述盖体(15)封闭，并且仅当所述螺纹封闭部被这样旋入直到基于作为点火或火焰阻止部的所述螺纹封闭部的特性而满足在有爆炸危险的区域中的使用要求时，才能闭合供电电路中的至少一个电接触件(18，19)。
3.根据权利要求2所述的现场设备，其特征在于，所述电接触件被设计成了接触片(19)，所述接触片在所述螺纹封闭部闭合时自动地接触相对接触件(18)，用于闭合所述供电电路，并且在所述螺纹封闭部的打开过程开始时自动地再次释放所述相对接触件。
4.根据权利要求3所述的现场设备，其特征在于，所述至少一个电池(5，6)基本上是圆柱体状的，其中，在所述圆柱体的底面上分别具有电池触点(8…11)，即所述至少一个电池利用第一电池触点(8，9)在所述盖体(15)打开时能事先插入所述电池腔(12，13)中，所述盖体基本上被构造成杯状，其中，用于实现螺纹封闭部的盖螺纹(17)位于杯边缘的区域中，所述盖体在所述杯底部的内侧上配备有用于接触第二电池触点(10，11)的导电元件(18)，并且所述导电元件(18)是用于所述接触片(19)的相对接触件。
5.根据权利要求4所述的现场设备，其特征在于，所述电池腔(12，13)和所述接触片(19 )分别配备有在所述电池盒(7 )的闭合状态下用于将所述至少一个电池(5，6 )或所述接触片(19)压向所述导电元件(18)的弹簧(20···22)。
全文摘要
本发明涉及了一种用于过程仪器的现场设备，尤其是测量变换器、执行机构或移动控制设备，该现场设备适合使用在有爆炸危险的区域中。该现场设备是电池驱动的并且具有至少一个用于为电子单元(3)供给能量的电池(5，6)。电池盒(7)的结构被这样地设计，即能够在没有火花形成危险的情况下使用标准电池。通过相应地设计供电电路(18…25)确保的是，当盖体(15)已经这样闭合直到通过电池盒(7)满足在有爆炸危险的区域中的使用要求时，供电电路例如在电池盒(7)关闭时才随后闭合。本发明具有的优点是，能使用相比较成本低廉的标准电池并且在整个电池更换过程中保持点火保护。
文档编号H01M2/10GK102918678SQ201180027232
公开日2013年2月6日 申请日期2011年6月1日 优先权日2010年6月2日
发明者帕特里克·巴莱, 斯特凡·格罗斯 申请人:西门子公司