用于具有环境保护的壳体的开关设备的制作方法

本专利大体上涉及开关设备，并且更为具体地涉及用于具有环境保护的壳体的开关设备。

背景技术：

手控开关通常被用于过程控制系统，以便使能用户来控制在过程控制系统之中所实施的多种设备的操作。手控开关经常被耦接至具有电气部件和/或控制附近设备的操作的电路的壳体。

过程控制系统的设备能够被安装在工业环境之中。在一些示例之中，壳体必须与环境保护安全标准相兼容(例如防爆评级、防尘评级)，以便被安装在相应的设备附近的环境之中。在这样的示例之中，被耦接至壳体的手控开关必须与环境保护安全标准相兼容。

技术实现要素：

在一个示例之中，一种设备包括手控开关致动器，其从具有环境保护的壳体的壁的第一侧间隔开。该设备还包括附接至开关致动器的磁体和被邻近该壁的第二侧放置的磁响应开关。所述开关致动器的运动将改变所述磁体的位置，以操作所述磁响应开关。

在另一个示例之中，一种设备包括具有环境保护并且限定腔室的壳体、耦接至所述壳体的外部的凸起并且从所述壳体的壁间隔开的面板和耦接至所述面板并且从所述壁间隔开的开关致动器。所述开关致动器具有磁体。所述设备还包括磁响应开关，其被放置在所述壳体与所述开关致动器相反的腔室之中。当所述开关致动器处于第一位置时，所述磁体用于通过所述壁来操作所述磁响应开关。

在另一个示例之中，一种设备包括邻近具有环境保护的壳体的壁的第一侧地加以放置的用于开关的装置、用于致动从所述壁的第二侧 间隔开的用于开关的装置的装置和用于操作耦接至用于致动的装置的用于开关的装置的磁性装置。用于操作的磁性装置用于根据用于致动的装置的位置的改变来操作用于开关的装置。

附图说明

图1示出了一种根据本教导的示例性壳体组件；

图2示出了图1的壳体组件的壳体；

图3示出了包括安全锁的图1的壳体组件；

图4A示出了根据本教导的处于去激活的位置的示例性手控开关的剖视图；

图4B示出了图4A的处于激活的位置的手控开关的剖视图；

图5A示出了包括图4A和图4B的处于去激活的位置的手控开关的图1的壳体组件的局部的剖视图；

图5B示出了包括图4A和图4B的处于激活的位置的手控开关的图1的壳体组件的局部的剖视图；

图6示出了图1的壳体组件的另一个局部的剖视图。

附图并未成比例地加以示出。取而代之地，为了澄清多个层以及区域，多个层的厚度能够在附图中放大。只要可能，相同的附图标记将用于贯穿整个绘图(多个)和所附的书面说明来指代相同或相似的部件。

具体实施方式

许多已知的壳体能够作为电气部件和/或控制设置在过程控制系统之中的设备的操作的电路的壳体。许多壳体包括手控开关(例如按钮、旋转设备)和/或指示器灯，其使得用户(例如操作者、工程师)能够控制相应的设备的操作。在一些示例之中，该壳体邻近过程控制系统的设备而安装。在一些示例之中，该手控开关使得用户能够本地地初始化设备的操作并且指示器灯为用户提供该设备的操作状态的现场指示。为了使得该壳体能够安装在相应的设备旁边，许多已知的 壳体被安装在一种环境之中，在该环境之中该壳体被安装。例如，由于一些设备被安装在危险的位置，许多已知的壳体也被安装在危险的位置之中。

许多第三方机构(例如美国国家消防局(NFPA)、FM全球、加拿大标准协会(CSA)，ATEX和国际电工委员会(IEC))已经创建了环境保护分类并且已经设定了标准(例如NFPA的国家电气编码(NEC)、IEC的国际保护编码和CSA的加拿大电气编码(CEC))用于必须安装在危险位置的设备和/或壳体。例如，在这些标准之中，危险的位置通常为在其中易燃材料具有形成爆炸环境的可能的区域。一些类型的危险环境需要壳体来确保本质安全、非易燃和/或防爆。例如，防爆壳体必须能够在危险的环境之中能够从内部抵御爆炸并且能够防止任何火花、闪光、点火或火焰从壳体外传播进来。IP编码的IP66等级是另一种环境保护标准，其需要壳体能够防止任何灰尘、油、水和/或其他危险材料避免其进入例如该壳体的内部。

许多已知的壳体限定了所制造、裁剪的和/或冲压穿透该壳体的壁以便容纳手控开关的开孔和/或孔口，该手控开关操作地耦接以便控制放置在该壳体的腔室之中的部件。在这样的示例之中，手控开关穿透该壳体的表面以便耦接至放置在该壳体的腔室之中的控制部件。为了阻止灰尘、油、水和/或其他危险材料通过孔口进入该腔室以便维持该壳体的环境保护等级，许多已知的壳体包括密封圈(例如垫片、O-型环)，该密封圈被固定在手控开关和邻近在该壳体的壁之中的开口的壁。因为一些已知的手控开关在垫片和/或O-型环之中加以提供，所以已知的手控开关的等级用于环境保护。在一些示例之中，该密封圈失败于阻止有害材料进入该壳体的腔室之中，这是由于该密封圈(例如由弹性材料所制成的密封圈)被暴露在不相容的蒸汽和/或用于扩展的时间段(例如多年)的环境。

示例性的手控开关在此加以描述，其耦接至未穿透包含电气或者电子部件的壳体的壁的壳体组件的面板。示例性的手控开关包括手控开关致动器，其从壳体的外部壁隔开并且该手控开关包括磁体，该磁 体附接至该手控开关致动器。磁响应开关被邻近相对于手控开关致动器的壁的内表面地加以放置。为了操作该磁响应开关，开关致动器运动以便改变磁体相对于磁响应开关的位置。例如，当该手控开关致动器处于第一位置时(例如激活的位置)磁响应开关检测磁体；并且当该手控开关致动器处于与第一位置不同的第二位置时该磁响应开关不检测该磁体。

在一些示例之中，该手控开关致动器耦接至安装板或者面板。该面板耦接至该壳体的外部凸起或者突出壁并且从该壳体的壁隔开。例如，手控开关致动器由该面板所限定的孔来加以容纳并且不会穿透该壳体的该壁。该手控开关致动器不会穿透该壳体的壁，以便维持该壳体的环境保护安全等级(例如危险的位置等级、防爆等级、IP66等级、防尘等级、侵入保护等级)

在一些示例之中，该壳体组件包括第二手控开关，第二手控开关致动器耦接至面板并且第二磁响应开关被放置在该壳体的腔室之中。例如，该第二磁响应开关磁性地与手控开关致动器隔离并且该磁响应开关磁性地与附加在第二手控开关致动器的第二磁体隔离。

图1示出了根据本教导的示例性壳体组件100。该壳体组件100包括壳体或者外壳102和耦接至该壳体102的安装板或者面板104。例如，该壳体组件100满足环境保护等级(例如危险位置等级、防爆等级、IP编码的IP66等级、侵入保护等级)的安全标准并且因此能够被安装在相应的环境之中。在一些示例之中，该壳体组件100由耐腐蚀材料(例如不锈钢)组成以便满足腐蚀环境的安全要求。

如图1所示，该壳体102的第一部分106通过紧固件110(例如螺纹紧固件)耦接至该壳体102的第二部分108。为了满足安全要求，第一和第二部分106、108的耦接防止了材料(例如危险材料、灰尘、油、水等)进入在第一和第二部分106、108之间的壳体102。进一步地，所示出的示例的该壳体组件100包括密封的管道或者开口，以便容纳将电气部件和/或该壳体组件100的电路与该过程控制系统的其他部件可操作地耦接的线缆。例如，密封的管道或者开口112形成一 个密封圈，其环绕所容纳的线缆以便防止材料进入该壳体组件100。

如图1所示，凸起壁或者外部的凸起114从该壳体102的第二部分108的壁118的外表面116(例如第一侧)凸起。该面板104通过紧固件120(例如螺纹紧固件)耦接至该凸起壁。在一些示例之中，形成在面板104和凸起壁114之间的密封圈用于防止材料在面板104和壳体102之间穿过。在所示出的示例之中，手控开关(例如按钮、旋转设备)122、124、126耦接至该壳体组件100的面板104，其使得用户(例如操作者、工程师)能够控制该过程控制系统的设备。例如，每个手控开关122、124、126均由该面板104的相应的开口所容纳。

在一些示例之中，指示器灯128、130、132、134安装至该面板104以便指示可操作地耦接至该手控开关122、124、126的设备的状态。如图1所示，每个指示器灯128、130、132、134均由该面板104的相应的开口所容纳以便使得指示器灯128、130、132、134能够被可操作地耦接至电气部件和/或被安置在壳体组件100之中的电路。O型环、密封圈和/或垫片能够被固定在每个指示器灯128、130、132、134和相应的开口之间以便阻止材料通过该开口进入该壳体组件100之中。在其他示例之中，该壳体组件100不包括耦接至面板104的指示器灯(例如指示器灯128、130、132、134)。

图2示出了从面板104(图1)解耦的壳体组件100的壳体102。在所示出的示例之中，该壳体102的壁118和凸起壁114限定了该壳体组件100的第一腔室202。该面板104用于通过紧固件120(图1)耦接至凸起壁114以便在壳体102和面板104之间形成第一腔室202。如图2所示，紧固件120(图1)用于由凸起壁114所限定的孔204来容纳以便将面板104耦接至壳体102。在一些示例之中，孔204是螺纹的，以便容纳螺纹紧固件。所示出的示例的该孔204为盲孔，其不会延伸至该壳体102的内表面(例如图5B的内表面512)。由此使得材料(危险材料、灰尘、油、水等)得以被阻止通过孔204穿过至该壳体组件100的腔室之中(例如第一腔室202、图5A的第二腔 室502)。在所示出的示例之中，分隔壁206从该壁118的外表面116凸起并且将第一腔室202分隔成指示器外壳208和开关外壳210。例如，当面板104耦接至该壳体102的凸起壁114时该面板104密封地接合该分隔壁206。由此使得开关外壳210与指示器外壳208隔离以便阻止材料在开关外壳210和指示器外壳208之间穿过。在一些示例之中该壳体组件100不包括指示器灯(例如图1的指示器灯128、130、132、134)，该壳体102不包括分隔壁206来分隔第一腔室成指示器外壳208和开关外壳210。

如图2所示，壁118的外表面116的第一分段212限定了开关外壳210并且形成了固体表面。例如，壁118的第一分段212并不形成任何孔、孔口和/或切口。由此使得该开关外壳210与在第一和第二部分106、108之间的壳体之中所形成的腔室(例如图5A的第二腔室502)隔离，以便阻止材料通过该开关外壳210进入该腔室。

在所示出的示例之中，凸台214从限定指示器外壳208的壁118的外表面116的第二分段216凸起。操作地耦接至指示器灯128、130、132、134(图1)的电气部件和/或电路耦接至在指示器外壳208之中的凸台214。例如，凸台214用于容纳在其上设置电气部件和/或电路的板状物(例如电路板)。凸台214限定用于容纳紧固该板状物、电气部件和/或电路至凸台214的紧固件。在一些示例之中，孔218为螺纹地容纳螺纹的紧固件。在所示出的示例之中，孔218为盲孔，其不会延伸至壳体102的内表面(例如图5B的内部部门512)。由此使得材料被阻止通过孔218进入形成在该壳体102之中的腔室。

如在图2之中所示出的那样，密封的管道220从在指示器外壳208之中的壁118的第二分段216的外部的表面116延伸出去。所示出的示例的密封的管道220与凸起壁114一体成型。密封的管道220用于容纳操作地将指示器灯128、130、132、134的电气部件和/或电路与壳体组件100的其他电气部件和/或电路相耦接的线缆。例如，密封的管道220包括用于围绕所容纳的线缆形成密封的垫片或者阻燃密封件，以阻止危险材料(例如灰尘、油、水等)进入在该壳体102的第 一和第二部分106、108之间所形成的腔室(例如图5的第二腔室502)。

图3示出了具有用于每个手控开关122、124、126的安全锁300的壳体组件100。每个安全锁300邻近一个手控开关122、124、126地加以固定，从而使得当该安全锁关闭时安全锁300覆盖相应的手控开关122、124、126。所示出的示例的安全锁300包括盖体302、铰合部304和槽306。例如，安全锁300的盖体302关于铰合部304旋转以便开启和/或关闭该安全锁300。例如，当安全锁300关闭时，盖体302限制和/或禁止至手控开关122的接近并且因此阻止该手控开关122被致动。该槽306用于容纳锁(例如挂锁)当该安全锁300被关闭以阻止盖体302被旋转打开时。为了将每个安全锁300耦接至面板104而不穿透该面板104，每个安全锁300被夹在相应的手控开关122、124、126和面板104之间。由此使得安全锁300被安装至面板104而不会抵消在面板104和壳体102之间所形成的密封，

图4A和图4B示出了耦接至壳体组件100的面板104的手控开关122的局部的剖视图。在所示出的示例之中，手控开关122为按钮。在其他的示例之中，手控开关122能够为旋转设备或者开关。所示出的示例的手控开关122由面板104所形成的孔口402所容纳。手控开关122包括穿过孔口402地加以延伸的外壳404并且被邻近限定孔口402的面板104的边缘406地加以固定。

如在图4A和图4B中所示出的那样，手控开关122包括被放置在由外壳404所形成的开口410之中的头部408。该头部408的内表面412耦接至杆416的第一末端414。该杆416由例如磁性材料例如钢制成。在所示出的示例之中，杆416的第一末端414由头部408的内表面412所限定的凹槽418来加以容纳，并且杆416的第二末端420与第一末端414相反地延伸穿过由手控开关122的板424所形成的孔口422。板424被放置在壳体102(图1)和面板104之间的第一腔室202(图2)。如在图4A和图4B之中所示出的那样，磁体426耦接至杆416的第二末端420。例如，当杆416由磁性材料制成时，磁体426通过磁力耦接至杆416。在所示出的示例之中，保护性的盖体428 耦接至杆416的第二末端420并且覆盖磁体426以保护磁体426被暴露至有害的环境和/或从杆416脱落。

在所示出的示例之中，隔膜430部分地被放置在由手控开关122的外壳404所形成的开口410之中。例如，隔膜430的第一末端432接合该头部408的邻近杆416的第一末端414的内表面412。隔膜430与第一末端432相反的第二末端434被固定在手控开关122的外壳404和板424之间。例如，隔膜430的第二末端434被放置、捕获或者夹在板424的外部部分436和外壳404的法兰438之间。

如在图4A和图4B中所示出的那样，锁环440接合外壳404并且面板104的外表面441用于耦接、紧固和/或安装该手控开关122至该壳体组件的面板104。在一些示例之中，锁环440螺纹地耦接至该手控开关122的外壳404。在所示出的示例之中，O型环、密封圈和/或垫片444被固定在外壳404的法兰438和面板104的内表面446之间。垫片444由例如弹性材料制成例如橡胶。垫片444在手控开关122和面板104之间形成密封以降低和/或阻止材料(例如危险材料、灰尘、油、水等)通过孔口402进入该壳体组件100的第一腔室202(图2)。

图4A示出了处于去激活的位置(例如第一位置)处的手控开关122。隔膜430当该手控开关处于去激活的位置时处于未压缩的或者放松的状态之下。如在图4A之中所示出的那样，该头部408的外表面448是紧固的和/或与外壳404和锁环440形成基本上为平的表面。杆416的第二末端420接合例如由手控开关122的面板424所限定的沟槽450。

图4B示出了处于激活的位置(例如与第一位置不同的第二位置)的手控开关122。为了将手控开关122从去激活位置切换至激活的位置，该手控开关122的头部408被接合、按压和/或驱使沿着直线路径朝向该手控开关122的面板424。因为所示出的示例的杆416被耦接至头部408，所以杆416沿着直线的路径运动。由此使得杆416的第二末端420并且由此使得耦接至第二末端420的磁体426随着该手控开关122切换至激活的位置而去接合和/或运动远离该面板424的沟槽 450。

如在图4B之中所示出的那样，隔膜430形变和/或被压缩，当该手控开关122处于激活的位置时。该隔膜430随着该手控开关122切换至激活的位置而提供弹性阻力。例如，隔膜430包括褶皱或者隆起452，其维持隔膜430的结构和/或随着隔膜430的压缩而提供阻力。在所示出的示例之中，当隔膜430被压缩时，隔膜430抵接和/或偏置头部408并且因此该手控开关122返回去激活的位置。在一些示例之中，该手控开关122为瞬间接触开关，其使得隔膜430能够将该手控开关122返回去激活的位置，一旦所施加的力被移除时。在一些示例之中，该手控开关122为维持接触开关，其能够使得该手控开关122被位置在激活的状态，在所施加的力被移除之后。在这样的示例之中，该手控开关122返回至去激活的位置在后续力施加在头部408之上之后。

图5A和图5B描绘了壳体组件100的局部剖面图。所示出的示例的壁118将第一腔室202和第二腔室502隔开。如在图5A和图5B之中所示出的那样，第一腔室202由面板104和壁118的外表面116来加以限定，并且第二腔室502由该壳体102的第一部分106(图1)和第二部分108来加以限定。在一些示例之中，壳体102并且因此该壁118由非磁性材料诸如不锈钢制成。在一些示例之中，壳体102由满足在其中壳体组件100必须安装的环境(例如危险位置)的安全要求的抗腐蚀材料制成。如在图5A和图5B之中所示出的那样，壁118限定无任何开口、孔和/或孔口在第一腔室202和第二腔室502之间。由此使得已经进入第一腔室202的任何材料(例如危险材料、灰尘、油、水等)被阻止进入第二腔室502。

所示出的示例的电路板保持器504(例如灌封杯)被放置在第二腔室502之中并且耦接至该壳体的内表面506。印刷电路板508被安装至和/或在电路板保持器504并且磁响应开关510(例如磁簧开关、霍尔效应传感器)耦接至该印刷电路板508。在一些示例之中，磁响应开关510被固定在邻近壁118的内部的表面512(例如与第一侧相 反的第二侧)的第二腔室502之中，从而使得磁体426和磁响应开关510能够沿着该手控开关122的杆416的纵向轴514对齐。

在所示出的示例之中，面板104被耦接至该壳体102的凸起壁114从而使得面板104以距离516从壁118的外部的表面116(例如第一侧)隔开。例如，在面板104和壁118之间的该距离516使得该手控开关122当该手控开关122被耦接至该面板104时能够从壳体102的壁118隔开。如在图5A和图5B之中所示出的那样，该手控开关122当该手控开关分别处于去激活的位置和激活的位置时从该壁118的外部的表面116隔开。换句话说，该手控开关122的任何部分(例如杆416、板424、磁体426、保护盖体428等)接合和/或穿透处于去激活位置、激活位置和/或任何其他位置的壳体102的壁118。

如在图5A中所示的那样，磁响应开关510和磁体426在去激活位置隔开距离518。该距离518阻止磁响应开关510检测磁体426的磁场，当该手控开关122处于去激活位置时(例如第一位置)。磁体426沿着直线路径沿着纵向轴514随着该手控开关122从去激活位置切换至激活的位置而朝向磁响应开关510运动。

当手控开关122处于激活的位置(例如与第一位置不同的第二位置)，如在图5B之中所示出的那样，该磁响应开关510和磁体426以距离520隔开，距离520小于距离518。磁响应开关510检测磁体426的磁场当磁响应开关510和磁体426以距离520加以隔开时。在一些示例之中，由于固定在磁体426和磁响应开关510之间的壁118由非磁性材料(例如不锈钢)制成，所以磁响应开关510当该手控开关122处于激活的位置时通过壁118来检测磁体426。

磁体426和磁响应开关510使得该手控开关122能够被耦接至壳体组件100而不需穿透壳体102的壁118。由于没有任何开口、孔和/或孔口形成在第一和第二腔室202、502之间的壳体102之中，所以材料(例如危险的材料、灰尘、油、水等)能够被阻止进入在其中放置有电气部件和/或电路的第二腔室502。因此，该手控开关122和磁响应开关510能够使得壳体102能够将电气部件和/或电路与外部的材 料隔离。由此使得壳体组件100维持环境保护等级(例如危险位置等级、防爆等级、IP编码的IP66等级、侵入保护等级)，即便该手控开关122的垫片444不存在。

在一些示例之中，磁响应开关510为常开开关，其当该手控开关122处于激活的位置时为过程控制系统提供信号并且当该手控开关122处于去激活的位置时不提供信号。在一些示例之中，该磁响应开关510为常闭开关，其当该手控开关122处于激活的位置时不提供信号并且当该手控开关122处于去激活的位置时提供信号。

在一些示例之中，磁响应开关510为磁簧开关，其包括弹性磁簧以响应于磁场来致动。当磁体426相对于磁簧开关运动时，磁体426的磁场将会致使弹性的磁簧相对于另外的磁簧运动。这些磁簧相互接触并且当该磁体426处于这些磁簧开关的预先确定的距离之内时实现电气电路。例如，该磁响应开关510的磁簧开关使得电路得以被实施而不需馈入至按钮和/或磁响应开关510的电功率。有此使得不需在第一腔室202之中放置任何电气部件和/或电路来耦接至磁响应开关510。

在一些示例之中，磁响应开关510为霍尔效应传感器。例如，霍尔效应传感器为响应于磁场而使得输出电压变化的变换器并且包括使得该霍尔效应传感器起到开关的作用的电路。由于由磁响应开关510的霍尔效应传感器所检测的磁场随着该手控开关122的磁体426相对于磁响应开关510的运动而变化，所以霍尔效应传感器的输出电压随着该手控开关在激活的位置和去激活的位置之间的致动而为过程控制系统提供信号。

图6示出了壳体组件100的另一个剖面图。在所示出的示例之中，手控开关122、124为按钮。例如，该手控开关124包括基本上与在此所描述的手控开关122的部件基本上相似或者相同的部件。在另外的示例之中，手控开关122和/或手控开关124能够旋转设备或者开关。

如在图6之中所示出的那样，该手控开关122、124耦接至该壳体组件100的面板104。在所示出的示例之中，该手控开关122处于 去激活的位置并且该手控开关124处于激活的位置。由于面板104从壁118的外部的表面116隔开，所以手控开关122和手控开关124均不接合和/或穿透处于激活的位置、去激活的位置和/或任何其他位置的壳体102的壁118。在所示出的示例之中，磁体602耦接至该手控开关124的杆604，并且磁响应开关606用于检测放置在第二腔室502之中的磁体602的磁场。例如，磁响应开关606被固定在印刷电路板508之上从而使得磁响应开关606和磁体602能够沿着该手控开关124的杆604的纵向轴608加以对齐。

如在图6之中所示出的那样，该手控开关122的纵向轴514以距离610而与该手控开关124的纵向轴608隔开。例如，距离610在手控开关122和手控开关124之间阻止磁响应开关510来检测处于激活位置、去激活位置和/或任何其他位置之中的手控开关124的磁体502。进一步地，在手控开关122和手控开关124之间的距离610阻止磁响应开关606来检测处于激活位置、去激活位置和/或任何其他位置之中的手控开关122的磁体426。因此，在手控开关122和手控开关124之间的距离610能够阻止手控开关122来干扰磁响应开关606的运行并且阻止手控开关124来干扰磁响应开关510的运行。

再者，磁响应开关510/606在示例性的示例之中从其他源(例如电机)隔开。例如磁响应开关510/606被固定以便阻止该磁响应开关510/606来检测该磁性的和/或其他源(例如非相应的磁体426、602的信号)的电磁的信号。换句话说，该磁响应开关510被定位，以使得该磁响应开关510能够仅仅检测该磁体426的磁场并且磁响应开关606被定位，以使得磁响应开关606能够仅仅检测磁体602的磁场。

尽管某些示例性设备已经在此加以描述了，但是本专利的覆盖范围并不仅限于此。与之相反地，本专利将会覆盖所有要么文字性地或者在等同原则之下公平地落入所修改的权利要求的范围之中的方法、设备和制造产品。