專利名稱：用于過程儀器的現場設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種根據權利要求前序部分所述的、用于過程儀器的現場設備，尤其是測量變換器、執行機構或移動控制設備，該現場設備適合使用在有爆炸危險區域中。
背景技術：
在過程技術設備中，為了對過程進行控制而使用了多種用于過程儀器的現場設備。測量變換器用于獲得過程變量，例如介質的溫度、壓力、流量、液位、密度或氣體濃度。通過執行機構能夠取決于所獲得的過程變量，例如相應于由控制站預先給定的策略相應地或受控地通過自動化設備、例如可存儲編程的控制器來控制地影響過程流程。作為執行機構的實例已知為調節閥、加熱裝置或泵。由此，控制站或自動化設備能夠與外部設備、即與測量變換器或執行機構或其他在附近布置的裝置通信，迄今為止這些設備大多通過有線連接·的通信網絡彼此連接。通過該網絡，控制站或自動化設備從測量變換器中接收例如數據，并且向執行機構提供控制信息。當有線連接的通信網絡使用基于無線通信的網絡時，能夠進一步地減少與此相關的布線費用。現場設備，例如，測量變換器、執行機構、傳輸工具或操作裝置為此被構造成帶有無線接口，由此它們能夠例如，通過接入點(Access Points)或開關(Switches)參與與控制站或自動化設備的無線通信。如果利用電池為現場設備的電子裝置提供其運行所需的能量，那么能夠在完全沒有電纜連接的情況下運行現場設備。例如在US 6，795，319B2中公知了一個這種類型的現場設備。為了可以將該現場設備使用在有爆炸危險的區域中，其電子單元位于被封裝的殼體中，并且能量供給模塊被為了避免形成火花而被本質安全型地設計。為了符合本質安全的點火保護的要求，使用在能量供給模塊中的電池被埋封并且以不利方式由此無法按照需求被更換。為此，完全更換能量供給模塊反而導致相對更高的費用支出。

發明內容
本發明的目的在于實現一種用于過程儀器的現場設備，該現場設備適合使用在有爆炸危險的區域中并且能夠實現尤其簡單的電池更換。為了實現該目的，開頭所述的類型的新型現場設備具有權利要求I的特征部分中所給出的特征。在從屬權利要求中描述了本發明的有利的改進方案。本發明基于以下認知，即，當通過設計電池盒保證在電池更換的整個過程中保持確保點火保護并且由此保證在每個時間點均滿足在有爆炸危險的區域中的使用要求時，則僅能夠將可替換的標準電池用在由電池驅動的、設置用于使用在有爆炸危險的區域中的現場設備中。例如，標準電池是僅僅放電一次并且不能重復充電的一次性電池，在由ANSI標準化的結構尺寸AAA、AA、C或D中，這種電池通常被稱為微電池(7號電池)、5號電池(Mignonzelle)、小電池(2號電池)或單電池(I號電池)。這種一次性電池可順利地在市場上購買到并且可以相對較為低廉的價格買到。商業通用的結構尺寸的可反復充電的電池，例如，NiCd (鎳鎘)蓄電池、NiMH (鎳氫)蓄電池或LiIon (鋰離子)蓄電池同樣也被視作為標準電池。在能量供給模塊中埋封有電池并且電池可能具有專門密封的接觸插頭，由此在插頭接觸件區域中形成了一種封閉室類型，與這種能量供給模塊相比，現在電池更換非常簡單并且能以相對更低的費用來完成該更換。此外，功能模塊的使用可能使環保方面的清理更為困難，其原因在于，該能量供給模塊由不同的材料組成，而在新型現場設備中僅僅需要對用過的電池進行清理。通過將電池腔設計成電池僅能位置正確地插入，避免了在使用電池時電池接觸件可能出現意外短路。通過合適地設計為電子單元供給由電池提供的輔助能量的電路，以有利的方式保證每當電池盒由于其打開狀態不再符合在有爆炸危險的區域中使用的要求時，電路就已被斷開并且由此可靠地避免形成火花。在一個尤其有利的設計方案中，電池盒的殼體部分能通過螺紋封閉部利用蓋體來封閉，并且僅當該螺紋封閉部被這樣旋入直到基于螺紋封閉部的特性來滿足在有爆炸危險的區域中的使用要求時，即該螺紋封閉部具有充分的點火或火焰阻止功能時，才與供電電路的電接觸形成連接。這能夠通過對螺紋適合地確定尺寸來實現，例如，通過適當地確定在 螺紋中所保留的間隙寬度、材料、螺紋高度等來實現。優選地如此設計螺紋，即在螺紋封閉部這樣深入地旋入時，電池盒已經能被視作是密封的封裝體。當將電接觸件被設計成接觸片時，其中該接觸片在螺紋封閉部閉合時自動地接觸相對接觸件用于閉合供電電路，并且在螺紋封閉部的打開過程開始時再次釋放該相對接觸件，這具有以下優點，即，在更換電池時不再需要用于斷開和閉合供電電路的附件開關，并且因此降低了電池盒的制造成本。以有利的方式，當電池基本上是圓柱體狀并且在圓柱體的底面上相應地具有電池觸點時，實現了電池盒的尤其簡單的實施方案。電池然后利用第一電池觸點在蓋體打開時能事先插入電池腔中。蓋體基本上被構造成杯狀，其中，蓋體用于實現螺紋封閉部的螺紋位于杯邊緣的區域中，蓋體在其杯底部的內側上配備有用于接觸第二電池觸點的導電元件，尤其是金屬板。導電元件同時形成了用于接觸片的相對接觸件。適合的材料例如是銅。在另一個尤其有利的設計方案中，在電池腔中和接觸片上的彈簧在電池盒的閉合狀態中分別用于將電池或接觸片壓向導電元件。由此實現了持續和良好的接觸。


下面借助在其中示出了本發明的實施例的附圖詳細闡述本發明以及設計方案和優勢。其中圖I示出了帶有半打開的電池盒的現場設備，以及圖2示出了帶有封閉的電池盒的根據圖I的現場設備。在附圖中，相同的部件具有相同的參考標號。
具體實施例方式作為使用在有爆炸危險的區域中、被描述用于過程測量儀表的現場設備的實例，圖I和圖2示出了測量變換器I。在圖I和圖2的每個右半部、也就是說在線2的右側中的是外部視圖，圖中左半部中分別示出的是測量變換器I的各個部分的截面圖。電子單元3處在測量變換器I的殼體4的內部。為了清楚起見，以虛線繪出電子單元3，由于電子單元被布置在殼體4內部所以在外部視圖中實際上是無法看見它的。測量變換器I是電池驅動的。通過兩個電池5和6來向電子單元3供給其運行所需的輔助能量，這兩個電池處在電池盒7的內部。電池盒7處在殼體部分14中，該殼體部分能通過螺紋封閉部16利用蓋體15封閉。蓋體15基本上被構造成了杯狀，其中，在杯邊緣的外側上具有蓋體15的、用于實現螺紋封閉部16的螺紋17。兩個電池5和6被設計成了可替換的、結構尺寸為D的標準電池。電池5和6基本上是圓柱體狀的并且具有第一觸點8或9 (在此是負極)，電池以第一觸點事先插入到電池盒7中。在圓柱體的分別相對的底面上具有第二電池觸點10或11，S卩，電池5或6的正極。用于位置正確地容納電池5或6的電池腔12和13基于其尺寸和所使用的材料這樣實現，即甚至在笨拙地使用電池5或6時也不會使觸點8和10或觸點9和11短路。在蓋體15的杯底部的內側上布置有銅板18，其在電池盒7的閉合狀態下用于接觸電池5或6的觸點10和11以及接觸布置在電池盒7中間的接觸片19。在圖2中所示的電池盒7的閉合狀態下，電池5，電池6或接觸片19利用彈簧20，21和22壓向板18。彈簧20…22被用于補償誤差以及確保與板18的持續和良 好的接觸。板18、接觸片19、彈簧20…22以及引線23，24和25形成了一個電路，該電路用于輔助能量為電子單元3供給由電池5和6提供的、對于運行電子單元3所需要的輔助能量。如果螺紋封閉部16如圖2所示完全旋入的話，那么供電電路也被閉合并且由此確保了電子單元3的供電。將電池盒7作為密封的封裝體的實施方式用于確保滿足現場設備I在有爆炸危險的區域中的使用要求。當螺紋封閉部16如圖I所示僅僅旋入一半時，甚至就滿足了這些要求。因為在螺紋封閉部16中所保留的間隙是點火或火焰阻止部，其在電池盒7內氣體點火的情況下阻止火焰穿過螺紋間隙從現場設備I中向外蔓延出來的傳輸過程。在此，利用的是以下知識，即，火焰在經過狹窄的螺紋間隙的過程中失去能量并且不再可能產生反應，因此熄滅。在此，通過使火焰與螺紋間隙的冷壁緊密地接觸并且通過降低壓力來熄滅火焰。為了實現防點火擊穿的路段，螺紋間隙要足夠小并且螺紋封閉部16的在供電電路斷開時仍保持嚙合的高度要足夠大。當蓋體15將封閉殼體部分14這樣閉合直到通過電池盒7滿足了在有爆炸危險的區域中的使用要求時，供電電路、螺紋封閉部16的高度以及具有電池5和6的電池盒7的幾何尺寸因此也這樣彼此相一致，從而使得供電電路在電池盒7關閉時才隨后閉合。同時通過適合的結構設計實現的是，在通過蓋體15已將殼體部分14這樣打開到通過電池盒7不再滿足在有爆炸危險的區域中的使用要求之前，供電電路在打開電池盒7時已經被斷開。由此，以尤其簡單的方式確保了在整個電池更換過程中保持點火保護。在所描述的實施例的變化中，能夠用卡口式封閉部來代替螺紋封閉部。在此情況下同樣能通過對供電電路的適合設計來實現該功能，即，電路只有在這些封閉狀態下才能夠斷開或閉合，在這些狀態中電池盒基于其結構設計滿足在有爆炸危險的區域中的使用要求。例如，在卡口式封閉部即將達到完全閉合狀態之前能通過旋轉運動來閉合電路。
權利要求
1.一種用于過程儀器的現場設備，尤其是測量變換器(I)、執行機構或移動控制設備，所述現場設備適合使用在有爆炸危險的區域中，所述現場設備具有 電子單元(3)，所述電子單元布置在所述現場設備(I)的殼體(4)中，和至少一個電池(5，6)，所述至少一個電池用于為所述電子單元提供所述電子單元的運行所需的輔助能量， 其特征在于，所述至少一個電池設計為能替換的標準電池(5，6)并且布置在電池盒(7)中，所述電池盒處在殼體部分(14)中，所述殼體部分帶有為了更換電池而能取下的蓋體(15)， 待打開的所述殼體部分和/或所述蓋體具有用于位置正確地容納至少一個電池的電池腔(12，13)，以及 用于給所述電子單元供給由所述至少一個電池所提供的輔助能量的電路(18···25)這樣構造，即當通過所述蓋體已經將所述殼體部分這樣閉合直到通過所述電池盒滿足了在有爆炸危險的區域中的使用要求時，所述電路在所述電池盒關閉時才隨后閉合，以及在通過所述蓋體將所述殼體部分這樣打開直到通過所述電池盒無法再滿足在有爆炸危險的區域中的使用要求之前，所述電路在所述電池盒打開時已經被斷開。
2.根據權利要求I所述的現場設備，其特征在于，所述殼體部分能通過螺紋封閉部(16)利用所述蓋體(15)封閉，并且僅當所述螺紋封閉部被這樣旋入直到基于作為點火或火焰阻止部的所述螺紋封閉部的特性而滿足在有爆炸危險的區域中的使用要求時，才能閉合供電電路中的至少一個電接觸件(18，19)。
3.根據權利要求2所述的現場設備，其特征在于，所述電接觸件被設計成了接觸片(19)，所述接觸片在所述螺紋封閉部閉合時自動地接觸相對接觸件(18)，用于閉合所述供電電路，并且在所述螺紋封閉部的打開過程開始時自動地再次釋放所述相對接觸件。
4.根據權利要求3所述的現場設備，其特征在于，所述至少一個電池(5，6)基本上是圓柱體狀的，其中，在所述圓柱體的底面上分別具有電池觸點(8…11)，即所述至少一個電池利用第一電池觸點(8，9)在所述蓋體(15)打開時能事先插入所述電池腔(12，13)中，所述蓋體基本上被構造成杯狀，其中，用于實現螺紋封閉部的蓋螺紋(17)位于杯邊緣的區域中，所述蓋體在所述杯底部的內側上配備有用于接觸第二電池觸點(10，11)的導電元件(18)，并且所述導電元件(18)是用于所述接觸片(19)的相對接觸件。
5.根據權利要求4所述的現場設備，其特征在于，所述電池腔(12，13)和所述接觸片(19 )分別配備有在所述電池盒(7 )的閉合狀態下用于將所述至少一個電池(5，6 )或所述接觸片(19)壓向所述導電元件(18)的彈簧(20···22)。
全文摘要
本發明涉及了一種用于過程儀器的現場設備，尤其是測量變換器、執行機構或移動控制設備，該現場設備適合使用在有爆炸危險的區域中。該現場設備是電池驅動的并且具有至少一個用于為電子單元(3)供給能量的電池(5，6)。電池盒(7)的結構被這樣地設計，即能夠在沒有火花形成危險的情況下使用標準電池。通過相應地設計供電電路(18…25)確保的是，當蓋體(15)已經這樣閉合直到通過電池盒(7)滿足在有爆炸危險的區域中的使用要求時，供電電路例如在電池盒(7)關閉時才隨后閉合。本發明具有的優點是，能使用相比較成本低廉的標準電池并且在整個電池更換過程中保持點火保護。
文檔編號H01M2/10GK102918678SQ201180027232
公開日2013年2月6日 申請日期2011年6月1日 優先權日2010年6月2日
發明者帕特里克·巴萊, 斯特凡·格羅斯 申請人:西門子公司