阅读说明：本技术 现场设备的壳体盖 (Housing cover for field device ) 是由 维托朱塞佩·迪科索拉 于尔根·坦纳 亚历山大·斯托帕 京特·伊尔巴赫尔 于 2018-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于自动化技术的现场设备(1)的壳体盖(4),具有对应的壳体盖(4)的壳体(2),以及具有对应的壳体(2)的现场设备(1)。所述壳体盖(4)包括：-壳体盖本体(5),所述壳体盖本体(5)具有至少一个开口(5a),-观察窗(6),所述观察窗(6)能够被插入所述开口(5a)中,以及-紧固装置,所述紧固装置用于将所述壳体盖(4)尤其是以可释放的方式紧固在所述现场设备(1)的壳体(2)的壳体本体(3)上。根据本发明,所述观察窗(6)至少部分地由防冲击材料组成,尤其是玻璃(优选是铝硅酸盐玻璃)、陶瓷、或者玻璃或陶瓷与塑料的混合物。(The invention relates to a housing cover (4) for a field device (1) in automation technology, to a housing (2) having a corresponding housing cover (4), and to a field device (1) having a corresponding housing (2). The housing cover (4) includes: -a housing cover body (5), the housing cover body (5) having at least one opening (5a), -a viewing window (6), the viewing window (6) being insertable into the opening (5a), and-fastening means for fastening the housing cover (4), in particular in a releasable manner, on a housing body (3) of a housing (2) of the field device (1). According to the invention, the viewing window (6) is at least partially made of impact-resistant material, in particular glass (preferably aluminosilicate glass), ceramic, or a mixture of glass or ceramic and plastic.)

现场设备的壳体盖

技术领域

本发明涉及用于自动化技术的现场设备、尤其是用于这种现场设备的壳体的壳体盖，以及具有本发明的壳体盖的壳体和具有本发明的壳体的现场设备。

背景技术

自动化技术的现场设备例如是水位测量设备、流量计、压力测量设备和温度测量设备、pH测量设备和/或pH氧化还原电势测量设备，并且甚至是电导率测量设备，这些测量设备记录对应的过程变量，即水位、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电势和电导率。基本的测量原理在现有技术中是众所周知的，并且这里不再单独阐述。在流量计的情况下，这些设备尤其是科里奥利(Coriolis)、超声波、涡旋、热和/或磁感应流量计。水位测量设备则尤其是微波水位测量设备、超声波水位测量设备、时域反射计水位测量设备(TDR)、辐射度水位测量设备、电容式水位测量设备、电感式水位测量设备和/或温度敏感的水位测量设备。相比而言，在压力测量设备的情况下，这些设备优选所谓的绝对压力设备、相对压力设备或差压设备，而温度测量设备通常使用热电偶或温度相关电阻，以确定温度。

根本上，现场设备通常包括至少一个传感器单元和一个电子单元，所述至少一个传感器单元至少部分地且至少不时地与过程接触，所述电子单元例如用于信号记录、评估和/或馈送。在本发明的上下文中，原则上所有的测量设备都被称为现场设备，现场设备被应用于过程附近并且传递或处理过程相关信息，因此也包括远程I/O、无线电适配器以及通常还有布置在现场的电子部件。Endress+Hauser集团公司生产并销售大量的此类现场设备。

通常将这种现场设备的至少电子单元布置在壳体中。取决于现场设备的类型，并因此取决于所要确定和/或监测的过程变量，和/或取决于现场设备的预期应用或用途，对于现场设备壳体而言，各种实施例都是可能的。尤其是，不同应用对于现场设备的壳体有不同的要求。因此，对于在爆炸危险环境中使用的壳体而言，除了例如应用在化学工业、食品工业等中时需要考虑的条件之外，还需要考虑其它条件。对于在爆炸危险环境中使用的壳体，尤其要注意安全地防止形成火花或至少确保在故障情况下产生的火花不会影响环境。在这种情况下，本领域技术人员基本上可以区分不同的防爆类型和爆炸区域。例如，在欧洲ATEX或北美NEC或CEC指令以及基于以上的标准EN、IEC、UL、CSA或NEC中又描述了不同的要求。

可以触发点火的现场设备的组件例如通常被安装在耐压封装的壳体中，该壳体可以承受爆炸时产生的压力。因此，原则上通过合适的壳体结构防止爆炸的传播。为此，使用防爆类型的“耐压封装”(Ex-d)，其以如下方式提供针对壳体的结构要求，即：使得爆炸不可能从壳体内部逸出。例如，根据地区，在标准EN60079-1、IEC 60079-1、UL2279PT.1、UL60079-1和CSA E60079-1中给出了有关这些要求的详细信息。

通常，现场设备的部件被布置在形成空腔的壳体本体中。所述壳体本体能够通过壳体盖进行封闭。为了确保在发生爆炸时具有足够的机械稳定性，这种壳体具有相对较厚的壳体壁，并因此而相当昂贵。而且，用于显示测量到的值等的显示元件以及用于现场调整现场设备的设定的交互元件必须在爆炸危险区域中被布置在壳体内或单独壳体部分中。对应地是，壳体盖通常具有观察窗，该观察窗例如使得能够读取显示元件。进而，能够例如通过光学按键提供交互元件，该交互元件能够通过观察窗致动。为了确保具有观察窗的壳体盖尤其是相对于冲击试验的高机械稳定性或在压力下的稳定性，必须遵循有关结构的较高要求。例如，观察窗通常被填塞在壳体盖中。此外，对于观察窗的材料和厚度而言存在各种要求。

例如由DE102004052497A1获知一种耐压封装壳体，在这种壳体的情况下，显示元件在所有侧上均被耐压的透明填塞料包围。然而，在这种情况下，如果损坏的话，则必须更换具有集成的显示元件的完整壳体盖。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有集成的观察窗的壳体盖，在该壳体盖的情况下，能够以简单的方式实现提高的机械稳定性。

该目的通过如权利要求1中限定的壳体盖、如权利要求14中限定壳体以及如权利要求15中限定现场设备得以实现。

关于壳体盖，通过用于自动化技术的现场设备的壳体盖来实现本发明的目的，该壳体盖包括：

-壳体盖本体，该壳体盖本体具有至少一个开口，

-观察窗，该观察窗能够被放置在开口中，以及

-固定装置，该固定装置用于将壳体盖尤其是以可释放的方式固定在现场设备的壳体的壳体本体上。

根据本发明，观察窗至少部分地由耐冲击材料组成，尤其是玻璃(优选是铝硅酸盐玻璃)、陶瓷、或者玻璃或陶瓷与塑料的混合物。

由于耐冲击性增加，因此能够确保机械稳定性增加。对应的壳体盖因此非常适合于在爆炸危险区域中使用。尤其是，对应的壳体盖能够承受高达4J的冲击测试以及随后的大于80bar的压力载荷。在常规玻璃的情况下，冲击试验通常会导致所谓的微裂纹，这可能不利地影响玻璃在压力下的稳定性。

与其它玻璃相比，铝硅酸盐玻璃的特征在于例如特别高的抗破裂性和抗划伤性。尤其是，铝硅酸盐玻璃能够是化学预应力铝硅酸盐玻璃，在这种情况下，在加热的钾盐熔体(在约400℃下)中进行的离子交换过程中，玻璃表面中的钠离子被钾离子代替。这就产生了一种玻璃，该玻璃在40N或更大的点载荷下具有抗裂性，并且其抗划伤性是传统玻璃的至少二至三倍。

在一个实施例中，观察窗被填塞(grouted)，以用于与壳体盖本体连接。观察窗随后原则上在预定的边缘区域中被框入到壳体盖本体中。在防爆等级Ex-d的要求上，将观察窗填塞到壳体盖中是特别有利的。

此外，有利的是，观察窗具有至少10mm的厚度。

在特别优选的实施例中，观察窗至少由第一窗嵌板(pane)和第二窗嵌板组成。优选地是，第一窗嵌板和第二窗嵌板彼此叠置。例如，第一窗嵌板和第二窗嵌板能够由具有不同特性、特别是不同机械特性的不同材料组成。对于对应于防爆等级Ex-d的耐压封装而言，例如要求观察窗在暴露于冲击载荷之后能够承受压力载荷。机械冲击载荷尤其可能会至少在靠近窗的表面的区域中导致微裂纹。这些微裂纹在随后的高压加载情况下起到不利作用。由于使用了两个窗嵌板，因此能够有针对性地相应布置所要满足的与高抗裂纹形成性和抗划伤形成性有关以及与压力载荷的情况下的高稳定性有关的不同的要求。例如，面向壳体内部的第一窗嵌板能够具有高耐压性，而面向壳体外部的第二窗嵌板能够具有提高的抗裂纹形成性和抗划伤形成性。

因此，有利地是，两个窗嵌板中的第一窗嵌板至少部分地由耐热玻璃、特别是硼硅酸盐玻璃组成。因此，硼硅酸盐玻璃的特征在于高化学耐久性，这同样是基本优点，并且其具有相对较小的热膨胀系数。因此，在第一窗嵌板的情况下，优选的是确保在面对压力载荷时具有高稳定性的窗嵌板。

同样地是或替代地是，两个窗嵌板中的第二窗嵌板有利地是至少部分地由耐冲击材料组成，尤其是玻璃(优选是铝硅酸盐玻璃)、陶瓷、或者玻璃或陶瓷与塑料的混合物。因此，第二窗嵌板则用于确保对划痕形成和/或裂纹形成具有高抵抗性。

优选地是，以如下方式布置两个窗嵌板，即：使得第二窗嵌板面向外。这样，具有高抗划痕形成性和/或抗裂纹形成性的第二窗嵌板面对壳体的外部，而用于确保高度抗压力载荷的第一耐热窗嵌板面对壳体内部。

另一优选实施例提供：两个窗嵌板具有不同的厚度，尤其是第一窗嵌板具有至少10mm的厚度，而第二窗嵌板具有小于或等于5mm的厚度。因此，优选地是，用于防止划痕形成和/或裂纹形成的第二窗嵌板的厚度小于第一窗嵌板的厚度。

有利地是，第一窗嵌板和第二窗嵌板至少部分地连接在一起。这样，能够实现壳体盖的稳定性增加。

优选地是，连接通过结合方法或通过粘合剂、尤其是透明粘合剂产生。粘合剂优选地是由至少一层弹性持久的复合材料组成。例如，所涉及的粘合剂能够是所谓的薄膜连接(光学透明粘合剂，OCA)或液体连接(液体光学透明粘合剂，LOCA)。示例包括有机硅粘合剂。粘合剂能够例如在两个窗嵌板之间的环形边缘区域中被局部地涂敷，或者在两个窗嵌板的两个互相面对的表面区域之间的交界面上完全地涂敷。有利地是，如此选择粘合剂的粘度，以使得基本上能够防止在两个窗嵌板之间形成气泡。

另一个尤其优选实施例提供：两个窗嵌板具有不一样大的面积，尤其是具有不同的直径。

在这方面，有利地是，两个窗嵌板的面积的中心点彼此对准，其中，第二窗嵌板的面积小于第一窗嵌板的面积，并且其中，第一窗嵌板的尤其是圆形的边缘区域不被第二窗嵌板覆盖。通过该环形的边缘区域，观察窗例如能够被安装到壳体盖本体中。

一方面，两个窗嵌板能够首先被连接在一起，然后被引入到壳体盖本体中。另一方面，同样可能的是首先将第一窗嵌板引入壳体盖本体中，例如通过填塞将其固定，然后例如通过粘合将第二窗嵌板连接至第一窗嵌板。这样，例如能够对本发明的现有的壳体盖进行改装，用于增加尤其是在爆炸危险环境中使用的机械稳定性。

在一个实施例中，壳体盖以如下方式实施，即：使得其适合于在爆炸危险环境中使用。

此外，通过具有本发明的壳体盖的用于现场设备的壳体以及通过自动化技术的现场设备来实现本发明的目的，该现场设备包括传感器元件、现场设备电子器件以及本发明的壳体。

在此，应当注意，针对壳体盖描述的实施例在作必要的修改后也能够被用于本发明的壳体和本发明的现场设备，并且反之亦然。

附图说明

现在将基于附图更详细地说明本发明，其中，相同的元件设置有相同的附图标记。附图中的图如下所示：

图1是具有本发明的壳体盖的壳体的示意图，

图2是本发明的具有由两个窗嵌板组成的观察窗的壳体盖的第一实施例，以及

图3是本发明的具有由两个窗嵌板组成的观察窗的壳体盖的第二实施例。

具体实施方式

图1示出了用于自动化技术的现场设备1(未示出)的壳体2。壳体2包括具有空腔的壳体本体3，在壳体本体3中布置有现场设备1的至少一个部件，例如电子单元(未示出)。壳体本体3由壳体盖4封闭，该壳体盖4包含集成在其中的观察窗。观察窗的后面能够例如是显示元件或交互元件，尤其能够是光学的交互元件。壳体盖4以已知的方式与壳体本体连接。例如，在这方面，能够采用螺钉连接或法兰连接。壳体2例如由金属或塑料组成。

壳体盖4包括具有开口5a的壳体盖本体5，观察窗6被固定在开口5a中。例如，观察窗6被填塞在壳体盖本体5中。然后，原则上将观察窗6框在壳体盖本体5的内侧边缘区域中。根据本发明，观察窗至少部分地由耐冲击材料组成，尤其是玻璃(优选是铝硅酸盐玻璃)、陶瓷、或者玻璃或陶瓷与塑料的混合物。

观察窗6一方面可以是如图1中所示的单个元件。然而，替代地是，观察窗也能够由至少两个窗嵌板7、8组成，如图2和图3中所示。

图2示出了由第一窗嵌板7和第二窗嵌板8组成的观察窗6。在该实施例中，第二窗嵌板8的厚度h₂小于第一窗嵌板7的厚度h₁。第二窗嵌板8至少部分地由耐冲击材料组成，尤其是玻璃(优选是铝硅酸盐玻璃)、陶瓷、或者玻璃或陶瓷与塑料的混合物，第一窗嵌板由耐热玻璃、尤其是硼硅酸盐玻璃组成。在这种情况下，第一窗嵌板7面向壳体内部，并且第二窗嵌板8指向外部。第二窗嵌板8确保观察窗6对形成划痕和/或裂纹具有高抵抗力，并因此确保了较高的抗冲击机械稳定性。第一窗嵌板7的特征在于，在压力下、尤其是在给定情况下在壳体内部发生爆炸时具有高度稳定性。两个窗嵌板7，8优选例如通过结合方法或通过粘合剂、尤其是透明粘合剂连接在一起。

在图2中所示的实施例的示例中，第一窗嵌板7和第二窗嵌板8具有基本相同的面积。相比而言，在图3中所示的实施例示例中，第二窗嵌板8的直径d₂小于第一窗嵌板7的直径d₁。两个面积A₁和A₂的中心点以如下方式彼此对准，即：使得第一窗嵌板7的环形边缘区域10不被第二窗嵌板8覆盖。观察窗6例如能够被安装在具有该环形边缘区域的壳体盖本体5中。

替代地是，也能够首先仅将第一窗嵌板7安装在壳体盖本体5中，然后将第二窗嵌板8施加到第一窗嵌板7上。为此，第二窗嵌板8例如能够通过粘合剂9粘合到第一窗嵌板7。然而，也能够使用其它已知的固定装置，并且该固定装置也落入本发明的范围内。以这种方式，例如能够根据本发明对现有的壳体盖4进行改装。

附图标记

1 现场设备

2 壳体

3 壳体本体

4 壳体盖

5 带开口5a的壳体盖本体

6 观察窗

7 第一窗嵌板

8 第二窗嵌板

9 粘合剂

10 环形的边缘区域

h₁、h₂ 窗嵌板7、8的厚度

d₁、d₂ 窗嵌板7、8的直径

A₁、A₂ 窗嵌板7、8的面积