防篡改控制系统的制作方法

本实用新型总体上涉及防篡改外壳，更具体而言，涉及用于固定过程控制设备的多件式电子外壳的防篡改外壳。

背景技术：

过程控制设备通常用于控制、测量和/或执行过程内的其他功能，例如打开或关闭阀以及测量过程参数。例如，一些过程控制设备可以控制用于定位气动控制设备(例如调节器)的控制流体的压强。例如，电动-气动控制器可用于控制与控制器相关联的现场设备，该现场设备可以是例如阀、阀定位器、开关、变送器和传感器(例如，温度、压强和流量传感器)。在一些形式中，这些控制器可以控制进入过程控制阀或调节器的气动致动器中的控制流体的压强以定位过程控制阀或调节器。例如，阀可以响应于从控制器接收到的控制输出而打开或关闭，或者可以将过程参数的测量结果发送给控制器，使得控制器可以将测量结果用作控制输入。在某些情况下，控制器可能在易受损坏的危险环境中使用。此外，控制器和调节器可能使用本质上易燃或易爆的流体。在这种情况下，可能会点燃的部件包含在防爆外壳内，以便将火花和/或火苗包含于其中，从而保护已安装的潜在易燃环境以及其他控制仪器，以确保适当操作。

这些外壳必须被适当地闭合或固定以确保获得适当的密封。此外，一旦适当地密封了外壳，这种外壳通常不旨在允许接近包含于其中的部件。某些抗爆外壳可以根据各种标准进行设计，这些标准提供火焰不会传播到外壳外部区域的认证。标准的示例包括当使用诸如螺栓和/或螺钉之类的紧固件来固定外壳时的最小接合螺纹量以及最小不牢靠(treacherous)路径距离。在这些布置中，可以使用辅助固定部件(例如定位螺钉或其他布置)来防止螺栓松动。然而，这些辅助固定部件可能会减少紧固件中啮合螺纹的数量，这可能导致该布置不再遵守所需的标准。此外，一些现有的布置可能类似于过程控制环境中使用的其他紧固件，并且因此，操作员可能会无意间尝试获得接近抗爆外壳内的部件，结果，可能会不利地影响外壳的包含火花和/或火苗的能力。

技术实现要素：

鉴于现有的布置中外壳没有被适当地密封会导致允许接近包含于其中的部件的问题，提供了防篡改控制系统。根据一个方面，一种防篡改控制系统包括壳体和盖。所述壳体包括限定内部空间以容纳电子过程控制设备的壳体本体，并且还包括具有壳体螺纹部分的第一端。所述盖包括盖本体，所述盖本体限定内部空间并且还包括近端、盖螺纹部分、外表面、以及形成在所述外表面上的至少一个凹槽。所述盖本体的所述近端限定耦接部分。在将所述盖通过螺纹固定到所述壳体后，所述盖的所述耦接部分与所述壳体螺纹部分接合以限制所述壳体与所述盖之间的相对旋转。

在一些形式中，所述系统还可以包括应用工具，所述应用工具具有应用工具本体和至少一个突起，所述应用工具本体限定内部空间，所述至少一个突起从所述应用工具本体的表面延伸。所述内部空间容纳所述盖本体的至少一部分。所述盖适于被放置在所述工具本体的所述内部空间内，以使得所述应用工具本体的所述至少一个突起与所述盖本体的所述至少一个凹槽轴向对准。在这些示例中的一些示例中，所述应用工具的所述至少一个突起在所述盖的所述至少一个凹槽上施加扭矩，以将所述盖通过螺纹固定到所述壳体。

所述系统可以另外包括固定工具，所述固定工具具有固定工具本体和第一端，所述第一端具有固定部分。所述固定工具本体限定内部空间以容纳所述壳体的至少一部分。在将所述壳体插入所述固定工具本体的所述内部空间后，所述固定部分适于与所述盖的所述耦接部分接合，以促动所述盖的所述耦接部分与所述壳体螺纹部分接合。在一些示例中，所述固定部分包括围绕所述固定工具本体的至少一部分延伸的环形斜面。促动力被施加在所述固定工具上，以促动所述盖的所述耦接部分与所述壳体螺纹部分接合。在一些示例中，该促动力在大约4,000psi至大约10,000psi之间。

在一些方案中，所述至少一个凹槽形成圆形横截面，但是任何数量的形状和/或配置是可能的。在一些示例中，在所述盖本体上形成多个凹槽，所述多个凹槽围绕所述盖本体的所述外表面径向地定位。在这些示例中的任何示例中，所述系统可以包括密封构件，所述密封构件定位在所述盖本体的所述内部空间内以密封所述内部空间。电子过程控制设备可以至少部分地设置在所述壳体的所述内部空间和所述盖的所述内部空间内。

在一些方案中，所述盖的所述耦接部分可以具有第一厚度。所述盖本体的其余部分的至少一部分具有第二厚度。所述第一厚度小于所述第二厚度。

根据本实用新型，所述外壳被密封，以使得其将爆炸适当地包含在其中，从而遵守所需的标准和/或规定，同时通过在不施加破坏力的情况下不提供对其内部空间的接近来保持防篡改。将盖固定到壳体的第二步过程不需要可能会被无意间移除的外部紧固件。

附图说明

通过提供下面的详细描述中所描述的用于固定外壳的防篡改方案来至少部分地满足上述需求，特别是当结合附图进行研究时，其中：

图1根据各种实施例例示了具有示例性防篡改外壳的示例性过程控制系统，该示例性防篡改外壳包括盖和壳体；

图2a根据各种实施例例示了图1的示例性防篡改外壳的透视图；

图2b根据各种实施例例示了图1和图2a的示例性防篡改外壳的透视图，该示例性防篡改外壳具有正在插入其中的示例性电子过程控制设备。

图3根据各种实施例例示了用于图1和图2的示例性防篡改外壳的示例性电子过程控制设备的透视图；

图4根据各种实施例例示了用于图1-图3的示例性防篡改外壳的示例性盖的上部透视图；

图5根据各种实施例例示了图4的示例性盖的第一下部透视图；

图6根据各种实施例例示了图4和图5的示例性盖的第二下部透视图；

图7根据各种实施例例示了图4-图6的示例性盖的侧视图；

图8根据各种实施例例示了图4-图7的示例性盖的侧剖视图；

图9根据各种实施例例示了用于固定图1和图2的示例性防篡改外壳的示例性应用工具的上部透视图；

图10根据各种实施例例示了图9的示例性应用工具的上部透视图，该示例性应用工具具有用于将盖固定到壳体的多个突起；

图11根据各种实施例例示了图9和图10的示例性应用工具的下部透视图；

图12根据各种实施例例示了被放置在示例性盖上的示例性对准工具的透视图；

图13根据各种实施例例示了耦接到示例性盖的示例性对准工具的透视图；

图14根据各种实施例例示了用于示例性防篡改外壳的示例性固定工具的上部透视图；

图15根据各种实施例例示了图14的示例性固定工具的下部透视图；

图16根据各种实施例例示了用于示例性防篡改外壳的示例性基板的透视图；

图17根据各种实施例例示了设置在图16的示例性基板中的示例性防篡改外壳的透视图；

图18根据各种实施例例示了在将示例性盖固定到示例性壳体之前，设置在示例性基板中的示例性防篡改外壳的侧剖视图；以及

图19根据各种实施例例示了在示例性盖固定到示例性壳体后，示例性防篡改外壳的侧剖视图。

熟练技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸和/或相对定位可能相对于其他元件作了夸大，以有助于改善对本实用新型的各种实施例的理解。此外，通常没有描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的、普遍但熟知的元件，以便于促进更清楚地查看这些各种实施例。还将意识到，可能以特定的发生顺序描述或描绘某些动作和/或步骤，而本领域技术人员将理解，实际上不需要关于次序的这种特殊性。还应理解，本文使用的术语和表达具有如上文所阐述的本技术领域的技术人员所给予这些术语和表达的普通技术含义，除非本文另外阐述了不同的特定含义。

具体实施方式

如图1所示，提供了包括防篡改控制系统100的控制器10。控制器10可以是任何类型，例如电液位控制器，但是可以使用具有任何数量的配置和/或部件的其他类型的控制器。此类控制器可以包括任何数量的辅助其操作的部件，包括例如开关、杠杆、柱塞、移位器杆和/或任何数量的调节机构。然而，为了简洁起见，除了注意到可以将任何数量的部件至少部分地设置在壳或壳体内之外，将不以实质性细节来讨论这些部件。

控制器10可用于控制流体流动设备，该流体流动设备具有将流体供应到下游部件的任何数量的流体流动管线和/或连接。在一些示例中，此类流体流动设备可以是具有致动器、调节器等的形式。其他示例也是可能的。

转到图2a-图6，防篡改控制系统100包括壳体102和可以永久固定到壳体102的盖120。如前所述，防篡改控制系统100被认为是抗爆的和/或防爆的，这意味着系统100能够承受阈值内部压强(其可以用作能够将爆炸包含在其中的代理)。在一些示例中，此类系统100可以被设计为符合一个或多个标准，例如国际电工委员会(iec)60079和/或60079-1。为了确定壳体102和盖120布置是否能够将爆炸包含在其中，可以执行测试，其中在在壳体102内引发爆震，同时测量所得压强。壳体102必须能够承受超过该所得压强的安全系数。例如，可向壳体102提供高达120psig/8.2bar的供应压强，典型的是110psig/7.5bar。阈值内部压强可以是该供应压强的大约3倍至大约15倍。因此，壳体102可以具有任何数量的合适尺寸和/或配置以承受该阈值压强，例如具有指定的厚度(例如，大约10mm)、材料(例如，铝和/或钢)、壳体102与盖120之间的螺纹接合的数量(将在稍后讨论)等。当然，这只是将外壳定义为防爆或抗爆的一种措施和标准，并且本领域普通技术人员将理解并认识到替代的措施和标准。

在所示的示例中，壳体102包括具有第一端103a和第二端103b的壳体本体103。壳体本体103的第一端103a包括壳体螺纹部分104。壳体本体103具有壳的形式，该壳限定内部空间105，并且可以包括任何数量的特征，例如台阶和/或凸台(ledge)106等。壳体本体103的第二端103b限定开口108和附加的耦接区域110，该附加的耦接区域110允许控制器10耦接到流体流动控制设备系统中的附加的部件。

如图2a-图3所示，系统100还包括具有第一端140a、第二端140b、布线142的电子过程控制设备140，并且可以并入任何数量的电子部件(例如，开关、传感器、换能器等)。如图2b所示，电子过程控制设备140插入壳体本体103的内部空间105中，并且布线142插入穿过壳体本体103的开口108。在一些示例中，电子过程控制设备140的第一端140a具有大致圆形的形状，其可以使用任何数量的合适的方法搁置在壳体本体103的凸台106上和/或可以耦接到壳体本体103的凸台106。

转到图4-图8，盖120包括具有第一端122a和第二端122b的盖本体122。盖本体122包括至少部分地限定内部空间124的内表面123，并且还包括外表面125。盖螺纹部分126形成在内表面123上。盖本体122还包括形成在外表面125上的至少一个凹槽128和形成在其第一端122a处的耦接部分130。尽管所示的盖120是大致圆柱形的，但是可以使用其他形状和/或配置。

在所示的示例中，盖120的尺寸设计为容纳壳体102的至少一部分。然而，在其他示例中，盖120的尺寸可以设计为插入壳体102的一部分中。然而，盖螺纹部分126的螺距与壳体螺纹部分104的螺距相匹配，以使得盖120可以通过螺纹耦接到壳体102。

在所示的示例中，提供了两个凹槽128，并且两个凹槽128围绕盖本体122的外表面125径向地定位。凹槽128具有沿纵向轴线“l”延伸的细长形状，并且彼此以大约180°间隔开，但是可以使用其他间隔和数量的凹槽。凹槽128具有大致圆形或拱形的形状，其破坏了盖本体122的外表面125的连续性，以使得凹槽128在盖本体122上形成了大致凹入的部分。凹槽128可采取任何数量的期望的横截面形状，例如三角形、矩形、锥形等。其他示例也是可能的。

如前所述，盖120的耦接部分130从盖本体122的第一端122a向外延伸。所示的耦接部分130呈连续的环形延伸部的形式，该环形延伸部从盖本体122的凸台131向外延伸。应当理解，可以使用非连续段的任何布置。耦接部分130具有壁厚度“t1”，其小于盖本体122的其余部分(或一部分)的厚度“t2”，并且因此，其可以比盖本体122的其余部分和/或一部分更可延展或可变形。

盖本体122的第二端122b还可包括内部环形突起132，该内部环形突起132的尺寸设计为容纳诸如o形圈134之类的密封构件。o形圈134可由弹性材料构造而成，在松弛状态下，其内直径可以小于内部环形突起132的外直径。因此，在围绕内部环形突起132拉伸o形圈134时，o形圈134将被拉伸，并且因此将对内部环形突起132施加压缩力以保持固定到盖本体122。

转到图9-图11，系统100还包括应用工具150，该应用工具150包括具有第一端152a和第二端152b的应用工具本体152。应用工具本体152还包括内表面153，该内表面153至少部分地限定内部空间154。应用工具本体152的第一端152a限定壁156，该壁156包括至少一个突起开口156a，该突起开口156a至少部分地延伸穿过该壁156并进入内部空间154。

在所示的示例中，至少一个突起开口156a的尺寸设计为容纳突起或定位销(dowelpin)158。所示的突起开口156a的形状为大致圆柱形，具有大致圆形的横截面，但是可以使用任何期望的形状和配置(其对应于形成在盖本体122上的凹槽128的形状和/或配置)。在所示的示例中，突起开口156a被定位成部分地延伸穿过应用工具本体152的内表面153，以使得在内表面153上形成通道。然而，在其他示例中，可以定位突起开口156a，以使得它不与应用工具本体152的内表面153相交和/或不在内表面153上形成通道。

如图10和图11所示，定位销158插入突起开口156a中。该耦接可以是压配合或摩擦配合连接、螺纹连接或任何其他合适类型的耦接，例如经由磁体、焊接、粘合剂等。在其他示例中，定位销158可以与应用工具本体152一体地形成，从而消除了对突起开口156a的需要。在这些配置中的任何配置中，定位销158可根据盖120的特定配置和/或尺寸在第一端与第二端之间延伸任何期望的距离。

壁156另外限定插座耦接机构160。在所示的示例中，插座耦接机构160为开口或驱动插座的形式，该开口或驱动插座可以接受具有任意数量的期望尺寸的驱动方形块。例如，驱动插座可以是标准的3/8”或1/2”开口。其他示例也是可能的。此外，在一些示例中，插座耦接机构160可以是插入到对应的驱动插座中的阳驱动方形块的形式。

转向图12和图13，如前所述，定位销158具有与凹槽128相反但相似的大致形状，并且其尺寸设计为略小于凹槽128，以使得可以插入和/或嵌套在其中。此外，应用工具本体152的内表面153可具有比盖本体122的外表面125的外直径稍大的直径(或其他非圆形尺寸)，使得盖120的内部空间124可以容纳应用工具本体152的至少一部分。

如果需要，可以初始地将盖120手动拧到壳体102上。盖120的尺寸设计为使得内部环形突起132围绕电子过程控制设备140的第一端140a的一部分，并且因此，o形圈134可以提供对壳体102和盖120的内部空间的附加的环境密封。例如，当彼此固定时，除了遵守先前提到的安全标准和/或分类之外，壳体102和盖120可以是ip54等级。

然后，将应用工具150与盖120对准，这意味着定位销158与凹槽128的纵向轴线l轴向对准，然后将其放置在盖120上。然后，操作员可以通过使用插入插座耦接机构160中的扳手并施加期望的扭矩(例如，在大约30lbf-ft和大约70lbf-ft之间)旋转盖120来将盖120固定到壳体102。当应用工具150(以及定位销158)旋转时，定位销158接合盖120上的凹槽128的表面，以使盖120拧到壳体102上。结果，形成具有由壳体螺纹部分104和盖螺纹部分126的接合螺纹的长度限定的不牢靠路径的主密封(以及另外，在一些示例中，密封经由o形圈134生成)。

如此配置，系统100需要专用的应用工具150来固定(并获得接近壳体102和盖120)，从而减少和/或消除操作员将盖120与可能实际上需要接近的控制器10的另一个部件混淆的可能性。

转到图14-图19，系统100包括附加的辅助固定机构，以限制盖120从壳体102拧松。具体而言，固定工具170以具有固定工具本体172的细长圆柱体的形式来提供，固定工具本体172具有第一端172a和第二端172b。固定工具本体172还包括内表面173，该内表面173至少部分地限定内部空间174。固定工具本体172的第一端172a限定呈环形斜面176形式的固定部分，该环形斜面176围绕固定工具本体172的至少一部分延伸。在所示的示例中，环形斜面176在固定工具本体172的第一端172a处具有较大的直径，并且当沿朝向固定工具本体172的第二端172b的方向移动时，直径逐渐减小。固定工具本体172还可限定沿其长度延伸的槽178。

固定工具170还包括基板180，该基板具有从其上部表面180a向下延伸的埋头区域182。埋头区域182大致是圆形的，并且其直径略大于盖本体122的外直径(或其他非圆形尺寸)。如图17-图19所示，盖本体122的第二端122b可以放置在基板180的埋头区域182的内部。由于固定工具本体172的内表面173的内直径大于壳体102的最外直径和耦接部分130的最外直径，固定工具本体172可以放置在壳体102和盖本体122的第一端122a上方。更具体地，工具本体172的第一端172a被放置在壳体102和盖120上，以使得环形斜面176抵靠盖本体122的耦接部分130。为避免损坏，布线142可以行进穿过槽178。

然后，诸如液压机之类的按压机构(未示出)可以被定位成与固定工具本体172的第二端172b相邻，并且可以将促动力施加到固定工具本体172上。该促动力使环形斜面176压靠耦接部分130并且使耦接部分向内卷曲或变形并与壳体本体103(例如，壳体螺纹部分104)接合，并且可以与或可以不与凸台131接触。在一些示例中，耦接部分130本身可以压入壳体本体103中并在其上创建变形区域。在一些示例中，按压工具可以施加介于大约4,000psi至大约10,000psi之间的促动力。

换而言之，在被按压时，耦接区域130的最外端130a的内直径可以减小，并因此小于壳体螺纹部分104的直径，从而与壳体螺纹部分104产生干涉。结果，在没有破坏力的情况下，盖120被永久地固定到壳体102，从而防止盖120被无意间移除。在一些示例中，耦接区域130可以“咬合”壳体螺纹部分104上的螺纹的一部分以形成更强的过盈配合。然而，在其他示例中，耦接区域130的最外端130a的大部分或全部可以替代地接合壳体103，而不是壳体螺纹部分104。

如此配置，本文描述的防篡改控制系统100可以允许更安全的环境，其遵守防爆(或任何其他)安全标准，同时减少无意间接近密封内部空间的可能性。系统100可以使用任何数量的替代布置，例如，壳体具有被变形或卷曲以与盖本体接合的耦接部分。

本领域技术人员将认识到，在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以关于上述实施例做出多种修改、变更和组合，并且这些修改、变更和组合被视为在本实用新型构思的范围之内。

除非明确记载了传统的“装置加功能”语言，例如在权利要求书中明确记载的“用于……的装置”或“用于……的步骤”语言，否则本专利申请结尾处的专利权利要求书并不旨在根据35u.s.c.§112(f)进行解释。本文描述的系统和方法旨在改进计算机功能，并改进常规计算机的功能。