БЛОК КОРПУСОВ УСТРОЙСТВА

Заявляемый в качестве полезной модели блок корпусов устройства относится к области электротехники и технической физики и предназначен для мелкосерийного создания устройств повышенной ответственности, например, приборов охранно-пожарной сигнализации для взрывоопасных зон 0, 1 и 2 классов по ГОСТ IEC МЭК 60079-10-1-2011, которые имеют элементы воздействия на органы чувств человека и корпуса которых изготавливаются методами литья металлов и пластмасс.
Известен корпус устройства, изготовленный методами литья под давление металла или пластмасс, содержащий днище с боковыми стенками, расположенными по его периметру к которым крепится винтами съемная крышка. Боковые стенки корпуса имеют литейные уклоны составляющие 1-3 градуса. Крепление корпуса на объекте эксплуатации производится днищем, посредством винтов проходящих через отверстия в боковых стенках корпуса (Корпуса фирмы AluKraft серии «CasTEG» из литого алюминия, http://alukraft.ru/cases.html) Подобные корпуса в широкой номенклатуре выпускают и другие производители.
Недостатком данного корпуса устройства является недостаточная надежность, размещенного в нем устройства, при монтаже и эксплуатации. При монтаже устройства в таком корпусе, особенно в неудобных местах, монтажник при присоединении кабелей питания и сигнализации имеет доступ к элементам заводской сборки устройства и может их повредить. При изготовлении устройства, которое имеет элементы внешнего воздействия на органы чувств человека (световые и звуковые излучатели, кнопки управления и т.п.) их приходится монтировать на крышке корпуса и соединять свободно расположенными проводами большой длины со схемной платой и клеммной колодкой, которые расположены обычно на днище такого корпуса, что снижает виброустойчивость всего устройства.
Известен корпус устройства содержащий днище, боковую стенку с внутренними перегородками, которые образуют в корпусе два или три отсека, каждый из которых имеет съемные (открывающие) крышки, расположенными с одной стороны корпуса. В одном или двух из отсеков может располагаться блоки клемм для подключения кабелей питания и сигнализации при монтаже устройства на месте эксплуатации, в другом отсеке схемная плата заводской сборки. Каждый отсек может быть опломбирован конкретным исполнителем работ для определения ответственного в случае отказа прибора. Крепление корпуса на объекте эксплуатации производится днищем, посредством винтов проходящих через отверстия в приливах (планках) днища (Корпуса серии CombiCard 5000-7000 фирмы Bopla https://www.bopla.de/fileadmin/products/Katalog-Pdfs/CombiCard_5000-7000_RUS.pdf)
Недостатком данного корпуса является низкая надежность взрывозащищенного устройства, размещенного в данном корпусе, которое имеет элементы воздействия на органы чувств человека (световые и звуковые излучатели, кнопки и рычаги управления), а также, внешние датчики параметров окружающей среды. При изготовлении устройства в данном корпусе разработчик вынужден располагать эти элементы на съемной (открывающейся) крышке, например, для увеличения силы звука, и соответственно соединять их проводами со схемной платой и клеммной колодкой. При размещении на съемной крышке одновременно и схемной платы все равно остаются свободные излишки провода для соединения ее с клеммной колодкой и увеличивается масса крышки. Для открытия крышки необходимы провода длиной минимум превышающей половину размера крышки, которые при закрытии крышки находятся в свободном состоянии и обладая определенной массой снижают виброустойчивость прибора. Если устройство имеет взрывозащищенное исполнение, то к проводам и способам их прокладки предъявляются повышенные требования, что увеличивает их массу и усложняет организацию взрывозащиты устройства. Размещение на плоской крышке одновременно схемной платы и элементов воздействия на органы чувств человека ведет к удорожанию взрывозащищенного устройства т.к. для применения прогрессивных способов взрывозащиты, например, герметизация компаундом по ГОСТ Р МЭК 60079-18-2012, требуется организация боковых стенок. Кроме того, такая компоновка устройства все же имеет вероятность несанкционированного доступа к элементам его заводской сборки, посредством снятия только крышки отсека, не снимая при этом прибор с объекта эксплуатации. Применение такого корпуса для размещения в нем устройств различных габаритов требует для каждой модели разработки и изготовлении новых пресс-форм для литья нового корпуса, что увеличивает сроки создания устройств и повышает их стоимость в условиях мелкосерийного производства.
Известен блок корпусов для размещения в нем взрывозащищенного устройства коммутации состоящего из литого алюминиевого корпуса со съемной крышкой и литого пластмассового корпуса со съемной крышкой, которые соединены между собой боковыми гранями с возможностью прокладки между корпусами электрических проводников, для чего в месте соприкосновения корпусов выполнено одно сквозное отверстие в котором размещены электрические проводники залитые компаундом. Оба корпуса своими днищами прикреплены к плоской опорной пластине. которая служит для крепления всего устройства на объекте эксплуатации и исключения поворотов корпусов относительно друг друга по оси одного сквозного отверстия. (Патент на полезную модель РФ №48239 «Устройство управления комплектное взрывозащищенное» опубл. 27.09.2005 г.). Недостатком данного блока корпусов является его низкая надежность, особенно в агрессивных средах. Соединение корпусов боковыми гранями, которые имеют встречные литейные уклоны, ведет к образованию щели между корпусами в которой происходят процессы электрохимической коррозии из-за наличия в щели конденсируемой влаги, которая работает как электролит, разрушая поверхности корпусов. Разница коэффициентов температурного расширения скрепленных корпусов ведет к их взаимному перемещению и соответственно износу их поверхностей и защитных покрытий. Закрепление корпусов днищами на плоском основании также ведет к разрушению скрепленных поверхностей по причинам указанным выше. Расположение крышек корпусов на лицевой поверхности устройства увеличивает вероятность несанкционированного доступа к элементам заводской сборки устройства.
Известен блок корпусов для размещения в нем взрывозащищенного устройства коммутации состоящего из литого алюминиевого корпуса со съемной крышкой и литого пластмассового корпуса со съемной крышкой, имеющих литейные уклоны, которые винтами соединены между собой боковыми гранями с возможностью прокладки между корпусами электрических проводников, для чего в месте соприкосновения корпусов выполнено одно сквозное отверстие в котором размещены электрические проводники залитые компаундом. Оба корпуса своими днищами прикреплены к плоской опорной пластине. которая служит для крепления всего устройства на объекте эксплуатации и исключения поворотов корпусов относительно друг друга по оси одного сквозного отверстия. (Устройства управления комплектные взрывозащищенные из алюминия серии УУКВ-32 и УУКВ-32P, 2Exed11CT6 http://www.velan.ru/catalog/s/86).
Недостатком данного блока корпусов является его низкая надежность, особенно в агрессивных средах. Соединение корпусов боковыми гранями, которые имеют встречные литейные уклоны, ведет к образованию щели между корпусами в которой происходят процессы электрохимической коррозии из-за наличия в щели конденсируемой влаги, которая работает как электролит, разрушая поверхности корпусов. Разница коэффициентов температурного расширения скрепленных корпусов ведет к их взаимному перемещению и соответственно износу их поверхностей и защитных покрытий. Закрепление корпусов днищами на плоском основании также ведет к разрушению скрепленных поверхностей по выше указанным причинам. Расположение крышек корпусов на лицевой поверхности устройства увеличивает вероятность несанкционированного доступа к элементам заводской сборки взрывоопасного устройства т.к. для доступа к ним необходимо только снять крышку отсека.
Задачей, решаемой заявляемым в качестве полезной модели блока корпусов устройства является повышение надежности, размещенного в нем, взрывозащищенного устройства, которое имеет элементы воздействия на органы чувств человека (световые и звуковые излучатели, кнопки и рычаги управления), а также, внешние датчики параметров окружающей среды, затруднения процедуры несанкционированного или случайного повреждения элементов заводской сборки устройства, снижение стоимости изготовления блока корпусов различных размеров.
Техническим результатом усовершенствования блока корпусов устройства является повышение его коррозионной стойкости, с сохранением исходной прочности применяемых литых корпусов, повышение виброустойчивости и упрощение организации взрывозащиты, размещенного в нем устройства с элементами воздействия на органы чувств человека, с одновременным снижением вероятности несанкционированного доступа к элементам заводской сборки устройства, а также снижение стоимости блока корпусов при мелкосерийном производстве устройств широкой номенклатуры.
Указанный технический результат достигается тем, что в блоке корпусов устройства содержащим два или более корпусов с крышками, имеющие литейные уклоны, соединенных между собой с возможностью прокладки между корпусами электрических проводников согласно полезной модели корпуса соединены между собой с зазором, посредством электропроводящих ниппелей оси, которых перпендикулярны к внешним поверхностям корпусов, а крышки и днища, минимум двух корпусов параллельны между собой и расположены с противоположный сторон устройства. Крышка одного корпуса может находится в одной плоскости с днищем другого корпуса, а ниппеля могут крепится к корпусам посредством гаек с прокладками или сваркой.
Соединение между собой корпусов с зазором посредством ниппелей в зависимости от их конструкции, позволяет исключить или существенно уменьшить влияние электрохимической коррозии, в частности щелевой, за счет отсутствия или уменьшения площади щелей соединяемых металлов (ниппеля и наружных поверхностей корпусов), которые находятся в агрессивной атмосфере, произвести защитную окраску всего (с ниппелями) блока корпусов устройства одновременно и одним цветом, при этом избежать отсутствия лакокрасочного и/или гальванического покрытия на сколах и повреждениях поверхностей корпусов (если они были заранее окрашены) после механической обработки в них отверстий под ниппеля и элементов воздействия на органы чувств человека, тем самым повысить защитные возможности окраски и надежность блока корпусов в целом. Соприкосновение боковой грани корпуса с небольшой по площади поверхностью ниппеля позволяет уменьшить влияние температурных деформаций в зоне соединения из-за разницы их коэффициентов температурного расширения, а следовательно уменьшить износ защитных покрытий и повысить коррозионную стойкость и надежность всего блока корпусов. Выполнение ниппелей электропроводными позволяет сохранить надежный электрический контакт между корпусами тем самым избежать наличие разности потенциалов между ними, что снижает воздействие электрохимической коррозии на корпуса, исключает необходимость организации отдельного заземления для каждого из корпусов, повышает защиту от электромагнитных воздействий на устройства размещенных внутри корпусов. Соединение корпусов, например, двумя ниппелями с креплением посредством гаек или одним ниппелем, который крепится к корпусам сваркой позволяет исключить повороты корпусов относительно друг друга и тем самым избежать крепление всего блока корпусов на объекте эксплуатации через опорную пластину, что снижает стоимость и повышает виброустойчивость устройства в целом. Установка крышек и днищ, соединяемых между собой ниппелями литых корпусов противоположно, позволяет обеспечить параллельность, соединяемых ниппелями, боковых поверхностей корпусов с учетом их литейных уклонов, а установка ниппелей перпендикулярно к этим поверхностям позволяет надежно и герметично соединить корпуса без проведения дополнительной механической доработки поверхностей корпусов, например, фрезерованием, и соответственно без уменьшения прочности стенок корпусов, обеспечив при этом возможность выполнения устройства таким образом, где в плоскости днища одного корпуса находится крышка другого корпуса. Кроме того такое расположение крышки и днища, соединенных ниппелями корпусов, дает преимущества устройствам, которые размещены в данном блоке корпусов и имеют элементы воздействия на органы чувств человека (световые и звуковые источники излучения, кнопки управления) и размещаются во взрывоопасных зонах контролируемого доступа, за счет размещения этих элементов на днище одного из корпусов, который является лицевой поверхностью устройства и доступ к которым затрудняется дополнительной операцией снятия всего блока корпусов с объекта эксплуатации, например со стены. Размещение элементов устройства предназначенных для воздействия на органы чувств человека на коробчатом днище (а не на крышке) позволяет упростить организацию взрывозащиты устройства в целом за счет применения прогрессивных методов, например герметизацией компаундом по ГОСТ Р МЭК 60079-18-2012, повысить виброустойчивость устройства за счет исключения наличия свободно расположенных (висящих) соединительных проводников между элементами воздействия на органы чувств человека и электронными платами и клеммными колодками устройства. Размещение крышки одного корпуса в одной плоскости крышки одного корпуса с днищем другого корпуса позволяет получить корпус устройства с единой плоской опорной поверхностью, которую можно надежно закреплять на объекте использования устройства, например, на ровной стене, элементами крепления расположенных на каждом из соединенных корпусов, тем самым повысит виброустойчивость устройства в целом. Соединение ниппелей с корпусами посредством гаек с прокладками или сваркой позволяют обеспечить электрический контакт между корпусами, исключить или существенно уменьшить шели между ними, а соответственно влияние электрохимической коррозии, прокладывать между корпусами электрические проводники, получать разные по размерам блоки корпусов устройства используя широкую номенклатуру серийно выпускаемых литых корпусов, тем самым меньшими затратами изготавливать блоки корпусов с дополнительными преимуществами.
Пример реализации заявляемого блока корпусов устройства поясняется чертежами
На фиг. 1 приведен общий вид блока корпусов устройства со снятыми крышками
На фиг 2 вид блока корпусов устройства сбоку
На фиг. 3 вид ниппеля с прокладками и гайками в разрезе.
Блок корпусов устройства содержит корпус 1 выполненный методом литья под давлением с соответствующими литейными уклонами боковых стенок к днищу, аналогичный корпус 2, который по размерам может отличаться от корпуса 1, корпуса 1 и 2 имеют съемные крышки 3 и 4 соответственно, которые крепятся к корпусам посредством винтов через уплотнительные прокладки (на чертеже не показаны). Лицевая поверхность крышек 3 и 4 параллельна плоскости днищ корпусов 1 и 2 соответственно, а днища корпусов 1 и 2 и соответственно крышки 3 и 4 расположены с противоположных сторон блока корпусов устройства, при этом боковые грани корпусов 1 и 2 становятся параллельны друг другу в пределах допусков на литейные уклоны. Блок корпусов устройства имеет например, два полых ниппеля 5, выполненных из электропроводного материала, которые по своим физико-химическим свойствам близки или совпадают с материалом корпусов 1 и 2. В зависимости от назначения, условий эксплуатации, требуемых свойств блока корпусов устройства, а также технологических возможностей изготовителя крепление ниппелей 5 на корпусах 1 и 2 может осуществляется посредством гаек 6. для чего на поверхностях ниппеля 5 установлены герметизирующие прокладки 7, например кольцевые, или сваркой ниппелей 5 с наружи или изнутри корпусов 1 и 2 (на чертеже не показана) без применения гаек 6. Оси ниппелей 5 перпендикулярны соединяемым боковым граням корпусов 1 и 2,при этом герметизирующие прокладки 7 закрывают щель между соприкасаемыми поверхностями ниппеля и корпусов 1 и 2. На днище одного из корпусов, например, корпуса 2, а также на крышке 3 другого корпуса 1 (или наоборот) выполнены элементы крепления, например, планки с отверстиями (на чертеже не показаны), блока корпусов устройства на объекте эксплуатации. Разметка и сверление отверстий в боковых гранях корпусов 1 и 2 под установку ниппелей 5 может быть выполнена таким образом, что после сборки блока корпусов устройства днище корпуса 2 с элементами крепления и крышка 3 с элементами крепления корпуса 1 могут располагаться в одной плоскости и соответственно крепится к ровной поверхности всеми элементами крепления без зазоров.
Сборка взрывозащищенного устройства с элементами воздействия на органы чувств человека в данном блоке корпусов производится следующим образом. При поступлении заказа на мелкую серию устройств из широкой номенклатуры серийно выпускаемых литых корпусов выбираются требуемые размеры корпуса 2 под клеммный отсек устройства и корпуса 1 под приборный отсек устройства. В корпусе 1 сверлятся отверстия под размещения элементов внешнего воздействия на органы чувств человека, например под световые излучатели, схемные платы, а в корпусе 2 под клеммные колодки, винты заземления, кабельные вводы и т.п. (на чертеже не показаны). Далее сверлятся отверстия в корпусе 1 и 2 по установку ниппелей 5, перпендикулярно поверхности боковым граням корпусов 1 и 2. Разметку отверстий под установку ниппелей производят на основании расчета координат центров этих отверстий с учетом литейных уклонов корпусов 1 и 2 и размеров ниппеля 5 или обеспечивают технологией, например, используя кондуктора. Производят скрепление корпусов 1 и 2 ниппелями 5. используя гайки 6 и прокладки 7 или соединяют посредством сварки ниппелей 5 с корпусами 1 и 2. Производят подготовку поверхностей корпусов 1 и 2, крышек 3 и 4, ниппелей 5 под окраску и производят окраску сразу всей поверхности блока корпусов устройства. Производят монтаж элементов устройства, прокладку электрических проводников (на чертеже не показаны) между корпусами 1 и 2 производят через полые отверстия ниппелей 5 и при необходимости фиксируют их, например, компаундом. Для обеспечения взрывозащищенности всего устройства схемные платы и элементы воздействия на органы чувств человека (на чертеже не показаны) расположенные на коробчатом днище корпуса 1 заливают компаундом, клеммные колодки и кабельные вводы (на чертеже не показаны) расположенные в корпусе 2 применяют взрывозащищенными. например, с видом взрывозащиты «повышенная защита «вида e»» по ГОСТ Р МЭК 80079-7-2012. Осуществляют контрольные проверки работы устройства и пломбируют крышку 3 корпуса 1. На объекте эксплуатации крепят блок корпусов устройства, например, к стене, посредством элементов крепления, расположенных на крышке 3 корпуса 1 и днище корпуса 2 и также осуществляют пломбировку. Далее монтажная организация осуществляет подвод и подключение кабелей линий связи (на чертеже не показаны) с устройством через кабельные вводы (на чертеже не показаны) к клеммым колодкам (на чертеже не показаны) корпуса 2 Для несанкционированного и санкционированного доступа к элементам заводской сборки устройства, расположенных в корпусе 1 необходимо, кроме снятия крышки 3, дополнительно снять весь блок корпусов устройств с объекта эксплуатации, что затрудняет доступ и визуализирует его.
Такая конструкция блока корпусов устройства повышает надежность, размещенного в нем, взрывозащищенного устройства, которое имеет элементы воздействия на органы чувств человека (световые и звуковые излучатели, кнопки и рычаги управления), а также, внешние датчики параметров окружающей среды, затрудняет процедуру несанкционированного или случайного повреждения элементов заводской сборки устройства, снижает стоимость изготовления блока корпусов различных размеров в условиях мелкосерийного производства.