DE10155131A1 - Elektronisches Gerät bzw. Füllstandssensor sowie Schutzgehäuse für ein elektronisches Gerät bzw. einen Füllstandssensor - Google Patents

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Füllstandsmeßgerät mit einer Elektronikeinheit, mit einem in Kunststoffgehäuse (6) aufweisenden stabförmigen Sensorelement (7) und mit einer Auswerte- und Bedieneinheit (8), wobei im eingebauten Zustand des Füllstandsmeßgeräts (5) das Sensorelement (7) zumindest teilweise in einen mit einer Flüssigkeit (10) gefüllten bzw. teilgefüllten Behälter (11) hineinragt und die Auswerte- und Bedieneinheit (8) außerhalb des Behälters (11) angeordnet ist. DOLLAR A Bei dem Füllstandsmeßgerät wird mit einfachen und damit kostengünstigen Maßnahmen das Eindringen von Flüssigkeit in das Kunststoffgehäuse (6) dadurch verhindert, daß das Kunststoffgehäuse (6) des Sensorelements (7) von einem Schutzgehäuse (3) umgeben ist und das Schutzgehäuse (3) einen Abstand vom Kunststoffgehäuse (6) des Sensorelements (7) aufweist, so daß ein Zwischenraum (4) zwischen dem Kunststoffgehäuse (6) und dem Schutzgehäuse (3) besteht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, insbesondere einen induktiven oder kapazitiven Sensor, mit einer Elektronikeinheit und mit einem Gehäuse. Daneben betrifft die Erfindung als bevorzugte Ausführung des elektronischen Geräts ein Füllstandsmeßgerät mit einer Elektronikeinheit, mit einem ein Kunststoffgehäuse aufweisenden stabförmigen Sensorelement und mit einer Auswerte- und/oder Bedieneinheit, wobei im eingebauten Zustand des Füllstandsmeßgeräts das Sensorelement zumindest teilweise in einen mit einer Flüssigkeit oder mit einem Gas gefüllten bzw. teilgefüllten Behälter hineinragt und die Auswerte- und/oder Bedieneinheit außerhalb des Behälters angeordnet ist. Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Schutzgehäuse für ein elektronisches Gerät bzw. für ein Füllstandsmeßgerät.
• Elektronischen Geräten ist unabhängig von ihrer konkreten Ausgestaltung, Funktion und Arbeitsweise gemeinsam, daß Sie eine Elektronikeinheit aufweisen, die von einem Gehäuse umgeben ist. Das Gehäuse dient dabei insbesondere als Schutz für die gegen äußere Einflüsse empfindliche Elektronikeinheit. Insbesondere wenn ein elektronisches Gerät im Industriebereich eingesetzt wird ist das Gehäuse und damit das elektronische Gerät insgesamt häufig sehr rauhen und wechselhaften Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Hierbei kann es sich insbesondere um Umgebungen mit einer hohen Luftfeuchtigkeit oder einer hohen Konzentration von aggressiven Medien handeln.
• Bei elektronischen Geräten, die im Industriebereich eingesetzt werden, handelt es sich insbesondere um Sensoren, die einen physikalischen Meßwert erfassen und diesen Meßwert umgewandelt in ein elektrisches Signal an eine direkt mit dem Sensor verbundene dezentrale Auswerteeinheit oder an eine über elektrische Leitungen mit einem oder mit mehreren Sensoren verbundene zentrale Auswerteeinheit weiterleiten. Die Elektronikeinheit besteht bei derartigen Sensoren dann aus mindestens einer Leiterplatte oder einem Leiterfilm, auf der bzw. dem mehrere elektronische Bauelemente sowie zumindest ein Sensorelement angeordnet sind. Während die Auswerteeinheit bei besonders rauhen Umgebungsbedingungen getrennt von dem Sensor in einem sichereren Bereich angeordnet sein kann, ist es bei vielen Sensoren häufig erforderlich, diese unmittelbar "vor Ort" anzuordnen, so daß die Sensoren direkt den rauhen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind.
• Handelt es sich bei dem Sensor beispielsweise um ein Füllstandsmeßgerät, so ist es je nach Arbeitsprinzip des Füllstandsmeßgeräts häufig erforderlich, daß das Füllstandsmeßgerät direkt mit dem flüssigen oder gasförmigen Medium in Berührung steht. Bei derartigen Sensoren, die einbau- oder funktionsbedingt mit flüssigen Medien, Dämpfen oder hoher Luftfeuchtigkeit in Kontakt sind, besteht die Funktion des Gehäuses nicht nur in einem mechanischen Schutz der Elektronikeinheit, sondern insbesondere auch darin, ein Eindringen von Feuchtigkeit oder Dämpfen in das Innere des Gehäuses zu verhindern.
• Grundsätzlich besteht nun die Möglichkeit, den Schutz der empfindlichen Elektronikeinheit durch Verwendung entsprechend wasserdampfundurchlässiger Gehäuse beispielsweise aus Metall oder Glas zu realisieren. Derartige Gehäuse haben jedoch unterschiedliche Nachteile.
• Metallgehäuse beispielsweise sind nur bei solchen Sensoren einsetzbar, bei denen die Arbeitsweise des Sensors durch das Metallgehäuse nicht beeinflußt wird. Bei den sehr häufig eingesetzten induktiven oder kapazitiven Sensoren scheidet aufgrund des Meßprinzips ein Metallgehäuse vollständig aus. Glasgehäuse haben zum einen den Nachteil, daß sie sehr bruchempfindlich und damit als mechanischer Schutz für den Sensor kaum geeignet sind, zum anderen sind Glasgehäuse relativ teuer. Entsprechendes gilt für Keramikgehäuse, jedenfalls dann, wenn die Keramikgehäuse so geschlossenporig und rißfrei ausgebildet sind, daß die Gehäuse wasserdampfundurchlässig sind.
• Aus den vorgenannten Gründen weisen elektronische Geräte und insbesondere Sensoren häufig Kunststoffgehäuse auf, die zwar einen Schutz der Elektronikeinheit gegen Spritz- oder Standwasser gewährleisten, die jedoch insbesondere bei höheren Temperaturen wasserdampfdurchlässig sind. Ursache dafür ist die Permeabilität des Kunststoffes, so daß durch die bestehende Partialdruckdifferenz zwischen dem den Sensor umgebenden Medium und der relativ trockenen Luft im Inneren des Gehäuses Wasser- oder Flüssigkeitsmoleküle durch das Gehäuse in das elektronische Gerät eindringen. Treten nun Temperaturwechsel oder Temperaturunterschiede zwischen einzelnen Bereichen des Sensors auf, so kommt es zur Kondensation der eingedrungenen Feuchtigkeit, was wiederum im Laufe der Zeit zu korrosiven Erscheinungen an der Elektronikeinheit und damit zur Beschädigungen von elektronischen Bauelementen oder von Leiterbahnen führen kann. Bei größeren zusammenhängenden Flüssigkeitsfilmen auf den Leiterplatten oder Leiterfilmen kann es zum einen zu Kurzschlüssen in der Elektronikeinheit und zum anderen zur Beeinflussung des Meßergebnisses durch den Flüssigkeitsfilm auf dem Sensorelement kommen.
• Handelt es sich bei dem elektronischen Gerät beispielsweise um einen Füllstandsmeßgerät mit einem länglichen, stabförmigen Sensorelement und ist das Sensorelement zumindest teilweise in eine in einem Behälter befindliche Flüssigkeit eingetaucht, wobei die Flüssigkeit eine höhere Temperatur als die Umgebung des Behälters aufweist, so kommt es im Inneren des Sensorgehäuses zur Diffusion von Wassermolekülen aus dem von Flüssigkeit umgebenen unteren Bereich des Sensorelements in den aus der Flüssigkeit herausreichenden oberen Bereich des Sensorelements. Ist im oberen, kalten Bereich des Sensorelements die Sättigungsgrenze erreicht, so kommt es zur Kondensation der Wassermoleküle, was im Laufe der Zeit zu einem zu einem Meßfehler des Füllstandsmeßgeräts oder zu einem korrosionsbedingten Ausfall des Füllstandsmeßgeräts führen kann.
• Um derartige Probleme bei aus Kunststoff bestehenden - und damit nicht 100- pronzentig wasserdampfundurchlässigen - Gehäusen zu verringern, werden elektronische Geräte zum Feuchtigkeits- und Korrosionsschutz häufig vergossen. Der dadurch erreichte Feuchtigkeits- bzw. Korrosionsschutz der Elektronikeinheit wird jedoch durch eine Reihe von Nachteilen erkauft.
• Zunächst ist ein Verguß der Elektronikeinheit in dem Gehäuse mit einem weiteren Fertigungsschritt und damit mit zusätzlichen Kosten verbunden. Darüber hinaus ist ein erneutes Öffnen eines einmal vergossenen elektronischen Geräts, beispielsweise zu Reparaturzwecken, jedenfalls ohne Beschädigung der Elektronikeinheit nahezu unmöglich. Bei thermischen Wechselbeanspruchungen des elektronischen Geräts kann es aufgrund der meist unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Komponenten - Elektronikeinheit, Vergußmasse und Gehäuse - ebenso wie bei einer Feuchtigkeitsaufnahme der Vergußmasse zu einer mechanischen Schädigung einzelner Komponenten der Elektronikeinheit kommen. Je nach den Abmessungen des elektronischen Geräts ist darüber hinaus ein gleichmäßiger und vollständiger Verguß der Elektronikeinheit in dem Gehäuse nur schwer zu gewährleisten, wobei eine ungleichmäßige Verteilung der Vergußmasse und eine dadurch bedingte veränderte Geometrie der Elektronikeinheit im Gehäuse zu einem Meßfehler führen kann. Schließlich ist die Verwendung von Gießharz auch aus Umweltgründen unerwünscht.
• Alternativ zum Vergießen der Elektronikeinheit ist es auch möglich, das Innere des Gehäuses mit Trocknungsmitteln zu füllen. Hierfür ist wiederum ein weiterer Fertigungsschritt erforderlich, so daß auch diese Variante mit zusätzlichen Kosten verbunden ist. Darüber hinaus ist die Verwendung von Trocknungsmitteln ebenso wie die Verwendung von Gießharz von den geometrischen Gegebenheiten im Inneren des Gehäuses abhängig. Da heutzutage in zunehmendem Maße möglichst kompakte elektronische Geräte und Sensoren eingesetzt werden, ist jedenfalls bei solchen elektronischen Geräten und Sensoren ohne konstruktive Anpassungen im Inneren des Gehäuses kein ausreichendes Volumen zur Unterbringung der Trocknungsmittel vorhanden. Schließlich besteht bei der Verwendung von Trocknungsmitteln das Problem, daß dann, wenn die Trocknungsmittel einmal gesättigt sind, dieselben Vorgänge wie bei elektronischen Geräten ohne Trocknungsmittel stattfinden, so daß durch die Verwendung von Trocknungsmittel lediglich ein zeitlicher Verzögerungseffekt erreicht wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes elektronisches Gerät und insbesondere ein eingangs beschriebenes Füllstandsmeßgerät anzugeben, bei dem mit möglichst einfachen und damit kostengünstigen Maßnahmen die vorgenannten Nachteile vermieden werden.
• Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen elektronischen Gerät zunächst und im wesentlichen dadurch gelöst, daß dem elektronischen Gerät ein Schutzgehäuse zugeordnet ist, wobei das Schutzgehäuse zumindest einen Teil des elektronischen Geräts umgibt und das Schutzgehäuse einen Abstand vom Gehäuse aufweist, so daß ein Zwischenraum zwischen dem elektronischen Gerät und dem Schutzgehäuse besteht. Das eingangs beschriebene Füllstandsmeßgerät, bei dem die zuvor genannte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse des Sensorelements von einem Schutzgehäuse umgeben ist und das Schutzgehäuse einen Abstand vom Kunststoffgehäuse des Sensorelements aufweist, so daß ein Zwischenraum zwischen dem Kunststoffgehäuse und dem Schutzgehäuse existiert.
• Durch die Anordnung des Schutzgehäuses wird ein Luftraum um das elektronische Gerät bzw. um das Sensorelement geschaffen, wodurch zunächst die Feuchtigkeit bzw. die Konzentration eines aggressiven Mediums am Gehäuse des elektronischen Geräts bzw. am Kunststoffgehäuse des Sensorelements deutlich verringert wird. Auch wenn Wassermoleküle oder Moleküle eines aggressiven Mediums durch das Schutzgehäuse aufgrund dessen Permeabilität hindurchdringen, so ist die Feuchtigkeit bzw. die Konzentration des aggressiven Mediums in dem Zwischenraum deutlich geringer als direkt in der Flüssigkeit bzw. im Medium. Da das Gehäuse des elektronischen Geräts bzw. des Füllstandsmeßgeräts nun nur noch mit dem Medium in dem Zwischenraum und nicht mehr direkt mit dem Medium in den Behälter in Berührung kommt, wird bereits dadurch die Gefahr eines Eindringen von Feuchtigkeit ins Innere des elektronischen Geräts deutlich verringert. Das Schutzgehäuse stellt somit eine zusätzliche Barriere für das Medium dar, wobei selbst bei Kondensation im Zwischenraum zwischen dem Schutzgehäuse und dem Gehäuse des elektronischen Geräts bzw. des Füllstandsmeßgeräts ein Eindringen von Medium ins Innere des Gehäuses entweder vollständig verhindert oder zumindest soweit reduziert wird, daß es im Inneren des Gehäuses nicht mehr - oder nur noch nach einer deutlich längeren Betriebsdauer - zu Kondensationserscheinungen kommt.
• Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Schutzgehäuses besteht darin, daß das eigentliche elektronische Gerät bzw. das eigentliche Füllstandsmeßgerät unverändert bleiben kann. Aufgrund des modularen Aufbaus von elektronischem Gerät bzw. Füllstandsmeßgerät und Schutzgehäuse ist auch eine Nachrüstung bestehender elektronischer Geräte bzw. bestehender Füllstandsmeßgeräten einfach möglich. Somit ist auch keine Änderung am Aufbau des elektronischen Geräts bzw. des Füllstandsmeßgeräts erforderlich, so daß das erfindungsgemäße elektronische Gerät bzw. das erfindungsgemäße Füllstandsmeßgerät - ebenso wie das bekannte elektronische Gerät bzw. das bekannte Füllstandsmeßgerät - die geforderten elektrischen Normen, insbesondere hinsichtlich Luft- und Kriechstrecken, erfüllen.
• Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß das Schutzgehäuse selbstverständlich auch einen zusätzlichen mechanischen Schutz für das elektronische Gerät bzw. das Füllstandsmeßgerät darstellt, wobei bei einer Beschädigung oder einer starken Verschmutzung des Schutzgehäuses dieses einfach ausgetauscht werden kann, während das wesentlich teuerer eigentliche elektronische Gerät weiterverwendet werden kann.
• Gemäß einer ersten besonders vorteilhaften Ausgestaltung sowohl des elektronischen Geräts als auch des Füllstandsmeßgeräts ist der Zwischenraum zwischen dem elektronischen Gerät bzw. dem Sensorelement und dem Schutzgehäuse über mindestens eine Ausgleichsfläche mit der äußeren Umgebung verbunden. Mit der äußeren Umgebung ist hierbei die Umgebung gemeint, die nicht - jedenfalls nicht dauerhaft - von der Flüssigkeit bzw. dem Medium umgeben ist. Ist das elektronische Gerät beispielsweise teilweise in einem Behälter angeordnet, so ist mit der äußere Umgebung die Umgebung außerhalb des Behälters gemeint. Da diese äußere Umgebung relativ trocken ist, wird ein großer Anteil der in den Zwischenraum eingedrungenen Feuchtigkeit durch die Ausgleichsflächen in die äußere Umgebung entweichen, so daß nur eine weiter verringerte Restfeuchte im Zwischenraum verbleibt.
• Alternativ oder auch zusätzlich zur Anordnung von Ausgleichsflächen in dem Schutzgehäuse besteht auch die Möglichkeit, den Zwischenraum zumindest teilweise mit einem Absorptions- oder Neutralisationsmittel zu füllen. Handelt es sich bei dem Medium, mit dem das elektronische Gerät bzw. das Füllstandsmeßgerät in Berührung steht um eine Flüssigkeit, so kann als Absorptions- oder Neutralisationsmittel einfach ein Trocknungsmittel verwendet werden. Durch das Einfüllen eines solchen Trocknungsmittel kann die Feuchtigkeit im Zwischenraum auch ohne die Anordnung von Ausgleichsflächen über einen längeren Zeitraum relativ gering gehalten werden. Ist das elektronische Gerät bzw. der Füllstandsmeßgerät lösbar mit dem Schutzgehäuse verbunden, so kann das Trocknungsmittel bzw. das Absorptions- oder Neutralisationsmittel, wenn es gesättigt ist, einfach ausgetauscht werden.
• Weist das Schutzgehäuse gemäß der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Ausgleichsflächen auf, so gibt es verschiedene Möglichkeiten, diese Ausgleichsflächen anzuordnen und auszugestalten. Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind als Ausgleichsflächen vorzugsweise mehrere Bohrungen oder mehrere Schlitze in der Außenwand des Schutzgehäuse ausgebildet. Die Bohrungen bzw. Schlitze sind dabei in dem Bereich des Schutzgehäuses angeordnet, der nicht von der Flüssigkeit umgeben ist, d. h. in dem Bereich des Schutzgehäuses, der sich in der äußeren Umgebung befindet. Die Ausbildung von Bohrungen oder Schlitzen als Ausgleichsflächen bietet den Vorteil, daß die Position und die Größe der Bohrungen bzw. Schlitze in dem Schutzgehäuse den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden kann. Bevorzugt sind die Bohrungen bzw. Schlitze, in Längsrichtung des Schutzgehäuses gesehen, in unterschiedlichen Ebenen angeordnet. Durch die Anordnung von Bohrungen bzw. Schlitzen in unterschiedlichen Ebenen kann die Trocknungswirkung im Zwischenraum zwischen dem elektrischen Gerät und dem Schutzgehäuse bzw. zwischen dem Füllstandsmeßgerät und dem Schutzgehäuse durch den dann möglichen Konvektionsstrom weiter verbessert werden.
• Alternativ zur Anordnung von Bohrungen oder Schlitzen im Schutzgehäuses kann als Ausgleichsfläche auch eine offene Stirnseite des Schutzgehäuses dienen. Ist das Schutzgehäuse insgesamt nur mantelförmig ausgebildet, d. h. sind beide Stirnseiten des Schutzgehäuses offen, so können beide Stirnseiten als Ausgleichsflächen dienen, wodurch eine besonders gute Belüftung des Zwischenraums gegeben ist. In einem solchen Fall muß jedoch dafür gesorgt werden, daß sich beide Stirnseiten des Schutzgehäuses in der äußeren Umgebung befinden, so daß eine derartige Ausgestaltung jedenfalls dann nicht verwendet werden kann, wenn das elektronische Gerät bzw. das Füllstandsmeßgerät in einen mit einem Medium gefüllten Behälter eingetaucht ist.
• Vorteilhafterweise sind die Ausgleichsflächen durch luft- und wasserdampfdurchlässige Abdeckungen oder Filter geschützt, so daß ein Eindringen von Flüssigkeit, Staub oder anderen Partikeln, beispielsweise von Metallspänen, durch die Ausgleichsflächen in den Zwischenraum verhindert wird. Je nach Ausgestaltung der Ausgleichsflächen können nun auch die Abdeckungen oder Filter unterschiedlich ausgestaltet sein. Sind die Ausgleichsflächen als Bohrungen ausgebildet, so können die Abdeckungen als tabletten- oder scheibenförmige Filter ausgebildet sein, die in den Bohrungen eingesetzt sind. Dient als Ausgleichsfläche eine offene Stirnseite des Schutzgehäuses, so kann diese durch eine entsprechende Kappe oder Hülse aus einem luft- oder wasserdampfdurchlässigen Material abgeschlossen sein.
• Bei einer alternative Ausgestaltung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen elektronischen Geräts bzw. des erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgeräts wird durch die Ausgleichsflächen ein Gasstrom in das Innere des Schutzgehäuses eingeführt oder aus dem Inneren des Schutzgehäuses die Luft bzw. Feuchtigkeit aktiv herausgesogen. Durch eine derartige erzwungene Konvektion, bei der die Entlüftung bzw. Trocknung des Zwischenraumes aktiv erfolgt, ist zwar ein noch effektiverer Abtransport von Feuchtigkeit bzw. aggressiven Medium aus dem Zwischenraum möglich, eine derartige aktive Belüftung ist jedoch aufgrund der erforderlichen zusätzlichen Leitungen und insbesondere aufgrund einer erforderlichen zusätzlichen Pumpe oder einem zusätzlichen Gebläses wesentlich aufwendiger.
• Die Erfindung betrifft neben einem zuvor beschriebenen elektronischen Gerät und einem Füllstandsmeßgerät schließlich auch noch ein Schutzgehäuse für ein eine Elektronikeinheit und ein Gehäuse aufweisendes elektronisches Gerät bzw. für ein Füllstandsmeßgerät mit einer Elektronikeinheit und mit einem ein Kunststoffgehäuse aufweisenden Sensorelement.
• Mit einem solchen Schutzgehäuse können durch eindringende Feuchtigkeit entstehende korrosive Erscheinungen an der Elektronikeinheit dadurch besonders einfach und effektiv verhindert werden, daß das Schutzgehäuse mindestens eine Ausgleichsfläche aufweist, über die der Innenraum des Schutzgehäuses mit der äußeren Umgebung verbunden ist. Durch die Ausgleichsflächen kann somit eine passive oder aktive Belüftung des Innenraums des Schutzgehäuses erfolgen, wodurch die Feuchtigkeit an dem Gehäuse des elektronischen Geräts bzw. an dem Kunststoffgehäuse des Sensorelements weiter verringert wird.
• Da das Schutzgehäuse als zusätzliche Sperre für die Flüssigkeit oder das Medium dienen soll, sollte das Schutzgehäuse eine möglichst geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisen. Daneben sollte das Schutzgehäuse jedoch auch eine gute mechanische und chemische Beständigkeit besitzen sowie einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Diese Anforderungen werden durch ein Schutzgehäuse aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Polyolefin, beispielsweise aus Polypropylen oder Polyethylen erfüllt. Bei Anwendungen mit besonders aggressiven Medien oder bei besonders hohen Temperaturen wird vorzugsweise ein Schutzgehäuse aus Fluorkunststoff verwendet.
• Die Wandstärke des Schutzgehäuses beträgt je nach Anwendungsfall und Ausgestaltung des elektronischen Geräts bzw. des Füllstandsmeßgeräts zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 3 mm. Bei einer so gewählten Wandstärke wird zum einen das Meßsignal eines Füllstandsmeßgeräts nicht zu stark beeinflußt, werden zum anderen jedoch auch die Anforderungen an die mechanische Stabilität und an die Permeationssperrwirkung des Schutzgehäuses erfüllt.
• Bei einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Schutzgehäuses bei einem Füllstandsmeßgerät mit einem stabförmigen Sensorelement ist das Schutzgehäuse rohrförmig ausgebildet und weist einen Boden auf, wobei der Boden vorzugsweise mit dem rohrförmigen Schutzgehäuse verklebt oder verschweißt ist. Ein solches Schutzgehäuse ist somit nur an einer Stirnseite offen, so daß das Sensorelement einfach in das Schutzgehäuse eingesteckt werden kann und die Baueinheit aus Sensorelement und Schutzgehäuse zusammen in einen mit einer Flüssigkeit oder mit einem Gas gefüllten Behälter hineinragen kann. Durch das Verkleben oder Verschweißen des Bodens mit dem Schutzgehäuse wird ein Eindringen von Feuchtigkeit an der Übergangsstelle vom Schutzgehäuse zum Boden verhindert, wobei insbesondere durch Verschweißen des Bodens eventuell auftretenden Wärmespannungen entgegengewirkt werden kann.
• Gemäß einer letzten bevorzugten Ausgestaltung des Schutzgehäuses, die hier noch kurz erwähnt werden soll, ist im Inneren des Schutzgehäuses oberhalb der Ausgleichsflächen ein erster O-Ring und an der Außenwand des Schutzgehäuses unterhalb der Ausgleichsflächen ein zweiter O-Ring angeordnet. Der erste, innere O-Ring dient zum einen zur Abdichtung zwischen dem Schutzgehäuse und dem stabförmigen Sensorelement an der offenen Stirnseite, zum anderen zur Zentrierung des Sensorelements in dem Schutzgehäuse. Hierdurch können mögliche Meßfehler durch eine unsymmetrische Anordnung des Sensorelements in dem Schutzgehäuse verhindert werden. Der zweite, äußere O-Ring verhindert, daß das Schutzgehäuse beim Einbau des Schutzgehäuses in dem Behälter in das Innere des Behälters durchrutschen kann. Der zweite O-Ring dient somit als Begrenzung für die maximale Einbautiefe des Schutzgehäuses in dem Behälter. Dadurch, daß der zweite O-Ring unterhalb der Ausgleichsflächen angeordnet ist, wird darüber hinaus verhindert, daß Medium durch die Ausgleichsflächen in das Innere des Schutzgehäuses eindringen kann bzw. daß dann, wenn die Ausgleichsflächen gemäß der bevorzugten Ausgestaltung mit luft- und wasserdampfdurchlässigen Filtern verschlossen sind, diese nicht nur stehendes Medium auf der Oberseite des Behälters kontaminiert werden.
• Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße elektronische Gerät, das erfindungsgemäße Füllstandsmeßgerät oder das erfindungsgemäße Schutzgehäuse auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1, 11 und 17 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
• Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Füllstandsmeßgeräts, im eingebauten Zustand,
• Fig. 2 einen Teil eines Füllstandsmeßgeräts, im eingebauten Zustand, gemäß einer zweiten Ausführungsform,
• Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt eines Füllstandsmeßgeräts, im eingebauten Zustand,
• Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform eines Schutzgehäuses für ein Füllstandsmeßgerät,
• Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des oberen Teils des Schutzgehäuses gemäß Fig. 4,
• Fig. 6 den oberen Teil einer alternativen Ausgestaltung eines Schutzgehäuses,
• Fig. 7 den oberen Teil einer weiteren Ausgestaltung eines Schutzgehäuses und
• Fig. 8 eine schematische Anordnung dreier Sensoren, in einem Feuchtraum, gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung.
• Fig. 8 zeigt schematisch drei elektronische Geräte in Form dreier Sensoren 1, wobei die Sensoren 1 jeweils eine hier nicht näher dargestellte Elektronikeinheit und ein die Elektronikeinheit umgebendes Gehäuse 2 aufweisen. Erfindungsgemäß ist den einzelnen Sensoren 1 jeweils ein Schutzgehäuse 3 zugeordnet, wobei bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 8 die Sensoren 1 vollständig von dem Schutzgehäuse 3 umschlossen sind. Das Schutzgehäuse 3 weist einen Abstand vom Gehäuse 2 der Sensoren 1 auf, so daß zwischen dem Sensor 1 bzw. dessen Gehäuse 2 und dem Schutzgehäuse 3 ein Zwischenraum 4 besteht. Der Zwischenraum 4 weißt je nach Art des Sensors 1 und der Wandstärke des Schutzgehäuses 3 ein Spaltmaß von 0,1 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 5 mm auf.
• In den Fig. 1 bis 3 ist jeweils als besonders bevorzugte Ausgestaltung des elektronischen Geräts ein Füllstandsmeßgerät 5 dargestellt, das aus einem ein Kunststoffgehäuse 6 aufweisenden stabförmigen Sensorelement 7 und einer Auswerte- und Bedieneinheit 8 besteht. Daneben weist das Füllstandsmeßgerät 5 noch eine - hier nicht dargestellte - Elektronikeinheit auf, wobei Teile der Elektronikeinheit sowohl im Sensorelement 7 als auch in der Auswerte- und Bedieneinheit 8 angeordnet sind. Im einzelnen besteht die Elektronikeinheit aus einem oder mehreren Leiterplatten oder Leiterfilmen, auf denen einzelne elektronische Bauelemente angeordnet und über Leiterbahnen miteinander verbunden sind. In der Regel ist in dem stabförmigen Sensorelement 7 ein Leiterfilm angeordnet, auf dem neben elektronischen Bauelementen ein oder mehrere Sensoren oder Sensorfelder angeordnet sind. Das Füllstandsmeßgerät 5 ist dabei vorzugsweise als induktives oder kapazitives Füllstandsmeßgerät ausgebildet. Wie ein solches kapazitives Füllstandsmeßgerät 5 im einzelnen aufgebaut sein kann, kann beispielsweise der deutschen Patentanmeldung 100 08 093.6 entnommen werden.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Füllstandsmeßgerät 5 taucht der untere Teil 9 des Sensorelements 7 in eine Flüssigkeit 10 ein, die sich innerhalb eines Behälters 11 findet. Der Behälter 11 weist an seiner Oberseite einen Behälterstutzen 12 auf in dem das Füllstandsmeßgerät 5 bzw. das Sensorelement 7 mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 13 befestigt ist. Zur konkreten Ausgestaltung einer derartigen Klemmvorrichtung 13 wird beispielsweise auf die deutsche Patentanmeldung 199 37 332.9 verwiesen. Grundsätzlich kann das Füllstandsmeßgerät 5 bzw. das Sensorelement 7 auch auf jede andere Art und Weise in dem Behälter 11 befestigt sein, wobei eine wiederlösbare Befestigung jedoch bevorzugt ist, da dann ein Austauschen sowohl des Füllstandsmeßgeräts 5 bzw. des Sensorelements 7 als auch des Schutzgehäuses 3 möglich ist.
• Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 ist das Füllstandsmeßgerät 5 so angeordnet, daß es in den Behälter 11 hineinragt und damit in die Flüssigkeit 10 eintaucht. Der Behälter 11 ist dabei mit Ausnahme des Behälterstutzens 12 verschlossen. Bei einer solchen - in der Praxis am häufigsten vorkommenden - Anwendung ist das rohrförmige Schutzgehäuse 3 auf einer Seite mit einem Boden 14 verschlossen. Im Unterschied dazu ist bei der Ausgestaltung des Füllstandsmeßgeräts 5 gemäß Fig. 2 das rohrförmige Schutzgehäuse 3 an beiden Stirnseiten 15, 16 offen. Eine solche Anordnung eines Füllstandsmeßgeräts 5 und eines Schutzgehäuses 3 ist dabei nur dann einsetzbar, wenn der die Flüssigkeit 10 aufnehmende Behälter 11 eine zweite Durchführungsöffnung 17 aufweist.
• Das Schutzgehäuse ist 3 über mehrere Ausgleichsflächen mit der äußeren Umgebung 18 verbunden, wobei die Ausgleichsflächen bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1, 3, 4, 5 und 7 als Bohrungen 19 ausgebildet sind. Bei den Ausführungsformen des Schutzgehäuses 3 gemäß den Fig. 2 und 6 dienen dagegen eine offene Stirnseite 15 (Fig. 6) bzw. beide offenen Stirnseiten 15, 16 (Fig. 2) als Ausgleichsflächen.
• In Fig. 3, in der lediglich der obere Teil eines Füllstandsmeßgeräts 5 im eingebauten Zustand dargestellt ist, ist erkennbar, daß die Bohrungen 19 in Längsrichtung des Schutzgehäuses 3 bzw. in Längsrichtung des Sensorelements 7 gesehen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Eine derartige Anordnung der Bohrungen 19 bewirkt eine Verbesserung der freien Konvektion im Zwischenraum 4, wodurch im Zwischenraum 4 aufgetretene Feuchtigkeit besser in die äußere Umgebung 18 abgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die im Zwischenraum 4 auftretende Feuchtigkeit auch durch in der Auswerte- und Bedieneinheit 8 angeordnete - hier nicht dargestellte - Öffnungen in die äußere Umgebung abgeführt werden.
• Die Fig. 4 bis 7 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen eines Schutzgehäuses 3, wobei in Fig. 4 das Schutzgehäuse 3 insgesamt und in den Fig. 5 bis 7 lediglich der obere Teil des Schutzgehäuses 3 dargestellt ist. Bei allen in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Schutzgehäusen 3 handelt es sich um rohrförmige Schutzgehäuse 3, so daß diese insbesondere für die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Füllstandsmeßgeräte 5 mit stabförmigen Sensorelementen 7 geeignet sind. Die in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Schutzgehäuse 3 unterscheiden sich neben der Ausgestaltung der Ausgleichsflächen insbesondere durch die Ausbildung unterschiedlicher luft- und wasserdampfdurchlässiger Abdeckungen 20, 21, 22 für diese Ausgleichsflächen.
• Bei dem Schutzgehäuse gemäß Fig. 4 bzw. Fig. 5 sind die Ausgleichsflächen als Bohrungen 19 ausgebildet, wobei insgesamt vier Bohrungen 19 gleichmäßig am Umfang des Schutzgehäuses 3 verteilt angeordnet sind. In den Bohrungen 19 sind dabei scheiben- oder tablettenförmige Filter 20 eingesetzt, die aus einem porösen, luft- und wasserdampfdurchlässigen Material, insbesondere aus gesintertem Keramik oder Kunststoff bestehen. Durch die Anordnung der Filter 20 in den Bohrungen 19 wird einerseits das Eindringen von Flüssigkeit oder Verunreinigung in den Zwischenraum 4 bzw. ins Innere des Schutzgehäuses 3 verhindert, wird andererseits dadurch, daß die Filter 20 luft- und wasserdampfdurchlässig sind, ein Austausch der relativ feuchteren Luft im Zwischenraum 4 mit der trockneren Luft der äußeren Umgebung 18 und damit ein Austrocknen des Zwischenraumes 4 ermöglicht. Durch die Wahl der Porengröße der Filter 20 kann dabei die Durchlässigkeit der Bohrungen 19 eingestellt werden.
• Bei dem Schutzgehäuse 3 gemäß Fig. 6 ist an der einen Stirnseite 15 ein luft- und wasserdampfdurchlässiger Ring 21 aus einem gesinterten Kunststoff oder Keramikmaterial angeordnet. Der Ring 21 dient dabei außer als Abdeckung der als Ausgleichsfläche dienenden offenen Stirnseite 15 des Schutzgehäuses 3 auch zur Zentrierung des Sensorelements 7 in dem Schutzgehäuse 3. Hierzu weißt der Ring 21 einen oberen Abschnitt 22 auf, der einen kleineren, dem Außendurchmesser des Sensorelements 7 angepaßten Innendurchmesser hat.
• Bei der Ausgestaltung des Schutzgehäuses 3 gemäß Fig. 7 ist die Abdeckung der Ausgleichsflächen durch eine ebenfalls luft- und wasserdampfdurchlässige Kappe 23 gebildet. Die Kappe 23, die auch als Schutzglocke bezeichnet werden kann, kann dabei sowohl zur Abdeckung von Bohrungen 19 in dem Schutzgehäuse 3 als auch zur Abdeckung der als Ausgleichsfläche dienenden offenen Stirnseite 15 des Schutzgehäuses 3 dienen.
• Bei dem Schutzgehäuse 3 gemäß den Fig. 4 und 5 ist im Inneren des Schutzgehäuses 3, oberhalb der als Ausgleichsflächen dienenden Bohrungen 19, ein erster O-Ring 24 und an der Außenwand des Schutzgehäuses 3, unterhalb der Bohrungen 19, ein zweiter O-Ring 25 angeordnet. Der erste, innere O-Ring 24 dient dabei zum einen zur Abdichtung zwischen dem Schutzgehäuse 3 und dem Kunststoffgehäuse 6 des stabförmigen Sensorelements 7 an der offenen Stirnseite 15, zum anderen zur Zentrierung des Sensorelements 7 in dem Schutzgehäuse 3. Der zweite O-Ring 25 verhindert beim Einbau des Schutzgehäuses 3 in den Behälter 11 bzw. den Behälterstutzen 12, daß das Schutzgehäuse 3 in das Innere des Behälters 11 durchrutschen kann. Durch die Anordnung des zweiten O-Rings 25 unterhalb der Bohrungen 19 wird darüber hinaus verhindert, daß Flüssigkeit 10, die sich auf der Oberfläche des Behälters 11 oder des Behälterstutzens 12 befindet, durch die Bohrungen 19 ins Innere des Schutzgehäuses 3 eindringen kann. Sind die Bohrungen 19 mit Filtern 20 verschlossen, so verhindert der zweite O-Ring 25, daß die Filter 20 mit auf der Oberseite des Behälters 11 oder des Behälterstutzens 12 stehender Flüssigkeit 10 in Berührung kommt und dadurch gegebenenfalls die Lebensdauer oder Funktionsfähigkeit der Filter 20 beeinträchtigt wird.
• Fig. 8 zeigt eine Anordnung dreier Sensoren 1 in einem Feuchtraum 26, bei der durch die Bohrungen 19 im Schutzgehäuse 3 ein trockener Luftstrom 27 mit Hilfe eines Gebläses 28 in das Innere der Schutzgehäuse 3 geblasen wird. Durch eine derartige aktive Belüftung des Zwischenraums 4 wird die feuchtere Abluft 29 auf der dem Gebläse 28 abgewandten Seite des Feuchtraums 26 herausgeführt. Zur Realisierung der aktiven Belüftung sind die Sensoren 1 über zusätzlichen Leitungen 30 miteinander und mit dem Gebläse 28 verbunden. In Fig. 8 ist darüber hinaus noch ein Objekt 31 dargestellt, dessen Position durch die Sensoren 1 detektiert werden soll.

Claims (22)

1. Elektronisches Gerät, insbesondere induktiver oder kapazitiver Sensor (1), mit einer Elektronikeinheit und mit einem Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen Gerät ein Schutzgehäuse (3) zugeordnet ist, wobei das Schutzgehäuse (3) zumindest einen Teil des elektronischen Geräts umgibt und das Schutzgehäuse (3) einen Abstand vom Gehäuse (2) aufweist, so daß ein Zwischenraum (4) zwischen dem elektronische Gerät und dem Schutzgehäuse (3) besteht.

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (4) zwischen dem elektronischen Gerät und dem Schutzgehäuse (3) über mindestens eine Ausgleichsfläche mit der äußeren Umgebung (18) verbunden ist.

3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgleichsfläche mindestens eine Bohrung (19), vorzugsweise mehrere Bohrungen (19) oder ein Schlitz bzw. mehrere Schlitze im Schutzgehäuse (3) ausgebildet sind.

4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3 mit mehreren Bohrungen (19) oder Schlitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (19) bzw. die Schlitze, in Längsrichtung des Schutzgehäuses (3) gesehen, in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.

5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgleichsfläche zumindest eine offene Stirnseite (15, 16) des Schutzgehäuses (3) dient.

6. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsflächen durch luft- und wasserdampfdurchlässige Abdeckungen oder Filter (20) geschützt sind.

7. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bohrungen (19) bzw. in den Schlitzen poröse, luft- und wasserdampfdurchlässige Filter (20), insbesondere aus keramischen Material oder aus Kunststoff angeordnet sind oder daß über den Bohrungen (19) bzw. den Schlitzen eine Abdeckung (21) aus porösem, luft- und wasserdampfdurchlässigen Material angeordnet ist.

8. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Stirnseite (15, 16) des Schutzgehäuses (3) von einem Ring (21) oder einer Kappe (23) aus porösem, luft- und wasserdampfdurchlässigem Material verschlossen ist.

9. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausgleichsflächen ein Gasstrom (27) in das Innere des Schutzgehäuses (3) eingeführt oder aus dem Inneren des Schutzgehäuses (3) die Luft bzw. Feuchtigkeit aktiv herausgezogen wird.

10. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (4) zumindest teilweise mit einem Absorptions- oder Neutralisationsmittel gefüllt ist.

11. Füllstandsmeßgerät mit einer Elektronikeinheit, mit einem ein Kunststoffgehäuse (6) aufweisenden stabförmigen Sensorelement (7) und mit einer Auswerte- und/oder Bedieneinheit (8), wobei im eingebauten Zustand des Füllstandsmeßgeräts (5) das Sensorelement (7) zumindest teilweise in einen mit einer Flüssigkeit (10) oder mit einem Gas gefüllten bzw. teilgefüllten Behälter (11) hineinragt und die Auswerte- und/oder Bedieneinheit (8) außerhalb des Behälters (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse (6) des Sensorelements (7) von einem Schutzgehäuse (3) umgeben ist und das Schutzgehäuse (3) einen Abstand vom Kunststoffgehäuse (6) des Sensorelements (7) aufweist, so daß ein Zwischenraum (4) zwischen dem Kunststoffgehäuse (6) und dem Schutzgehäuse (3) besteht.

12. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem Sensorelement (7) und dem Schutzgehäuse (3) über mindestens eine Ausgleichsfläche mit der äußeren Umgebung (18) verbunden ist.

13. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgleichsfläche mindestens eine Bohrung (19), vorzugsweise mehrere Bohrungen (19) oder ein Schlitz bzw. mehrere Schlitze im Schutzgehäuse (3) ausgebildet sind und daß die Ausgleichsflächen durch luft- und wasserdampfdurchlässige Abdeckungen oder Filter (20) geschützt sind, wobei die Bohrungen (19) bzw. Schlitze in der Nähe der Stirnseite (15) des Schutzgehäuses (3) angeordnet sind, so daß sie sich im eingebauten Zustand des Füllstandsmeßgeräts (5) außerhalb des Behälters (11) befinden.

14. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgleichsfläche zumindest eine offene Stirnfläche (15, 16) des Schutzgehäuses (3) in Verbindung mit mindestens einer Öffnung in der Auswerte- und/oder Bedieneinheit (8) dient.

15. Füllstandsmeßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (3) rohrförmig ausgebildet ist und daß der Zwischenraum (4) zwischen dem rohrförmigen Sensorelement (7) und dem Schutzgehäuse (3) ein Spaltmaß von 0,1 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 5 mm aufweist.

16. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1 S. dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Schutzgehäuses (3), oberhalb der Ausgleichsflächen, ein erster O- Ring (24) zur Zentrierung des Sensorelements (7) im Schutzgehäuse (3) angeordnet ist.

17. Schutzgehäuse für ein eine Elektronikeinheit und ein Gehäuse (2) aufweisendes elektronisches Gerät bzw. für ein Füllstandsmeßgerät (5) mit einer Elektronikeinheit und mit einem ein Kunststoffgehäuse (6) aufweisendem Sensorelement (7), dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (3) mindestens eine Ausgangsfläche aufweist, über die der Innenraum des Schutzgehäuses (3) mit der äußeren Umgebung (18) verbunden ist.

18. Schutzgehäuse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsflächen als Bohrungen (19) oder Schlitze ausgebildet sind und die Bohrungen (19) bzw. Schlitze in der Nähe einer Stirnseite (15) des Schutzgehäuses (3) angeordnet sind.

19. Schutzgehäuse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bohrungen (19) bzw. in den Schlitzen luft- und wasserdampfdurchlässige Filter(20), insbesondere aus keramischen Material oder aus Kunststoff angeordnet sind, oder daß über den Bohrungen (19) bzw. den Schlitzen eine Abdeckung (21, 22) aus luft- und wasserdampfdurchlässigen Material angeordnet ist.

20. Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (3) eine Wandstärke von 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise von 1 mm bis 3 mm aufweist und aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Polyolefin, beispielsweise Polypropylen oder Polyethylen, oder einem Fluorkunststoff besteht.

21. Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 17 bis 20 für ein Füllstandsmeßgerät (5) mit einem stabförmigen Sensorelement (7), dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (3) rohrförmig ist und einen Boden (14) aufweist, wobei der Boden (14) vorzugsweise mit dem Schutzgehäuse (3) verklebt oder verschweißt ist.

22. Schutzgehäuse nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Schutzgehäuses (3), oberhalb der Ausgleichsflächen, ein erster O-Ring (24) und an der Außenwand des Schutzgehäuses (3) unterhalb der Ausgleichsflächen ein zweiter O-Ring (25) angeordnet ist.