DE102009030494A1

DE102009030494A1 - Feldgerät zur Prozesseinstrumentierung

Info

Publication number: DE102009030494A1
Application number: DE200910030494
Authority: DE
Inventors: Stefan Krissel; Frederic Lienhart; Christian Schlinck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät zur Prozessinstrumentierung, insbesondere einen Messumformer, mit einem Gehäuse zur Aufnahme von elektronischen Schaltkreisen des Feldgeräts, wobei das Gehäuse einen im Wesentlichen becherförmigen Gehäusedeckel (6) aufweist, der in seiner Becherbodenfläche mit einer Aussparung (9) für ein Sichtfenster versehen ist. Ein elastisches Kunststoffformteil (2) dient zur Aufnahme eines Sichtfenstereinsatzes (1), das den Freiraum zwischen Innenseite des Gehäusedeckels (6) und Rand des Sichtfenstereinsatzes (1) im Wesentlichen ausfüllt und durch Befestigungsmittel (3) in diesen eingepresst wird. Da bei dieser Art der Abdichtung keinerlei Klebeverguss erforderlich ist, wird somit ein Feldgerät geschaffen, dessen Gehäusedeckel (6) mit besonders geringem Herstellungsaufwand verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät zur Prozessinstrumentierung, insbesondere einen Messumformer, mit einem Gehäuse zur Aufnahme von elektronischen Schaltkreisen des Feldgeräts, wobei das Gehäuse einen im Wesentlichen becherförmigen Gehäusedeckel aufweist, der in seiner Becherbodenfläche mit einer Aussparung für ein Sichtfenster versehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In prozesstechnischen Anlagen werden zur Steuerung von Prozessen vielfältige Feldgeräte für die Prozessinstrumentierung eingesetzt. Messumformer dienen zur Erfassung von Prozessvariablen, wie beispielsweise Temperatur, Druck, Durchflussmenge, Füllstand, Dichte oder Gaskonzentration eines Mediums. Durch Stellglieder kann der Prozessablauf in Abhängigkeit von erfassten Prozessvariablen entsprechend einer beispielsweise von einer Leitstation vorgegebenen Strategie beeinflusst werden. Als Beispiele für Stellglieder seien ein Regelventil, eine Heizung oder eine Pumpe genannt.
Beispielsweise aus dem Siemens Katalog „ST F I01-2008", Kapitel 1, ist ein Druckmessumformer zur Prozessinstrumentierung in Form eines Druckmessgerätes bekannt. Dieser Druckmessumformer ist für einen Einsatz in rauer Industrieumgebung ausgelegt und besitzt umfangreiche Zertifikate und Zulassungen. Eine Norm, die von Feldgeräten für die Prozessinstrumentierung häufig erfüllt werden muss, ist die IEC 60079-1, welche das Thema Druckfeste Kapselung „d” behandelt. In dieser Norm wird beispielsweise festgelegt, dass Kunststoffe, die zur Gehäuseabdichtung verwendet werden, einen relativen Temperaturindex (RTI) von mindestens 120°C besitzen müssen.
Aus der DE 10 2006 056 649 A1 ist ein Gehäuse für eine Elektronikeinheit eines Messumformers bekannt, das ein Gehäuseunterteil und einen Gehäusedeckel besitzt, die im Wesentlichen becherförmig und so zueinander angeordnet sind, dass ihre Becheröffnungen einander gegenüberliegen. Der Gehäusedeckel weist in seiner Becherbodenfläche eine Aussparung für ein Sichtfenster auf. Ein Sichtfenstereinsatz aus transparentem Kunststoff besitzt im Bereich der Aussparungen eine in diese hinein ragende, stufenförmige Erhöhung derart, dass die Oberkante der stufenförmigen Erhöhung mit dem Rand der Aussparung auf der Außenseite des Gehäusedeckels im Wesentlichen bündig abschließt. Dadurch werden Höhenunterschiede oder Sprünge im Übergangsbereich, in welchem sich Verschmutzungen ablagern könnten, vermieden. Die Druckfestigkeit dieses Gehäuses ist jedoch für viele Anwendungen in der Prozessinstrumentierung nicht ausreichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät zur Prozessinstrumentierung zu schaffen, dessen Gehäuse mit einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand verbunden ist und das dennoch den Anforderungen einer druckfesten Kapselung genügt.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue Feldgerät der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die zur Montage erforderlichen Einzelteile durch einfaches Fügen zusammengesetzt werden können. Eine Verklebung des Sichtfenstereinsatzes aus transparentem Material mit der Innenseite des Gehäusedeckels mit Hilfe eines speziellen Klebers ist nicht mehr erforderlich. Es ist damit gelungen, den Gehäusedeckel ohne Klebeverguss zu fertigen und dennoch die geforderten Zulassungen bzw. Zertifikate einer druckfesten Kapselung erhalten zu können. Mit Hilfe der Konstruktion des elastischen Kunststoffformteils, das eine speziell angepasste Geometrie besitzt und somit den Spalt zwischen Sichtfenstereinsatz und Innenseite des Gehäusedeckels gut ausfüllt, werden ein bezüglich Zünddurchschlagsicherheit spaltfreier Sitz der Teile und gleichzeitig eine gute Abdichtung erreicht. Eine aufwendige mechanische Bearbeitung der Innenseite des Gehäusedeckels für die Montage des Sichtfenstereinsatzes kann ebenfalls entfallen.
Alternativ zur aufgezeigten Lösung könnte das Gehäuse mit einem speziellen Kleber blasenfrei vergossen werden, um den zylindrischen Spalt zwischen dem Sichtfenstereinsatz, der vorzugsweise aus Glas besteht, und dem Gehäuse zu verschließen und auf diese Weise die geforderten Zulassungen und Zertifikate zu erhalten. Da jedoch die Blasenbildung beim Vergießen des zylindrischen Spaltes einen Ausschuss bis zu 50% verursachen würde, wäre eine derartige Abdichtungsmethode mit einem sehr hohen Herstellungsaufwand verbunden. Gehäusedeckel, deren Klebeverguss Blasen aufweist, würden nämlich nicht mehr der Zulassung entsprechen und müssten aussortiert werden.
Ein derart hoher Ausschuss wird in vorteilhafter Weise durch die Konstruktion des Gehäusedeckels des erfindungsgemäßen Feldgeräts vermieden. Aufgrund der besonderen Ausführung des elastischen Kunststoffformteils und der Konstruktion des Gehäusedeckels ist dieser zünddurchschlagsicher und muss nicht aufwendig und kostenintensiv mit einem Kleber vergossen werden.
Wenn zudem das Kunststoffformteil einen auf die Vorderseite des Sichtfensters reichenden Kragen zur Abdichtung zwischen dem Rand der Aussparung und dem Sichtfenstereinsatz aufweist, kann auch das zusätzliche Einlegen eines O-Rings zur Abdichtung zwischen dem Sichtfenstereinsatz und dem Rand der Aussparung entfallen.
In vorteilhafter Weise wird somit ein Feldgerät mit einem Gehäuse erhalten, dessen Herstellungskosten aufgrund einer verringerten Anzahl von Produktionsschritten in der Fertigung deutlich reduziert worden sind. Beispielsweise müssen zur Montage die Einzelteile nicht vorgewärmt werden, es ist kein Einlegen eines O-Rings zur Abdichtung erforderlich und auf einen Klebeverguss kann völlig verzichtet werden.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung und sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Gehäusedeckel und
2 einen vergrößerten Ausschnitt des Dichtbereichs des Gehäusedeckels gemäß 1.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Gehäusedeckel 6, der im Wesentlichen becherförmig ausgebildet und damit rotationssymmetrisch ist, in einem Längschnitt dargestellt. Ein Sichtfenstereinsatz 1, der druckstabil aus Glas ausgeführt ist, ist – wie auch in 2 vergrößert dargestellt – in einem Kunststoffformteil 2 gelagert und durch dieses gegenüber der Innenseite des Gehäusedeckels 6 abgedichtet. Unter Zwischenlage eines Kragens 7 des Kunststoffformteils 2, der auf die Vorderseite des Sichtfenstereinsatzes 1 reicht, liegt der Einsatz 1 auf einem Rand 8 einer Aussparung 9 in der Becherbodenfläche auf. Im Bereich der Seitenwände des Sichtfenstereinsatzes 1 ist das Kunststoffformteil 2 im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Die Wand des Kunststoffformteils 2 ist im mittleren Bereich leicht nach innen gewölbt. Diese Wölbung wird jedoch bei Einlegen des Sichtfenstereinsatzes 1 nach außen gedrückt und sorgt dafür, dass das Kunststoffformteil 2 mit seiner Innenseite umlaufend auf dem Rand des Sichtfenstereinsatzes 2 und mit seiner Außenseite auf der Innenseite des Gehäusedeckels 6 aufliegt. Durch diese Formgebung und durch die Anformung des Kragens 7 wird eine sehr gute Abdichtung des Spaltes zwischen dem Sichtfenstereinsatz 1 und der Innenseite des Gehäusedeckels 6 erreicht. Zudem werden der Sichtfenstereinsatz 1 und das Kunststoffformteil 2 durch einen Sprengring 3, der als Befestigungsmittel dient, gegen den Rand 8 derart angedrückt, dass das Kunststoffformteil 2 in den Freiraum zwischen dem Sichtfenstereinsatz 1 und der Innenseite des Gehäusedeckels 6 eingepresst ist. Auf diese Weise wird der Freiraum mit dem Kunststoffformteil 2 völlig ausgefüllt und somit dauerhaft abgedichtet. In dem lediglich in 1 sichtbaren oberen Randbereich 4 ist der Becherrand des Gehäusedeckels mit einem Außengewinde zur Verbindung mit dem in den Zeichnungen nicht dargestellten Gehäuseunterteil versehen.
Bei den 1 und 2 handelt es sich lediglich um Prinzipdarstellungen. Bei montiertem Sichtfenstereinsatz 1 ist nämlich abweichend von der Darstellung die Wölbung des Kunststoffformteils 2 weitgehend nach außen gedrückt, so dass das Kunststoffformteil 2 über einen weiten Bereich auf dem Rand des Sichtfenstereinsatzes 1 aufliegt.
Das Kunststoffformteil 2 kann durch Gießen aus einem Material hergestellt werden, welches den Anforderungen der IEC 60079-1 genügt. Vorzugsweise wird ein elastisches Kunststoff auf Silikonbasis gewählt, dessen relativer Temperaturindex RTI größer als 120°C ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006056649 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Siemens Katalog „ST F I01-2008”, Kapitel 1 [0003]
IEC 60079-1 [0003]
IEC 60079-1 [0019]

Claims

Feldgerät zur Prozessinstrumentierung, insbesondere Messumformer, mit einem Gehäuse zur Aufnahme von elektronischen Schaltkreisen des Feldgeräts, wobei das Gehäuse einen im Wesentlichen becherförmigen Gehäusedeckel (6) aufweist, der in seiner Becherbodenfläche mit einer Aussparung (9) für ein Sichtfenster versehen ist, wobei ein Sichtfenstereinsatz (1) aus transparentem Material auf der Innenseite des Gehäusedeckels (6) auf dem Rand (8) der Aussparung (9) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Kunststoffformteil (2) zur Aufnahme des Sichtfenstereinsatzes (1) vorgesehen ist, das den Freiraum zwischen Innenseite des Gehäusedeckels (6) und Rand des Sichtfenstereinsatzes (1) im Wesentlichen ausfüllt und dass Befestigungsmittel (3) vorgesehen sind, durch welche der Sichtfenstereinsatz (1) gegen den Rand (8) andrückbar ist und durch welche das Kunststoffformteil (2) in den Freiraum zum dauerhaften Abdichten einpressbar ist.
Feldgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffformteil (2) einen auf die Vorderseite des Sichtfenstereinsatzes (1) reichenden Kragen (5) zur Abdichtung zwischen dem Rand (8) der Aussparung (9) und dem Sichtfenstereinsatz (1) aufweist.
Feldgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Kunststoffformteils (2) und die Konstruktion der Abdichtung zwischen Sichtfenstereinsatz (1) und Innenseite des Gehäusedeckels (6) die Anforderungen der Norm IEC 60079-1 erfüllen.