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Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgrösse in der Automatisierungstechnik.
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In der industriellen Prozess-Messtechnik werden bei der Automation verfahrenstechnischer Prozesse elektronische Mess- und/oder Schaltgeräte, so genannte Feldgeräte, eingesetzt. Bei diesen Feldgeräten handelt es sich beispielsweise um Coriolis-Massendurchfluss-Messgeräte, Dichte-Messgeräte, magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte, Wirbel-Durchflussmessgeräte, Ultraschall-Durchflussmessgeräte, thermische Massendurchfluss-Messgeräte, Druck-Messgeräte, Füllstand-Messgeräte, Temperatur-Messgeräte, ph-Wert-Messgeräte etc., die der Erzeugung von Messwerten dienen. Bei den jeweils zu erfassenden Prozessgrößen kann es sich je nach Anwendung beispielsweise, um den Massendurchfluss, die Dichte, die Viskosität, den Füll- oder den Grenzstand, den Druck oder eine Temperatur oder dergleichen, eines flüssigen, pulver-, dampf- oder gasförmigen Mediums handeln, das in einem entsprechenden Behälter, wie z.B. einer Rohrleitung oder einem Tank, geführt bzw. gelagert wird. Entsprechende Feldgeräte werden von der Firma ENDRESS + HAUSER angeboten und vertrieben.
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Elektronische Geräte, mithin auch Feldgeräte, die auch in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden, müssen darüber hinaus sehr hohen Sicherheitsanforderungen hinsichtlich des Explosionsschutzes genügen. Dabei geht es insbesondere darum, die Bildung von Funken sicher zu vermeiden oder zumindest sicherzustellen, dass ein im Inneren eines abgeschlossenen Raumes entstehender Funke keine Auswirkungen auf die Umgebung hat und so die potentiell mögliche Auslösung einer Explosion sicher zu verhindern. Im Zusammenhang mit Explosionsschutz werden verschiedene Zündschutzarten unterschieden, die jeweils in elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche betreffenden Standards und Normen entsprechend manifestiert sind, wie z.B. in den europäischen Normen EN 60079-xx, den US-amerikanischen Normen FM36xx, der kanadischen Norm C22.2, der internationalen Norm IEC 60079-18 oder den Normen DIN EN 50 014 ff. So ist z.B. gemäß der Europäischen Norm EN 60079-11:2007 Explosionsschutz gegeben, wenn elektronische Geräte gemäß der darin definierten Zündschutzart oder auch Schutzklasse mit dem Namen "Eigensicherheit" (Ex-i) ausgebildet sind. Gemäß dieser Schutzklasse müssen die Werte für die elektrischen Größen: Strom, Spannung und Leistung in einem elektronischen Gerät zu jeder Zeit unterhalb vorgegebener Grenzwerte liegen. Die drei Grenzwerte sind so gewählt, dass im Fehlerfall, z.B. durch einen Kurzschluss, die maximal entstehende Wärme nicht ausreicht, um einen Zündfunken zu erzeugen.
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Weiterhin ist in der Europäischen Norm EN 60079-1:2007 die Zündschutzart "Druckfeste Kapselung'" (Ex-d) aufgeführt. Elektrische Geräte, die gemäß dieser Schutzklasse ausgebildet sind, müssen ein druckfestes Gehäuse aufweisen, durch das sichergestellt ist, dass eine im Inneren des Gehäuses auftretende Explosion nicht in den Außenraum übertragen werden kann. Druckfeste Gehäuse sind, damit sie eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, vergleichsweise dickwandig ausgebildet.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Feldgeräte bekannt, bei denen das Gehäuse mittels eines Deckels verschlossen wird, wobei der Deckel ein Sichtfenster aufweist. Dabei muss sowohl der Deckel als auch das Sichtfenster sämtliche Ex-d Anforderungen erfüllen. Dies führt oft zu Sichtfenstern mit großen Dicken, die das Ablesen einer in dem Gehäuse befindlichen Anzeigeeinheit erschweren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät mit einem Ex-d Gehäuse anzugeben, bei dem die Anzeigeeinheit leicht abgelesen werden kann.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gelöst. Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgrösse in der Automatisierungstechnik, umfassend ein Gehäuse mit einem rohrförmigen Gehäusekörper und einem Gehäuseboden, der den Gehäusekörper in einem Bereich der ersten Stirnfläche verschließt, ein Schließelement, das den Gehäusekörper in einem Bereich der zweiten Stirnfläche verschließt, wobei ein von dem Schließelement, dem Gehäusekörper und dem Gehäuseboden eingeschlossener Innenraum druckfest von der Umgebung abgekapselt ist, wobei eine Elektronikeinheit in dem Innenraum angeordnet ist, wobei ein Sichtfenster vorgesehen ist, welches dermaßen im Bereich der zweiten Stirnfläche des Gehäusekörpers angeordnet ist, dass zwischen einer dem Innenraum abgewandten Fläche des Schließelements und dem Sichtfenster ein Zwischenraum entsteht, in dem eine Anzeige-/Bedieneinheit angeordnet ist, wobei die Elektronikeinheit und die Anzeige-/Bedieneinheit Mittel zum Kommunizieren aufweisen.
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Zusammengefasst wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Schließelement und dem Sichtfenster ein Zwischenraum geschaffen wird, in dem die Anzeige-/Bedieneinheit angeordnet ist. Auf diese Weise ist es ausreichend, dass das Schließelement die Anforderungen bezüglich Ex-d erfüllt. Es ist nicht notwendig, dass das Sichtfenster ebenfalls die Anforderungen bezüglich Ex-d erfüllt. Das Sichtfenster kann aus diesem Grund dünner und kostengünstiger ausgestaltet sein, wodurch die bessere Ablesbarkeit gewährleistet ist. Ferner ist der Innenraum des Gehäuses leicht zugänglich.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist das Schließelement als eine Druckplatte ausgestaltet. Eine Druckplatte ist einfach und kostengünstig herzustellen und braucht nicht mit dem Gehäusekörper verschraubt zu werden. Das Befestigen der Druckplatte erfolgt zum Beispiel mittels einer Schraubenmutter.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Gehäusekörper an einer Innenwandung eine konzentrisch ringförmige Schulter auf, auf der das Schließelement angeordnet ist, wobei eine Kontermutter dermaßen an die Innenwandung des Gehäuses verschraubt ist, dass die Kontermutter das Schließelement gegen die ringförmige Schulter presst. Die ringförmige Schulter sorgt dafür, dass das Schließelement, welches als Druckplatte ausgebildet ist, nicht weiter in das Innere des Gehäuses geschoben wird. Mit anderen Worten, die ringförmige Schulter hält das Schließelement von einer Seite fest.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung weist das Sichtfenster Mittel zum Verschrauben an dem Gehäusekörper auf. Hierzu weist der Gehäusekörper ein Außengewinde auf. Das Sichtfenster ist in einem Deckel angeordnet, wobei der Deckel außenseitig ein Innengewinde aufweist, der passend zu dem Außengewinde des Gehäusekörpers ausgestaltet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Schließelement Mittel zum Verschrauben an dem Gehäusekörper auf. Die Mittel des Schließelements zum Verschrauben an den Gehäusekörper erfüllen sämtliche Ex-d Anforderungen. Bei den Mittel kann es sich um ein Gewinde oder eine Schraubenmutter handeln.
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Gemäß einer vorteilhaften Variante weist das Schließelement an einer dem Innenraum abgewandten Fläche eine rohrförmige Wandung auf, wobei das Sichtfenster an einem dem Innenraum gegenüberliegenden Endbereich der rohrförmigen Wandung angeordnet ist. Die rohrförmige Wandung erzeugt den Zwischenraum, in dem die Anzeige-/Bedieneinheit angeordnet ist. Der Zwischenraum ist separat zum Innenraum des Gehäuses und braucht die Ex-d Anforderungen des Innenraums nicht zu erfüllen.
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Gemäß einer günstigen Variante ist zwischen dem Sichtfenster und dem Schließelement mindestens ein Dichtelement angeordnet. Das Dichtelement dient zur besseren Halterung des Sichtfensters und schützt den Zwischenraum vor äußeren Einflüssen wie Regen oder Staub.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist das Schließelement als Deckel ausgestaltet. Der Deckel dient sowohl zum Verschließen des Gehäusekörpers als auch zur druckfesten Kapselung des Innenraums des Gehäuses.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Schließelement eine Durchführung auf, die den Innenraum mit dem Zwischenraum verbindet, wobei die Mittel zum Kommunizieren der Elektronikeinheit mit dem Anzeige-/Bedieneinheit mindestens ein Verbindungselement umfassen, welches in der Durchführung des Schließelements angeordnet ist, wobei das Verbindungselement mittels eines Vergussmaterials in der Durchführung fixiert ist. Die Durchführung dient der Verbindung zwischen dem Zwischenraum und dem Innenraum. Um die druckfeste Kapselung des Gehäuses sicherzustellen, wird die Durchführung mit einem Vergussmaterial, wie zum Beispiel Glas oder ein vergießbares Kunststoff, insbesondere ein Polymer vergossen. Auf diese Weise wird das Verbindungselement in der Durchführung fixiert.
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Gemäß einer günstigen Weiterbildung umfassen die Mittel zum Kommunizieren der Elektronikeinheit mit der Anzeige-/Bedieneinheit optische Mittel, Funk-Mittel, induktive Mittel oder eine Verbindungsleitung. Bei drahtlosen Mitteln braucht das Schließelement keine Durchführung aufzuweisen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Elektronikeinheit mindestens eine konzentrische Leiterbahn auf, die mit dem Verbindungselement kontaktiert ist. Durch Leiterbahnen wird der Kontakt zwischen dem Verbindungselement der Elektronikeinheit beim Zudrehen des als Deckel ausgestalteten Schließelements nicht unterbrochen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1: einen Längsschnitt eines Feldgeräts nach dem Stand der Technik,
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2: einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Feldgeräts mit einem Schließelement, das als Druckplatte ausgestaltet ist,
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3: einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Feldgeräts mit einem Schließelement, das als Deckel ausgestaltet ist, und
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4: einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Feldgeräts entsprechend 3 mit einem Dichtelement zwischen einem Sichtfenster und dem Deckel.
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1 zeigt einen Längsschnitt eines Feldgeräts zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgrösse in der Automatisierungstechnik nach dem Stand der Technik. Das Feldgerät 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem rohrförmigen Gehäusekörper 3 und einem Gehäuseboden (nicht dargestellt), der eine erste Stirnfläche des Gehäusekörpers 3 verschließt. Die zweite Stirnfläche des Gehäusekörpers 3 ist mittels eines Schließelements 4 verschlossen, wobei das das Schließelement 4 als ein Deckel 13 ausgestaltet ist. Dazu weist der Gehäusekörper 3 an einer dem Deckel 13 zugewandten Stirnfläche ein Außengewinde 17 auf. Der Deckel 13 weist an einer dem Gehäusekörper 3 zugewandte Stirnfläche ein zu dem Außengewinde 17 entsprechendes Innengewinde auf.
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Der Deckel 13, der Gehäuseboden und der Gehäusekörper 3 definieren einen Innenraum 15 im Inneren des Gehäuses 2. Der Deckel 15 weist ein Sichtfenster 6 auf, der den Innenraum 15 von außen sichtbar macht. In dem Innenraum 15 sind eine Elektronikeinheit 5 und eine Anzeige-/Bedieneinheit 8 angeordnet, so dass die Anzeige-/Bedieneinheit 8 von außen durch das Sichtfenster 6 ablesbar ist. Die Elektronikeinheit 5 und die Anzeige-/Bedieneinheit 8 sind mittels eines Verbindungselements, die als eine Verbindungsleitung 16 ausgestaltet ist, miteinander verbunden. Der Gehäusekörper 3, der Deckel 13 und der Gehäuseboden genügen den Ex-d Anforderungen, so dass der Innenraum 15 durch das Gehäuse 2 druckfest von der Umgebung abgekapselt ist.
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2 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Feldgeräts 1 mit einem Schließelement 4, das als Druckplatte 9 ausgestaltet ist. Der Gehäusekörper 3 weist an einer Innenwandung eine konzentrisch ringförmige Schulter 10 auf, auf der das Schließelement 4 angeordnet ist. Eine Kontermutter 11 ist dermaßen an die Innenwandung des Gehäusekörpers 3 verschraubt, dass die Kontermutter 11 das Schließelement 4 gegen die ringförmige Schulter 10 presst. Die Druckplatte 9, der Gehäusekörper 3 und der Gehäuseboden definieren einen Innenraum 15 des Gehäuses 2. Ein Deckel 13 ist dermaßen angeordnet, dass zwischen einer dem Innenraum 15 abgewandten Fläche der Druckplatte 9 und dem Deckel 13 ein Zwischenraum 7 entsteht.
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Die Druckplatte 9 weist eine Durchführung 14 auf, die den Innenraum 15 mit dem Zwischenraum 7 verbindet, wobei die Elektronikeinheit 5 in dem Innenraum 15 und die Anzeige-/Bedieneinheit 8 in dem Zwischenraum 7 angeordnet sind. Ein Verbindungselement, das als eine Verbindungsleitung 16 ausgestaltet ist, ist in der Durchführung 14 angeordnet, wobei die Verbindungsleitung 16 die Elektronikeinheit 5 mit der Anzeige-/Bedieneinheit 8 verbindet. Die Verbindungsleitung 16 ist mittels vergossenen Glases in der Durchführung 14 fixiert. Die Druckplatte 9 erfüllt bereits sämtliche Ex-d Anforderungen, die an das Gehäuse 2 gestellt werden. Folglich braucht der Deckel 13 nicht die Ex-d Anforderungen zu erfüllen.
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3 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Feldgeräts 1 mit einem Schließelement 4, das als Deckel 13 ausgestaltet ist. Der Deckel 13 weist an einem Endbereich ein zu dem Außengewinde 17 des Gehäusekörpers 3 passendes Innengewinde auf. Ferner weist der Deckel 13 an einer dem Innenraum 15 abgewandten Fläche eine rohrförmige Wandung 19 auf. Ein Sichtfenster 6 ist an einem dem Innenraum 15 gegenüberliegenden Endbereich der rohrförmigen Wandung 19 angeordnet.
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Auf diese Weise entsteht ein Zwischenraum 7 zwischen dem Sichtfenster 6 und einer an den Innenraum 15 angrenzende Platte 18 des Deckels 13. In dem Zwischenraum 7 ist die Anzeige-/Bedieneinheit 8 und in dem Innenraum 15 ist die Elektronikeinheit 5 angeordnet. Die Platte 18 weist eine Durchführung 14 auf, in der eine Verbindungsleitung 16 angeordnet ist, welche die Elektronikeinheit 5 mit der Anzeige-/Bedieneinheit 8 verbindet. Ferner weist die Elektronikeinheit 5 konzentrische Leiterbahnen (nicht dargestellt) auf, die mit der Verbindungsleitung 16 kontaktiert sind. Auf diese Weise wird der Kontakt zwischen der Verbindungsleitung 16 und der Elektronikeinheit 5 während und nach dem Zudrehen des Deckels 13 nicht unterbrochen.
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Die Platte 18 des Deckels 13 erfüllt bereits sämtliche Anforderungen bezüglich Ex-d. Aus diesem Grund braucht das Sichtfenster 6 nicht die Ex-d Anforderungen erfüllen.
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4 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Feldgeräts 1 entsprechend 3, bei dem zwischen dem Sichtfenster 6 und einer Innenwandung des Deckels 13 ein Dichtelement 12 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feldgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäusekörper
- 4
- Schließelement
- 5
- Elektronikeinheit
- 6
- Sichtfenster
- 7
- Zwischenraum
- 8
- Anzeige-/Bedieneinheit
- 9
- Druckplatte
- 10
- Schulter
- 11
- Kontermutter
- 12
- Dichtelement
- 13
- Deckel
- 14
- Durchführung
- 15
- Innenraum
- 16
- Verbindungsleitung
- 17
- Außengewinde
- 18
- Platte
- 19
- Rohrförmige Wandung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Normen EN 60079-xx [0003]
- US-amerikanischen Normen FM36xx [0003]
- kanadischen Norm C22.2 [0003]
- internationalen Norm IEC 60079-18 [0003]
- Normen DIN EN 50 014 ff [0003]
- Europäischen Norm EN 60079-11:2007 [0003]
- Europäischen Norm EN 60079-1:2007 [0004]
