DE102014116674A1

DE102014116674A1 - Feldgerät der Automatisierungstechnik

Info

Publication number: DE102014116674A1
Application number: DE102014116674.4A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Ingenhoven
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter (2) oder einer Leitung, umfassend ein Elektronikgehäuse (3), wobei das Elektronikgehäuse (3) ein erstes Verbindungsstück (4) aufweist, ein Sensorgehäuse (5) zum Befestigen an dem Behälter (2) oder der Leitung, so dass die mindestens eine Prozessgröße mittels eines Sensors in dem Sensorgehäuse (5) messbar ist, wobei das Sensorgehäuse (5) ein zweites Verbindungsstück (6) aufweist, wobei das erste und zweite Verbindungsstück (4, 6) beweglich miteinander verbunden sind, und wobei zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsstück (4, 6) mindestens eine Feder-Dämpfer-Einheit (7, 7.1, 12) angeordnet ist, so dass eine transiente Krafteinwirkung auf das Elektronikgehäuse (3) zu einer gedämpften Schwingung der Feder-Dämpfer-Einheit (7, 7.1, 12) führt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter oder einer Leitung.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Ein Feldgerät ist dabei insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Durchflussmessgeräten, Füllstandsmessgeräten, Druckmessgeräten, Temperaturmessgeräten, Grenzstandsmessgeräten und/oder Analysemessgeräten.
Durchflussmessgeräte sind insbesondere Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermische und/oder magnetisch induktive Durchflussmessgeräte.
Füllstandsmessgeräte sind insbesondere Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall-Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte (TDR), radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, induktive Füllstandsmessgeräte und/oder temperatursensitive Füllstandsmessgeräte.
Druckmessgeräte sind insbesondere Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte.
Temperaturmessgeräte sind insbesondere Messgeräte mit Thermoelementen und temperaturabhängigen Widerständen.
Grenzstandsmessgeräte sind insbesondere vibronische Grenzstandsmessgeräte, Ultraschall-Grenzstandsmessgeräte und/oder kapazitive Grenzstandsmessgeräte.
Analysemessgeräte sind insbesondere pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, Sauerstoff- und Aktivsauerstoffsensoren, (spektro)-photometrische Sensoren, und/oder ionenselektive Elektroden.
Gehäuse, insbesondere Elektronikgehäuse müssen einen Schlagtest bestehen, um bestimmte Zulassungen zu erhalten. Hierbei wird das Elektronikgehäuse an einem Sensorgehäuse mit einem Sensor befestigt, wobei das Sensorgehäuse an einem Behälter befestigt wird. An einer beliebigen Stelle wird das Elektronikgehäuse durch einen kugelförmigen Stahlkörper mit einem Schlag von etwa 7 Joule belastet. Der Durchmesser und die Masse des Schlagkörpers können je nach Zulassungsart variieren, die Energie ist aber immer die gleiche.
Außerdem werden die Elektronikgehäuse vor dem Schlagtest konditioniert und auf –40° C temperiert. Dies ist, aufgrund der geringeren Zähigkeit von Kunststoff bei tiefen Temperaturen, vor allem für Kunststoffgehäuse kritisch. Auch Glasdeckel von Metallgehäusen können kritisch sein. Außerdem können die Wandstücke von Metallgehäusen reduziert und somit Material und Kosten gespart werden, wenn der Schlag entschärft wird.
Um den Schlagtest zu bestehen, kamen bislang vor allem strukturmechanisch möglichst steife Geometrien oder hochfeste Werkstoffe zum Einsatz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät der Automatisierungstechnik bereitzustellen, bei dem das Elektronikgehäuse einen Schlagtest besteht.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gelöst. Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Feldgerät der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter oder einer Leitung, umfassend ein Elektronikgehäuse, wobei das Elektronikgehäuse ein erstes Verbindungsstück aufweist, ein Sensorgehäuse zum Befestigen an dem Behälter oder der Leitung, so dass die mindestens eine Prozessgröße mittels eines Sensors in dem Sensorgehäuse messbar ist, wobei das Sensorgehäuse ein zweites Verbindungsstück aufweist, wobei das erste und zweite Verbindungsstück beweglich miteinander verbunden sind, und wobei zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsstück mindestens eine Feder-Dämpfer-Einheit angeordnet ist, so dass eine transiente Krafteinwirkung auf das Elektronikgehäuse zu einer gedämpften Schwingung der Feder-Dämpfer-Einheit führt.
Durch die Feder-Dämpfer-Einheit wird jeder Schlag auf das Elektronikgehäuse in eine elastische oder plastische Verformung der Feder-Dämpfer-Einheit umgewandelt, so dass das Elektronikgehäuse intakt bleibt und eine in dem Elektronikgehäuse untergebrachte Elektronik geschützt ist.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist das erste Verbindungsstück als ein erster Hohlzylinder und das zweite Verbindungsstück als ein zweiter Hohlzylinder ausgestaltet.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform ist mindestens eine der Feder-Dämpfer-Einheiten als eine elastische Flachscheibe ausgebildet. Eine elastische Flachscheibe ist besonders gut geeignet, um zwischen zwei hohlzylinderförmigen Verbindungsstücken angeordnet zu werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bilden das erste und zweite Verbindungsstück mit der dazwischen angeordneten mindestens einen Feder-Dämpfer-Einheit ein Gelenk. Gelenke sind in der Lage einen Schlag abzufedern und trotzdem eine stabile Verbindung zwischen zwei Verbindungsstücken zu gewährleisten.
Gemäß einer günstigen Weiterbildung weist mindestens eine der Feder-Dämpfer-Einheiten eine Sollbruchstelle auf. Eine Sollbruchstelle gewährleistet ein sicheres Reißen der Feder-Dämpfer-Einheit, ohne dass weitere Teile des Feldgeräts beschädigt werden.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform ist eines der Verbindungsstücke zumindest teilweise innerhalb des anderen Verbindungsstücks angeordnet. Auf diese Weise wird eine stabile Verbindung zwischen den Verbindungsstücken hergestellt, die trotzdem einen Schlag auf das Elektronikgehäuse abfedert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens eine der Feder-Dämpfer-Einheiten als ein Bereich des Elektronikgehäuses mit einer relativ kleinen Wandstärke ausgestaltet. Dieser Bereich fungiert sowohl als Feder-Dämpfer-Einheit als auch als Sollbruchstelle.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: einen Längsschnitt eines Feldgeräts, bei dem die Feder-Dämpfer-Einheit als eine elastische Flachscheibe mit einer Öffnung ausgestaltet ist,
2 einen Längsschnitt eines Feldgeräts entsprechend 1, bei dem eine zusätzliche Feder-Dämpfer-Einheit durch die Struktur des Elektronikgehäuses realisiert ist,
3: einen Längsschnitt eines Feldgeräts entsprechend 2 mit einer weiteren Feder-Dämpfer-Einheit, die als elastische Flachscheibe ohne Öffnung ausgestaltet ist, und
4: einen Längsschnitt eines Feldgeräts entsprechend 1, wobei das Feldgerät an einem Behälter montiert ist.
1 zeigt ein Feldgerät 1 der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter (nicht in 1 dargestellt) oder einer Leitung (nicht in 1 dargestellt). Das Feldgerät 1 umfasst ein Elektronikgehäuse 3, welches topfförmig ausgestaltet ist. Von einer Gehäuseöffnung 10 des Elektronikgehäuses 3 ist eine Elektronikanzeige 11 sichtbar, die sich innerhalb des Elektronikgehäuses 3 befindet. An einem der Gehäuseöffnung 10 gegenüberliegenden Ende des Elektronikgehäuses 3 ist ein erstes Verbindungsstück 4 an dem Elektronikgehäuse 3 befestigt.
Ferner weist das Feldgerät 1 ein Sensorgehäuse 5 zum Befestigen an dem Behälter oder der Leitung auf. Innerhalb des Sensorgehäuses 5 befindet sich ein Sensor mittels dessen die mindestens eine Prozessgröße gemessen werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Prozessgröße um den Füllstand eines in dem Behälter befindlichen Mediums. Bei der Prozessgröße kann es sich jedoch auch um den Massendurchfluss, Temperatur, Druck oder pH-Wert eines Mediums in dem Behälter oder einer Leitung handeln.
Das Sensorgehäuse 5 weist ein zweites Verbindungsstück 6 auf, das beweglich mit dem ersten Verbindungsstück 4 verbunden ist. Ferner ist zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsstück 4, 6 eine Feder-Dämpfer-Einheit 7 angeordnet. Die Feder-Dämpfer-Einheit 7 bewirkt, dass eine transiente Krafteinwirkung auf das Elektronikgehäuse 3 zu einer gedämpften Schwingung der Feder-Dämpfer-Einheit 7 führt. Auf diese Weise ist die Elektronik (nicht dargestellt) in dem nach transienter Krafteinwirkung noch intakten Elektronikgehäuse 3 geschützt, in dem die Krafteinwirkung durch die Nachgiebigkeit der Feder-Dämpfer-Einheit abgeschwächt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Verbindungsstück 4 als ein erster Hohlzylinder und das zweite Verbindungsstück 6 als ein zweiter Hohlzylinder ausgestaltet. Das zweite Verbindungsstück 6 ist teilweise innerhalb des ersten Verbindungsstücks 4 angeordnet und weist einen Vorsprung 13 in Richtung des zweiten Vorsprungs 6 auf. Die Feder-Dämpfer-Einheit 7 ist als eine elastische Flachscheibe 7 mit einer Öffnung ausgebildet, wobei die Öffnung dermaßen dimensioniert ist, dass der Vorsprung 13 in die Öffnung passt.
Auf diese Weise bilden das erste und zweite Verbindungsstück 4, 6 mit der dazwischen angeordneten Feder-Dämpfer-Einheit 7 ein Gelenk 8, wobei das erste und zweite Verbindungsstück 4, 6 zusätzlich zu einem Gelenk entlang ihrer Längsachsen beweglich angeordnet sind. Zusätzlich weist die gelenkförmige Feder-Dämpfer-Einheit 7 eine Sollbruchstelle 9 auf, die bei Überschreitung einer bestimmten Belastung zu einer Zerstörung der Feder-Dämpfer-Einheit 7 führt.
2 zeigt einen Längsschnitt eines Feldgeräts 1 entsprechend 1, bei dem eine zusätzliche Feder-Dämpfer-Einheit 12 durch die Struktur des Elektronikgehäuses 3 realisiert ist. Das Elektronikgehäuse 3 weist an einem Grenzbereich zu dem ersten Verbindungsstück 4 einen Bereich 12 mit einer relativ kleineren Wandstärke auf, als der übrige Wandbereich des Elektronikgehäuses 3. Ein Schlag auf das Elektronikgehäuse 3 wird durch diesen Bereich 12 abgefedert. Ferner definiert dieser Bereich 12 eine Sollbruchstelle. Bei einem Schlag auf das Elektronikgehäuse 3, bricht das Elektronikgehäuse 3 genau in diesem Bereich 12, ohne dass die Elektronik in dem Elektronikgehäuse 3 beschädigt wird.
3 zeigt einen Längsschnitt eines Feldgeräts 1 entsprechend 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche Feder-Dämpfer-Einheit 7.1 angeordnet, die als eine elastische Flachscheibe 7.1 ausgestaltet und zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsstück 4, 6 angeordnet ist. Die Feder-Dämpfer-Einheit 7.1 führt zusätzlich zu den übrigen Feder-Dämpfer-Einheiten 7, 12 (siehe 1 und 2) zu einer zusätzlichen Schlagfestigkeit des Elektronikgehäuses 3.
4 zeigt einen Längsschnitt eines Feldgeräts 1 entsprechend 1. Das Feldgerät 1 ist entsprechend dem Stand der Technik an einem Behälter 2 montiert.
Bezugszeichenliste

1: Feldgerät
2: Behälter
3: Elektronikgehäuse
4: erstes Verbindungsstück
5: Sensorgehäuse
6: zweites Verbindungsstück
7: Elastische Flachscheibe mit Öffnung
7.1: Elastische Flachscheibe ohne Öffnung
8: Gelenk
9: Sollbruchstelle
10: Gehäuseöffnung
11: Elektronikanzeige
12: Bereich des Elektronikgehäuses mit einer relativ kleinen
Wandstärke
13: Vorsprung

Claims

Feldgerät der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter (2) oder einer Leitung, umfassend ein Elektronikgehäuse (3), wobei das Elektronikgehäuse (3) ein erstes Verbindungsstück (4) aufweist, ein Sensorgehäuse (5) zum Befestigen an dem Behälter (2) oder der Leitung, so dass die mindestens eine Prozessgröße mittels eines Sensors in dem Sensorgehäuse (5) messbar ist, wobei das Sensorgehäuse (5) ein zweites Verbindungsstück (6) aufweist, wobei das erste und zweite Verbindungsstück (4, 6) beweglich miteinander verbunden sind, und wobei zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsstück (4, 6) mindestens eine Feder-Dämpfer-Einheit (7, 7.1, 12) angeordnet ist, so dass eine transiente Krafteinwirkung auf das Elektronikgehäuse (3) zu einer gedämpften Schwingung der Feder-Dämpfer-Einheit (7, 7.1, 12) führt.
Feldgerät nach Anspruch 1, wobei das erste Verbindungsstück (4) als ein erster Hohlzylinder und das zweite Verbindungsstück (6) als ein zweiter Hohlzylinder ausgestaltet ist.
Feldgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der Feder-Dämpfer-Einheiten (7.1) als eine elastische Flachscheibe (7.1) ausgebildet ist.
Feldgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und zweite Verbindungsstück (4, 6) mit der dazwischen angeordneten mindestens einen Feder-Dämpfer-Einheit (7) ein Gelenk (8) bilden.
Feldgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Feder-Dämpfer-Einheiten (7, 7.1, 12) eine Sollbruchstelle (9) aufweist.
Feldgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines der Verbindungsstücke (4, 6) zumindest teilweise innerhalb des anderen Verbindungsstücks (4, 6) angeordnet ist.
Feldgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Feder-Dämpfer-Einheiten (12) als ein Bereich (12) des Elektronikgehäuses (3) mit einer relativ kleinen Wandstärke ausgestaltet ist.