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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrogehäuse aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Elektrogehäuse aus Kunststoff bekannt, die bspw. als Anschluss- oder Verteilerboxen für elektrische Leitungen oder als Gehäuse von Feldgeräten zum Einsatz kommen. Solche Elektrogehäuse aus Kunststoff weisen typischerweise ein Gehäuseunterteil mit Wandungen, die einen Gehäuseboden und einer Mehrzahl von Seitenwänden bilden auf, wobei die Seitenwandungen eine Gehäuseöffnung bilden und wenigstens eine der Wandungen eine Mehrzahl von Positionen für die Anordnung von Kabelverschraubungen aufweist. Ferner weist das Elektrogehäuse ein Gehäuseoberteil auf, das zum abdichtenden Verschließen der Gehäuseöffnung an das Gehäuseunterteil angepasst ist.
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An den Positionen zur Anordnung der Kabelverschraubungen weisen die Gehäuse häufig sogenannte Ausbrechöffnungen auf, die - wenn diese aus dem Gehäuse entfernt wurden - die Kabelverschraubungen eingesetzte werden können. Die Ausbrechöffnungen haben den Vorteil, dass die Gehäuse variabel ausgestaltet werden können, also bspw. nur die Anzahl an Kabelverschraubungen angebracht werden muss, die tatsächlich benötigt wird. Die Kabelverschraubungen werden dafür durch die Öffnung geführt und von der Gehäuseinnenseite her mit wenigstens einer Mutter gesichert.
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An dieser aus dem Stand der Technik bekannten Variante wird es als nachteilig empfunden, dass die Kabelverschraubungen eine nur unzureichende mechanische Befestigung aufweisen. Insbesondere kann das Kunststoffgehäuse aufgrund der Belastung durch die Mutter bei seitliche auf die Kabelverschraubung wirkenden Kräften ausbrechen und damit undicht und unbrauchbar werden.
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In einer Weiterentwicklung wird zur Stabilisierung des Gehäuses und zur Aufnahme der auftretenden Kräfte eine Metallplatte im Gehäuseinneren angeordnet. Die Metallplatte weist ebenfalls eine Öffnung auf, durch die Die Kabelverschraubung hindurchgeführt und anschließend mit einer Mutter gesichert wird.
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An dieser Variante wird der für die Montage der Platte und der Mutter benötigte Bauraum sowie die erhöhte Anzahl an benötigten Komponenten als nachteilig empfunden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrogehäuse aus Kunststoff derart weiterzubilden, dass dieses variabel, stabil und kompakt gefertigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Elektrogehäuse aus Kunststoff mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Elektrogehäuse aus Kunststoff weist ein Gehäuseunterteil mit Wandungen, die einen Gehäuseboden und einer Mehrzahl von Seitenwänden bilden auf, wobei die Seitenwände eine Gehäuseöffnung bilden, wobei wenigstens eine der Wandungen eine Mehrzahl von Positionen für die Anordnung von Kabelverschraubungen aufweist. Ferner weist das Elektrogehäuse ein Gehäuseoberteil auf, das zum abdichtenden Verschließen der Gehäuseöffnung an das Gehäuseunterteil angepasst ist und zeichnet sich dadurch aus, dass im Gehäuseinneren wenigstens eine metallische Verschraubungsplatte mit in die Verschraubungsplatte integrierten Gewinden zur Befestigung von Kabelverschraubungen angeordnet ist, wobei die Verschraubungsplatte so ausgerichtet und angeordnet ist, dass die Gewinde zu den Positionen korrespondierend ausgerichtet sind.
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Die Verschraubungsplatte bietet eine mechanische Befestigungsmöglichkeit für mehrere Kabelverschraubungen aus bspw. Kunststoff oder Metall.
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Bei Verwendung der Verschraubungsplatte kann auf den Einsatz von Muttern für die Verschraubung der Kabelverschraubung verzichtet werden, da diese Funktion von der Verschraubungsplatte erfüllt wird. Das ansonsten notwendige „Festhalten“ der Mutter über ein Werkzeug entfällt, da die Rotation der Verschraubungsplatte im Innern des Gehäuses durch konstruktive Maßnahmen bei der Gehäusekonstruktion unterbunden wird. Die Verschraubungsplatte kann sich beim Einschrauben der Kabelverschraubung nicht mitdrehen. Dadurch wird ein einfacherer Montagevorgang für den Anwender erreicht.
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Aufgrund des durch die Verschraubungsplatte ermöglichten Verzichts auf zusätzliche Verschraubungsmuttern im Inneren des Gehäuses wird eine werkzeuglose Kabelverschraubungsmontage im Gehäuseinnern erreicht. Es muss lediglich im Außenbereich des Gehäuses die Kabelverschraubung mittels eines Werkzeuges (z.B. ein Gabelschlüsse) montiert werden, zur Erzeugung eines definierten Drehmomentes, um ein selbsttätiges Lösen der Schraubverbindung zu vermeiden.
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Aufgrund des durch die Verschraubungsplatte ermöglichten Verzichts auf Verschraubungsmuttern kann ferner der hierfür notwendige Bauraum verkleinert werden. Bei der Verwendung von Muttern ist im Inneren des Gehäuses die Verwendung von Werkzeugen notwendig, beispielsweise die Verwendung eines Ring-, Gabel- oder Steckschlüssels. Durch Verwendung der Verschraubungsplatte kann dieser Platzbedarf deutlich verringert werden, da innerhalb des Gehäuses kein Werkzeug verwendet werden muss. Dadurch kann das gesamte Gehäuse kleiner konstruiert werden.
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Von außerhalb des Gehäuses ist die Verschraubungsplatte nicht sichtbar. Dadurch wird das Gehäusedesign nicht beeinflusst.
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Zur Halterung und Ausrichtung der Verschraubungsplatte relativ zum Gehäuse kann das Elektrogehäuse eine Führung für die Verschraubungsplatte aufweisen.
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Die Führung kann so ausgestaltet sein, dass die Verschraubungsplatte klemmend gehaltert wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Verschraubungsplatte in dem Gehäuse fixiert ist und nicht verrutschen kann. Die Verschraubungsplatte kann ferner wenigstens einen Anschlag aufweisen, mittels dem eine Ausrichtung der Verschraubungsplatte relativ zu dem Gehäuse gewährleistet wird.
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Bei montierten Kabelverschraubungen wird die Verschraubungsplatte über die Kabelverschraubungen selbst befestigt und positioniert. Im nichtmontierten Zustand, d.h. wenn keine Kabelverschraubungen eingesetzt sind, erfolgt eine Befestigung über die im Kunststoffgehäuse integrierten Führungen, welche durch entsprechendes Übermaß eine Klemmwirkung auf die Verschraubungsplatte ausüben.
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Die Wandungen des Elektrogehäuses, wie es vorliegend beschrieben wird können an den Positionen, zu denen korrespondierend Gewinde der Verschraubungsplatte angeordnet sind, Ausbrechöffnungen aufweisen. Ausbrechöffnungen sind optionale Öffnungen in den Wandungen, durch die bspw. Kabelverschraubungen in das Gehäuse eingebracht werden können. Die Ausbrechöffnungen sind dafür durch korrespondierend zu der gewünschten Form der Ausbrechöffnung ausgebildete Schwächungen des Materials der Wandung gebildet, die bspw. mit einem Schraubendreher durchstoßen und so in einer definierten Form aus der Wandung gebrochen werden können. Das Gehäuse kann auf diese Weise flexibel ausgebaut werden. Es können beispielsweise unterschiedliche Anzahlen von Kabelverschraubungen je nach Bedarf ausgebracht werden.
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Die Verschraubungsplatte kann wenigstens eine Erdungslasche aufweisen. Auf diese Weise kann eine Erdung der mit der Verschraubungsplatte in Verbindung stehenden Bauelemente sehr einfach erfolgen. Beispielsweise bei Verwendung von metallischen Kabelverschraubungen wird durch die metallische Verschraubungsplatte erreicht, dass die Verschraubungen untereinander elektrisch miteinander gekoppelt sind. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Schutzerdung auf die metallischen Kabelverschraubungen übertragen.
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Die Erdungslaschen können ferner jeweils wenigstens eine Gewindebohrung aufweisen, in der eine Klemmschraube angeordnet werden kann. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass ein Kabelschirm oder ein durch die Kabeleinführung eingeführter PEN-Leiter aufgelegt werden kann. Dadurch kann eine durchgehende Schutzerdung erreicht werden, die alle eingeschraubten Bauteile mit einschließt.
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Durch die Anschlussmöglichkeit der Schutzerdung über die Laschen des Verschraubungsbleches im Innern des Gehäuses, ist diese Schutzerde-Verbindung gegen Witterungseinflüsse außerhalb des Gehäuses geschützt, sodass eine dadurch bedingte Verwitterung deutlich reduziert wird.
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Die Kabelverschraubungen sind vorzugsweise elektrisch leitend mit der Verschraubungsplatte verbunden, sodass sämtliche Kabelverschraubungen über ein gemeinsames Potential verfügen. Die Kabelverschraubungen sind dazu vorzugsweise aus einem Metall gefertigt.
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Die Verschraubungsplatte kann ferner wenigstens ein zusätzliches Gewinde zur Befestigung einer externen Erdung aufweisen, die über eine korrespondierende Ausbrechöffnung in das Gehäuse eingebracht werden kann.
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Über die weitere Öffnung kann eine zusätzliche Anschlussbuchse von außerhalb des Gehäuses in die Verschraubungsplatte eingeschraubt werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine außerhalb des Gehäuses vorhandene Schutzerdung von außen mit der Verschraubungsplatte zu verbinden, sodass für diese Verbindung keine Kabelverschraubung verwendet werden muss.
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Zusätzlich zu der Anschlussmöglichkeit im Gehäuseinnern besitzt das Gehäuse damit eine Anschlussmöglichkeit außerhalb eines Dichtbereichs des Gehäuses.
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Durch Anschluss einer Funktionserdung über eine kurze Distanz an diese zusätzliche Erdungsmöglichkeit von außerhalb des Gehäuses aus, ist eine Verbesserung bzw. Gewährleistung der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von Signalleitungen gegeben. Ein Anwender kann z.B. einen Kabelschirm einer Sensorleitung über eine kurze Distanz mit der Funktionserdung verbinden. Dies ist beispielsweise für die Funktionserdung einer Kommunikationsleitung notwendig um die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu gewährleisten und zu verbessern, z.B. für eine HART-Kommunikation zu einem Sensor.
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Die zusätzliche Erdung kann eine Klemmverschraubung, über die eine Anschlussmöglichkeit eines Leiters besteht, aufweisen. Um zu verhindern, dass sich beim Lösen der Klemmverschraubung die Gewindeverbindung zum Verschraubungsblech ebenfalls löst, kann das zusätzliche Gewinde als Feingewinde realisiert werden. Dadurch wird die Reibung innerhalb des Gewindes erhöht, sodass für Verschraubungen in dem zusätzlichen Gewinde eine höhere Kraft notwendig ist als für das Lösen der Klemmverschraubung.
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Zusätzlich kann auch durch einen O-Ring eine erhöhte Reibungskraft erzeugt werden. Es ist daher vorteilhaft, wenn die externe Erdung mittels eines O-Rings abgedichtet ist.
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Auch die Kabelverschraubungen können vorteilhafterweise mittels O-Ringen abgedichtet sein, sodass das Elektrogehäuse bspw. spritzwassergeschützt ausgeführt ist.
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Vorteilhafterweise ist das Gehäuse aus einem polymeren Werkstoff, wie beispielsweise Polycarbonat gefertigt.
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Die Verschraubungsplatte aus Metall, auf Grund der Korrosionsbeständigkeit vorzugsweise Edelstahl, montiert im Innern eines Kunststoffgehäuses, kombiniert mehrere Funktionen miteinander. Auf der mechanischen Seite besitzt sie mehrere größere Gewindebohrungen in die die Anschlussgewinde von Kabelverschraubungen greifen können. Somit wirkt die Verschraubungsplatte als Ersatz für Verschraubungsmuttern. Ferner sind mehrere elektrotechnische Funktionen integriert. Durch die Erdungslaschen, in die jeweils eine Klemmschraube mit Klemmblech eingeschraubt werden, kann eine Schutzerdung angeschlossen werden. Beispielsweise kann ein Kabelschirm oder ein PEN-Leiter eines Anschlusskabels aufgelegt werden. Durch das Vorhandensein von mehreren Erdungslaschen ist es möglich, mehrere Anschlusskabel bspw. mit dem elektrischen Potential des PEN-Leiters zu koppeln.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Elektrogehäuses gemäß der vorliegenden Anmeldung,
- 2 das Elektrogehäuse aus 1 in vollausgebautem Zustand,
- 3 das Elektrogehäuse aus 2 in geöffnetem Zustand,
- 4 die Verschraubungsplatte des Elektrogehäuses aus 3 in vergrößerter Darstellung,
- 5 die Verschraubungsplatte aus 4 mit eingesetzten Klemmschrauben und
- 6 einen Längsschnitt durch die externe Erdung aus den 2 bis 5.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Elektrogehäuses 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung in perspektivischer Darstellung.
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Das Elektrogehäuse 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuseunterteil 3 sowie einem an das Gehäuseunterteil 3 angepassten Gehäuseoberteil 5, das das Gehäuseunterteil 3 abdichtend verschließt. Das Gehäuseunterteil 3 weist eine Mehrzahl von Seitenwänden 31 auf, die zusammen mit einem Gehäuseboden 30 das Gehäuseunterteil 3 formen. In einer der Seitenwände 31 sind an mehreren Positionen 34 Ausbrechöffnungen 35 ausgebildet. Die Ausbrechöffnungen 35 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch kreisförmig ausgebildete Nuten in der Seitenwand 31 gebildet. Durch die Nuten ist eine Wandstärke der Seitenwand 31 im Bereich der Nut reduziert, sodass das von der Nut umschlossene Teil der Seitenwand 31 aus dieser herausgebrochen werden kann. In den Ausbrechöffnungen 35 können Kabelverschraubungen 40 angeordnet werden. Derartige Kabelverschraubungen 40 werden in der Regel dazu verwendet Kabel abdichtend in das Innere eines Gehäuses 1 einführen zu können.
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Die Seitenwand 31 weist ferner eine zusätzliche Ausbrechöffnungen 37 auf, in der ein Bolzen 81 für eine externe Erdung 80 befestigt werden kann. Eine solche externe Erdung 80 kann beispielsweise eine Funktionserdung einer Kommunikationsleitung nach dem HART-Protokoll sein.
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In 2 ist das Elektronikgehäuse 1 aus 1 mit eingesetzten Kabelverschraubungen 40 nochmals dargestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an sämtlichen Positionen 34 die Ausbrechöffnungen 35 aus der Seitenwand 31 des Gehäuses 1 entfernt und mit Kabelverschraubungen 40 versehen. Die zusätzliche Ausbrechöffnungen 37 ist ebenfalls mit einem Bolzen 81 zum Anbringen der externen Erdung 80 bestückt. Die Kabelverschraubungen 40 weisen eine Klemmmutter 41 auf, mittels derer ein in die Kabelverschraubungen 40 eingeführtes Kabel in dieser verklemmt ist. Zur Befestigung der Kabelverschraubungen 40 weisen diese ferner einen Werkzeugbereich 43 auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Außensechskant ausgebildet ist. Die Kabelverschraubungen 40 können somit mit Hilfe eines Gabelschlüssels in dem Elektronikgehäuse 1 befestigt werden.
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In 3 ist das Gehäuseunterteil 3 des in 2 dargestellten voll bestückten Elektronikgehäuses 1 gezeigt. In der Darstellung der 3 ist deutlich zu erkennen, dass im Gehäuseinneren des Elektrogehäuses 1 eine Verschraubungsplatte 7 hinter der mit den Ausbrechöffnungen 35,37 versehenen Seitenwand 31 angeordnet ist. Die Verschraubungsplatte 7 weist an zu den Positionen 34 korrespondierenden Stellen in der Verschraubungsplatte 7 angeordnete Gewinde 73 auf. Die Kabelverschraubungen 40 sind mit dazu korrespondierend ausgebildeten Gewinde durch die Ausbrechöffnungen 35 unmittelbar in die Verschraubungsplatte 7 eingeschraubt.
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Die Verschraubungsplatte 7 weist ferner zwei Erdungslaschen 72 auf, die rechtwinklig von der Verschraubungsplatte 7 abgekantet sind. Die Erdungslaschen 72 sind jeweils mit einem Gewinde 73 versehen, in das eine Klemmschraube 75 eingeschraubt ist. Mithilfe dieser Klemmschraube 75 kann an den Erdungslaschen 72 im Inneren des Gehäuses 1 ein Erdungskabel angeschlossen werden. Durch die metallische Verschraubungsplatte 7 ist die so angelegte Erdung an sämtlichen Kabelverschraubungen 40 sowie an dem Bolzen 81 der externen Erdung 80 verfügbar. Die Kabelverschraubungen 40 sind zu diesem Zweck bevorzugt aus Metall ausgebildet.
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Die Verschraubungsplatte 7 ist im Inneren des Gehäuses 1 mit Hilfe einer Führung 9 seitlich geführt und wird durch diese Führung 9 gleichzeitig relativ zu den Positionen 34 der Ausbrechöffnungen 35 ausgerichtet. Die Führung 9 kann gleichzeitig derart ausgebildet sein, dass die Verschraubungsplatte 7 klemmend gehaltert wird, sodass diese auch ohne eingesetzte Kabelverschraubungen 40 ausgerichtet positioniert bleibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu den seitlichen Führungen 9 zusätzliche Nasen am Gehäuseboden 30 des Elektronikgehäuses 1 angeordnet.
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In 4 ist die Verschraubungsplatte 7 aus 3 vergrößert dargestellt.
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Die Verschraubungsplatte 7 ist in dieser Ausgestaltungsform als Stanzbiegeteil aus einem Blech gefertigt. Auf diese Weise ist eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich. Die Erdungslaschen 72 sind in der Darstellung gemäß 4 ohne die Klemmschrauben 75 dargestellt, sodass das Gewinde 73 deutlich zu erkennen ist. Innenseitig weisen die Erdungslaschen 72 eine Nase 74 in Form einer Abhandlung auf, sodass inzwischen die Klemmschraube 75 und die Nase 74 ein Kabel eingeklemmt werden kann.
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Die Verschraubungsplatte 7 weist am Umfang der Gewinde und 70 einen Rand 71 auf, der bei dem Stanz-Biege-Vorgang entstanden ist und zur Aufnahme zusätzlicher Gewindegänge dienen kann. In 5 ist die Verschraubungsplatte 7 aus 4 mit eingesetzten Klemmschrauben 75 an den Erdungslaschen 72 dargestellt. In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist zwischen den Klemmschrauben 75 und den Erdungslaschen 72 zusätzlich ein Klemmblech 76 angeordnet, mithilfe dessen das Erdungskabel noch einfacher zwischen der Klemmschraube 75 und der Erdungslaschen 72 eingeklemmt werden kann.
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In 6 ist ein Längsschnitt durch die externe Erdung 80 gezeigt. Die externe Erdung 80 ist im Wesentlichen als Einschraubbolzen 81 ausgebildet, der einenends eine Klemmschraube 82, die eine Klemmblech 83 in dem Einschraubbolzen 81 haltert, aufweist, und andererseits mittels eines Feingewindes 87 in das zusätzliche Gewinde 77 der Verschraubungsplatte 7 eingeschraubt ist. Zwischen einem Absatz des Einschraubbolzens 81 und der Seitenwand 31 des Elektronikgehäuses 1 ist ein O-Ring 84 zur Abdichtung angeordnet. Der Einschraubbolzen 81 weist ebenfalls einen Werkzeugbereich zum Einschrauben des Einschraubbolzen 81 in die Verschraubungsplatte 7 des Elektronikgehäuses 1 auf.
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Grundsätzlich können zwischen dem Elektronikgehäuse 1 und den Kabelverschraubungen 40 O-Ringe zur Abdichtung angeordnet sein.
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Durch die Ausgestaltung der Verschraubungsplatte 7 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere einem Metall, sowie durch die Ausgestaltung der Kabelverschraubungen 40 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere eine Metall ist es möglich, dass die Kabelverschraubungen 40 über die intern an den Erdungslaschen 72 angeschlossene Erdung geerdet sind. Dadurch kann das vorliegende Elektronikgehäuse 1 aus Kunststoff auch in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden. Auf diese Weise ist eine Klassifizierung gemäß ATEX/IEC Ex ia erreichbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrogehäuse
- 3
- Gehäuseunterteil
- 5
- Gehäuseoberteil
- 7
- Verschraubungsplatte
- 9
- Führung
- 30
- Gehäuseboden
- 31
- Seitenwand
- 32
- Gehäuseöffnung
- 34
- Positionen
- 35
- Ausbrechöffnungen
- 37
- zusätzliche Ausbrechöffnung
- 40
- Kabelverschraubungen externe Erdung
- 41
- Klemmmutter
- 43
- Werkzeugbereich
- 70
- Gewinde
- 71
- Rand
- 72
- Erdungslasche
- 73
- Gewinde
- 74
- Nase
- 75
- Klemmschraube
- 76
- Klemmblech
- 77
- zusätzliches Gewinde
- 81
- Einschraubbolzen
- 82
- Klemmschraube
- 83
- Klemmblech
- 84
- O-Ring
- 87
- Feingewinde
