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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Feldgerät.
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Bei Feldgeräten werden hohe Anforderungen an Qualität und Robustheit gestellt. Da Feldgeräte in Industrieanlagen regelmäßig mit Reinigungsmitteln und/oder Dampf gereinigt werden, ist es essenziell, dass das Gehäuse eines Feldgerätes über die Lebensdauer fluiddicht bleibt. Anderenfalls bestünde die Gefahr, dass elektronische Bauteile im Feldgerät durch den Kontakt mit Flüssigkeit beschädigt werden und ausfallen.
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Die bekannten Gehäuse für Feldgeräte haben üblicherweise eine einschalige Kunststoffwand oder eine zweischalige, zumindest teilweise mit Edelstahl umschlossene Kunststoffwand.
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Bei einschaligen Kunststoffgehäusen besteht die Gefahr, dass das Gehäuse Risse bekommt, insbesondere durch Schläge oder Stöße im Betrieb oder während einer Montage des Feldgeräts. Zweischalige Gehäuse, die eine edelstahlumschlossene Gehäusewand aufweisen, sind zwar robust, aber auch teuer.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Feldgerät bereitzustellen, welches besonders zuverlässig und gleichzeitig kostengünstig ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Feldgerät umfassend ein Gehäuse mit einer zweilagigen Gehäusewand, wobei eine Außenwand des Gehäuses aus einem formstabilen Material besteht und eine Innenwand des Gehäuses, die mit einer Innenseite der Außenwand in Kontakt ist, aus einem dehnbaren Material besteht.
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Durch die Verwendung eines Gehäuses mit einer formstabilen Außenwand und einer dehnbaren Innenwand bleibt das Gehäuse selbst dann fluiddicht, wenn in der Außenwand Risse auftreten. Wenn beispielsweise von außen durch einen Stoß oder einen Schlag eine Kraft auf das Gehäuse des Feldgeräts einwirkt, kann das Material der Außenwand durch die Kraft in einer Weise deformiert oder belastet werden, durch die ein Riss in der Außenwand entsteht. Da die Innenwand aus einem dehnbaren Material besteht, wird diese sich bei einer Belastung temporär verformen, ohne jedoch dabei zu reißen. Somit bleibt das Gehäuse des Feldgeräts durch die Innenwand selbst dann fluiddicht, wenn in der Außenwand bereits ein Riss vorhanden ist.
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Dadurch wird sichergestellt, dass elektronische Bauteile, die im Inneren des Gehäuses angeordnet sind, nicht mit Flüssigkeiten wie Wasser oder Reinigungsmittel in Kontakt kommen, die bei beschädigtem Gehäuse eindringen könnten. Somit werden eine Beschädigung oder Zerstörung elektronischer Bauteile des Feldgeräts und ein Ausfall des Feldgeräts zuverlässig verhindert.
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Idealerweise ist die Innenseite der Außenwand vollständig von dem dehnbaren Material bedeckt. Es ist auch denkbar, dass in Bereichen, in denen die Außenwand besonders stabil und das Entstehen von Rissen unwahrscheinlich ist, kein dehnbares Material vorgesehen ist. Fertigungstechnisch ist es jedoch einfacher, die Innenseite der Außenwand vollständig mit dem dehnbaren Material zu versehen.
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Vorzugsweise bestehen die Außenwand und die Innenwand aus einem Kunststoffmaterial. Dadurch kann das Gehäuse des Feldgerätes besonders kostengünstig produziert werden. Dabei ist das Material der Außenwand vorzugsweise härter als das Material der Innenwand.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Außenwand und die Innenwand fest miteinander verbunden. Insbesondere grenzt die Innenwand direkt an die Außenwand an. Dadurch werden Hohlräume zwischen der Außenwand und der Innenwand vermieden, in die bei eventuell auftretenden Rissen Feuchtigkeit eindringen könnte, die schlecht entweichen kann und über längere Dauer das Material schädigen könnte.
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Um eine feste Verbindung zwischen der Außenwand und der Innenwand zu erreichen, ist die Innenwand beispielsweise durch Aufsprühen eines geeigneten Kunststoffs auf die Innenseite der Außenwand hergestellt. Alternativ kann die Außenwand oder die Innenwand in ein verflüssigtes Kunststoffmaterial getaucht werden, um die Innenwand bzw. die Außenwand anzubringen.
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Das dehnbare Material der Innenwand weist vorzugsweise eine Bruchdehnung von 100 % bis 1000 % auf, insbesondere eine Bruchdehnung von mehr als 300 %. Materialien mit einer Bruchdehnung in diesem Bereich haben eine geringe Neigung zum Einreißen. So kann gewährleistet werden, dass auch bei starken Stoßbelastungen des Gehäuses keine Risse in der Innenwand entstehen. Die genannten Werte beziehen sich auf einen Zustand des dehnbaren Materials bei 23°C.
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Ein Weiterreißwiderstand der Innenwand hat einen Wert von mindestens 20 gemäß DIN ISO 34-1 Methode B, was einem Wert von ca. 150 kN/m entspricht. Für den Fall, dass in der Innenwand doch ein Riss vorhanden sein sollte, wird dadurch eine weitere Ausbreitung des Risses erschwert.
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Die Shorehärte des dehnbaren Materials beträgt beispielsweise 30 bis 95 Shore A, vorzugsweise 60 bis 85 Shore A. Eine derartige Shore-Härte gewährleistet eine ausreichende Flexibilität und Dehnbarkeit des dehnbaren Materials, um Risse in der Innenwand zuverlässig zu vermeiden.
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Das dehnbare Material kann Polyurethan, insbesondere ein thermoplastisches Polyurethan (TPU) wie beispielsweise Flüssiggummi und/oder Silikon umfassen oder aus einem dieser Materialien bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann das dehnbare Material ein thermoplastisches Elastomer wie zum Beispiel ein thermoplastisches Copolyester (TPC) und/oder ein thermoplastisches Styrol-Blockcopolymer (TPS) umfassen oder aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen. Die genannten Materialien sind einfach und kostengünstig erhältlich und geeignet, um die gewünschten Eigenschaften der Innenwand zu erreichen.
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Die Außenwand kann aus einem im Vergleich zum Material der Innenwand spröden Kunststoff hergestellt sein, der eine gute Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Innenwand zumindest in einem Teilbereich transparent, insbesondere lichtdurchlässig. In Kombination mit einer zumindest teilweise transparenten Außenwand kann eine Leuchtanzeige, beispielsweise mit mindestens einer LED oder einem Display, realisiert werden. Vorzugsweise ist das Feldgerät mit einer verschiedenfarbigen Leuchtanzeige nach dem NAMUR-Standard ausgestattet.
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Eine Wandstärke der Innenwand beträgt beispielsweise 0,1 mm bis 5 mm, insbesondere 0,2 mm bis 1 mm. Eine Wandstärke der Innenwand in diesem Bereich ist geeignet, um eine ausreichende Dehnbarkeit der Innenwand zu gewährleisten.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform variiert die Wandstärke der Innenwand, sodass die Innenwand in Bereichen mit hoher Rissgefahr der Außenwand stärker ist als in Bereichen mit geringer Rissgefahr der Außenwand. Bereiche mit geringer Rissgefahr sind beispielsweise gekrümmte, stabile Bereiche. Auf diese Weise ist das Gehäuse des Feldgeräts optimal an die Anforderungen im Betrieb des Feldgeräts angepasst.
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Zum Betrieb des Feldgeräts weist dieses eine Elektronikeinheit auf, die von dem Gehäuse zumindest teilweise umgeben ist. Durch das Gehäuse ist die Elektronikeinheit im Betrieb zuverlässig vor Feuchtigkeit geschützt.
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Das Gehäuse des Feldgeräts kann mehrteilig sein, wobei mindestens eines der Gehäuseteile eine Außenwand aus einem formstabilen Material und eine Innenwand aus einem dehnbaren Material aufweist. Durch ein mehrteiliges Gehäuse können auch komplexe Gehäusegeometrien einfach umgesetzt werden. Außerdem kann ein mehrteiliges Gehäuse bei der Montage des Feldgeräts vorteilhaft sein.
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Das Feldgerät kann ein Steuerkopf, ein elektromotorisches Ventil, ein Sensor, ein Durchflussregler, ein Durchflussmesser, ein Elektronikmodul oder eine Ventilinsel sein. Somit ist das Feldgerät vielseitig einsetzbar.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 ein erfindungsgemäßes Feldgerät,
- - 2 einen Schnitt durch das Feldgerät aus 1 und
- - 3 eine Detailansicht des Bereichs A aus 2.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Feldgerät 10 in einem montierten Zustand. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Feldgerät 10 ein Steuerkopf. Das Feldgerät 10 kann jedoch auch ein elektromotorisches Ventil, ein Sensor, ein Durchflussregler, ein Durchflussmesser, ein Elektronikmodul oder eine Ventilinsel sein.
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Das Feldgerät 10 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 12 mit den Gehäuseteilen 14, 16, 18, die jeweils aus Kunststoff bestehen. Die Gehäuseteile 14, 16, 18 können miteinander verschraubt, verklebt oder auf andere geeignete Weise miteinander verbunden sein. An den Schnittstellen zwischen den Gehäuseteilen 14, 16, 18 sind zusätzlich Dichtelemente 19 in Form von O-Ringen angeordnet, um zu verhindern, dass an den Schnittstellen Flüssigkeit in das Gehäuse 12 eindringen kann.
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Des Weiteren umfasst das Feldgerät 10 eine mechanische Schnittstelle 20, eine pneumatische Schnittstelle 22 und eine elektrische Schnittstelle 24.
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An die Schnittstellen 22, 24 können zur Inbetriebnahme des Feldgeräts 10 pneumatische Leitungen bzw. elektrische Leitungen angeschlossen werden. Die Leitungen sind der Einfachheit halber in den Figuren nicht gezeigt.
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2 zeigt einen Schnitt durch das Feldgerät 10 aus 1. In der Schnittdarstellung ist zu sehen, dass die Gehäuseteile 14, 16, 18 jeweils eine Außenwand 26 und eine Innenwand 28 aufweisen, die fest miteinander verbunden sind. Die einzelnen Außenwände 16 der Gehäuseteile 14, 16, 18 sind an ihrer Innenseite 29, abgesehen von einigen freibleibenden Befestigungsbereichen, vollständig von der Innenwand 28 bedeckt.
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Die Außenwand 26 der Gehäuseteile 14, 16, 18 besteht jeweils aus einem formstabilen Material, während die Innenwand 28 der Gehäuseteile 14, 16, 18 jeweils aus einem dehnbaren Material besteht. Durch eine derartige Ausbildung der Gehäuseteile 14, 16, 18 kann ein Innenraum des Feldgeräts 10, in dem eine Elektronikeinheit 30 angeordnet ist, auch dann fluiddicht abgedichtet sein, wenn in der Außenwand 26 Risse auftreten.
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Die Innenwand 28 kann beispielsweise durch Aufsprühen eines verflüssigten Kunststoffs auf Innenseite der Außenwand 26 hergestellt sein.
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Als Materialien für die Innenwand 28 eignen sich beispielsweise Polyurethan oder Silikon.
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Es können jedoch auch andere Materialien verwendet werden. Für das dehnbare Material der Innenwand 28 eignen sich insbesondere Materialien mit einer Bruchdehnung von 100 % bis 1000 %, vorzugsweise von mehr als 300 %.
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Eine Shorehärte des dehnbaren Materials der Innenwand 28 sollte 30 bis 95 Shore-A, vorzugsweise 60 bis 85 Shore-A, betragen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Wandstärke w der Innenwand 28 im Wesentlichen konstant und beträgt 0,1 mm bis 5 mm, insbesondere 0,2 mm bis 1 mm. In einer alternativen Ausführungsform kann die Wandstärke w der Innenwand 28 variieren, derart, dass die Wandstärke w der Innenwand 28 in besonders rissanfälligen Bereichen der Außenwand 26 stärker ist als in den übrigen Bereichen.
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3 zeigt einen Bereich A aus 2 in einer Detailansicht. In dem gezeigten Teilbereich 32 können die Innenwand 28 und die Außenwand 26 transparent ausgebildet sein, um eine Leuchtanzeige im Feldgerät 10 zu realisieren. Zu diesem Zweck kann innerhalb des Gehäuses 12 ein Leuchtmittel, beispielsweise eine oder mehrere LEDs, und/oder ein Display angeordnet sein. Diese Elemente sind in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Grundsätzlich können in allen Bereichen des Gehäuses 12 transparente Bereiche vorgesehen sein. Es ist auch möglich, einzelne Gehäuseteile 14, 16, 18 vollständig transparent auszubilden.
