DE102018132089B4

DE102018132089B4 - Feldgerät

Info

Publication number: DE102018132089B4
Application number: DE102018132089.2A
Authority: DE
Inventors: Thiérry Moser; Markus Beissert
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: DE102018132089A1

Abstract

Feldgerät (1) der Mess- und Automatisierungstechnik zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums umfassend:ein Gehäuse (10) mit einem Gehäusekörper (11), der in seinem Inneren eine Gehäusekammer (12) aufweist, welche durch eine Gehäusewand (13) umfasst ist;ein Sensormodul (20) zum Erfassen einer Messgröße und zum Bereitstellen von messgrößenabhängigen Signalen;eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (30) zum Betreiben des Sensormoduls und zum Bereitstellen von Messwerten von mindestens einer Messgröße des Sensormoduls, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung in einer Gehäusekammer angeordnet ist,wobei das Gehäuse aus einem Kunststoff insbesondere per Spritzgussverfahren gefertigt ist und eine erste Öffnung (10.1) zur Aufnahme eines Adapters (21) des Sensormoduls aufweist,wobei der Adapter mittels einer Mehrzahl von Schrauben (40) am Gehäuse fixiert ist, wobei die Schrauben von einer Außenseite des Gehäuses durch Schraubenlöcher (10.2) im Gehäuse jeweils in eine Gewindeöffnung (21.1) des Adapters eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung (50) zum Aufnehmen mechanischer Spannungen in axialer Richtung der Schrauben vorgesehen ist, um das Gehäuse zu entlasten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät der Mess- und Automatisierungstechnik zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums mit einem Kunststoffgehäuse und einem an das Gehäuse angeschlossenen Sensormodul.
Feldgeräte mit einem Gehäuse und einem Sensormodul sind bekannt, wie beispielsweise in der DE102005059662A1 gezeigt. Üblicherweise wird das Sensormodul mittels Schrauben am Gehäuse befestigt, was bei Kunststoffgehäusen jedoch problematisch sein kann, da Kunststoffe durch Schrauben vermittelte mechanische Spannungen nicht gut tolerieren.
Die DE8332045U1 zeigt eine Flanschverbindung zwischen einem Kunststoffgehäuse sowie einem Metallgehäuse eines Ultraschallsensors.
Die US5851083A zeigt ein Mikrowellen-Levelmessgerät, bei welchem ein Elektronikgehäuse mit einem Adapter über eine Flanschverbindung verbunden ist.
Die DE10227986A1 zeigt einen Sensor mit einem Gehäuse mit einem Befestigungsabschnitt, welcher Befestigungsabschnitt ein Haltemittel für eine Scheibe aufweist.
Die DE10139169A1 zeigt eine metallene Gewindebuchse.
Die DE202011102482U1 zeigt ein System mit einer Sensoreinheit, einem Elektronikmodul und einem Schutzgehäuse zur Bildung einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Prozessgröße.
Die GB724323A zeigt ein Anzeige- oder Messinstrument.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Feldgerät mit einem Kunststoffgehäuse vorzuschlagen, bei welchem eine mechanische Belastung durch eine Schraubanbindung eines Sensormoduls gemindert oder vermieden wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Feldgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
Ein erfindungsgemäßes Feldgerät der Mess- und Automatisierungstechnik zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums umfasst:

ein Gehäuse mit einem Gehäusekörper, der in seinem Inneren eine Gehäusekammer aufweist, welche durch eine Gehäusewand umfasst ist;
ein Sensormodul zum Erfassen einer Messgröße und zum Bereitstellen von messgrößenabhängigen Signalen;
eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung zum Betreiben des Sensormoduls und zum Bereitstellen von Messwerten von mindestens einer Messgröße des Sensormoduls, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung in einer Gehäusekammer angeordnet ist,
wobei das Gehäuse aus einem Kunststoff insbesondere per Spritzgussverfahren gefertigt ist und eine erste Öffnung zur Aufnahme eines Adapters des Sensormoduls aufweist,
wobei der Adapter mittels einer Mehrzahl von Schrauben am Gehäuse fixiert ist, wobei die Schrauben von einer Außenseite des Gehäuses durch Schraubenlöcher im Gehäuse jeweils in eine Gewindeöffnung des Adapters eingreifen,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung zum Aufnehmen mechanischer Spannungen in axialer Richtung der Schrauben vorgesehen ist, um das Kunststoffgehäuse zu entlasten.

In einer Ausgestaltung weist die mindestens eine Vorrichtung für mindestens eines der Schraubenlöcher jeweils einen hohlzylindrischen, metallischen Einsatz auf, welcher Einsatz dazu eingerichtet ist, mechanische Spannungen in axialer Richtung der Schraube zwischen einem Schraubenkopf und dem Adapter aufzunehmen,
wobei die Schrauben jeweils durch den Einsatz geführt sind.
Der Einsatz weist dabei entlang einer Schraubenachse bevorzugt eine Mindestlänge auf, welche Mindestlänge einer Wandstärke der Gehäusewand im Bereich der Schraubenlöcher entspricht.
In einer Ausgestaltung weist der Einsatz auf einer Außenseite eine Riffelung auf.
Durch die Riffelung wird der Einsatz im durch ein Spritzgussverfahren gefertigten Gehäuse fest gehalten.
In einer Ausgestaltung weist der Einsatz auf der Innenseite zumindest abschnittsweise ein Gewinde auf, welches auf einer dem Schraubenkopf zugewandten Seite des Einsatzes angeordnet ist, wobei das Gewinde komplementär zu einem Gewinde der Schraube ist.
Dadurch kann eine Unverlierbarkeit der Schraube sichergestellt werden.
In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung zur Verminderung mechanischer Spannungen zumindest einen Metallring auf, welcher das Gehäuse im Bereich der Schraubenlöcher umgreift,
wobei der Metallring mit den Schraubenlöchern fluchtende Bohrungen aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Schäfte der Schrauben aufzunehmen, wobei sich die Köpfe der Schrauben an dem Metallring abstützen.
So können mechanische Spannungen auf ein größeres Volumen der Gehäusewandung verteilt werden.
In einer Ausgestaltung weist der Ring eine radial einwärts gerichtete Schulter auf, welche einen axialen Anschlag bezüglich des Gehäuses oder des Adapters bildet.
So können mechanische Spannungen auf den Adapter umgeleitet werden.
In einer Ausgestaltung der Adapter zumindest im Bereich der Gewindeöffnungen aus einem Metall gefertigt.
Das Metall kann beispielsweise ein insbesondere rostfreier Edelstahl, oder Aluminium sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

1 beschreibt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Feldgerät mit einer Vorrichtung zum Aufnehmen mechanischer Spannungen in axialer Richtung von Schrauben.
2 beschreibt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Feldgerät mit einer Vorrichtung zum Aufnehmen mechanischer Spannungen in axialer Richtung von Schrauben.

1 zeigt ein Feldgerät 1 mit einem Gehäuse 10 mit einem Gehäusekörper 11, einer Gehäusekammer 12 und einer Gehäusewand 13, welche die Gehäusekammer ausbildet. In der Gehäusekammer ist eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 30 angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, das Feldgerät, insbesondere ein Sensormodul des Feldgeräts zu betreiben. Das Sensormodul 20 weist einen Adapter 21 auf, welcher in eine erste Öffnung 10.1, siehe Schnittzeichnung, eingebracht und mittels Schrauben am Gehäuse befestigt ist, wobei die Schrauben von einer Außenseite des Gehäuses durch Schraubenlöcher 10.2 im Gehäuse jeweils in eine Gewindeöffnung 21.1 des Adapters eingreifen. Das Eingreifen geschieht mittels eines Schraubengewindes 42.
Für mindestens eines der Schraubenlöcher weist das Feldgerät eine Vorrichtung 50 zum Aufnehmen mechanischer Spannungen in axialer Richtung der Schrauben in Form eines hohlzylindrischen, metallischen Einsatzes 51 auf, wobei die Schrauben jeweils durch den Einsatz geführt sind. Ein Schraubenkopf 41 liegt dabei in montiertem Zustand auf einem äußeren Ende des Einsatzes auf, wobei ein inneres Ende des Einsatzes auf dem Adapter aufliegt. Durch Anziehen der Schraube wird also eine mechanische Spannung zwischen Schraubenkopf 41 und dem Adapter 21 mittels des Einsatzes 51 übertragen. Der Einsatz kann wie hier gezeigt auf einer Außenseite eine Riffelung 51.1 aufweisen. Durch die Riffelung wird der Einsatz im durch ein Spritzgussverfahren gefertigten Gehäuse fest gehalten. Aufgrund des größeren Außendurchmessers des Einsatzes im Vergleich zur Schraube im Bereich des Schaftes ist eine Kraftdichte an der Grenzfläche zwischen der Riffelung und der Gehäusewand deutlich geringer als zwischen einer üblichen Grenzfläche zwischen einem Schraubengewinde und einer Gehäusewand mit Gewindebohrung.
Der Einsatz kann wie hier dargestellt auf der Innenseite zumindest abschnittsweise ein Einsatzgewinde 51.2 aufweisen, welches auf einer dem Schraubenkopf zugewandten Seite des Einsatzes angeordnet ist, wobei das Gewinde komplementär zu einem Gewinde der Schraube 42 ist. Dadurch kann eine Unverlierbarkeit der Schraube sichergestellt werden.
2 zeigt ein Feldgerät 1 mit einem Gehäuse 10 mit einem Gehäusekörper 11, einer Gehäusekammer 12 und einer Gehäusewand 13, welche die Gehäusekammer ausbildet. In der Gehäusekammer ist eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 30 angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, das Feldgerät, insbesondere ein Sensormodul des Feldgeräts zu betreiben. Das Sensormodul 20 weist einen Adapter 21 auf, welcher in eine erste Öffnung 10.1, siehe Schnittzeichnung, eingebracht und mittels Schrauben 40 am Gehäuse befestigt ist, wobei die Schrauben von einer Außenseite des Gehäuses durch Schraubenlöcher 10.2 im Gehäuse jeweils in eine Gewindeöffnung 21.1 des Adapters eingreifen. Das Eingreifen geschieht mittels eines Schraubengewindes 42.
Das Feldgerät weist eine Vorrichtung 50 zum Aufnehmen mechanischer Spannungen in axialer Richtung der Schrauben in Form eines Metallrings 52 auf, welcher das Gehäuse im Bereich der Schraubenlöcher umgreift, wobei der Metallring mit den Schraubenlöchern fluchtende Bohrungen 52.1 aufweist, welche dazu eingerichtet sind, Schäfte 43 der Schrauben aufzunehmen, wobei sich die Köpfe 41 der Schrauben an dem Metallring abstützen.
Durch ein Anziehen der Schrauben 40 bei der Montage des Feldgeräts verteilt der Metallring Anpresskräfte auf einen Bereich welcher deutlich größer ist, als ein Bereich einer Kraftwirkung einer gemäß dem Stand der Technik eingesetzten Verschraubung.
Der Metallring kann wie hier gezeigt eine radial einwärts gerichtete Schulter 52.2 aufweisen, welche einen axialen Anschlag 52.21 bezüglich des Gehäuses oder des Adapters bildet. Überschüssige Anpresskräfte können somit auf den Adapter umgeleitet werden, welcher bevorzugt metallisch ist.
Bezugszeichenliste

1: Feldgerät
10: Gehäuse
10.1: erste Öffnung
10.2: Schraubenloch
11: Gehäusekörper
12: Gehäusekammer
13: Gehäusewand
20: Sensormodul
21: Adapter
21.1: Gewindeöffnung
30: elektronische Mess-/Betriebsschaltung
40: Schraube
41: Schraubenkopf
42: Schraubengewinde
43: Schraubenschaft
50: Vorrichtung zum Aufnehmen mechanischer Spannungen
51: hohlzylindrischer Einsatz
51.1: Riffelung
51.2: Einsatzgewinde
52: Metallring
52.1: fluchtende Bohrungen
52.2: radial einwärts gerichtete Schulter
52.21: axialer Anschlag

Claims

Feldgerät (1) der Mess- und Automatisierungstechnik zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums umfassend: ein Gehäuse (10) mit einem Gehäusekörper (11), der in seinem Inneren eine Gehäusekammer (12) aufweist, welche durch eine Gehäusewand (13) umfasst ist; ein Sensormodul (20) zum Erfassen einer Messgröße und zum Bereitstellen von messgrößenabhängigen Signalen; eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (30) zum Betreiben des Sensormoduls und zum Bereitstellen von Messwerten von mindestens einer Messgröße des Sensormoduls, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung in einer Gehäusekammer angeordnet ist, wobei das Gehäuse aus einem Kunststoff insbesondere per Spritzgussverfahren gefertigt ist und eine erste Öffnung (10.1) zur Aufnahme eines Adapters (21) des Sensormoduls aufweist, wobei der Adapter mittels einer Mehrzahl von Schrauben (40) am Gehäuse fixiert ist, wobei die Schrauben von einer Außenseite des Gehäuses durch Schraubenlöcher (10.2) im Gehäuse jeweils in eine Gewindeöffnung (21.1) des Adapters eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung (50) zum Aufnehmen mechanischer Spannungen in axialer Richtung der Schrauben vorgesehen ist, um das Gehäuse zu entlasten.
Feldgerät nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Vorrichtung (50) für mindestens eines der Schraubenlöcher jeweils einen hohlzylindrischen, metallischen Einsatz (51) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, mechanische Spannungen in axialer Richtung der Schraube zwischen einem Schraubenkopf (41) und dem Adapter aufzunehmen, wobei die Schrauben jeweils durch den Einsatz geführt sind.
Feldgerät nach Anspruch 2, wobei der Einsatz auf einer Außenseite eine Riffelung (51.1) aufweist.
Feldgerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Einsatz auf der Innenseite zumindest abschnittsweise ein Einsatzgewinde (51.2) aufweist, welches auf einer dem Schraubenkopf zugewandten Seite des Einsatzes angeordnet ist, wobei das Gewinde komplementär zu einem Gewinde der Schraube (42) ist.
Feldgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung zur Verminderung mechanischer Spannungen zumindest einen Metallring (52) aufweist, welcher das Gehäuse im Bereich der Schraubenlöcher umgreift, wobei der Metallring mit den Schraubenlöchern fluchtende Bohrungen (52.1) aufweist, welche dazu eingerichtet sind, Schäfte (43) der Schrauben aufzunehmen, wobei sich die Köpfe (41) der Schrauben an dem Metallring abstützen.
Feldgerät nach Anspruch 5, wobei der Ring eine radial einwärts gerichtete Schulter (52.2) aufweist, welche einen axialen Anschlag (52.21) bezüglich des Gehäuses oder des Adapters bildet.
Feldgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Adapter zumindest im Bereich der Gewindeöffnungen aus einem Metall gefertigt ist.