DE102022122565A1

DE102022122565A1 - Stellungsregler und Verfahren zum Herstellen eines Stellungsreglers

Info

Publication number: DE102022122565A1
Application number: DE102022122565.8A
Authority: DE
Inventors: Christof Weigand; Matthias Grasz; Nikolai Schulz
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2024-03-07
Also published as: WO2024052272A1

Abstract

Bei einem Stellungsregler (1) für einen pneumatischen Stellantrieb zum Betätigen einer Stellarmatur, wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, der einen elektropneumatischen Wandler (3), wie ein Strom-Druck-Wandler, eine Leiterplatte (5), die eine Versorgungselektronik (50) zum Betätigen des elektropneumatischen Wandlers (3) umfasst, und ein Gehäuse (11), das einen Innenraum (100) umgibt, umfasst, ist ein in den Innenraum (100) eingesetzter Tragkörper (6) vorgesehen, an dem die Leiterplatte (5) befestigt ist, wobei das Gehäuse (11) und der Tragkörper (6) zur insbesondere pneumatischen Unterteilung des Innenraums (100) in ein Elektronikkompartiment (110) zum Aufnehmen wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere der Versorgungselektronik (50), und ein Wandlerkompartiment (130) zum Aufnehmen des elektropneumatischen Wandlers (3), auf einander abgestimmt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellungsregler für einen pneumatischen Stellantrieb zum Betätigen einer Stellarmatur, wie einem Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, insbesondere einer petrochemischen Anlage, eines Kraftwerks, einer Brauerei oder dergleichen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stellungsreglers.
EP 0 587 170 B1 beschreibt einen elektropneumatischen Signalumformer, der modular aufgebaut und explosionssicher sein soll. Ein Strom-Druck-Wandler ist in einem hohlen Gehäuseabschnitt angeordnet, das einen Pneumatikversorgungsanschluss und einen Pneumatikausgang zu Steuerung eines Stellantriebs hat. Das Gehäuse umfasst auch einen Kastenabschnitt mit darin untergebrachten elektrischen Kontakten. In dem Gehäuse sind elektrische, pneumatische und elektropneumatische Komponenten untergebracht. Das Gehäuse hat ein Elektronikgehäusemodul für die elektrischen Komponenten und ein darin einschraubbares Druckgehäusemodul für die pneumatischen und elektropneumatischen Komponenten. Das Elektronikgehäusemodul ist von dem Druckgehäusemodul durch eine Modulwand getrennt, durch welche Leiter explosionssicher zum Kontaktieren der elektropneumatischen Komponenten geführt sind. Im Elektronikgehäusemodul ist auch ein Drucksensor angeordnet. Die gemeinsame Anordnung des Strom-Druck-Wandlers und pneumatischer Komponenten, die allesamt Abluft erzeugen, in derselben Kammer, erschwert eine präzise eine Überwachung und Steuerung.
Bei einem unsachgemäßen Gebrauch elektropneumatischer Stellungsregler besteht ein Risiko, dass in die Gehäusekammer eingebrachter Schmutz zu Ablagerungen an der Stellungsreglerelektronik und Elektropneumatik führen kann. Schmutzablagerungen können zu Beschädigungen oder Fehlfunktionen führen, beispielweise durch Kurzschlüsse elektrischer Kontakte. Es hat sich gezeigt, dass mit dem Eintrag von Schmutz beispielsweise bei einer Beschädigung oder Verunreinigung der Pneumatikdruckversorgung, oder die Verwendung einer Pneumatikdruckversorgung minderer Qualität zu rechnen ist.
Wenn ein explosives und/oder entzündbares Gas, beispielsweise Erdgas, als Pneumatikmedium genutzt werden soll, besteht außerdem die Anforderung darin, dass eine Leckage des brennbaren Gases am Stellungsregler nicht erlaubt ist. Das brennbare Pneumatikmedium muss durch eine Sammelleitung abgeführt werden. Solche brennbaren Gase können außerdem korrosiv wirken und zu Beschädigungen von Elektronikkomponenten führen. Zudem ist denkbar, dass es durch elektrische Ströme zu Entzündungen kommen kann.
Bei üblichen Stellungsreglern sind für die verschiedenen elektronischen Komponenten Platinen vorgesehen, die beabstandet vom Strom-Druck-Wandler angeordnet und in verschiedenen Räumen individuell gekapselt werden. Dies hat einen hohen Raumbedarf zur Folge. Es bedarf außerdem einer großen Anzahl von Durchführungen mit entsprechend hohem Fertigungs- und Montageaufwand und Leckagerisiko.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Stellungsregler bereit zu stellen, der die Nachteile des Stands der Technik überwindet, der insbesondere einfach, raumsparend und/oder kostengünstig zu fertigen ist und/oder geeignet ist zur Verwendung eines kritischen Pneumatikmediums, wie eines korrosiven, verschmutzten, explosiven und/oder entzündbaren Pneumatikmedium. Diese Aufgabe lösen die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Demnach ist ein Stellungsregler für einen pneumatischen Stellantrieben zum Betätigen einer Stellarmatur wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, insbesondere einer petrochemischen Anlage, eines Kraftwerks, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, insbesondere einer Brauerei, oder dergleichen vorgesehen. Der Stellungsregler umfasst einen elektropneumatischen Wandler, eine Leiterplatte und ein Gehäuse.
Insbesondere kann der elektropneumatische Wandler als ein Strom-Druck-Wandler realisiert sein. Ein elektropneumatischer Wandler realisiert eine elektropneumatische Komponente eines Stellungsreglers. Ein elektropneumatischer Wandler ist vorzugsweise dazu ausgelegt und eingerichtet, einen Wandlerdruck abhängig von einem elektrischen Signal einzustellen. Vorzugsweise ist ein elektropneumatischer Wandler dazu ausgelegt und eingerichtet, den Wandlerdruck ausgehend von einerseits einer Pneumatikquelle, die ein unter Druck stehendes Pneumatikmedium, wie Raumluft, Stickstoff, oder dergleichen, bei einem Versorgungsdruck bereitstellt, und andererseits einer Pneumatiksenke, wie der Atmosphäre, die einen Referenzdruck, beispielsweise entsprechend dem Umgebungsdruck, definiert, einzustellen. Weiter bevorzugt ist ein elektropneumatischer Wandler dazu eingerichtet, den Wandlerdruck unter Berücksichtigung eines, insbesondere analogen oder digitalen, elektrischen Signals, wie ein Stromsignal oder ein Spannungssignal, einzustellen. Beispielsweise kann der elektropneumatische Wandler als Strom-Druck-Wandler realisiert sein und insbesondere den Wandlerdruck proportional oder zumindest im Wesentlichen proportional zu einem Stromsignal einstellen. Der elektropneumatische Wandler ist vorzugsweise dazu ausgelegt und eingerichtet, an einem Wirkeingang oder Wirkausgang den Wandlerdruck für wenigstens eine andere Pneumatikkomponente, wie einen pneumatischen Verstärker, bereitzustellen. Vorzugsweise bezeichnet eine Pneumatikkomponente eine rein pneumatisch bzw. mechanisch-pneumatisch wirkende Komponente insbesondere frei von Elektronik. Anders gesagt sei klar, dass im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zwischen einerseits reinen Pneumatikkomponenten, andererseits reinen Elektronikkomponenten und ferner elektropneumatischen Hybridkomponenten unterschieden werden kann. Für den Betrieb mit einem brennbaren Pneumatikmedium, insbesondere Erdgas, kann die wenigstens eine Elektronikkomponente, der wenigstens eine elektropneumatische Wandler und/oder der eventuelle wenigstens eine Pneumatiksensor eigensicher betrieben werden.
Die Leiterplatte umfasst eine Versorgungselektronik für den elektropneumatischen Wandler. Optional kann die Leiterplatte eine Steuerungs- und/oder Regelungselektronik zum Betätigen des elektropneumatischen Wandlers umfassen. Alternativ ist denkbar, dass die Steuerungs- und/oder Regelungselektronik für den elektropneumatischen Wandler auf mehrere Elektronikkomponenten, insbesondere Platinen des Stellungsreglers, vorzugsweise umfassend die Leiterplatte, aufgeteilt ist. Mit Leiterplatte kann im Allgemeinen ein vorzugsweise flächiges Bauteil aus einem elektrisch isolierenden Material, wie einem vorzugsweise faserverstärkten Kunststoffmaterial, einem Keramik-Material, Hartpapier oder dergleichen, bezeichnet sein, dem elektrische und/oder elektronische Komponenten befestigt sind. Leiterplatten können gebräuchlich als sogenannte Platinen ausgeführt sein. Insbesondere weist die Leiterplatte an wenigstens einer Oberfläche, vorzugsweise an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen, Leiterbahnen auf. Die Leiterbahnen sind vorzugsweise fest an der wenigstens einen Oberfläche der Leiterplatte angebracht, beispielsweise aufgedruckt oder angelötet. Zusätzlich oder alternativ kann die Leiterplatte mit Durchführungen ausgestattet sein, um Leiterbahnen an einer ersten Oberfläche, beispielsweise der Oberseite, mit Leiterbahnen einer zweiten Oberfläche, beispielsweise der Unterseite, elektrisch zu verbinden. Elektrische und/oder elektronische Komponenten, wie Mikrochips, Mikroprozessoren, Widerstände, Kapazitäten, Dioden, Kontaktierungen, Steckanschlüsse oder ähnliches, können an wenigstens einer Oberfläche der Leiterplatte, vorzugsweise unter elektrische Kontaktierung von Leiterbahnen, befestigt, beispielsweise angeklebt, angeklemmt, verschraubt und/oder angelötet, sein. Eine Leiterplatte hat im Allgemeinen eine flächige Gestalt, wobei der Flächenumriss vorzugsweise angepasst an das die Leiterplatte aufnehmende Gehäuse, beispielsweise halbkreisförmig, ausgestaltet sein kann. Die Leiterplatte hat vorzugsweise eine Breitendimension und eine Längendimension, die im Wesentlichen die gleiche Größenordnung aufweisen oder deren Maße um nicht mehr als ein Hundertfaches, insbesondere nicht mehr als ein Zehnfaches, voneinander abweichen. Die Leiterplatte hat eine Dickendimension, die wesentlich geringer ist als die Breitendimension und die Längendimension der Leiterplatte, wobei deren Maß beispielsweise um zumindest das Zehnfache, insbesondere um zumindest das Hundertfache, kleiner ist. Durchführungen oder ähnliches erstrecken sich in der Dickendimension durch die Leiterplatte hindurch.
Das Gehäuse umgibt einen Innenraum. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus zumindest zwei lösbar miteinander verbundenen Schalenteilen, durch die der Innenraum vollumfänglich begrenzt ist. Die das Gehäuse bildenden Schalenteile können beispielsweise realisiert sein als ein topfförmiger Grundkörper mit wenigstens einer Öffnung und eine lösbare Abdeckung, welche die Öffnung in einem betriebsgemäßen Montagezustand vollständig verschließt. Das Gehäuse kann zur vorzugsweise staubund/oder wassergeschützten Unterbringung elektrischer, elektronischer, elektropneumatischer, pneumatischer und anderer Komponenten ausgelegt und eingerichtet sein. Das Gehäuse ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Innenraum als ein druck-gekapselter Raum ausgebildet ist. Das Gehäuse kann beispielsweise entsprechend der Schutzart IP65 oder besser ausgebildet sein. Ein Gehäuse zur staubund/oder wassergeschützten Unterbringung elektrischer Komponenten kann beispielsweise gemäß einer Schutzart des sogenannten International Protection Code (IP-Code) definiert sein. Schutzarten können den Schutzgrad des Gehäuses gegen Berührung, Fremdkörper, Wasser und dergleichen beschreiben. IP-Codes können beispielsweise gemäß IEC 529, EN 60529, DIN VDE 0470-1 in der jeweils 2014 geltenden Fassung festgelegt sein. Die erste Ziffer des IP-Code bezeichnet den Schutz gegen Fremdkörper und Berührung, wobei ein höherer Wert einen ausgeprägteren Schutz bestimmt. Die erste Ziffer kann folgende Bedeutung haben: 3: geschützt gegen feste Fremdkörper größer als 2,5 mm und gegen Berührung mit Werkzeug; 4: geschützt gegen feste Fremdkörper größer als 1 mm und gegen Berührung mit Draht; 5: geschützt gegen Staub und Berührung; 6: Dicht gegen Staub, geschützt gegen Berührung. Die zweite Ziffer des IP-Code betrifft den Schutz gegen Wasser. Die zweite Ziffer kann folgende Bedeutung haben: 3: geschützt gegen Sprühwasser; 4: geschützt gegen Spritzwasser; 5: geschützt gegen Strahlwasser; 6: geschützt gegen starkes Strahlwasser oder schwere See; 7: geschützt gegen zeitweiliges Untertauchen; 8: geschützt gegen dauerhaftes Untertauchen. Das Gehäuse kann beispielsweise wenigstens der Schutzart IP 65, wenigstens IP 66, wenigstens IP 67, wenigstens IP 68 oder wenigstens IP 69 entsprechen.
Der erfindungsgemäße Stellungsregler umfasst einen in den Innenraum eingesetzten Tragkörper. An dem Tragkörper ist die Leiterplatte befestigt. Der Tragkörper kann insbesondere plattenförmig gebildet sein, wobei ein solcher Tragkörper als Trägerplatte bezeichnet sein kann. Mit plattenförmig kann ein im Verhältnis zum Volumen des Gehäuses relativ flacher Körper bezeichnet sein. Die Trägerplatte kann beispielsweise eine Plattenbreite und eine Plattenlänge aufweisen, die wesentlich größer sind als die Plattenhöhe. Die Plattenlänge und/oder die Plattenbreite ist bzw. sind wenigstens 5-mal, vorzugsweise wenigstens 10-mal, so groß wie die Plattenhöhe. Plattenbreite, Plattenhöhe und Plattenlänge können im Allgemeinen quer, insbesondere senkrecht, relativ zu einander orientierte Dimensionsangaben der Trägerplatte bezeichnen. Die Plattenlänge kann größer sein als die Plattenbreite. Die Plattenlänge kann beispielsweise im Bereich 1-mal bis 8-mal, bis 5-mal oder bis 2-mal so groß sein wie die Plattenbreite. Die Tragplatte kann beispielsweise kreis- oder ringförmig sein, wobei der Kreis- oder Ringdurchmesser der Plattenbreite- und länge entsprechen kann.
Das Gehäuse und der Tragkörper sind zur insbesondere pneumatischen Unterteilung des Innenraums in ein Elektronikkompartiment und ein Wandlerkompartiment aufeinander abgestimmt. Das Elektronikkompartiment ist ausgelegt zum Aufnehmen wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente. Insbesondere ist das Elektronikkompartiment zum Aufnehmen der Versorgungselektronik ausgelegt. und/oder Alternativ oder Zusätzlich kann das Elektronikkompartiment zum Aufnehmen einer Steuerungs- und/oder Regelungselektronik, oder dergleichen, ausgelegt sein. Das Wandlerkompartiment ist zum Aufnehmen des elektropneumatischen Wandlers ausgelegt. Beispielsweise kann Tragkörper ein in den Innenraum einsetzbares Wandteil realisieren, um den Innenraum in einerseits Elektronikkompartiment und andererseits Wandlerkompartiment zu unterteilen. Insbesondere bildet der Tragkörper, vorzugsweise gemeinsam mit der Leiterplatte, einen Raumteiler für den Innenraum. Vorzugsweise kann der Tragkörper an eine Kontur, insbesondere eine Innenumfangskontur, im Innenraum des Gehäuses formabgestimmt sein. Es kann bevorzugt sein, dass der Tragkörper zumindest abschnittsweise an den Innenraum formangepasst ist. Beispielsweise kann die Breite und/oder Länge des Tragkörpers auf eine lichte Weite des Innenraums abgestimmt sein. Der Tragkörper und das Gehäuse, insbesondere der Innenraum, können beispielsweise einen zumindest abschnittsweise komplementären Querschnitt aufweisen. In einem betriebsgemäßen Montagezustand des Stellungsreglers trennt der Tragkörper das Elektronikkompartiment räumlich und/oder pneumatisch von dem Wandlerkompartiment. In einem betriebsgemäßen Montagezustand des Stellungsreglers kann durch den Tragkörper eine druckdichte Trennung des Gehäuse-Innenraums in einerseits das Wandlerkompartiment und andererseits das Elektronikkompartiment realisiert sein. Ein druckfester Bereich oder druckfestes Kompartiment des Stellungsreglers kann beispielsweise druckfest für eine Umgebung mit explosiver oder entzündlicher Atmosphäre ausgelegt und eingerichtet sein. Beispielsweise können unterschiedliche Bereiche in dem Gehäuse mittels des Tragkörpers zum Erfüllen der Explosionsschutzanforderungen „Ex d“, also der Zündschutzart der druckfesten Kapselung „Ex d“, voneinander getrennt sein. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion lässt sich ein besonders einfacher, kostengünstig herstellbarer, kompakter und zuverlässiger Stellungsregler realisieren. Durch die Unterteilung des Innenraums in ein Elektronikkompartiment und ein davon getrennt das Wandlerkompartiment können Korrosion und/oder Verschmutzungen an elektronischen Bauteilen insbesondere auf der Leiterplatte vermieden werden. Der Innenraum des Gehäuses kann vorzugsweise zum Bilden eines druck-gekapselten Raums mit einer oder mehreren pneumatischen und/oder druckdichten Trennungen ausgestattet sein. Vorzugsweise bildet das Wandlerkompartiment wenigstens einen druckgekapselten Raum. Insbesondere bildet das Elektronikkompartiment einen anderen druckgekapselten Raum.
Bei einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers ist der elektropneumatische Wandler an einer Seite des Tragkörpers angeordnet, insbesondere befestigt, die von dem Elektronikkompartiment und/oder der Leiterplatte abgewandt ist. Wenn der elektropneumatische Wandler am Tragkörper befestigt ist, kann es bevorzugt sein, dass der elektropneumatische Wandler elektrisch, beispielsweise mittels eines Steckers oder dergleichen, mit der Leiterplatte verbindbar ist. Bei einer alternativen Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers hat die Leiterplatte an ihrer dem Wandlerkompartiment zugewandten Fläche eine Verbindungsstelle zum, vorzugsweise lösbaren, Befestigen des elektropneumatischen Wandlers an der Leiterplatte. Es kann bevorzugt sein, dass die Leiterplatte an der dem Elektronikkompartiment zugewandten Seite des Tragkörpers angeordnet ist. Die Verbindungsstelle kann beispielsweise durch einen Steckverbinder, eine Steckeraufnahme oder dergleichen realisiert sein. Vorzugsweise ist der elektropneumatische Wandler an einer zu dem Elektronikkompartiment abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet, insbesondere befestigt.
Gemäß einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers umfasst das Wandlerkompartiment wenigstens eine Aufnahme. Die Aufnahme kann auch als Wandleraufnahme bezeichnet sein. Im Bereich der Aufnahme begrenzt der Tragkörper eine Durchführung, die sich von dem Gehäuse zur Leiterplatte erstreckt. Vorzugsweise ist die Aufnahme zumindest teilweise durch einen Boden, eine Umfangswand und/oder einen anderen Gehäusewandabschnitte des Gehäuses begrenzt. Die Umfangswand bezeichnet den Teil des Gehäuses, welches den Innenraum einschließlich etwaiger Vertiefungen im Boden seitlich begrenzt. Die Aufnahme kann beispielsweise durch eine Einbuchtung des Gehäuses, etwa eine Vertiefung im Boden, oder dergleichen gebildet sein. Eine Gehäuseeinbuchtung ist Allgemeinen durch einen oder mehrere Gehäusewandabschnitte begrenzt sein. Es kann bevorzugt sein, dass die Aufnahme einerseits durch das Gehäuse und andererseits durch den Tragkörper mit der daran gehaltenen Leiterplatte begrenzt ist. Der Tragkörper und die Leiterplatte grenzen an die Aufnahme. Bevorzugt begrenzt die Leiterplatte die Aufnahme zumindest teilweise. Vorzugsweise ist der elektropneumatische Wandler zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb dieser Aufnahme angeordnet. Die Durchführung kann einen Teil einer Kammer bilden, welche die Aufnahme realisiert. Der Innenraum des Gehäuses kann vorzugsweise eine Vielzahl von Teilbereichen untergliedert sein, wobei ein erster Teilbereich oder mehrere erste Teilbereiche dem Wandlerkompartiment und ein zweiter Teilbereich oder mehrere zweite Teilbereiche dem Elektronikkompartiment zugeordnet sein können. Die verschiedenen Teilbereiche können durch Kammern innerhalb des Gehäuses realisiert sein. Vorzugsweise ist ein erster Teilbereich des Innenraums durch die Aufnahme für den elektropneumatischen Wandler realisiert. Mehrere erste Teilbereiche können voneinander, insbesondere pneumatisch und/oder druckdicht, getrennt sein, beispielsweise durch Gehäusewandabschnitte. Vorzugsweise bilden die verschiedenen Teilbereiche im Inneren des Gehäuses individuell druck-gekapselte Räume. Einzelne druck-gekapselte Räume sind in Relation zu einander druckdicht. Der dem Wandlerkompartiment zugeordnete Teilbereich, der den elektropneumatischen Wandler aufnimmt, bildet einen ersten individuell druck-gekapselten Raum. Mehrere einzelne, dem Wandlerkompartiment zugeordnete Teilbereiche, die je wenigstens einen oder genau einen Pneumatiksensor aufnehmen, bilden mehrere zweite individuell druck-gekapselten Räume. Ein Austausch an Pneumatikmedium in einen und/oder aus einem druck-gekapselten Raum ist in betriebsgemäßem Zustand vorzugsweise ausschließlich mittels einer bestimmten Anzahl vorbestimmter Pneumatikleitungen möglich, vorzugsweise genau einer Pneumatikleitung, genau zwei Pneumatikleitungen oder genau drei Pneumatikleitungen. Vorzugsweise ist der erste druck-gekapselte Raum mittels genau zwei Pneumatikleitungen, nämlich der Belüftungsleitung und einem Abluftkanal, ausgestattet. Bevorzugt weisen die zweiten druck-gekapselten Räume je nur genau eine einzige Pneumatikleitung auf. Das Elektronikkompartiment kann einen weiteren individuell druck-gekapselten Raum realisieren, wobei das Elektronikkompartiment frei von einer oder mit genau einer, insbesondere als Entlüftungsleitung ausgeführten, Pneumatikleitung ausgestattet sein kann. Optional kann das Pneumatikkompartiment einen zusätzlichen individuell druck-gekapselten Raum bilden. Die Anzahl der Pneumatikleitungen, mit denen das Pneumatikkompartiment ausgestattet ist, kann vorzugsweise der Summe der Pneumatikleitungen des erste und des zweiten druck-gekapselten Raums entsprechen.
Bei einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsmäßen Stellungsreglers umfasst das Wandlerkompartiment wenigstens eine weitere Aufnahme, in der wenigstens ein Pneumatiksensor angeordnet ist. Die weitere Aufnahme kann auch als Sensoraufnahme bezeichnet sein. Ein Pneumatiksensor kann beispielsweise ein Drucksensor, ein Temperatursensor, ein Luftfeuchtesensor, oder ähnliches, oder eine Kombination mehrerer oder aller der genannten Sensoren sein. Das Wandlerkompartiment kann insbesondere mehrere Aufnahmen für eine Vielzahl an Pneumatiksensoren aufweisen. Es sei klar, dass alternativ oder zusätzlich wenigstens ein Pneumatiksensor in der Aufnahme für den elektropneumatischen Wandler angeordnet sein kann. Die wenigstens eine weitere Aufnahme ist vorzugsweise zumindest teilweise durch einen Boden, eine Umfangswand und/oder einen anderen Gehäusewandabschnitt des Gehäuses begrenzt. Die wenigstens eine weitere Aufnahme kann beispielsweise durch eine Einbuchtung des Gehäuses oder dergleichen gebildet sein, die vom Boden und einem Gehäusewandabschnitt eingerahmt sein kann. An die weitere Aufnahme grenzen vorzugsweise der Tragkörper und die Leiterplatte an. Insbesondere begrenzt der Tragkörper im Bereich der weiteren Aufnahme eine weitere Durchführung, die, insbesondere von dem Gehäuse, zum Pneumatiksensor und/oder zur Leiterplatte führt. Die weitere Durchführung kann zu einem an der Leiterplatte angeordneten, insbesondere befestigten, Pneumatiksensor führen. Vorzugsweise ist ein weiterer erster Teilbereich des Innenraums durch die weitere Aufnahme für den Pneumatiksensor realisiert. Mehrere weitere erste Teilbereiche können voneinander, insbesondere pneumatisch und/oder druckdicht, getrennt sein, beispielsweise durch Gehäusewandabschnitte. Beispielsweise kann der Stellungsregler im Wandlerkompartiment eine Wandleraufnahme und mehrere Sensoraufnahmen umfassen, die von einander pneumatisch und/oder druckdicht getrennt sind. Es kann bevorzugt sein, dass im Stellungsregler verschiedene Messstellen vorgesehen sind, und den verschiedenen Messstellen je wenigstens einer der mehreren unterschiedlichen Pneumatiksensoren zugeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst der Stellungsregler im Wandlerkompartiment mehrere insbesondere weitere Aufnahmen mit darin angeordneten unterschiedlichen Pneumatiksensoren, um unterschiedliche Drucke in dem Stellungsregler zu erfassen, beispielsweise einen Druck des Pneumatikmediums an einem Eingang und/oder Ausgang des elektropneumatischen Wandlers, einen Druck des Pneumatikmediums an einem mit einer Pneumatikquelle verbundenen Versorgungseingang des Stellungsreglers und/oder einen Druck des Pneumatikmediums an einem Stellausgang des Stellungsreglers zum Betätigen eines pneumatischen Stellantriebs.
Bei einer Weiterbildung eines Stellungsreglers mit wenigstens einem Pneumatiksensor ist dieser an einer dem Wandlerkompartiment zugewandten Fläche der Leiterplatte angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist der Pneumatiksensor an der Leiterplatte gehalten. Es kann bevorzugt sein, dass der wenigstes eine Pneumatiksensor fest mit der Leiterplatte verbunden ist, beispielsweise angelötet. Es kann bevorzugt sein, dass an der Leiterplatte, insbesondere auf deren Oberseite, eine Steuerungs- und/oder Regelungselektronik angeordnet ist, die signalübertragungsgemäß durch Leiterbahnen und/oder Durchführungen oder dergleichen mit dem wenigstens einen, insbesondere auf der Unterseite der Leiterplatte angeordneten, Pneumatiksensor verbunden ist. Der wenigstens eine Pneumatiksensor, insbesondere die mehreren Pneumatiksensoren, vorzugweise sämtliche Pneumatiksensoren des Stellungsreglers, sind an der dem Elektronikkompartiment abgewandten Fläche der Leiterplatte angeordnet. Die Leiterplatte kann mehrere Pneumatiksensoren tragen. Bevorzugt ist der Pneumatiksensor bzw. sind die Pneumatiksensoren elektrisch mit der Leiterplatte verbunden. Insbesondere ist denkbar, dass wenigstens ein Pneumatiksensor in einer oder mehreren der wenigstens einen weiteren Aufnahme und getrennt von der Leiterplatte angeordnet ist bzw. sind, beispielsweise auf einer separaten Platine, an dem Tragkörper, dem Gehäuse, oder dergleichen. Vorzugsweise sind mehrere verschiedene Pneumatiksensoren an derselben dem Wandlerkompartiment zugewandten Fläche der Leiterplatte angeordnet. Es kann bevorzugt sein, dass der wenigstens eine Pneumatiksensor im Bereich der weiteren Durchführung an der Leiterplatte angeordnet ist. Bei einem Tragkörper, insbesondere einer, Tragplatte mit mehreren Durchführungen können im jeweiligen Bereich der mehreren Durchführungen verschiedene Pneumatiksensoren angeordnet sein. Vorzugsweise ist zumindest ein Pneumatiksensor im Bereich der Durchführung für den elektropneumatischen Wandler angeordnet.
Gemäß einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers ist an dem Tragkörper zumindest ein Dichtelement, wie ein Dichtungsring, gehalten, um das Wandlerkompartiment, insbesondere die Aufnahme (die Wandleraufnahme) und/oder die wenigstens eine weitere Aufnahme (die wenigstens eine Sensoraufnahme), pneumatisch und/oder druckdicht von dem Elektronikkompartiment zu trennen. Insbesondere ist wenigstens ein Dichtelement, vorzugsweise ein Dichtungsring, zwischen dem Tragkörper und der Leiterplatte angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist insbesondere wenigstens ein Dichtelement, vorzugsweise ein Dichtungsring, zwischen dem Tragkörper und dem Gehäuse angeordnet. Bei einem aus mehreren Kammern zusammengesetzten Innenraum kann jede der Kammern wenigstens ein Dichtelement zugeordnet sein, um die jeweilige Kammer von einer oder mehreren anderen pneumatisch und/oder druckdicht zu trennen. Beispielsweise kann jeder Aufnahme und/oder weiteren Aufnahme je wenigstens ein Dichtelement zugeordnet sein. Es kann bevorzugt sein, dass an einem Tragelement an jeder Durchführung wenigstens ein Dichtelement, vorzugweise je zwei Dichtelemente, insbesondere je ein Dichtelement an den gegenüberliegenden Enden der Seiten der Durchführung oder Durchführungen angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers weist das Gehäuse eine Umfangswand auf und einen von der Umfangswand zumindest teilumfänglich umgebenen Boden mit einer zu der Leiterplatte korrespondierenden Vertiefung. Vorzugsweise ist die Leiterplatte zumindest teilweise oder vollständig in die Vertiefung des Gehäuses einsetzbar. Bei einem solchen Stellungsregler kann im Innenraum des Gehäuses oberhalb der Vertiefung das Elektronikkompartiment und unterhalb des in die Vertiefung eingesetzten Tragkörpers das Wandlerkompartiment definiert sein. Bei einer Ausführung, in der die Wandleraufnahme und/oder gegebenenfalls die Sensoraufnahme(n) teilweise durch eine jeweilige Durchführung begrenzt sind, ist im Wesentlichen nur der durch die Durchführung gebildete Abschnitt der jeweiligen Aufnahme in der Vertiefung angeordnet. Angrenzend an die Vertiefung kann eine Ausbuchtung oder können mehrere Ausbuchtungen im Gehäuse geformt sein, wobei eine erste Ausbuchtung dazu ausgelegt sein kann, den elektropneumatischen Wandler zumindest teilweise aufzunehmen und wobei weitere Ausbuchtungen dazu ausgelegt sein können, je wenigstens einen Pneumatiksensor zumindest teilweise aufzunehmen. Der Tragkörper ist auf den Innenraum, insbesondere die Vertiefung, formabgestimmt. Insbesondere ist zwischen dem Tragkörper und dem Gehäuse, insbesondere der Umfangswand und/oder einen anderen Gehäusewandabschnitt, im Bereich der Vertiefung ein Freiraum vorgesehen. Mithilfe eines solchen Freiraums können Montageschritte, wie ein Vergießen des Tragkörpers innerhalb des Gehäuses, vereinfacht sein. Indem der Freiraum mit einem Verguss geflutet wird, kann auch einfache Weise eine Vergussstruktur gebildet werden, welche die den Tragkörper im Bereich der Durchführungen einkapselt, um einen die Aufnahmen druckdicht begrenzenden Grenzbereich zu bilden. Zusätzlich oder alternativ ist zwischen dem Tragkörper und der Leiterplatte eine Kavität gebildet. Die Kavität ist zumindest teilweise, vorzugweise vollständig einerseits durch die Leiterplatte und andererseits durch den Tragkörper begrenzt. Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Tragkörper mehrere Stützabschnitte, wie Säulen, Streben oder dergleichen, zum Auflegen der Leiterplatte umfasst. Zwischen den mehreren Stützabschnitten ist die wenigstens eine Kavität gebildet ist. Gegebenenfalls können zwischen den mehreren Stützabschnitten sogar mehrere Kavitäten gebildet sein. Durch die Kavitäten zwischen einerseits Träger und andererseits Platine und/oder Gehäuse kann der Raum um die Kammern umgossen werden und dadurch die effektive Abdichtung verstärkt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Stellungsreglers ist die Leiterplatte zumindest teilweise von einer Einkapselung, insbesondere einem Verguss, umhüllt. Vorzugsweise ist die Leiterplatte zumindest im Bereich der Versorgungselektronik von der Einkapselung umhüllt. Die Einkapselung kann die Versorgungselektronik vorzugsweise gegenüber dem Elektronikkompartiment versiegeln oder zumindest im Wesentlichen Versiegeln.
Zusätzlich oder alternativ ist der Tragkörper zumindest teilweise von einer Einkapselung, insbesondere einem Verguss, umhüllt. Insbesondere umhüllt die Einkapselung den Tragkörper im Bereich der Durchführung und/oder der weiteren Durchführung oder weiteren Durchführungen. Durch eine Einkapselung des Tragkörpers kann eine solide Wand ausreichender Stärke zur Trennung der Kompartimente, beispielsweise bei der Verwendung von Erdgas im Wandlerkompartiment, realisiert sein. Besonders bevorzugt umhüllt eine Einkapselung, insbesondere in Verguss, sowohl den Tragkörper als auch die Leiterplatte zumindest teilweise. Ein Verguss ist vorzugsweise an der Leiterplatte und/oder dem Tragkörper zumindest im Bereich der Wandleraufnahme und/oder der wenigstens einen Sensoraufnahme vorgesehen. Bei einer Ausführung eines Stellungsreglers mit einem Freiraum seitlich zwischen Tragkörper und Gehäusekann vorgesehen sein, dass der Verguss den Freiraum vorzugsweise vollständig füllt. Zusätzlich oder alternativ kann bei einer anderen Ausführung eines Stellungsreglers mit wenigstens einer Kavität zwischen Tragkörper und Leiterplatte der Verguss diese wenigstens eine Kavität zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, ausfüllen. Die Einkapselung, insbesondere der Verguss, kann ein Dichtelement realisieren. Mithilfe der Einkapselung der Leiterplatte und/oder des Tragkörpers kann ein vorzugsweise druckdichtes Dichtelement zum Trennen des Elektronikkompartiments vom Wandlerkompartiment gebildet sein. Durch die Einkapselung der Leiterplatte kann eine Schutzschicht für die an der Leiterplatte angeordneten Elektronikkomponenten, wie eine Versorgungselektronik für den elektropneumatischen Wandler, und/oder eine Steuerungs- und/oder Regelungselektronik zum Betätigen des elektropneumatischen Wandlers, gebildet sein. Die eingekapselten Komponenten sind in besonderem Maße vor Beschädigungen, Verschmutzung oder Korrosion durch Pneumatikmedium geschützt. Durch die Freiräume zwischen einerseits Träger und/oder Platine und andererseits dem Gehäuse kann der Raum um die Kammern umgossen werden und dadurch die effektive Abdichtung verstärkt werden.
Gemäß einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers ist die Versorgungselektronik, sowie gegebenenfalls die Steuerungs- und/oder Regelungselektronik, an einer dem Elektronikkompartiment zugewandten Fläche der Leiterplatte angeordnet. Vorzugsweise ist die Versorgungselektronik, sowie gegebenenfalls die Steuerungs- und/oder Regelungselektronik, an einer ersten, insbesondere oberen, Seite gegenüberliegend zur zweiten, insbesondere unteren, Seite angeordnet, welche die Fläche für den elektropneumatischen Wandler und/oder den wenigstens einen Pneumatiksensor umfasst.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Stellungsreglers für einen pneumatischen Stellantrieb zum Betätigen einer Stellarmatur, wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Leiterplatte mit einer daran vorgesehenen Versorgungselektronik, sowie gegebenenfalls einer daran vorgesehenen Steuerungs- und/oder Regelungselektronik, und einer vorzugsweise daran vorgesehenen oder mit der Leiterplatte beispielsweise lösbar verbindbaren elektropneumatischen Wandler. Optional kann die bereitgestellte Leiterplatte mit wenigstens einem Pneumatiksensor versehen sein oder werden. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Bereitstellen eines insbesondere topfförmigen Gehäuses mit einem Innenraum und das Bereitstellen eines in das Gehäuse einsetzbaren Tragkörpers. Sodann wird die Leiterplatte in den Innenraum eingesetzt. Die vorzugsweise in den Innenraum eingesetzte Leiterplatte wird an dem Gehäuse mittels des Tragkörpers befestigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Innenraum durch den Tragkörper unterteilt in ein Elektronikkompartiment, das die Versorgungselektronik aufnimmt, und ein Wandlerkompartiment, das dem elektropneumatischen Wandler aufnimmt. Durch den Tragkörper kann eine räumliche Unterteilung des Innenraums in einerseits das Elektronikkompartiment und andererseits das Wandlerkompartiment erfolgen. Es kann bevorzugt sein, dass mittels des Tragkörpers eine pneumatische und/oder druckdichte Unterteilung des Innenraums in ein Elektronikkompartiment und ein Wandlerkompartiment realisiert wird. Von dem Elektronikkompartiment können auch nur vorzugsweise rein elektrische und/oder vorzugsweise rein elektronische Komponenten eine Steuerungs- und/oder Regelungselektronik, aufgenommen werden. In dem Wandlerkompartiment kann zusätzlich oder alternativ ein Pneumatiksensor oder mehrere Pneumatiksensoren aufgenommen werden. Dabei können durch den Tragkörper und den vom Gehäuse definierten Innenraum im Wandlerkompartiment mehrere voneinander räumlich, beispielsweise durch Zwischenwände, sowie insbesondere pneumatisch und/oder druckdicht, getrennte Kammern gebildet werden. Es kann bevorzugt sein, dass durch das Einsetzen des Tragkörpers in den Innenraum eine Aufnahme für den elektropneumatischen Wandler gebildet wird. Alternativ oder zusätzlich kann durch das Einsetzen des Tragkörpers in den Innenraum wenigstens eine weitere Aufnahme für wenigstens ein Pneumatiksensor gebildet werden. Beispielsweise kann durch einen im Innenraum des Gehäuses eingesetzten Tragkörper eine Wandlerkammer gebildet werden, in der der elektropneumatische Wandler aufgenommen wird oder werden kann, und eine von der Wandlerkammer räumlich getrennte Sensorkammer, in der ein Pneumatiksensor aufgenommen wird oder werden kann. Der Tragkörper und/oder das Gehäuse können mit Zwischenwänden hergestellt werden oder ausgestattet werden, beispielsweise kann das Gehäuse integral mit Zwischenwänden beispielsweise als Spritzgussteil hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird die Leiterplatte an dem Tragkörper befestigt und gemeinsam mit dem Tragkörper in den Innenraum eingesetzt. Die Leiterplatte kann beispielsweise an dem Tragkörper mit einem Haftmittel, wie Kleber oder einem Lötmittel, und/oder mit ein Verbindungsmittel, wie einer Schraube, befestigt werden. Auf diese Weise kann der Tragkörper als Montagehilfe für die Leiterplatte dienen. Mithilfe des Tragkörpers kann ein fehlerfreies und präzises Einstellen einer eindeutig vorbestimmten Einsatzstellung der Leiterplatte in dem Innenraum des Gehäuses auf einfache Weise umgesetzt werden. Indem die Leiterplatte vor dem Einsetzen in den Innenraum an dem Tragkörper befestigt wird, kann die Handhabung der Leiterplatte zu ihrer Montage erheblich vereinfacht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird wenigstens ein, insbesondere an die Leiterplatte gekoppelter, Pneumatiksensor bereitgestellt. Vorzugsweise wird wenigstens ein Pneumatiksensor von dem Wandlerkompartiment aufgenommen. Bei einem in verschiedene Kammern unterteilten Wandlerkompartiment kann ein Pneumatiksensor gemeinsam mit dem elektropneumatischen Wandler in dem Wandlerkompartiment angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Pneumatiksensor in einer jeweiligen Sensorkammer angeordnet werden, die räumlich, sowie gegebenenfalls pneumatisch und/oder druckdicht, von der Wandlerkammer getrennt ist. Es können auch mehrere Sensorkammern im Wandlerkompartiment bereitgestellt werden, die voneinander räumlich sowie gegebenenfalls pneumatisch und/oder druckdicht getrennt sind.
Gemäß einer Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird wenigstens ein Dichtelement, wie ein Dichtungsring, an dem Tragkörper, der Leiterplatte und/oder dem Gehäuse angeordnet. Vorzugsweise wird durch das wenigstens eine Dichtelement das Wandlerkompartiment, insbesondere eine Aufnahme für den elektropneumatischen Wandler und/oder wenigstens eine weitere Aufnahme für den wenigstens einen Pneumatiksensor, pneumatisch und/oder druckdicht von dem Elektronikkompartiment getrennt. Es kann bevorzugt sein, dass zum pneumatischen und/oder druckdicht Isolieren der Wandleraufnahme zwei oder mehr Dichtelemente, insbesondere Dichtungsringe, bereitgestellt werden. Weiterhin kann das bevorzugt sein, dass zum pneumatischen und/oder druckdicht Isolieren der wenigstens einen Sensoraufnahme zwei oder mehr Dichtelemente, insbesondere Dichtungsringe, bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird wenigstens ein Dichtelement, vorzugsweise Dichtungsring, insbesondere pro Aufnahme, für einen abdichtenden Berührkontakt mit einerseits dem Tragkörper und andererseits der Leiterplatte angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Dichtelement, vorzugsweise Dichtungsring, insbesondere pro Aufnahme, für einen abdichtenden Berührkontakt mit einerseits dem Tragkörper und andererseits dem Gehäuse angeordnet werden. Beispielsweise kann der Tragkörper mit wenigstens einer Durchführung für den elektropneumatischen Wandler und/oder wenigstens einen Pneumatiksensor geformt werden und das wenigstens eine Dichtelement an dieser Durchführung angeordnet werden.
Gemäß einer anderen Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, die mit den vorigen kombinierbar ist, wird bzw. werden die Leiterplatte und/oder der Tragkörper, vorzugsweise nach dem Einsetzen in den Innenraum, zumindest teilweise von einer Einkapselung, insbesondere einem Verguss, umhüllt. Vorzugsweise wird bzw. werden die Leiterplatte und/oder der Tragkörper in eine einer vorbestimmten Betriebsstellung im Innenraum des Gehäuses positioniert, und während dem Aufbringen der Einkapselung, insbesondere dem Anfertigen des Verguss, in der Betriebstellung gehalten. Vorzugsweise wird zunächst die Leiterplatte und/oder der Tragkörper in den Innenraum eingesetzt und anschließend die Einkapselung, insbesondere der Verguss, gefertigt. Die Einkapselung, insbesondere der Verguss, kann vorzugsweise zumindest im Bereich der Versorgungselektronik sowie gegebenenfalls der Steuerungs- und/oder Regelungselektronik, aufgebracht werden. Die Einkapselung, insbesondere der Verguss, kann optional aus einem abdichtenden Material gebildet werden, um als ein Dichtelement zu wirken. Die Leiterplatte kann durch die Einkapselung vor Verschmutzungen und Korrosion geschützt werden.
Vorzugsweise wird mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ein erfindungsgemäßer Stellungsregler wie oben beschrieben hergestellt. Es kann bevorzugt sein, dass der oben beschriebene Stellungsregler gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gefertigt ist.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers;
2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers mit einem die Leiterplatte einhüllenden Verguss;
3 eine andere Querschnittsansicht des Stellungsreglers gemäß 2;
4 eine Draufsicht in den Innenraum des Stellungsreglers nach 2;
5 eine Draufsicht in den Innenraum des Stellungsreglers nach 4 ohne Tragkörper und Leiterplatte;
6 eine perspektivische Detailansicht einer Tragplatte aus einer ersten Richtung;
7 eine perspektivische Detailansicht der Tragplatte nach 6 aus einer zweiten Richtung;
8 eine Schnittansicht durch die Tragplatte mit daran befestigter Leiterplatte;
9 eine perspektivische Detailansicht der Leiterplatte;
10 eine Detailansicht eines Abdeckteils zum Bedecken eines Entlüftungskanals aus dem Elektronikkompartiment durch das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers;
11 eine Schnittansicht durch das Abdeckteil mit Durchgansbohrungen und den Entlüftungskanal gemäß 10;
12 eine Detailansicht des Abdeckteils;
13 eine Ansicht des Gehäuses des Stellungsreglers nach 10 von unten;
14 eine Detailansicht eines alternativen Abdeckteils mit Nutkanälen;
15 eine Querschnittsansicht des Stellungsreglers nach 10; und
16 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stellungsreglers.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen anhand der Figuren werden zur Vereinfachung der Lesbarkeit dieselben oder ähnliche Komponenten mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.
Es sei klar, dass die hier verwendeten Richtungsangaben relativ zueinander zu verstehen sind und auf die Abbildungen bezogen sind und nicht als Einschränkung bezüglich der Einbausituation zu verstehen sind.
Ein erfindungsgemäßer Stellungsregler ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Eine erste Ausführung eines Stellungsreglers 1 ist in 1 und eine andere Ausführung eines Stellungsreglers 1 mit einem Verguss 53 in 2 dargestellt.
Der in 1 gezeigte Stellungsregler 1 umfasst als wesentliche Bestandteile einen elektropneumatischen Wandler 3, der nachfolgend exemplarisch als Strom-Druck-Wandler bezeichnet sein kann, und eine Leiterplatte 5, die nachfolgend exemplarisch als Platine bezeichnet sein kann. Die Leiterplatte 5 ist im Wesentlichen flach. Zum Einsetzen in ein zylindrisches Gehäuse 11 kann die Leiterplatte 5 einen teilring- oder teilkreisförmigen Querschnitt haben.
Die Leiterplatte 5 ist mit elektrischen Leiterbahnen (nicht im Detail dargestellt) und wenigstens einer Elektronikkomponente, die auch als elektronische Komponente bezeichnet sein kann, bestückt. Auf der Leiterplatte 5 sind Elektronikkomponenten angeordnet, die die Versorgungselektronik 50 realisieren. Andere Elektronikkomponenten umfassen beispielsweise einen Steckverbinder 55 zum elektrischen und/oder signalübertragungsgemäßen Anbinden der Versorgungselektronik 50 Leiterplatte 5 beispielsweise an eine Versorgungseinheit, eine übergeordnete Steuereinheit oder dergleichen, des Stellungsreglers 1 (nicht im Detail dargestellt). Der elektropneumatische Wandler 3 ist an die Leiterplatte 5 angeschlossen. Der elektropneumatische Wandler 3 kann fest, beispielsweise durch Löten, mit der Leiterplatte 5 verbunden sein. Alternativ kann der elektropneumatische Wandler 3 mit einem Stecker und die Leiterplatte zum mit einer dazu korrespondierenden Buchse bzw. Steckeraufnahme 57 ausgestattet sein. Die Leiterplatte 5 ist auch mit einer (nicht näher dargestellten) Versorgungselektronik für den elektropneumatischen Wandler 3 ausgestattet. Ferner kann die Leiterplatte mit einer Steuerungs- und/oder Regelungselektronik, oder Teilen davon, zum Betätigen des elektropneumatischen Wandlers 3 bestückt sein. Bei den nachfolgend beschriebenen exemplarischen Ausführungen ist die Platine 5 außerdem mit einer oder mehreren elektropneumatischen Komponenten bzw. Hybridkomponenten bestückt.
Der Stellungsregler 1 umfasst ein Gehäuse 11. Das Gehäuse umgibt einen Innenraum 100. Die Leiterplatte 5 und der elektropneumatische Wandler 3 sind innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet. Die Leiterplatte 5 ist zweckmäßigerweise derart innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet, dass sie es auftrennt in einerseits ein Elektronikkompartiment 110, in dem wenigstens eine elektronische Komponente des Stellungsreglers 1 angeordnet ist, und andererseits ein Wandlerkompartiment 130, in dem der elektropneumatische Wandler 3 untergebracht ist. Die Leiterplatte 5 ist ein bevorzugt einteiliger flächiger Körper mit einer Oberseite 51 und einer Unterseite 52. Ausgehend von der Oberseite 51 dehnt sich das Elektronikkompartiment 110 aus und ausgehend von der Unterseite 52 das Wandlerkompartiment 130. Die Elektronikkomponente ist an der Oberseite 51 angeordnet. Der elektropneumatische Wandler 3 ist an der Unterseite 52 angeordnet, wie exemplarisch in den 7 und 8 abgebildet. An der Unterseite 52 zusätzlich zu neben dem elektropneumatischen Wandler 3 beispielsweise vier Pneumatiksensoren 4 angeordnet sein (9).
Die Leiterplatte 5 ist in einer betriebsgemäßen Montageanordnung des Stellungsreglers 1 in dessen Innenraum 100 untergebracht. Im betriebsgemäßen Montagezustand des Stellungsreglers 1 ist der Innenraum 100 in das Elektronikkompartiment 110 und das Wandlerkompartiment 130 unterteilt. Die Leiterplatte 5 ist fest mit dem Gehäuse 11 verbunden, beispielsweise festgeschraubt. 2 zeigt die Befestigung der Leiterplatte 5 an dem Gehäuse 11 mittels einer Befestigungsschraube 109, die die Leiterplatte 5 am den Innenraum 100 begrenzenden Boden 115 des Gehäuses 11 hält. Am Boden 115 des Gehäuses 10 ist eine zu der Leiterplatte 5 komplementäre Vertiefung 105 eingelassen, in welche die Leiterplatte 5 eingesetzt ist.
Wie beispielsweise in den Ausführungen von Stellungsreglern 1 gemäß den 1, 2 oder 15 dargestellt, kann die Leiterplatte 5 mittels eines Tragkörpers 6 an dem Gehäuse 11 befestigt sein. Der Tragkörper 6 ist in dem betriebsgemäßen Montagezustand zwischen der Leiterplatte 5 und die Boden 115 des Gehäuses 11 angeordnet. Der Tragkörper 6 hat einen Tragabschnitt 60, der gemeinsam mit der Leiterplatte 5 in die Vertiefung 105 eingesetzt ist. Zwischen der Platine 5 und der Umfangswand 120 des Gehäuses 11 ist ein Freiraum 125 bereitgestellt. Zwischen dem Tragkörper 6 und der Leiterplatte 5 ist abschnittsweise ein Hohlraum oder eine Kavität 65 gebildet.
6 zeigt eine exemplarische Ausführung eines Tragkörpers 6 mit im Wesentlichen ringscheibenförmiger Gestalt. Der Tragkörper 6 kann in drei Bereiche untergliedert werden, nämlich den Tragabschnitt 60, einen dazu versetzten Sitzabschnitt 62, und eine den Tragabschnitt 60 mit dem Sitzabschnitt 62 verbindende Stufe 63. Die Leiterplatte 5 ist im Bereich des Tragabschnitts 60 angeordnet. Falls eine feste Verbindung der Leiterplatte 5 mit dem Tragkörper 6 gewünscht ist, können mehrere (nicht im Detail dargestellte) Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Clips, vorgesehen sein. Die Befestigungsmittel können dazu ausgelegt sein, die Leiterplatte 5 gegen den Tragkörper 6 vorzuspannen. Der Tragkörper 6 ist von einer Durchführung 61 für den elektropneumatischen Wandler 3 sowie weiteren Durchführungen 64 für die Pneumatiksensoren 4 durchdrungen (vgl. 3). Die Durchführungen 61, 64 sind im Tragabschnitt 60 gebildet.
Der Sitzabschnitt 62 kann zumindest abschnittsweise formkomplementär zum Innenraum 100 des Gehäuses 10 gebildet sein, um eine eindeutige Stellung der Tragplatte 6 und der gegebenenfalls daran vormontierten Leiterplatte 5 festzulegen. Beispielsweise kann der Sitzabschnitt 62 mit einem oder mehreren zum Gehäuse 11 formangepassten Vorsprüngen 66 und/oder Rücksprüngen ausgestattet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Tragplatte 6 exzentrische Montagehilfen 67 aufweisen, um beispielsweise bei einem Gehäuse 11 im Wesentlichen zylindrischer Gestalt etwa mit der Innenseite einer Umfangswand 120 und/oder anderer Wandabschnitte zu kooperieren.
Die 2 und 3 zeigen eine Ausführung eines Stellungsreglers 1, bei dem die Leiterplatte 5 mithilfe eines Verguss 53 eingekapselt ist. Der Verguss 53 umhüllt den Großteil der Leiterplatte 5. Die Oberseite 51 der Leiterplatte 5 ist mit Ausnahme des Steckverbinders zur 55 vollständig von dem Verguss 53 bedeckt, wodurch die an der Oberfläche 51 der Leiterplatte 5 angeordneten elektrischen Leiterbahnen und Elektronikkomponenten isoliert und vor korrosiven Einflüssen geschützt sind. Der Verguss 53 kann beispielsweise durch einen lufthärtenden Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan, realisiert sein. Es kann zweckmäßig sein, dass zunächst die Leiterplatte 5 an dem Tragkörper 6 befestigt und sodann gemeinsam in den Innenraum 100 eingesetzt wird und anschließend mit dem Verguss 53 überzogen wird. Falls die Leiterplatte 5 im Innenraum 100 mit Vergussmaterial übergossen und dadurch eingekapselt wird, können die Kavität 65 und der Freiraum 125 teilweise oder sogar vollständig mit dem Verguss 53 ausgefüllt werden. Der Verguss 53 kann eine formschlüssige Verbindung der Leiterplatte 5 mit dem Gehäuse 11 realisieren. Der Verguss 53 kann ein Dichtelement bilden, welches bewirkt oder zumindest dazu beiträgt, dass das Wandlerkompartiment 130 fluidisch, vorzugsweise druckdicht, von dem Elektronikkompartiment 110 abgetrennt wird.
Im betriebsgemäßen Montagezustand des Stellungsreglers 1 kann wenigstens ein Dichtelement zur pneumatischen und/oder druckdichten Trennung des Elektronikkompartiments 110 vom Wandlerkompartiment 130 vorgesehen sein. Das wenigstens eine Dichtelement wird hierzu zweckmäßigerweise zwischen der Leiterplatte 5 und dem Gehäuse 11 angeordnet. Dichtelemente können beispielsweise durch Dichtungsringe realisiert sein.
6 zeigt die Oberseite 71 eines Tragkörpers 6, wo ein Dichtungsring 152 in einer die Durchführung 61 umgebenden Aufnahme eingesetzt ist. Auch die weiteren Durchführungen 64 sind an der Oberseite 71 des Tragkörpers 6 mit einem jeweiligen Dichtungsring 142 ausgestattet. Im Bereich der Durchführungen 61, 64 steht der Tragkörper 6 im betriebsgemäßen Einbauzustand beispielsweise gemäß den 2 und 3 in einem Berührkontakt mit der Unterseite 52 der Leiterplatte 5. In dem betriebsgemäßen Einbauzustand dichten die Dichtungsringe 152, 142 zwischen dem Tragkörper 6 und der Leiterplatte 5 ab.
7 zeigt die Unterseite 72 des Tragkörpers 6, die im betriebsgemäßen Einbauzustand im Bereich der Durchführungen 61,64 in einem Berührkontakt mit dem Boden 115 des Gehäuses 11 steht. Der elektropneumatische Wandler 3 bedeckt die Wandlerdurchführung zum Kontaktieren der Leiterplatte 5. Rings um den elektropneumatischen Wandler und die damit belegte Durchführung 61 ist ein Dichtungsring 132 in eine an den elektropneumatischen Wandler 3 formangepasste Dichtungsaufnahme eingesetzt. An den weiteren Durchführungen 64 sind kreisringförmige Dichtungsringe 162 in entsprechenden Aufnahmen angeordnet. In dem betriebsgemäßen Einbauzustand dichten die Dichtungsringe 132, 162 zwischen dem Tragkörper 6 und dem Gehäuse 11 ab.
Die Querschnittsansicht gemäß 2 erstreckt sich durch den elektropneumatischen Wandler 3 und den Teilbereich des Wandlerkompartiments 130, der eine Aufnahme 131 für den elektropneumatischen Wandler 3 bildet, die als Wandleraufnahme 131 bezeichnet sein kann. Die Querschnittsansicht gemäß 3 erstreckt sich durch einen Pneumatiksensor 4 im Teilbereich des Wandlerkompartiments 130, der eine weitere Aufnahme und 41 für diesen Pneumatiksensor 4 bildet, die auch als Sensoraufnahme 141 bezeichnet sein kann. Optional ist in der Wandleraufnahme 131 ein Pneumatiksensor 4 angeordnet (vgl. 9).
Die in 2 dargestellte Wandleraufnahme 131 bildet eine Kammer, die pneumatisch und/oder druckfest von dem Elektronikkompartiment 110 getrennt ist. Die Aufnahme 131 wird teilweise begrenzt durch einen Gehäusebereich 104 am Boden 115 des Gehäuses 11. Gegenüber zu dem Gehäuse 11 wird die Aufnahme 131 durch die Leiterplatte 5 begrenzt. Zwischen der Leiterplatte 5 und dem Gehäuse 11 begrenzt die Durchführung 61 durch den Tragkörper 6 die Wandleraufnahme 131. Der Verguss 53 und die Dichtelemente beispielsweise in Form von Dichtungsringen 132, 162 (vgl. 6, 7) sorgen für eine verlässliche fluidische Isolierung der Wandleraufnahme 131 im Wandlerkompartiment 130 gegenüber dem Elektronikkompartiment 110 wie auch gegenüber anderen Aufnahmen 141 im Wandlerkompartiment 130.
Die in 3 dargestellte Sensoraufnahme 141 bildet ebenfalls eine Kammer, die pneumatisch und/oder druckfest von dem Elektronikkompartiment 110 getrennt ist. Die Sensoraufnahme 141 wird teilweise begrenzt durch einen anderen Gehäusebereich 106 am Boden 115 des Gehäuses 11. Auch die Sensoraufnahme 141 wird gegenüber zum Gehäuse 11 durch die Leiterplatte 5 begrenzt, und zwischen der Leiterplatte 5 und dem Gehäuse 11 durch die weitere Durchführung 64 des Tragkörpers 6. Die Dichtungsringe 142, 152 (vgl. 6, 7) an der weiteren Durchführung 64 sorgen, gegebenenfalls gemeinsam mit dem Verguss 53, für eine fluidische Isolierung der Sensoraufnahmen 141 im Wandlerkompartiment 130 gegenüber dem Elektronikkompartiment 110 sowie zweckmäßigerweise gegenüber weiteren (nicht näher dargestellten) Aufnahmen im Wandlerkompartiment 130. Um mithilfe des Pneumatiksensor 4 an einer (nicht im Detail dargestellten) Messstelle wenigstens eine Eigenschaft, wie ein Druck, eine Temperatur oder dergleichen, des Pneumatikmediums zu erfassen, erstreckt sich eine pneumatische Leitung 174 von der Sensoraufnahme 141 fort zu einem nachfolgend beschriebenen Pneumatikkompartiment 170. Die pneumatische Leitung 147 ist abschnittsweise vollflächig mit einem Sinterfilter 148 als Zünddurchschlagsperre belegt.
Mehrere Teilbereiche des Stellungreglers, beispielsweise die einzelnen Kammern die die Wandleraufnahme 131 oder die Sensoraufnahmen 141 realisieren, das Elektronikompartiment 110 und/oder das Pneumatikkompartiment 170, sind vorzugsweise für wechselseitige Druckdifferenzen zwischen den Teilbereichen von wenigstens 50 mbar, insbesondere wenigstens 100 bar, vorzugsweise wenigstens 1 bar, besonders bevorzugt wenigstens 1 bar, und/oder nicht mehr als 10 bar, insbesondere nicht mehr als 5 bar, vorzugsweise nicht mehr als 2,5 bar, druckdicht ausgelegt und eingerichtet.
Zu dem Pneumatikkompartiment 170 erstrecken sich zwei Pneumatikleitungen, nämlich eine Belüftungsleitungen 173 und ein Abluftkanal 139, aus der Wandleraufnahme 131, wie etwa in 5 abgebildet. Die Belüftungsleitung 173 bzw. der Zuluftkanal ist dazu ausgelegt und eingerichtet, die Wandlerkammer 131 und den darin angeordneten elektropneumatischen Wandler 3 fluidisch mit einer (nicht im Detail dargestellten) Pneumatikquelle zu verbinden.
Wie in 13 dargestellt, können die Pneumatikleitungen 139, 173, 174 sich, beispielsweise im Wesentlichen parallel, vom Wandlerkompartiment 130 im Innenraum 100 des Gehäuses 11 durch dessen Gehäusewand zu dem Pneumatikkompartiment 170 erstrecken. Der Stellungsregler 1 mit Pneumatikmodul 170 und darin untergebrachten Pneumtikkomponenten 7 ist schematisch in 16 dargestellt. Wie in 2 ersichtlich, kann das Pneumatikkompartiment 170 durch einen Seitenraum des Gehäuses 11 gebildet sein. Im Pneumatikkompartiment 170 ist eine Pneumatikschnittstelle 171 vorgesehen, wo Pneumatikkomponenten 7 oder ein Pneumatikmodul umfassend mehrere Pneumatikkomponenten 7 befestigt werden kann (nicht im Detail dargestellt). Die Pneumatikschnittstelle 171 kann beispielsweise an einem Gehäuseabschnitt 107 der Wandabschnitt zwischen Wandlerkompartiment 130 und Pneumatikkompartiment 170 angeordnet sein. Der Seitenraum und das nicht näher dargestellte Pneumatikmodul können beispielsweise derart aufeinander abgestimmt sein, dass das Pneumatikmodul einen formkomplementären Einsatz zum vorzugsweise vollständigen Abdecken des Seitenraums realisiert.
Das Pneumatikmodul kann beispielsweise als ein bauteileinheitlicher Block realisiert sein, innerhalb dem Pneumatikkanäle und mehrere Pneumatikkomponenten 7, beispielsweise Pneumatikverstärker, etwa ein Vorverstärker 175 und Hauptverstärker 176, Durchflussbegrenzer und/oder Druckminderer 172 integriert sind. Der Abluftkanal 139 kann ein verbrauchtes Pneumatikmedium in das Pneumatikkompartiment 170 ablassen, welches mit der Umgebung oder einer Sammelleitung zum isolierten Ableiten von verbrauchtem Pneumatikmedium bzw. Abgas aus dem Stellungsregler 1 verbunden ist, damit die Elektronikkomponenten im Elektronikkompartiment 110 nicht mit dem Pneumatikmedium in Berührung kommen. Die Pneumatiksensoren 4 können mittels Pneumatikleitungen 174 an unterschiedlichen Messstellen bezüglich der verschiedenen Pneumatikkomponenten 7 angebunden sein.
Zweckmäßigerweise kann das Elektronikkompartiment 110 isoliert werden, indem der Innenraum 100 des Gehäuses 11 mit einem Deckel luftdicht verschlossen wird. Um zu vermeiden, dass sich im Elektronikkompartiment 110 ein unerwünschter Unterdruck in Relation zum Umgebungsdruck des Stellungsreglers 1 bilden kann, kann eine Entlüftungsleitung 119 eine Außenwand 117 des Gehäuses 11 durchdringen. Je nach Anwendungszweck kann die Entlüftungsleitung 119 mittels eines Abdeckteils 180, 181 wahlweise verschlossen oder zur Umgebung offen gestaltet sein.
Der exemplarische in 16 dargestellte Stellungsregler 1 hat ein Gehäuse 11, das mit einer druckfesten „Ex d“ Kabeldurchführung 210 ausgestattet ist, durch die die Versorgungselektronik 50 und andere im Elektronikkompartiment 110 angeordnete Elektronikkomponenten versorgt und gegebenenfalls angesteuert werden können. Für eine besondere sichere Ausgestaltung kann zusätzlich eine Zenerbarriere 250 oder ähnliches vorgesehen sein. Jenseits der Kabeldurchführung 210, vorzugsweise in einem druckfest eingefassten Anschlussraum 200, kann eine Anschlussleiterplatte 220 angeordnet sein. Die Anschlussleiterplatte 220 kann durch wenigstens eine (hier: drei) druckfesten „Ex d“ Kabeldurchführungen 230 mit externen Komponenten, beispielsweise anderen Komponenten einer prozesstechnischen Anlage, verbunden sein. 16 zeigt auch eine gemeinsame Entlüftung 179 für Abluft und zum Abführen von Pneumatikmedium aus der Pneumatikkompartiment 170. Für kritische Pneumatikmedien wie Methan kann die gemeinsame Entlüftung an eine Sammelleitung angeschlossen sein (nicht abgebildet).
10-12 und 15 zeigen eine erste Variante des Abdeckteils 180, das von vier Durchgangsöffnungen 182 durchdrungen ist. 13 und 14 zeigen eine andere Variante des Abdeckteils 181 mit einem Nutkanal 183. Das Abdeckteil 180, 181 kann als ein asymmetrisches Plättchen mit einer oder mehreren (hier: vier) Montagebohrungen 185 ausgestattet sein. Zur Befestigung am Gehäuse 11 kann dieses an seiner Außenwand 117 mit einem Vorsprung 108 zum Festlegen einer Montageposition für das Abdeckteil 180, 181 ausgestaltet sein, wobei dieser Vorsprung 108 zu den einheitlichen Montagebohrungen 185 formkomplementär ist. Die anderen Montagebohrungen 185 können mit je einer Schraube 102 zum Befestigen des Abdeckteils 180, 181 belegbar sein. Für explosive Umgebungen kann eine Zünddurchschlagsperre 118 die Entlüftungsleitung 119 vollflächig belegen. Außenseitig an der Außenwand 117 ist die Mündung 111 der Entlüftungsleitung 119 angeordnet, die mit dem Abdeckteil 180/181 bedeckbar ist. Das Abdeckteil 180, 181 kann in einer ersten, geöffneten Stellung vor der Mündung 111 platziert sein, in der die Entlüftungslseitung 119 mit den Durchgangsöffnungen 182 oder dem Nutkanal 183 fluidisch kommuniziert, sodass das Elektronikkompartiment 110 mit der Umgebung verbunden ist. Zwischen der Mündung 111 und dem Abdeckteil 180/181 kann eine Membran 187 angeordnet sein. Die Membran 187 ist nur in der geöffneten Stellung des Abdeckteils- oder plättchens 180/181 wirkaktiv. Die Membran 187 wirkt als Druckausgleichselement. Es sind auch Ausgestaltungen mit einem von einer Membran verschieden ausgebildeten Druckausgleichselement denkbar.
Alternativ kann das Abdeckteil 180/181, wie in 11 dargestellt, derart vor der Mündung 111 platziert sein, dass ein Abschnitt des Abdeckteils 180/181, der frei von Durchgangsöffnungen, Nutkanälen und dergleichen ist, den Entlüftungskanal 119 bedeckt. Zwischen dem Abdeckteil 180/181 und der Außenwand 117 ist ein die Mündung 111 ringförmig umgebendes Dichtelement 186 angeordnet. Die Membran 187 kann einstückig mit dem Dichtelement 186 als ein Druckausgleichselment mit aufgeklebtem Runddichtring (als Normteil) realisiert sein. In der geschlossenen Stellung des Abdeckteils 180/181 ist die Entlüftungsleitung 119 mithilfe des Dichtrings 186 verschlossen. In einem wie in wie in 11 dargestellten Zustand, wobei das Abdeckteil 180/181 die Mündung 111 zu einem Verschließen des Elektronikkompartiments 110 verdeckt, ist es alternativ denkbar, dass die Membran 187 bzw. ein Druckausgleichselement entfällt bzw. nicht montiert ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichen:

1: Stellungsregler
3: elektropneumatischer Wandler
4: Pneumatiksensor
5: Leiterplatte
6: Tragkörper
7: Pneumatikkomponente
11: Gehäuse
50: Versorgungselektronik
51: Oberseite / Fläche (Leiterplatte)
52: Unterseite / Fläche (Leiterplatte)
53: Verguss
55: Steckverbinder
57: Steckeraufnahme
60: Tragabschnitt
61: Durchführung
62: Sitzabschnitt
63: Stufe
64: weitere Durchführung
65: Kavität
66: Vorsprung
67: Montagehilfe
70: Pneumatikmodul
71: Oberseite (Tragköper)
72: Unterseite (Tragkörper)
100: Innenraum
102: Schraube
104: Gehäusebereich
105: Vertiefung
106: anderer Gehäusebereich
107: Gehäuseabschnitt
108: Vorsprung
109: Befestigungsschraube
110: Elektronikkompartiment
111: Mündung
113: Ventilationskanal
115: Boden
117: Außenwand
118: Sinterfilter
119: Entlüftungsleitung
120: Umfangswand
125: Freiraum
130: Wandlerkompartiment
131,141: Aufnahme
132: Dichtungsring
138: Sinterfilter
139: Abluftkanal
142: Dichtungsring
148: Sinterfilter
152, 162: Dichtungsring
170: Pneumatikkompartiment
171: Pneumatikschnittstelle
172: Druckminderer
173, 174: Pneumatikleitung
175: Vorverstärker
176: Hauptverstärker
179: Sammelleitung
180, 181: Abdeckteil
182: Kanalbohrung
183: Nutkanal
185: Montagebohrung
186: Dichtelement
187: Membran
200: Anschlussraum
210: Kabeldurchführung
220: Anschlussleiterplatte
230: Kabeldurchführung
250: Zenerbarriere

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0587170 B1 [0002]

Claims

Stellungsregler (1) für einen pneumatischen Stellantrieb zum Betätigen einer Stellarmatur, wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, umfassend: einen elektropneumatischen Wandler (3), wie ein Strom-Druck-Wandler; eine Leiterplatte (5), die eine Versorgungselektronik (50) zum Betätigen des elektropneumatischen Wandlers (3) umfasst; und ein Gehäuse (11), das einen Innenraum (100) umgibt, gekennzeichnet durch einen in den Innenraum (100) eingesetzten Tragkörper (6), an dem die Leiterplatte (5) befestigt ist, wobei das Gehäuse (11) und der Tragkörper (6) zur insbesondere pneumatischen Unterteilung des Innenraums (100) in ein Elektronikkompartiment (110) zum Aufnehmen wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere der Versorgungselektronik (50), und ein Wandlerkompartiment (130) zum Aufnehmen des elektropneumatischen Wandlers (3), auf einander abgestimmt sind.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektropneumatische Wandler (3) an einer zum Elektronikkompartiment (110) und/oder der Leiterplatte (5) abgewandten Seite des Tragkörpers (6) angeordnet, insbesondere befestigt, ist.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerkompartiment (130) wenigstens eine Aufnahme (131) umfasst, in der der elektropneumatische Wandlers (3) angeordnet ist, wobei der Tragkörper (3) im Bereich der Aufnahme (131) eine Durchführung (61) begrenzt, die sich von dem Gehäuse (11) zur Leiterplatte (5) erstreckt.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerkompartiment (130) wenigstens eine weitere Aufnahme (141) umfasst, in der wenigstens ein Pneumatiksensor (4), wie einen Drucksensor, ein Temperatursensor und/oder ein Luftfeuchtesensor, angeordnet ist, wobei der Tragkörper (6) im Bereich der weiteren Aufnahme (141) eine weitere Durchführung (64) begrenzt, die, insbesondere vom Gehäuse (11), zum Pneumatiksensor (4) und/oder zur Leiterplatte (5) führt.
Stellungsregler (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatiksensor (4) an einer dem Wandlerkompartiment (130) zugewandten Fläche (52) der Leiterplatte (5) angeordnet ist und/oder dass der Pneumatiksensor (4) an der Leiterplatte (5) gehalten ist.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tragkörper (6) zumindest ein Dichtelement, wie ein Dichtungsring (132, 142, 152, 162) gehalten ist, um das Wandlerkompartiment (130), insbesondere die Aufnahme (131) und/oder die wenigstens eine weitere Aufnahme (141), pneumatisch und/oder druckdicht von dem Elektronikkompartiment (110) zu trennen, wobei insbesondere wenigstens ein Dichtelement, wie ein Dichtungsring (132, 162), zwischen dem Tragkörper (6) und der Leiterplatte (5) angeordnet ist und/oder wobei wenigstens ein Dichtelement, wie ein Dichtungsring (142, 152), zwischen dem Tragkörper (6) und dem Gehäuse (11) angeordnet ist.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) eine Umfangswand (120) und einen von der Umfangswand (120) zumindest teilumfänglich umgebenen Boden (115) mit einer zu der Leiterplatte (5) korrespondierenden Vertiefung (105) aufweist und der Tragkörper (6) auf den Innenraum (100), insbesondere die Vertiefung (105), formabgestimmt ist, wobei zwischen dem Tragkörper (6) und dem Gehäuse (11), insbesondere der Umfangswand (120) und/oder einen anderen Gehäusewandabschnitt, im Bereich der Vertiefung (105) ein Freiraum (125) vorgesehen ist.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterplatte (5) und dem Tragkörper (6) wenigstens eine Kavität (65) gebildet ist.
Stellungsregler (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (6) mehrere Stützabschnitte, wie Säulen, Streben oder dergleichen, zum Auflegen der Leiterplatte (5) umfasst, wobei zwischen den Stützabschnitten (xxx) die wenigstens eine Kavität (65) gebildet ist, insbesondere mehrere Kavitäten (65) gebildet sind.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest im Bereich der Versorgungselektronik (3) von einer Einkapselung, insbesondere einem Verguss (53), umhüllt ist.
Stellungsregler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper teilweise, insbesondere zumindest im Bereich der Durchführung (61) und/oder der weiteren Durchführungen (63), von einer Einkapselung, insbesondere einem Verguss (53), umhüllt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Stellungsreglers (1) für einen pneumatischen Stellantrieb zum Betätigen einer Stellarmatur, wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, umfassend - Bereitstellen einer Leiterplatte (5) Versorgungselektronik (51) und wenigstens einem elektropneumatischen Wandler (3), - Bereitstellen eines Gehäuses (11) mit einem Innenraum (100) und eines in das Gehäuse einsetzbaren Tragkörpers (6), - Einsetzen der Leiterplatte (5) in den Innenraum (100); und - Befestigen der Leiterplatte (5) an dem Gehäuse (11) mittels des Tragkörpers (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (100) durch den Tragkörper (6) unterteilt wird in ein Elektronikkompartiment (110), das die Versorgungselektronik (50) aufnimmt, und ein Wandlerkompartiment (130), das den elektropneumatischen Wandler (3) aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) an dem Tragkörper (6) befestigt wird und die Leiterplatte (5) gemeinsam mit dem Tragkörper (6) in den Innenraum (100) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) und/oder der Tragkörper (6), vorzugsweise nach dem Einsetzen in den Innenraum (100), zumindest teilweise von einer Einkapselung, insbesondere einem Verguss (53), umhüllt wird bzw. werden.