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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere ein Gehäuse einer Sonde, in dem Batterien gelagert sind, und insbesondere ein Gehäuse mit einem umspritzten Kunststoff.
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STAND DER TECHNIK
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Sonden mit mehreren sensorenthaltenden Fühlern wurden lange Jahre zum Überwachen von Wasserqualität und Wasserquellenbedingungen benutzt. Beispiele von Sonden sind in
US-Patentschrift Nr. 6,779,383 an Lizotte et al.,
US-Patentschrift Nr. 5,821,405 (Dickey et al).,
US-Patentschrift Nr. 5,235,526 (Saffell) und
US-Patentschriften Nr. 6,677,861, 6,798,347, 6,928,864, 6,938,506, 7,007,541 und 7,138,926 (Henry et al.) offenbart.
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EP 0865109 offenbart eine Dichtungsanordnung für eine umspitzte Metallstruktur mit einer starren Hülse
30, welche die zylindrische Oberfläche
24 des Gehäuses
16 umgibt und die Dichtungselemente
28 zwischen der starren Hülse
30 und dem Boden der jeweiligen Nut
26 im Gehäuse
16 zusammendrückt.
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US 6 564 831 B1 offenbart eine aus Polyethylen mit hoher Dichte (high density polyethylen, HDPE) gefertigte Rohrleitung für unterirdische Kabel mit einem zylindrischen Außenrohr mit kreisförmigem Querschnitt und mehreren, sich in Längsrichtung erstreckenden einzelnen inneren Hohlräumen darin, die zumindest teilweise durch radiale Trennmembranen definiert werden, welche sich vom zylindrischen Außenrohr nach innen erstrecken, und teilweise durch mindestens eine peripher geschlossene innere kreisförmige Wand, die einen zentralen Hohlraum definiert.
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US 1 931 465 A offenbart eine aus Metall gefertigte Leitung für ein Rohr mit einem Verankerungsring, der das Rohr innerhalb der Leitung befestigt, und einem auf dem Rohr verschiebbaren Ausrichtungsring, der das Rohr innerhalb der Leitung ausgerichtet hält.
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Derzeitige Sondengehäuse können also Metall, Kunststoff oder eine Kombination davon enthalten, sind jedoch auf niedrige Nenndrücke beschränkt. Der Kunststoff trägt aufgrund der reduzierten Materialfestigkeit, die er im Vergleich zu Metall aufweist, zum niedrigen Nenndruck bei. Metall ist häufig kostspieliger als Kunststoff und rostanfällig, besonders wenn es auf der Außenseite des Gehäuses liegt und Süßwasser oder Salzwasser ausgesetzt ist. Kunststoffe, insbesondere Thermoplaste, weisen jedoch mehrere Nachteile im Vergleich zu Metall auf: geringe Steifigkeit und Zugfestigkeit; Formunbeständigkeit infolge hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten und hoher Wasserabsorption; niedrige maximale Arbeitstemperatur; geringe Schlagfestigkeit; geringe Härte und Kratzfestigkeit; und geringe Kriechfestigkeit. Diese Nachteile müssen beseitigt werden, um Vorteil aus der Kosteneinsparung durch Nutzung von Kunststoffen zu ziehen.
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KURZDARSTELLUNG
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Die Aufgabe der Beseitigung dieser im Stand der Technik bestehenden Nachteile wird durch ein Gehäuse gemäß den Ansprüchen gelöst. Zur Beseitigung der Mängel an bestehenden Sondengehäusen wurde eine innere Stützstruktur oder -substrat innerhalb eines äußeren Kunststoffrohrs hinzugefügt, beispielsweise durch Umspritzen des äußeren Rohrs zur inneren Stützstruktur oder -substrat, um dem äußeren Kunststoffrohr erhöhte Festigkeit zu verleihen. Dies ermöglicht, das äußere Kunststoffrohr als die Außenfläche des Sondengehäuses anstelle von Metall bei Hochdruckanwendungen zu benutzen, ohne wie die meisten Metalle Korrosion ausgesetzt zu sein.
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Hierin sind Gehäuse offenbart, die Kunststoffe beinhalten, welche die oben angeführten Nachteile beseitigen. Die Gehäuse sind zudem geeignete Druckgefäße, die den vorliegenden Bedingungen standhalten können, wenn sie auf Tiefen von 100 Meter bis 300 Meter untergetaucht sind, selbst in Meereswasser.
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Hierin offenbarte Gehäuse kapseln eine Stromquelle für eine Sonde ein. Die Gehäuse enthalten eine innere Stütze, die mit einer Außenhülse umspritzt ist. Die innere Stütze kann aus Metall oder aus Kunststoff bestehen wobei die innere Stütze einen verstärkten Kunststoffenthält.
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In einer Ausführungsform können die Gehäuse eine innere Stütze aus einem glasgefüllten Kunststoff enthalten, und eine äußere Hülse aus einem nicht verstärkten Kunststoff aufweisen, der direkt auf die Außenfläche der inneren Stütze umspritzt ist, um einen einstückig geformten Körper auszubilden. Der glasgefüllte Kunststoff weist einen ähnlichen oder höheren Schmelzpunkt als der nicht verstärkte Kunststoff auf, und der einstückig geformte Körper kann Außendruckkräften standhalten, wenn er in einer Tiefe von ungefähr 100 Meter bis ungefähr 300 Meter von Wasser umgeben ist.
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In einer anderen Ausführungsform kann das Gehäuse eine innere Hülse, die eine Kammer definiert, welche zum Einfassen von zumindest einer Batterie konfiguriert ist und ein erstes und ein zweites Ende aufweist, die beide offen sind, und eine äußere Hülse aus nicht verstärktem Kunststoff enthalten, die direkt auf die innere Hülse umspritzt ist. Die äußere Hülse weist zumindest ein Ende auf, das offen ist. Das offene Ende ist mit einer wasserundurchlässigen Dichtung mit einem Sondenkörper verbindbar, der Elektronik zum Versorgen der Elektronik mit Energie umfasst, wenn eine Batterie in der Kammer in der inneren Hülse vorhanden ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Obenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Sonde, die das erfinderische Batteriegehäuse enthält.
- 2 ist eine perspektivische Seitenansicht im Querschnitt des distalen Endes der Sonde, die einen sondenenthaltenden Fühler zeigt, der damit verbunden ist.
- 3 ist eine Obenansicht des Batteriegehäuses zum Gebrauch mit einer Sonde, die der Sonde gleicht, welche in 1 dargestellt ist.
- 4 ist eine Queransicht im Querschnitt des Batteriegehäuses von 3.
- 5 ist eine Längsansicht im Querschnitt des Batteriegehäuses von 3.
- 6A ist eine Obenansicht einer anderen Ausführungsform eines Batteriegehäuses zum Gebrauch mit einer Sonde, die der Sonde gleicht, welche in 1 dargestellt ist.
- 6B ist eine Längsansicht im Querschnitt des Batteriegehäuses von 4A.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung stellt die allgemeinen Prinzipien der Erfindung dar, von welcher weitere Beispiele zusätzlich in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen gleiche Bezugszeichen identische oder funktionell ähnliche Elemente an.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 kann eine Sonde, im Allgemeinen mit 100 bezeichnet, wie dargestellt, eine Mehrparametersonde sein, da sie einen oder mehr Fühler 112 aufweisen kann, die jeder zumindest einen Sensor 126 zum Erkennen und/oder Messen der Bedingungen der Umgebung enthalten, welche die Fühler 112 umgibt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonde 100 derart gestaltet und gebaut, dass sie zumindest teilweise untertauchbar ist, sodass die Fühler Wasserbedingungen erkennen und/oder messen. In einer Ausführungsform ist die Sonde derart gestaltet und gebaut, dass sie vollkommen untertauchbar ist.
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Die Sonde 100, wie in 1 gezeigt, enthält ein gestrecktes Gehäuse 115 mit zwei primären Teilabschnitten: einem ersten Gehäuse 115, das die Elektronik 114 der Sonde 100 einkapselt, die auf einer Hauptplatine 118 montiert sein kann; und einem zweiten Gehäuse 116, das die Stromversorgung, wie etwa eine oder mehr Batterien (nicht gezeigt) einkapselt. Das erste Gehäuse 115 kann hierin als Sondenkörper bezeichnet werden, und das zweite Sondengehäuse 116 kann als Batteriegehäuse bezeichnet werden. Das gestreckte Gehäuse 102 weist ein erstes Ende 162 und ein zweites Ende 164 auf, das einen nass steckbaren Verbinder zur Verbindung mit einem Kabel enthält, welches die Sonde mit einer oder mehr Vorrichtungen (wie etwa einem Rechner, einem Datenlogger, einer Datenerfassungsplattform oder anderen Schnittstelle zum Anzeigen und Eingeben von Daten) verbindet, um Information oder Daten von der Sonde 100 zu empfangen, und weist ein distales Ende 108 auf, das durch eine Schnittstellenkappe 110 geschlossen ist, welche die sensorenthaltenden Fühler 112 elektronisch an die Elektronik 114 innerhalb des ersten Gehäuses 115 koppelt.
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Die Schnittstellenkappe 110, wie in 2 dargestellt, enthält mehrere Ports 120, die jeder zum Aufnehmen eines Fühlers 112 konfiguriert sind. Jeder Port 120 enthält einen Fühler/Leiterplatten-Verbinder 140, der den Port umgebungsentsprechend abdichtet. In einer Ausführungsform sind die Fühler/Leiterplatten-Verbinder 140 einheitlich, und die Fühler 112 werden abgefragt und identifiziert, nachdem sie in die Sonde 100 eingesteckt wurden. Der Fühler/Leiterplatten-Verbinder 140 enthält zumindest einen nass steckbaren männlichen oder weiblichen Verbinder 142, der dem Port 120 zugekehrt ist, und enthält typischerweise lötbare Stifte 122, die der Hauptplatine 118 zur elektrischen Verbindung zugekehrt sind. Männliche oder weibliche, nass steckbare Verbinder 142 schließen die Benutzung von O-Ringen innerhalb der Ports 120 und/oder am Portende 124 des Fühlers 112 aus.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 1 und 2 können die sensorenthaltenden Fühler 112 einen pH-Fühler, einen Trübheitsfühler, einen Leitfähigkeitsfühler usw. zur Verbindung mit den Ports 120 der Schnittstellenkappe 110 enthalten. Jeder Fühler 112 weist ein Portende 124 und ein Sensorende 127 auf. Das Portende 124 enthält einen Gewindebund 128, der sich in den Port 120 einschraubt, nachdem das Portende 124 des Fühlers 112 vollständig in die Ports 120 der Schnittstellenkappe 110 zum Zusammenpassen mit den männlichen/weiblichen, nass steckbaren Verbindern eingeführt wurde. Die Ports 120 und die Portenden 124 der Fühler weisen alle dieselbe Form auf, sodass die Fühler austauschbar sind. Innerhalb jeden Fühlers befindet sich eine Leiterplatte 130 mit Speicher. Die Fühler 112 können mit der Hauptplatine 118 in der Sonde 100 kommunizieren, sodass die Sonde den Fühler betreiben und Daten empfangen/analysieren kann.
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Wie in 1 dargestellt, kann die Sonde 100 einen Schutz 132 enthalten, der die Fühler 112 abdeckt. Der Schutz 132 kann einen eingebauten Reflektor 134 zum Wegleiten von Streulicht von den Fühlern 112 enthalten, wenn ein Trübheitsfühler mit der Sonde 100 benutzt ist. Der Schutz 132 weist mehrere Öffnungen 136 auf, um zu ermöglichen, dass Wasser oder das Fluid, das getestet wird, zu den Fühlern 112 strömen kann.
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Das proximale Ende 104 der Sonde 100 enthält den nass steckbaren Verbinder 106. Das proximale Ende 104 ist ein abgedichtetes, geschlossenes Ende des Gehäuses 102 mit nass steckbaren Stiften 107, die dort hindurch verlaufen (d.h., weist einen wasserundurchlässig versiegelten Verschluss auf). Wie oben angegeben ist die Sonde 100 durch eine Verbindung mit dem nass steckbaren Verbinder 106 über ein Kabel dazu imstande, mit verschiedenen Überwachungs- und/oder Steuervorrichtungen zu kommunizieren. Alternativ können mehrere Sonden 100 miteinander und mit derselben Überwachungs- und/oder Steuervorrichtung verbunden sein. In einer Ausführungsform können die Sonden 100 als Strang in Reihe mit Durchgangstechnologie (d.h., keine Kommunikation zwischen den Sonden selbst) zum Abhängen der Sonden 100 zum Überwachen auf verschiedenen Tiefen miteinander verbunden sein.
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Unter Bezugnahme auf 3 bis 5 ist eine Ausführungsform des zweiten Gehäuses 116 in mehreren Ansichten gezeigt. Das zweite Gehäuse 116, wie in 4 gezeigt, enthält eine innere Stütze 150, die einen ersten Kunststoff enthält oder daraus hergestellt ist, der mit einem zweiten Kunststoff umspritzt ist, welcher einen ähnlichen oder niedrigeren Schmelzpunkt als der erste Kunststoff aufweist, um die äußere Hülse 160 auszubilden. Der Unterschied der Schmelzpunkte ermöglicht, dass die innere Stütze ihre Ausbildung (d.h. Form und Konfiguration) beibehält, während der zweite Kunststoff geschmolzen und dann daran angeformt wird. Die Schmelzpunkte oder deren Unterschied zwischen den zwei Materialien variiert stark auf Grundlage der Materialien, die für das Substrat und die Umspritzung ausgewählt sind, und der Art der mechanischen Bindung, die zwischen ihnen erwünscht ist. In einer Ausführungsform, wenn die Umspritzung einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Substrat aufweist, kann das Substrat bei ungefähr 5 °C bis ungefähr 40 °C höher als die Umspritzung schmelzen, um die vollständige Integrität der Substratstruktur beizubehalten. Dies hängt jedoch wiederum von den Materialien und der Bindungsart ab, die zwischen ihnen erwünscht ist. In einer anderen Ausführungsform haben wir erfolgreich zwei Materialien mit demselben Grundmaterial mit einem 20 °C-Temperaturunterschied zwischen dem Substrat und der Umspritzung geformt (wobei die Umspritzung heißer als das Substrat war). Dies ermöglichte uns, die Oberfläche des Substrats zum Verbinden der zwei Materialien leicht zu schmelzen. Die Schmelzpunkte können ähnlich sein, da das Substrat nur für eine kurze Zeit auf der Umspritzungstemperatur in der Form ist. Die Zeit genügt zum erneuten Schmelzen der Oberfläche des Substrats (zum Ausbilden der Bindung mit der Umspritzung), jedoch nicht zum Verformen der Struktur.
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In einer Ausführungsform ist der erste Kunststoff ein glasgefüllter Kunststoff (der Glasfüllstoff lässt dies zu einem verstärkten Kunststoff werden) mit einer äußeren Hülse 160, die einen nicht verstärkten Kunststoff (den zweiten Kunststoff) umfasst, welcher direkt auf die Außenfläche 156 der inneren Stütze 150 umspritzt ist, um einen einstückig geformten Körper oder Gehäuse 157 auszubilden. Ein Vorteil für die Benutzung eines gefüllten Kunststoffs oder verstärkten Kunststoffs, der die innere Stütze 150 ausbildet, und eines nicht verstärkten Kunststoffs, der die äußere Hülse 160 ausbildet, ist der Unterschied in Schmelzpunkten, der durch den Zusatz des Füllstoffs im Kunststoff vorgesehen ist. Der Füllstoff kann dazu führen, dass der verstärkte Kunststoff einen ähnlichen oder höheren Schmelzpunkt als der nicht verstärkte Kunststoff aufweist, insbesondere wenn der Kunststoff, der im ersten und im zweiten Kunststoff enthalten ist, derselbe ist. Diese Materialien sind vorteilhaft, da sie ein einstückig umspritztes Gehäuse 157 vorsehen, das den Außendruckkräften von Wasser in einer Tiefe von ungefähr 100 Meter bis ungefähr 300 Meter und/oder den anderen Bedingungen, wie etwa Temperatur, auf solchen Tiefen standhalten kann.
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Die glasgefüllten und die nicht verstärkten Kunststoffmaterialien umfassen ein Polycarbonat, ein Polybutylenterephthalat, ein Polyethylenterephthalat oder Kombinationen davon. In einer Ausführungsform umfassen der glasgefüllte Kunststoff und der nicht verstärkte Kunststoff dasselbe Kunststoffmaterial, das eine Mischung aus Polycarbonat und Polybutylenterephthalat oder eine Mischung aus Polycarbonat und Polyethylenterephthalat sein kann; der glasgefiillte Kunststoff weist jedoch einen ähnlichen oder höheren Schmelzpunkt als der nicht verstärkte Kunststoff auf.
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Vorzugsweise ist der glasgefüllte Kunststoff ungefähr zu 30% glasgefüllt bis ungefähr 70% glasgefüllt. Der glasgefüllte Kunststoff kann ein zu 30% glasgefüllter Kunststoff, ein zu 35% glasgefüllter Kunststoff, ein zu 40% glasgefüllter Kunststoff, ein zu 45% glasgefüllter Kunststoff, ein zu 50% glasgefüllter Kunststoff, ein zu 55% glasgefüllter Kunststoff, ein zu 60% glasgefüllter Kunststoff, ein zu 65% glasgefüllter Kunststoff oder ein zu 70% glasgefüllter Kunststoff sein. Der Glasfüllstoff kann Glaspulver, Glasperlen, Glasflocken oder Glasfasern sein. Die Glasfasern können kurz, lang, Fasermatten, gewebte Fasern, zufällig freie Fasern oder Kombinationen davon sein.
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Beispielsweise kann der erste und/oder zweite Kunststoff aus einem oder mehr der folgenden Kunststoffe ausgewählt sein: Xenoy™-Harze von SABIC Global; Polycarbonat; Polybutylenterephthalat; und eine Polycarbonat- / Acrylnitrilbutadienstyrol-Mischung. Xenoy™-Harze sind Mischungen aus halbkristallinem Polyester (typischerweise Polybutylenterephthalat oder Polyethylenterephthalat) und Polycarbonat. Wie oben beschrieben besitzt der zweite Kunststoff im Vergleich zum ersten Kunststoff, der die innere Stütze ausbildet, einen ähnlichen oder niedrigeren Schmelzpunkt.
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Wie in 4 bis 5 dargestellt, enthält das einstückig umspritzte Gehäuse 157 eine äußere Hülse 160, die direkt auf die Außenfläche 156 der inneren Stütze 150 umspritzt ist. Die innere Stütze 150 enthält ein äußeres Rohr 170 und ein inneres Rohr 172, die einstückig miteinander sind, wobei das äußere Rohr 170 die Außenfläche 156 der inneren Stütze 150 definiert und vom inneren Rohr 172 beabstandet ist, ausgenommen dort, wo das äußere und innere Rohr 170, 172 einen gemeinsamen Bogen 174 teilen. Das innere Rohr 172 und das äußere Rohr 170 können beide erste Enden 162, 182 und zweite Enden 164, 184 aufweisen, die beide offen sind, wie in 5 dargestellt. Das innere Rohr 172 kann in der Länge kürzer als das äußere Rohr 170 sein, sodass das äußere Rohr 170 weibliche Enden als erstes und zweites Ende 162, 164 zum Zusammenpassen mit oder Aufnehmen von anderen Bauteilen der Sonde 100 aufweist, wie aus 3 ersichtlich.
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In einer Ausführungsform kann die äußere Hülse 160 zum Aufweisen eines ergonomischen Abschnitts zum Vorsehen einer wasserundurchlässigen Dichtung geformt sein. Der ergonomische Abschnitt kann eine Einwärtskontur aufweisen, die leichter zu greifen ist (d.h., er passt besser in eine Benutzerhand). In einer Ausführungsform kann die äußere Hülse einen größeren Umfang am ersten Ende 162 im Vergleich zum Außenumfang näher an einer im Allgemeinen zentralen Position zwischen dem ersten Ende 162 und dem zweiten Ende 164 aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die Einwärtskontur außerdem in der Außenfläche 156 der inneren Stütze 150 enthalten sein.
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Wie in 3 dargestellt, kann das erste weibliche Ende 162 mehrere Kerben 166 im Abschlussrand 167 davon enthalten. Die Kerben 166 können als Ausrichtungsmerkmale zum Ausrichten an dem Bauteil der Sonde 100 wirken, das im ersten weiblichen Ende 162 aufnehmbar ist. Das erste weibliche Ende 162 kann außerdem ein Loch 168 durch eine Seite davon zur Aufnahme eines Befestigungselements, wie etwa einer Schraube, enthalten, um das Gehäuse 116 sicher, abnehmbar mit der Sonde 100, insbesondere mit dem ersten Gehäuse 115 (1), zu verbinden. Das zweite weibliche Ende 164 kann ebenfalls eine oder mehr Kerben 166' in ihrem Abschlussrand 167' als Ausrichtungsmerkmale zum Ausrichten an einem anderen Bauteil der Sonde 100 enthalten. Das zweite weibliche Ende 162 kann mit dem Verbinder 106 verbindbar sein und ein Loch 168' durch eine Seite davon zur Aufnahme eines Befestigungselements, wie etwa einer Schraube, enthalten, um die zwei Bauteile sicher, abnehmbar miteinander zu verbinden. Wie aus 5 ersichtlich, kann die äußere Hülse 160 ringförmige Sitze 169, 169', die sich in einem Abstand innerhalb von ihren jeweiligen Abschlussrändern 167, 167' befinden, für beide Enden 162, 164 zum Aufnehmen eines Dichtungsrings (nicht gezeigt) enthalten. Der Dichtungsring sieht eine wasserundurchlässige Dichtung zwischen dem zweiten Gehäuse 116 und den anderen Bauteilen der Sonde 100 vor, die die Batterien und Elektronik vor dem Aussetzen von Wasser schützt. Wie in 1 gezeigt, kann das erste Ende 162 mit dem ersten Gehäuse 115 mit einer wasserundurchlässigen Dichtung verbunden sein, und das zweite Ende 164 kann mit einer Endkappe 105 verbindbar sein, die den Verbinder 106 mit der wasserundurchlässigen Dichtung enthält.
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In einer anderen Ausführungsform, wie in 6B dargestellt, kann ein oder beide Enden 262, 264 der äußeren Hülse 260 Gewinde 286 innerhalb eines weiblichen Endes zur Verbindung mit einem anderen Bauteil der Sonde 100 enthalten. Das weibliche Ende kann einen ringförmigen Sitz 269, der sich in einem Abstand innerhalb vom Abschlussrand 267 befindet, zum Aufnehmen eines Dichtungsrings (nicht gezeigt) enthalten.
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Wie in 4 dargestellt, enthält die innere Stütze 150 ein äußeres Rohr 170 und ein inneres Rohr 172, die miteinander einstückig sind, wobei das äußere Rohr 170 die Außenfläche 156 der inneren Stütze 150 definiert und vom inneren Rohr 172 beabstandet ist, ausgenommen dort, wo das äußere und innere Rohr 170, 172 einen gemeinsamen Bogen 174 teilen. Wie es die Bezeichnungen inneres Rohr und äußeres Rohr andeuten, weist das innere Rohr 172 einen Durchmesser D1 (4) auf, der kleiner als der Durchmesser D2 (4) des äußeren Rohrs 170 ist. Die innere Stütze 150 weist eine Längsbohrung 152 auf, die zumindest eine Kammer 154 definiert, die zum Einfassen von zumindest einer Stromquelle, wie etwa einer Batterie (nicht gezeigt), konfiguriert ist. Die Kammer 154 kann zum Aufnehmen von einer oder mehr AA-Batterien, AAA-Batterien, C-Batterien, D-Batterien, 9-V-Batterien und dergleichen bemessen sein. Die innere Stütze 150 umfasst eine oder mehr Rippen 176 zwischen dem inneren Rohr 172 und dem äußeren Rohr 170, die voneinander beabstandet sind und gegenüber dem gemeinsamen Bogen 174 liegen können. Die Rippen sind vorteilhaft, da sie die Festigkeit der inneren Stütze 150 zum Standhalten der Drücke und Temperaturen auf Tiefen von ungefähr 100 Meter bis ungefähr 300 Meter erhöhen.
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Die Rippen 176 verlaufen, wie aus 4 und 5 ersichtlich, vorzugsweise längs entlang der Länge der inneren Stütze 150. Diese Ausrichtung der Rippen 176 kann mehrere Kanäle 178 definieren, die längs durch das einstückig umspritzte Gehäuse 157 verlaufen. Diese Kanäle können Verdrahtung oder andere Elektronik (nicht gezeigt) einfassen, die die Hauptplatine 118 mit dem Verbinder 106 verbinden (1). Die Rippen 176 können außerdem Binder (nicht gezeigt) enthalten, die quer oder bogenförmig zwischen benachbarten Rippen verlaufen und dem zweiten Gehäuse 116 weitere strukturelle Unterstützung verleihen. Die Rippen 176 sind vorteilhaft, da sie Material einsparen (Kosten verringern), jedoch Festigkeit zugeben..
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In einer Ausführungsform sind das innere Rohr 172 und das äußere Rohr 170 im Allgemeinen elliptisch im Querschnitt. In einer anderen Ausführungsform ist das innere Rohr 170 im Querschnitt im Allgemeinen kreisförmig und das äußere Rohr 170 im Querschnitt im Allgemeinen elliptisch.
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6A bis 6B sind verschiedene Ansichten einer alternativen Ausführungsform des zweiten Gehäuses 116. Das zweite Gehäuse in dieser Ausführungsform ist allgemein mit 216 bezeichnet und weist eine äußere Hülse 260 auf, die auf eine innere Metallhülse 250 umspritzt ist, sodass das Gehäuse den Außendruckkräften von Wasser auf einer Tiefe zwischen ungefähr 100 Meter bis ungefähr 300 Meter und/oder den anderen Bedingungen, wie etwa Temperatur, auf solchen Tiefen standhalten kann. Die äußere Hülse 260 kann wie oben beschrieben gebaut sein, mit einer Konfiguration von Kerben und Löchern oder anderen Ausrichtungs- und Anbringungsmerkmalen. Vorzugsweise ist die äußere Hülse 260 ein nicht verstärkter Kunststoff, wie oben besprochen. Die innere Metallhülse 250 ist im Allgemeinen ein gestreckter hohler Zylinder mit einem offenen ersten und einem offenen zweiten Ende 282, 284. Die innere Metallhülse 250 ist typischerweise kürzer als die äußere Hülse 260, sodass die äußere Hülse 260 weibliche Enden, wie oben beschrieben, zum Verbinden des zweiten Gehäuses 216 mit anderen Bauteilen der Sonde 100 aufweist.
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Wie oben beschrieben, sind die äußeren Hülsen 160, 260 über die innere Stütze 150 oder die innere Metallhülse 250 umspritzt. Umspritzen ist jeglicher Formprozess, bei dem zwei oder mehr Materialien zum Erzeugen eines einzelnen Stücks kombiniert werden. Typischerweise ist Umspritzung die Erzeugung eines spritzgegossenen Teils, das zwei oder mehr Materialien zusammen kombiniert, wobei zumindest eines der Materialien ein Kunststoff ist, der in die Form eingespritzt werden kann. Die äußeren Hülsen 160, 260 bestehen aus oder enthalten den Kunststoff, und die innere Stütze 150 oder innere Metallhülse 150 besteht aus starrem Material, wie hierin beschrieben.
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Das Umspritzen kann unter Anwendung von Einsatzformtechniken oder Zweischuss- oder Mehrschusstechniken erzielt werden. Bezüglich des zweiten Gehäuses 116, das in 3 bis 5 dargestellt ist, kann der Umspritzprozess das Vorsehen einer Form, die zum Ausbilden der inneren Stütze 150 konfiguriert ist, das Formen einer inneren Stütze 150 aus glasgefülltem Kunststoff, das Vorsehen einer Einsatzform, die zum Aufnehmen der geformten inneren Stütze 150 und zum Ausbilden der äußeren Hülse 160 konfiguriert ist, und das Formen der äußeren Hülse 160 aus nicht verstärktem Kunststoff über der geformten inneren Stütze 150 beinhalten. Alternativ kann das Verfahren das Vorsehen einer vorgefertigten inneren Stütze 150, das Vorsehen einer Einsatzform, die zum Aufnehmen der vorgefertigten inneren Stütze 150 und zum Ausbilden der äußeren Hülse 160 konfiguriert ist, und das Formen der äußeren Hülse 160 aus nicht verstärktem Kunststoff über der vorgefertigten inneren Stütze 150 beinhalten. Das Verfahren kann außerdem den Schritt des Herausnehmens des geformten einstückigen Körpers 157 aus der Einsatzform beinhalten. Die zwei Formschritte können den Schritt des Einspritzens des Kunststoffs in die Form beinhalten.
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Unter Bezugnahme auf das zweite Gehäuse 216, das in 6A bis 6B dargestellt ist, beinhaltet der Umspritzprozess das Vorsehen einer Metallhülse 250, das Vorsehen einer Einsatzform, die zum Aufnehmen der Metallhülse 250 und zum Ausbilden einer äußeren Hülse 260 konfiguriert ist, und das Formen einer äußeren Hülse 260 aus Kunststoff über der Metallhülse 260. Das Verfahren kann außerdem den Schritt des Herausnehmens des geformten einstückigen Körpers aus der Einsatzform beinhalten. Die zwei Formschritte können den Schritt des Einspritzens des Kunststoffs in die Form beinhalten.
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Es sind keine Primer oder Klebstoffe zum Binden von jeder der äußeren Hülsen 160, 260 an die innere Stütze 150 oder die innere Metallhülse 250 erforderlich. Stattdessen besteht in der Ausführungsform, in der die inneren und die äußeren Hülsen beide aus Kunststoff hergestellt sind, die innere Stütze 150 aus verstärktem Kunststoff, wie etwa einem glasgefüllten Kunststoff, oder enthält diesen, und die äußere Hülse 160 besteht aus nicht verstärktem Kunststoff oder enthält diesen, der einen ähnlichen oder niedrigeren Schmelzpunkt als jenen des verstärkten Kunststoffs aufweist. Dies ist vorteilhaft, da die innere Stütze 150 während des Formschritts der äußeren Hülse 160 nicht schmilzt oder ihre Form verliert. Zudem kann die innere Stütze 150 an ihrer Außenfläche 156 etwas aufweichen, wodurch ermöglicht ist, dass sich der Kunststoff, der die äußere Hülse 160 ausbildet, mit dem Kunststoff vermischt, der die Außenfläche 156 ausbildet, um einen einstückig geformten Körper 157 auszubilden.
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Der Formprozess kann auch ein Mehrschussprozess sein. Dabei werden der verstärkte Kunststoff und der nicht verstärkte Kunststoff beide in dieselbe Form während desselben Formzyklus eingespritzt, wobei der verstärkte Kunststoff die innere Stütze ausbildet und der nicht verstärkte Kunststoff die äußere Hülse ausbildet.
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Der Umspritzprozess wird vorzugsweise in einer Art und Weise ausgeführt, die dazu führt, dass die äußere Hülse 160 und die innere Stütze 150 einheitliche Stärken aufweisen. Die Stärken der inneren Stütze 150 und der äußeren Hülse 160 können beide ungefähr 1/16 Inch bis ungefähr 4/16 Inch betragen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist ein Gehäuse zum Einkapseln einer Stromversorgung für eine Sonde offenbart. Das Gehäuse enthält eine innere Stütze, die mit einer äußeren Hülse umspritzt ist. Die innere Stütze kann Metall oder Kunststoff beinhalten oder daraus bestehen und enthält ein äußeres Rohr und ein inneres Rohr, die miteinander einstückig sind, wobei das äußere Rohr vom inneren Rohr beabstandet ist, ausgenommen dort, wo das innere und äußere Rohr einen gemeinsamen Bogen teilen. Wenn die innere Stütze und die äußere Hülse beide Kunststoff sind, enthält die innere Stütze einen verstärkten Kunststoff und die äußere Hülse einen Kunststoff mit einem ähnlichen oder niedrigeren Schmelzpunkt als der des verstärkten Kunststoffs.
