-
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für im Außenbereich platzierte Sensoren, zumindest umfassend eine in Montageendposition vertikal ausgerichtete Rückwand zur Aufnahme der Sensoren, zwei voneinander beabstandete Seitenwände sowie eine Abdeckung in Gestalt eines Dachs.
-
Sensoren sind bekanntermaßen elektrotechnische Bauelemente zur qualitativen oder quantitativen Erfassung von physikalischen Eigenschaften, chemischen Eigenschaften oder der stofflichen Beschaffenheit ihrer Umgebung. Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst und in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal umgeformt.
-
Bei der Erfassung der Messgrößen treten jedoch auch Störgrößen auf, die das Messergebnis beeinflussen oder verfälschen, wodurch fehlerbehaftete Signale generiert werden.
-
Je nach Anwendung der Sensoren sind unterschiedliche Störgrößen relevant. Sensoren zur Erfassung der Außentemperatur für Heizungsanlagen sind beispielsweise vor Sonneneinstrahlung und Regen zu schützen, da anderenfalls eine zu hohe bzw. eine zu niedrige Temperatur ermittelt und an die Regeleinrichtung weitergeleitet wird. Im Ergebnis dieses störgrößenbehafteten Signals generiert die Regeleinrichtung ein fehlerbehaftetes Steuersignal, beispielsweise eine unerwünschte zu niedrige Vorlauftemperatur für die Heizungsanlage.
-
Aus dem Stand der Technik ist die
US 2008/0224881 A1 vorbekannt, welche eine Abdeckung bzw. ein Gehäuse für einen Sensor zum Schutz vor Einflüssen in der Nähe eines aktiven Schweißvorgangs offenbart. Der Sensor ist hierbei hüllartig von einem Silikon oder Elastomer vollständig umgeben. Der Nachteil dieses vollständig umhüllten Sensors besteht für die vorstehend beschriebene Anwendung darin, dass auf Grund des fehlenden Strahlungsschutzes und der Wärmeleitfähigkeit des Hüllmaterials die zu erfassende Messgröße nicht primär vom physikalischen Zustand der umgebenden Luft bestimmt, sondern wesentlich von der Strahlungsquelle beeinflusst wird.
-
Aus der
US 4,881,882 A ist eine Vorrichtung zum Messen der Außentemperatur zu entnehmen. Die Vorrichtung umfasst eine Basis-Montageplatte aus Metall, eine thermische Masse mit geringer Wärmeleitfähigkeit, einen partiell in der thermischen Masse platzierten Temperaturfühler sowie eine partiell angebrachte Hülle aus Metallblech zum Schutz vor Sonne und Regen. Als besonders nachteilig an dieser Erfindung ist die metallische Hülle zu nennen, die sich bei Sonneneinstrahlung naturgemäß erhitzt. Unterhalb der Hülle entsteht ein Wärmestau, der dem Temperaturfühler eine höhere als die tatsächliche Außentemperatur vorgibt. Da die thermische Masse jedoch nur seine geringe Wärmeleitfähigkeit und -kapazität aufweist, kann dieser erwähnte Übelstand nicht kompensiert werden. Hinzu tritt der komplizierte mehrteilige Aufbau, der eine flächendeckende Verbreitung dieses durch ein Gehäuse geschützten Sensors fraglich erscheinen lässt.
-
Letztlich sollen auch die klassischen Außentemperatursensoren von Heizungs- oder Kälteanlagen Erwähnung finden, welche bekanntermaßen aus einem weißen flachen Kunststoffgehäuse bestehen, in welchem der eigentliche Temperatursensor platziert ist. Aufwändige Messversuche haben gezeigt, dass diese Temperatursensoren gegenüber der tatsächlichen Außentemperatur oftmals zu hohe Werte anzeigen. Ursächlich dafür ist – auch bei einem Standort des Temperatursensors auf der Nordseite eines Gebäudes – die unerwünschte Erwärmung auf Grund der Strahlung der Sonne im Inneren des Kunststoffgehäuses zu nennen. Da das Kunststoffgehäuse weitgehend geschlossen ist, kann die ins Innere eingedrungene Wärme nicht zeitnah abgeführt werden.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Gehäuse für im Außenbereich platzierte Sensoren vorzuschlagen, welches äußere Störgrößen wie Sonne, Niederschläge oder andere unerwünschte Erwärmungseinflüsse eliminiert und hinsichtlich seiner Möglichkeit der Bestückung flexibel ausgebildet ist.
-
Unter dem Begriff Sensor sind dabei im Sinne der Erfindung auch Detektoren, Messgrößenaufnehmer oder Messfühler zu verstehen, welche die Fähigkeit gemeinsam haben, physikalische Eigenschaften, chemische Eigenschaften oder stoffliche Beschaffenheiten zu erfassen und daraus elektrische Signale generieren zu können.
-
Nach der Konzeption der Erfindung umfasst das Gehäuse für im Außenbereich platzierte Sensoren zumindest eine in Montageendposition vertikal ausgerichtete Rückwand zur Aufnahme der Sensoren, zwei voneinander beabstandete Seitenwände sowie eine Abdeckung in Gestalt eines Dachs. Kennzeichnend für diese Erfindung ist, dass die Seitenwände des einteilig gefertigten Gehäuses sich entlang einer definierten Bogenlinie zur Ausbildung eines sich zur Erdoberfläche öffnenden Gewölbes gekrümmt erstrecken und im konstruktiven Zusammenwirken gemeinsam das Dach ausbilden.
-
Damit ergänzen sich die gekrümmten Seitenwände, welche das Dach gemeinsam ausbilden, sowie die die Sensoren aufnehmende Montagerückwand zu einem hüllartigen Gehäuse, welches an seiner Vorderseite und – optional – seiner Unterseite aus Gründen der gewünschten Luftzirkulation offen ausgebildet ist. Die Sensoren sollen gemäß dem Ziel der Erfindung ohne Störeinflüsse Temperaturwerte oder Feuchtewerte der umgebenden Luft ermitteln können. Die offenen Bereiche des Gehäuses ermöglichen außerdem einen freien Zugang zum Sensor ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen Demontagearbeiten.
-
Durch das sich durch die beiden gekrümmten Seitenwände ausbildende Gewölbe kann erwärmte Außenluft an der Außenseite der Seitenwände besser nach oben abströmen oder abgeleitet werden, ohne darüberliegende Bauteile vorzuheizen. Durch die gewählte Bauart des Gehäuses ohne Ecken und Kanten, sowohl im Innenraum des Gehäuses als auch an seinen Außenflächen, werden Wärmebrücken vermieden und eine nahezu gleichmäßige Temperaturverteilung im Bereich um den Sensor erzielt. Die gekrümmten Außenflächen des Gehäuses leiten zudem Regenwasser oder Tauwasser besser ab, da liegengebliebene oder nicht abgeführte Niederschläge sowohl durch ihre Wärmekapazität als auch durch die Verdunstungswärme die Messergebnisse verfälschen.
-
Vorzugsweise erstrecken sich die Seitenwände parabelförmig, wobei die sich ausbildende Parabel im Kulminationspunkt des Gehäuses ihren Wendepunkt aufweist. Grundsätzlich können die Seitenwände jedweden Krümmungsverlauf haben, beispielsweise im Querschnitt eine Tonnenform oder eine Kreisform. Im Sonderfall formieren sich die beiden Seitenwände zum geschlossenen Ring oder Ringabschnitt.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die gewölbeartig gekrümmten Seitenwände im Bereich Ihres Kulminationspunktes ausgehend von der Rückwand bis zu ihrer Vorderkante ein Gefälle oder eine Neigung auf. Dadurch kann Regen- oder Tauwasser zusätzlich zu den Vorteilen eines gekrümmt ausgebildeten Dachs noch besser ablaufen, was die Selbstreinigung des erfindungsgemäßen Gehäuses verbessert und zudem den Sensor besser vor Feuchtigkeit in Form „kriechenden” Wassers – ähnlich wie bei einem Docht – schützt.
-
Für ausgewählte Aufstellbedingungen ist es vorteilhaft, das Gehäuse mit einem Boden auszubilden, welcher sich zwischen den Seitenwänden eben oder gekrümmt erstreckt, wobei er an seinem tiefsten Punkt eine Ablauföffnung für Regen- oder Tauwasser umfasst. Durch Einsatz des Bodens kann aufsteigende Warmluft besser abgeleitet werden, um zu verhindern, dass das Messsignal verfälscht wird. Der Boden kann dabei ein integraler Bestandteil des einteiligen Gehäuses sein oder separat mit den Seitenwänden, beispielsweise durch eine Nut- und Federverbindung oder klebend gekoppelt werden. Der Boden ist dabei entweder aus dem gleichen Material wie das Gehäuse ausgebildet oder aus einer dünnen Metallfolie gefertigt. Letztere genießt den Vorteil, dass sie ein geringes Flächengewicht und einen Strahlungsschutz nach unten aufweist.
-
Das einteilig gefertigte Gehäuse weist gegenüber mehrteilig ausgebildeten Behausungen für Sensoren den Vorteil auf, dass keine Fügebereiche vorhanden sind, in denen potentielle Undichtigkeiten auftreten können. Es ist somit langzeitstabil. Zudem lässt sich ein Gehäuse „aus einem Guss” einfacher und kostengünstiger herstellen.
-
Die Skalierung des Gehäuses unterliegt keinerlei konstruktiven Beschränkungen. Das heißt, größere Sensoren erfordern in naheliegender Weise ein größeres Gehäuse unter Beibehaltung der geometrischen Verhältnisse von dachartiger Abdeckung, Seitenwände und Rückwand. Für jede gewählte Größe des Gehäuses ist jedoch verbindlich, dass seine Bautiefe, insbesondere die Bautiefe der Seitenwände und der Abdeckung, so gewählt sind, dass auch bei niedrigen Sonnenständen eine Verschattung sowie ein Niederschlagsschutz der Sensoren sichergestellt ist.
-
Zum Zwecke einer unterstützenden Luftzirkulation ist optional vorgesehen, dass die beiden Seitenwände jeweils Bohrungen aufweisen, die schräg nach unten verlaufend ausgebildet sind.
-
Es hat sich aus konstruktiver Sicht als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Rückwand eine zum Sensor weisende Montageplatte umfasst, an welcher der Sensor befestigt werden kann. Die Montageplatte eröffnet den Nutzern damit die Möglichkeit, Sensoren mit speziellen Halterungen problemlos befestigen zu können. Sofern die Messungen nicht intentional mit sehr kurzen Reaktionszeiten gewünscht sind, sondern wie meist üblich eine eher geglättete Messkurve benötigt wird, besteht die Montageplatte besteht vorzugsweise aus einem Material mit guter oder zumindest durchschnittlicher Wärmeleitung und hoher Wärmekapazität und ist mit den Sensoren thermisch verbunden. Der Vorteil dieser Montageplatte besteht aus thermischer Sicht dann darin, dass sie als thermische Puffermasse wirkt, um sehr kurzfristige Temperaturschwankungen auszugleichen, die beispielsweise bei kalten Windstößen auftreten
-
Optional umfasst die Rückseite der Rückwand des Gehäuses bereits werkseitig zumindest eine Öffnung, welche zur Bestückung mit Mess- und Versorgungsleitungen ausgebildet ist, sofern die Sensoren kabelgebunden betrieben werden. Ebenso kann das Gehäuse eine Beleuchtung, beispielsweise eine LED-Beleuchtung, aufweisen, die über Versorgungskabel mit Strom versorgt wird.
-
Ergänzend dazu weist die Rückseite der Rückwand des Gehäuses auch Arretierungsmittel für die Wandmontage in Gestalt von Bohrungen, Schrauben, Klebestreifen oder Haken auf bzw. ist zur Flächenverklebung ausgelegt und vorbereitet.
-
Das erfindungsgemäße Gehäuse besteht aus einem einschichtig oder mehrschichtig aufgebauten Material, welches wasserdicht und/oder UV-beständig und/oder wärmegedämmt/kältegedämmt und/oder einen geringen Wärmeleitkoeffizienten aufweisend und/oder mit einer geringen Eindringtiefe für Licht oder Wärmestrahlung und/oder mit einer reflektierenden Beschichtung oder Schicht versehen und/oder für Funksignale durchlässig/undurchlässig ausgebildet ist.
-
Eine zu große Eindringtiefe für Strahlung würde das Wärme dämmende Material des Gehäuses vom Inneren aufheizen und damit das Ziel der eigentlichen Wärmedämmung konterkarieren. Deshalb ist das Gehäuse vorzugsweise mit einer Beschichtung versehen, die reflektierende Eigenschaften aufweist.
-
Durch die Auswahl geeigneter Materialien für das eigentliche Trägermaterial oder den Beschichtungen des erfindungsgemäßen Gehäuses kann ein effizienter Schutz insbesondere vor Sonneneinstrahlung, Wärmestau und Witterungseinflüssen erzielt werden.
-
Als Material für das Gehäuse eignen sich natürliche oder künstliche Stoffe, wobei als natürliches Material Holz, Faserstoffe und gepresster Sand sowie als künstliches Material, gegebenenfalls geschäumte, Kunststoffe oder Kunstharze eingesetzt werden.
-
Wie erwähnt, kann das erfindungsgemäße Gehäuse auch als funkdurchlässige Variante gefertigt werden. Dazu werden spezielle PU-Hartschäume eingesetzt, die für Funkwellen durchlässig sind. Bei der Anordnung des Gehäuses an einer nördlich ausgerichteten Hauswand und Nutzung eines Funk-Messfühlers können die Signale des Sensors im Haus empfangen werden. Falls jedoch eine Anordnung des Gehäuses an der nördlich ausgerichteten Hauswand nicht möglich ist, so kann ein mit Metallfolie bestücktes – und damit funkundurchlässiges – Gehäuse auch mit Abstand zum Haus platziert werden, wobei die Metallfolie die vom Funk-Messfühler bereitgestellten Signale in Richtung des Empfängers bzw. Hauses reflektiert.
-
Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im wesentlichen:
- – die Seitenwände des einteilig gefertigten Gehäuses erstrecken sich entlang einer definierten Bogenlinie zur Ausbildung eines sich zur Erdoberfläche öffnenden Gewölbes gekrümmt und bilden im Zusammenwirken gemeinsam das Dach aus, wodurch eine effiziente Beschattung der Sensoren und Schutz vor Niederschlägen erzielt wird,
- – das durch die beiden Seitenwände ausgebildete Gewölbe vermeidet Ecken und Kanten und damit Wärmebrücken, so dass die Temperaturverteilung im Bereich des Sensors nahezu gleichmäßig ist und erwärmte Außenluft der Kontur der gekrümmten Seitenwände folgend besser abgeleitet werden kann,
- – die gewölbeartig gekrümmten Seitenwände weisen im Bereich Ihres Kulminationspunktes ausgehend von der Rückwand bis zu ihrer Vorderkante ein Gefälle oder eine Neigung auf, wodurch Regen- oder Tauwasser besser abfließen kann,
- – das Gehäuse ist an seiner Vorderseite und optional seiner Unterseite aus Gründen der gewünschten Luftzirkulation offen ausgebildet, wodurch die Sensoren Temperaturwerte oder Feuchtewerte der umgebenden Luft ohne Störeinflüsse ermitteln können,
- – die Rückwand des Gehäuses umfasst optional eine zum Sensor weisende Montageplatte, an welcher der Sensor arretierbar ist, wodurch neben einer sehr flexiblen Montage je nach Ausgestaltung der Montageplatte wahlweise eine thermische Entkopplung oder Kopplung mit dem Sensor erzielt werden kann und
- – das einteilige oder einstückige Gehäuse besteht aus witterungsbeständigem wärmedämmenden oder wärmegedämmtem, beschichtetem oder unbeschichtetem Material mit UV-Schutz, wodurch einerseits Langlebigkeit gesichert ist und andererseits eine optimale ästhetische Anpassung an örtliche Gegebenheiten erfolgen kann.
-
Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltung der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen:
-
1: eine perspektivische Darstellung des Gehäuses,
-
2: eine Vorderansicht des Gehäuses,
-
2a: Vorderansicht aus 2, jedoch mit schematischer Darstellung des Sensors 8
-
3: eine Seitenansicht des Gehäuses sowie
-
4 eine Ansicht des Gehäuses von unten.
-
Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäuses 1. Das Gehäuse 1 für im Außenbereich platzierte Sensoren 8 umfasst zumindest eine in Montageendposition vertikal ausgerichtete Rückwand 2 zur Aufnahme der Sensoren 8 und zwei voneinander beabstandete Seitenwände 3. Die gekrümmten Seitenwände 3 des einteilig gefertigten Gehäuses 1 erstrecken sich erfindungsgemäß entlang einer definierten Bogenlinie zur Ausbildung eines sich zur Erdoberfläche öffnenden Gewölbes 9 und bilden im konstruktiven Zusammenwirken gemeinsam das Dach aus. Als Material für das Gehäuse wurde beispielhaft ein spezieller, UV-beständiger PU-Hartschaum mit einer Wandstärke von 10–40 mm eingesetzt. Das einschichtig gefertigte Gehäuse 1 besteht somit aus einem Material, welches wasserdicht und UV-beständig und wärmedämmend ausgebildet ist. Zudem weist es einen sehr niedrigen Wärmeleitkoeffizienten auf und ist für Funksignale durchlässig. Der als Material eingesetzte PU-Hartschaum ist zudem kostengünstig und hervorragend bearbeitbar.
-
Aus der 2 ist eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses 1 zu entnehmen. Wie ersichtlich, erstrecken sich die beiden Seitenwände 3 parabelförmig, wobei die sich ausbildende Parabel im Kulminationspunkt 4 des Gehäuses 1 ihren Wendepunkt 5 aufweist. Zentral im Innenraum des Gehäuses 1 sind drei Bohrungen 10 platziert, die zur Aufnahme des nicht dargestellten Sensors 8 sowie zur rückseitigen Befestigung des Gehäuses 1 vermittels einer nicht dargestellten Schraube vorgesehen sind. Für spezielle Anwendungen ist eine nicht dargestellte Montageplatte vorgesehen, die entweder bereits werkseitig eingebrachte Bohrungen aufweist oder vom Anwender selbst mit Bohrungen, Schweiß-, Lot-, oder Klebeverbindungen etc. zur Montage seiner eigenen Sensoren genutzt werden kann, bevor sie über die beiden unteren Bohrungen 10 mittels nicht dargestellter Schrauben und ggf. Gewindeeinsätze an der Rückwand 2 befestigt wird.
-
Die 2a entspricht inhaltlich weitestgehend 2, zeigt jedoch zusätzlich schematisch den Sensor 8.
-
Die 3 zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 1. Die gewölbeartig gekrümmten Seitenwände 3 weisen im dargestellten Beispiel im Bereich Ihres Kulminationspunktes 4 ausgehend von der Rückwand 2 bis zu ihrer Vorderkante 6 ein Gefälle oder eine Neigung auf, so dass auftretendes Regenwasser oder Tauwasser noch besser abgeleitet werden und vor allem nicht „kriechend” in das Innere des Gehäuses zurückfließen kann. Im dargestellten Beispiel beträgt die Neigung etwa 3°. Die Bautiefe des Gehäuses 1, respektive die Bautiefe der gekrümmten Seitenwände 3, ist dabei so gewählt, dass auch bei niedrigen Sonnenständen eine Verschattung sowie ein Niederschlagsschutz der Sensoren 8 sichergestellt ist, sofern eine Montage mit nach Norden ausgerichteter Vorderkante 6 erfolgt ist.
-
Eine Ansicht des Gehäuses 1 von unten ist der 4 zu entnehmen. Sichtbar sind hierbei die Rückwand 2 und die beiden Seitenwände 3, die einstückig gefertigt sind. Im Bereich der inneren Ecken, also im Innenraum des Gehäuses 1 in welchem der nicht dargestellte Sensor 8 platziert ist, wurden die Kantenbereiche 11 abgerundet, um das Handling zu verbessern und der Bildung von Wärmebrücken vorzubeugen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- Rückwand
- 3
- Seitenwand
- 4
- Kulminationspunkt
- 5
- Wendepunkt
- 6
- Vorderkante
- 7
- Montageplatte
- 8
- Sensor
- 9
- Gewölbe
- 10
- Bohrung
- 11
- Kantenbereich
-
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
-
- US 2008/0224881 A1 [0005]
- US 4881882 A [0006]
