WO2021165158A1 - Gehäuse mit entlüftungshülse sowie messgerät und druckmessgerät für die prozessmesstechnik mit einem solchen gehäuse - Google Patents

Gehäuse mit entlüftungshülse sowie messgerät und druckmessgerät für die prozessmesstechnik mit einem solchen gehäuse Download PDF

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WO2021165158A1
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pressure
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Hans-Peter Müller
Robert Mönnig
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    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0213—Venting apertures; Constructional details thereof
    • H05K5/0216—Venting plugs comprising semi-permeable membranes

Definitions

  • the invention relates to a housing according to the preamble of claim 1, a measuring device and a pressure measuring device for process measurement technology with such a housing.
  • Measuring devices of the aforementioned type are used in automation technology to monitor the properties of a fluid, for example with regard to pressure, temperature, flow rate, and fill level.
  • the measuring devices are exposed to different weather conditions or have to be cleaned frequently in order to maintain hygienic conditions, which is done, for example, by means of a pressure jet or steam jet.
  • a passage in the housing is necessary, since the measured pressure values must be brought into relation to the ambient pressure in order to output the relative pressure.
  • Such passages in housings are not only relevant for pressure measuring devices, but also for other measuring devices and housings in general, in which a pressure difference to the housing interior is to be avoided, for example as a result of a changing atmospheric pressure.
  • DE 10232028 B4 proposes, for example, to provide a passage in the housing wall, which is closed with a liquid-repellent and gas-permeable segment in order to achieve pressure equalization between the interior of the housing and the external environment of the housing.
  • the segment consists of a film, for example a plastic film, or a membrane, for example made of PTFE.
  • sleeve-like impact protection devices are used in particular in pressure measuring devices, which are designed as small, cylindrical bodies in the form of a protective cap protruding laterally from the housing of the measuring device and have side openings to prevent the direct jet on the membrane or film.
  • a pressure measuring device with such an impact protection device is known, for example, from DE 102014 107251 A1.
  • the so-called teapot effect can occur.
  • the cleaning liquid does not drip off completely or not quickly enough on the front edge of the ventilation sleeve, but at least partially flows on the side surfaces of the ventilation sleeve in the direction of the measuring device housing and thus also through the openings in the ventilation sleeve provided for air exchange.
  • the openings can then be temporarily at least partially closed, which can impair the exchange of air during this time.
  • DE 102015109704 A1 discloses arranging a shoulder area between the ventilation sleeve and the housing so that a liquid that runs down from the housing cannot penetrate as far as the openings for the exchange of air.
  • the object of the invention is to develop a ventilation sleeve for a measuring device mentioned at the beginning in such a way that the teapot effect is avoided and the ventilation openings are thereby prevented from being closed by a liquid.
  • the sleeve-like protective cap has a narrow, circumferential widening in the area of its side surface, so that a defined drip edge is formed.
  • the downward-facing area which can be different depending on the installation variant of the pressure measuring device, is particularly problematic with the ventilation sleeve.
  • the circumferential widening would thus cover every conceivable installation variant of the housing or the (pressure) measuring device.
  • the narrow, circumferential widening in the present case represents a type of spout in which a liquid that is located in the lower-oriented area of the venting sleeve would be forced after the widening has been encircled resulting defined tear-off edge to flow upwards, but this is prevented by gravity. As a result, the liquid drips off the narrow widening.
  • the narrower the circumferential widening the stronger a tear-off edge is formed, which further facilitates the tear-off of the drop at the drip-off edge.
  • the narrow, circumferential widening is arranged at such a distance from the housing that a liquid running off the housing, e.g. a condensate or a cleaning liquid, cannot even penetrate into the area of the openings.
  • the steady dripping of the liquid means that less liquid remains on the housing of the measuring device and on the ventilation device itself during the cleaning process.
  • the narrow, circumferential widening has two functions: it forms a drip edge and at the same time it represents a barrier that prevents any liquid that runs off the housing from reaching the area of the openings.
  • FIG. 1 shows a pressure measuring device according to the invention in a perspective illustration
  • FIG. 2 shows a pressure measuring device according to the invention in a front view.
  • Figures 1 and 2 each show an electronic pressure measuring device 1 for use in process measurement technology, which is manufactured and sold by the applicant under the name Plxxxx.
  • the invention is not limited to a pressure measuring device, but can be used with any type of housing in which a pressure difference between the housing interior and the environment is to be avoided, e.g. as a result of a changing atmospheric pressure, or where moist air is to escape from the interior, e.g. at Temperature changes in a humid environment and the resulting condensation in the interior of the housing.
  • the measuring device 1 essentially consists of a housing 2 that is placed on a process connection 3.
  • the process connection 3 comprises, on the one hand, the sensor unit in the form of a pressure measuring cell (not shown) and, on the other hand, enables the mechanical connection of the measuring device 1 to the container or pipe containing the medium.
  • the evaluation electronics (not shown), which are provided for evaluating and processing the measurement signals supplied by the sensor unit, which can then be picked up via the plug connection and, for example, forwarded to a PLC.
  • the housing also includes a display device and operating elements.
  • the measuring device 1 is operated via the operating elements, i.e. parameterization or setting of essential key data, such as the switching points, for example.
  • the respective actions are shown to the user via the display.
  • a venting device 10 is necessary so that the measured pressure values can be brought into relation to the ambient pressure in order to output the relative pressure.
  • This venting device 10 consists initially of an atmospheric connection to the outside, which is closed by means of a liquid-repellent, breathable membrane, so that an exchange of pressure is possible, but at the same time the interior of the pressure measuring device is protected from penetrating liquid.
  • the ventilation device 10 further comprises a protective cap 11 with lateral openings 12.
  • the focus of the invention is now a narrow, circumferential widening 14 of the protective cap 11, which in turn is arranged at such a distance from the housing 2 of the measuring device 1 that a liquid running off the housing 2, e.g. consisting of condensate or cleaning liquid, does not even enter the area of the openings 12 on the protective cap 11 can penetrate.
  • a liquid running off the housing 2 e.g. consisting of condensate or cleaning liquid
  • the widening 14 has two functions: it forms a drip edge and at the same time it prevents a liquid running off the housing 2 from reaching the area of the openings 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, mit einer an dem Gehäuse (2) angeordneten Entlüftungsvorrichtung (10), die die Zufuhr eines Umgebungsdrucks an den Innenraum des Gehäuses (2) ermöglicht, wobei die Entlüftungsvorrichtung (10) aus einer hülsenartigen Schutzkappe (11) mit seitlichen Öffnungen (12) und einer flüssigkeitsabweisenden Membrane gebildet wird und wobei im Inneren der Entlüftungsvorrichtung (10) ein Hohlraum zur Aufnahme der Membrane ausgebildet ist und die Membrane so angeordnet ist, dass eine für die Druckzufuhr vorgesehene Öffnung in der Wandung des Gehäuse (2) bedeckt ist. Um den sogenannten Teekanneneffekt zu vermeiden und damit ein leichtes Abtropfen einer Flüssigkeit an der Entlüftungsvorrichtung (10) zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die hülsenartige Schutzkappe (11) im Bereich ihrer Seitenfläche eine schmale, umlaufende Verbreiterung (14) aufweist, so dass sich eine definierte Abtropfkante ausbildet.

Description

Gehäuse mit Entlüftungshülse sowie Messgerät und Druckmessgerät für die Prozessmesstechnik mit einem solchen Gehäuse
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Messgerät sowie ein Druckmessgerät für die Prozessmesstechnik mit einem solchen Gehäuse.
Messgeräte der vorgenannten Art werden in der Automatisierungstechnik dazu eingesetzt, die Eigenschaften eines Fluids, bspw. hinsichtlich Druck, Temperatur, Durchfluss, Füllstand, zu überwachen. Dabei sind die Messgeräte je nach Applikation unterschiedlichen Witterungsbedingungen ausgesetzt oder müssen zur Einhaltung hygienischer Bedingungen häufig gereinigt werden, was bspw. mittels eines Flochdruck- oder Dampfstrahlers erfolgt. Bei Druckmessgeräten ist jedoch ein Durchgang im Gehäuse notwendig, da zur Ausgabe des Relativdrucks die gemessenen Druckwerte in Relation mit dem Umgebungsdruck gebracht werden müssen.
Derartige Durchgänge in Gehäusen sind aber nicht nur bei Druckmessgeräten relevant, sondern auch an anderen Messgeräten und Gehäusen im Allgemeinen, bei denen ein Druckunterschied zum Gehäuseinnenraum vermieden werden soll, bspw. infolge eines sich ändernden Atmosphärendrucks.
Aus dem Stand der Technik sind hierfür einteilige Barrieren in Form von Folien oder Membrane bekannt. Die DE 10232028 B4 schlägt bspw. vor, in der Gehäusewand einen Durchgang vorzusehen, welche mit einem flüssigkeitsabweisenden sowie gasdurchlässigen Segment abgeschlossen ist, um einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der äußeren Umgebung des Gehäuses zu erreichen. Das Segment besteht dabei aus einer Folie, bspw. einer Kunststofffolie, oder einer Membran, bspw. aus PTFE.
Nachteilig dabei ist aber, dass die Folien oder Membrane einem zu Reinigungszwecken eingesetzten Hochdruck- oder Dampfstrahler ungeschützt ausgesetzt wären.
Aus diesem Grund werden insbesondere bei Druckmessgeräten hülsenartige Prallschutzvorrichtungen eingesetzt, die als kleine, zylindrische, seitlich vom Gehäuse des Messgeräts abstehende Körper in Form einer Schutzkappe ausgeführt sind und seitliche Öffnungen aufweisen, um den direkten Strahl auf die Membran oder Folie zu verhindern. Ein Druckmessgerät mit einer derartigen Prallschutzvorrichtung ist bspw. aus der DE 102014 107251 A1 bekannt.
Wenn die Entlüftungshülse in Form der zuvor genannten Prallschutzvorrichtungen ausgeführt ist, kann es zum sogenannten Teekanneneffekt kommen. Insbesondere während des Reinigungsprozesses tropft die Reinigungsflüssigkeit nicht vollständig oder nicht schnell genug an der vorderen Kante der Entlüftungshülse ab, sondern fließt zumindest teilweise an den Seitenflächen der Entlüftungshülse in Richtung Messgerätgehäuse und damit auch über die für den Luftaustausch vorgesehenen Öffnungen in der Entlüftungshülse. Die Öffnungen können dann temporär zumindest teilweise verschlossen sein, was den Luftaustausch während dieser Zeit beeinträchtigt kann.
Damit auch eine Flüssigkeit, welche vom Gehäuse herunter rinnt, nicht bis zu den Öffnungen für den Luftaustausch Vordringen kann, ist aus der DE 102015109704 A1 bekannt, zwischen Entlüftungshülse und Gehäuse ein Schulterbereich anzuordnen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entlüftungshülse für ein eingangs genanntes Messgerät so weiterzubilden, dass der Teekanneneffekt vermieden und dadurch ein Verschließen der Entlüftungsöffnungen durch eine Flüssigkeit verhindert wird.
Die Aufgabe wird durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 3 sowie einem Druckmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß weist die hülsenartige Schutzkappe im Bereich ihrer Seitenfläche eine schmale, umlaufende Verbreiterung auf, so dass sich eine definierte Abtropfkante ausbildet. Problematisch ist bei der Entlüftungshülse vor allem der nach unten orientierte Bereich, der je nach Einbauvariante des Druckmessgeräts unterschiedlich liegen kann. Durch die umlaufende Verbreiterung wäre somit jede erdenkliche Einbauvariante des Gehäuses bzw. des (Druck-)Messgeräts abgedeckt.
Die schmale, umlaufende Verbreiterung stellt vorliegend eine Art Tülle dar, bei der eine Flüssigkeit, die sich im nach unteren orientierten Bereich der Entlüftungshülse befindet, gezwungen wäre, nach dem Umrunden der durch die Verbreiterung entstandene definierte Abrisskante aufwärts zu fließen, was aber durch die Schwerkraft verhindert wird. Im Ergebnis tropft die Flüssigkeit an der schmalen Verbreiterung ab. Je schmaler die umlaufende Verbreiterung ausgeführt ist, desto stärker bildet sich eine Abrisskante aus, was das Abreißen des Tropfens an der Abtropfkante weiter erleichtert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die schmale, umlaufende Verbreiterung mit einem solchen Abstand zum Gehäuse angeordnet ist, dass eine am Gehäuse ablaufende Flüssigkeit, z.B. ein Kondensat oder eine Reinigungsflüssigkeit, erst gar nicht in den Bereich der Öffnungen Vordringen kann. Durch das stetige Abtropfen der Flüssigkeit verbleibt während des Reinigungsvorgangs weniger Flüssigkeit am Gehäuse des Messgeräts sowie an der Entlüftungsvorrichtung selbst.
Die schmale, umlaufende Verbreiterung hat im Ergebnis also zwei Funktionen: sie bildet eine Abtropfkante und gleichzeitig stellt sie eine Barriere dar, die verhindert, dass eine am Gehäuse ablaufende Flüssigkeit in den Bereich der Öffnungen gelangt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Druckmessgerät in perspektivischer Darstellung und
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Druckmessgerät in frontaler Darstellung.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils ein elektronisches Druckmessgerät 1 für den Einsatz in der Prozessmesstechnik, das von der Anmelderin unter der Bezeichnung Plxxxx hergestellt und vertrieben wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein Druckmessgerät beschränkt, sondern bei Gehäuses jeglicher Art anwendbar, bei denen ein Druckunterschied zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung vermieden werden soll, bspw. infolge eines sich ändernden Atmosphärendrucks, oder bei denen feuchte Luft aus dem Innenraum entweichen soll, bspw. bei Temperaturwechsel in feuchter Umgebung und einer daraus resultierenden Kondensation im Gehäuseinnenraum.
Das Messgerät 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2, das auf einen Prozessanschluss 3 aufgesetzt ist. Der Prozessanschluss 3 umfasst zum einen die Sensoreinheit in Form einer Druckmesszelle (nicht gezeigt) und ermöglicht zum anderen die mechanische Verbindung des Messgeräts 1 mit dem das Medium enthaltenen Behälter oder Rohr. Im Gehäuse 2 befindet sich die Auswerteelektronik (nicht gezeigt), die zur Auswertung und Aufbereitung der von der Sensoreinheit gelieferten Messsignale vorgesehen ist, welche dann über den Steckeranschluss abgegriffen und bspw. an eine SPS weitergeleitet werden können.
Das Gehäuse umfasst des Weiteren eine Anzeigevorrichtung und Bedienelemente. Über die Bedienelemente wird das Messgerät 1 bedient, d.h. eine Parametrierung oder eine Einstellung von wesentlichen Eckdaten, wie bspw. den Schaltpunkten vorgenommen. Die jeweiligen Aktionen werden dem Benutzer über die Anzeige angezeigt.
Bei Druckmessgeräten, die einen Druck relativ zum Umgebungsdruck messen sollen, ist eine Entlüftungsvorrichtung 10 notwendig, damit zur Ausgabe des Relativdrucks die gemessenen Druckwerte in Relation mit dem Umgebungsdruck gebracht werden können. Diese Entlüftungsvorrichtung 10 besteht zunächst aus einer atmosphärischen Verbindung nach außen, die mittels einer flüssigkeitsabweisenden, atmungsaktiven Membrane verschlossen ist, so dass ein Druckaustausch möglich ist, aber gleichzeitig das Innere des Druckmessgeräts vor eindringender Flüssigkeit geschützt ist. Um diese Membrane vor Flochdruck- oder Dampfstrahler, die zu Reinigungszwecken eingesetzt werden, zu schützen, umfasst die Entlüftungsvorrichtung 10 des Weiteren eine Schutzkappe 11 mit seitlichen Öffnungen 12.
Im Mittelpunkt der Erfindung steht nun eine schmale, umlaufende Verbreiterung 14 der Schutzkappe 11 , die ihrerseits mit einem solchen Abstand zum Gehäuse 2 des Messgerätes 1 angeordnet ist, dass eine am Gehäuse 2 ablaufende Flüssigkeit, z.B. bestehend aus Kondensat oder Reinigungsflüssigkeit, erst gar nicht in den Bereich der Öffnungen 12 an der Schutzkappe 11 Vordringen kann. Wenn das Druckmessgerät 1 gereinigt wird, kann diese Flüssigkeit oder das permanent am Gehäuse 2 anfallende Kondensat an dieser schmalen, umlaufenden Verbreiterung 14 kontrolliert abtropfen, da an dieser Stelle eine Art Tülle gebildet wird. Durch das stetige Abtropfen der Flüssigkeit verbleibt während des Reinigungsvorgangs weniger Flüssigkeit am Gehäuse 2 des Messgeräts sowie an der Entlüftungsvorrichtung 10 selbst, so dass auf einfache Weise eine Beeinträchtigung der Öffnungen 12 verhindert wird.
Die Verbreiterung 14 hat im Ergebnis also zwei Funktionen: sie bildet eine Abtropfkante und gleichzeitig verhindert sie, dass eine am Gehäuse 2 ablaufende Flüssigkeit in den Bereich der Öffnungen 12 gelangt.
Bezugszeichenliste
1 Druckmessgerät
2 Gehäuse
3 Prozessanschluss
10 Entlüftungsvorrichtung
11 Schutzkappe
12 Öffnungen
14 schmale, umlaufende Verbreiterung

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse, mit einer an dem Gehäuse (2) angeordneten Entlüftungsvorrichtung
(10), die die Zufuhr eines Umgebungsdrucks an den Innenraum des Gehäuses (2) ermöglicht, wobei die Entlüftungsvorrichtung (10) aus einer hülsenartigen Schutzkappe
(11) mit Öffnungen (12) an ihrer Seitenfläche und einer flüssigkeitsabweisenden Membrane gebildet wird, wobei im Inneren der Entlüftungsvorrichtung (10) ein Hohlraum zur Aufnahme der Membrane ausgebildet ist und die Membrane so angeordnet ist, dass eine für die Druckzufuhr vorgesehene Öffnung in der Wandung des Gehäuse (2) bedeckt ist und wobei über die Öffnungen (12) an der Seitenfläche der hülsenartigen Schutzkappe (11) ein Luftaustausch zwischen dem Hohlraum der Entlüftungsvorrichtung (10) und der Umgebung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenartige Schutzkappe (11) im Bereich ihrer Seitenfläche eine schmale, umlaufende Verbreiterung (14) aufweist, so dass sich eine definierte Abtropfkante ausbildet.
2. Gehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die schmale, umlaufende Verbreiterung (14) mit einem solchen Abstand zum Gehäuse (2) angeordnet ist, dass eine am Gehäuse (2) ablaufende Flüssigkeit nicht in den Bereich der Öffnungen (12) Vordringen kann.
3. Messgerät für die Prozessmesstechnik, umfassend ein Gehäuse (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
4. Druckmessgerät, mit einem Gehäuse (2), einer in dem Gehäuse angeordneten Druckmesszelle und einer am Gehäuse (2) angeordneten Entlüftungsvorrichtung (10), die die Zufuhr eines Umgebungsdrucks an die Druckmesszelle und damit die Messung eines Relativdrucks ermöglicht, wobei die Entlüftungsvorrichtung (10) aus einer hülsenartigen Schutzkappe (11) mit Öffnungen (12) an ihrer Seitenfläche und einer flüssigkeitsabweisenden Membrane gebildet wird, wobei im Inneren der Entlüftungsvorrichtung (10) ein Hohlraum zur Aufnahme der Membrane ausgebildet ist und die Membrane so angeordnet ist, dass eine für die Druckzufuhr vorgesehene Öffnung in der Wandung des Gehäuse (2) bedeckt ist und wobei über die Öffnungen (12) an der Seitenfläche der hülsenartigen Schutzkappe (11) ein Luftaustausch zwischen dem Hohlraum der Entlüftungsvorrichtung (10) und der Umgebung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenartige Schutzkappe (11) im Bereich ihrer Seitenfläche eine schmale, umlaufende Verbreiterung (14) aufweist, so dass sich eine definierte Abtropfkante ausbildet.
5. Druckmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schmale, umlaufende Verbreiterung (14) mit einem solchen Abstand zum Gehäuse (2) des Messgeräts (1) angeordnet ist, dass eine am Gehäuse (2) ablaufende Flüssigkeit nicht in den Bereich der Öffnungen (12) Vordringen kann.
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