WO2022253582A1 - Field device - Google Patents

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WO2022253582A1
WO2022253582A1 PCT/EP2022/063594 EP2022063594W WO2022253582A1 WO 2022253582 A1 WO2022253582 A1 WO 2022253582A1 EP 2022063594 W EP2022063594 W EP 2022063594W WO 2022253582 A1 WO2022253582 A1 WO 2022253582A1
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WO
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pin
field device
cup
receptacle
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/063594
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German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Kopp
Martin Kropf
Raphael Schonhardt
Benjamin Skorupan
Original Assignee
Endress+Hauser SE+Co. KG
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Filing date
Publication date
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0064—Earth or grounding circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H01R11/12—End pieces terminating in an eye, hook, or fork
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member
    • H01R4/34—Conductive members located under head of screw
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    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/64—Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail

Definitions

  • the invention relates to a corrosion-resistant field device with a plug connection for grounding the electronic components of the field device.
  • Field devices are often used in process automation technology, which are used to record or influence certain process variables.
  • the field device includes specific electronic components, depending on the type, in order to implement the corresponding measuring principle.
  • the respective field device type can thus be used, for example, to measure a fill level, a flow rate, a pressure, a temperature, a pFI value and/or a conductivity.
  • a wide variety of such field device types are manufactured and sold by the Endress + Hauser group of companies.
  • the electronic components of the respective field device type are often housed in a metal housing, which serves as a Faraday cage to protect the components and is grounded accordingly.
  • a non-metallic housing is advantageous or necessary.
  • field devices that are used under corrosive conditions such as locations near the coast and in processes with acidic or alkaline media, are preferably based on a plastic-based housing.
  • the electronic components are protected by an additional, electrically conductive cup that acts as a Faraday cage and is arranged together with the electronic components within the plastic-based housing.
  • the field device housing is non-metallic, it is more difficult to ground the electronic components or the cup, since the respective grounding pin has to be fed through the plastic housing.
  • a particular problem here is that the corresponding pin passage in the housing must be exactly aligned with the corresponding pin receptacle of the cup. Due to component tolerances, however, this cannot be implemented with an economically viable effort. Any component tolerances can therefore result in the pin tilting and thus insufficient grounding.
  • the invention is therefore based on the object of providing a field device with a non-metallic housing whose electronic components can be grounded.
  • a field device that includes the following components: - An electrically conductive pin, with o a cable connection, and o an end region opposite the cable connection,
  • a cup that can be arranged in the housing and is made of an electrically conductive material, which serves as a Faraday cage for electronic units of the field device, with o a receptacle which is aligned with the bushing in relation to the plug-in axis such that the end area of the pin the
  • An electrically conductive clip designed to fasten the end area of the pin to the receptacle in such a way that o the pin contacts the cup electrically, in particular for grounding, with a resistance of preferably less than 0.5 ohms, and o the pin at least is fixed axially in relation to the cup or to the housing.
  • the receptacle of the cup in relation to the end area of the pin should preferably be dimensioned with a corresponding oversize of, for example, between 2 and 10%.
  • the clip In order for the clip to be able to be attached to the pin, it is necessary for the clip to comprise at least a first pair of clip arms which are designed to grip the pin radially with respect to the plug-in axis.
  • the clamp also comprises a second pair of clamp arms, so that the two pairs of clamp arms are arranged in particular opposite one another on a transverse web which, in the clamped state, runs transversely to the web axis.
  • the clip can be manufactured as a bent part with little effort by stamping it out of a metal substrate and then bending the pairs of clip arms by approximately 90°.
  • the clip can also be designed with two spring arms, which are bent away from the crossbar in the opposite direction to the pairs of spring arms.
  • the spring arms can exert an axial compressive force against a corresponding recess in the receptacle of the cup in order to electrically contact the pin with the cup and to fix the pin axially .
  • the housing can be designed in such a way that it forms a corresponding end stop for the pin in relation to the plug-in axis. Accordingly, the field device can be manufactured using the following process steps:
  • FIG. 1 A section of the field device according to the invention in the area of a ground connection
  • Fig. 2 a clip for securing the grounding pin.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a field device 1 in the area of a grounding connection according to the invention.
  • the field device 1 includes a plastic-based housing 12, which is made of PP, PE or PU, for example.
  • the electronic components of the field device 1 (not shown explicitly in FIG. 1) are protected by an additional cup 13, which acts as a Faraday cage.
  • the cup 13 is in turn arranged inside the housing 12 .
  • the cup 13 can function as a Faraday cage, it is made of an electrically conductive material such as aluminum.
  • a metal-based pin 11 and a receptacle 130 for a corresponding end area 111 of the pin 11 are provided on the cup side as part of the ground connection for grounding the cup 13 , so that the cup 13 is electrically contacted or grounded via the pin 11 can.
  • the pin is to be designed with a corresponding diameter of at least 6 mm, for example, to ensure the conductivity that may be required if necessary.
  • the pin 11 in the variant shown comprises a clamp connection for cable strands or open cable ends as a cable connection 110 .
  • the cable connection 110 is opposite the end area 111 and therefore remains outside the housing 12 when plugged in. In order to be able to feed the pin 11 to the cup 13 from the outside of the housing, the
  • housing 12 recessed such a positioned implementation 120, so that the implementation 120 is aligned along a defined plug-in axis a to the receptacle 130.
  • the bushing 120 acts as a guide for the pin 11 along the insertion axis a when the pin 11 is inserted from the outside of the housing.
  • the bushing 120 in the embodiment variant shown in FIG. 1 is designed in such a way that the plug-in axis a runs orthogonally to the outer surface of the housing 12 .
  • the lead-through 120 forms a constructive one End stop, so that the end portion 111 of the pin 11 in the inserted state forcibly opens in the receptacle 130 of the cup 13.
  • a sealing ring 112 which is arranged in Fig. 1 at the height of the bushing 120 in a radially circumferential groove on the pin 11, ensures that the bushing 120 is sealed.
  • the housing 12 or the cup 13 can have the effect that the feedthrough 120 and the receptacle 130 are not ideally aligned with one another along the plug-in axis a, but are marginally shifted or tilted relative to one another.
  • the receptacle 130 of the cup 130 has a defined oversize of, for example, 5% in relation to the end region 111 of the pin 11 . This prevents tilting when the pin 11 is inserted.
  • the pin 11 is in
  • End region 111 is fastened to the receptacle 130 or electrically contacted by an electrically conductive clip 14 .
  • the pin 11 in the embodiment shown in Fig. 1 or Fig. 2 has a radially circumferential groove in the end region 111, i.e. between the wall of the housing 12 and the interior of the cup 13, into which corresponding clamp arm pairs 140, 141 of the clip 14 grab.
  • the pin 11 is hereby fixed at least axially to the plug-in axis a.
  • the grounding or the electrical contacting of the cup 13 to the outside is ensured by the clip 14, so that the plug Connection e.g. withstands a corresponding "burst test” according to IEC/EN 61000-4-4 or a "surge test” according to IEC/EN 61000-4-5.
  • the clip 14 secures the pin 11 against being pulled out of the bushing 120. An additional securing pin thus becomes obsolete.
  • the clip 14 in the embodiment variant shown comprises two pairs of clip arms 140, 141, which are arranged opposite one another on a transverse web 142.
  • the transverse web 142 runs transversely to the plug-in axis a.
  • the clip 14 can be manufactured, for example, as a stamped bent part, in which the pairs of clip arms 140, 141 are bent away from the transverse web 142 by approximately 70° to 90°.
  • copper or brass for example, can be used as the material for manufacturing the clip 14 .
  • the two spring arms 143 are arranged opposite one another in the center between the pairs of clamp arms 140, 141 on the crosspiece 142 and are bent away from the crosspiece 142 in the opposite direction in relation to the pairs of spring arms 140, 141.
  • the shown embodiment of the clip 14 can thus be manufactured in a few work steps.
  • the clip 14 can optionally be coated with gold in order to increase the electrical conductivity or the ability to make contact with the pin 11 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

The invention relates to a field device (1) comprising a non-metallic housing (12), the electrical components being specifically accommodated in a Faraday cage (13) for the purpose of earthing. An electrically conductive pin (11) is provided in order to earth the cage (13). For this purpose, the housing (12) comprises a bushing (120) into which the pin (11) can be inserted along an insertion axis (a). The housing (12) and the cup (13) are positioned relative to each other in such a way that the receptacle (130) of the cup (13) for the end region (111) of the pin (11) is aligned with the bushing (120) with respect to the insertion axis (a). According to the invention, the end region (111) is fastened to the receptacle (130) by means of an electrically conductive clamp (14) in such a way that the pin (11) makes electrical contact with the cup (13) and that the pin (11) is axially fixed with respect to the insertion axis (a). A particular advantage of this design is that the pin (11) cannot tilt during insertion despite any component tolerances of the cup (13) or of the housing (12).

Description

Feldgerät field device
Die Erfindung betrifft ein korrosionsbeständiges Feldgerät, mit einem Steck- Anschluss zur Erdung der elektronischen Komponenten des Feldgerätes. The invention relates to a corrosion-resistant field device with a plug connection for grounding the electronic components of the field device.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung oder zur Beeinflussung bestimmter Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung der jeweiligen Prozessvariable umfasst das Feldgerät je nach Typ spezifische elektronischen Komponenten, um das entsprechende Messprinzip umsetzen. Je nach Auslegung kann der jeweilige Feldgeräte-Typ somit beispielsweise zur Messung eines Füllstandes, eines Durchflusses, eines Druckes, einer Temperatur, eines pFI-Wertes und/oder einer Leitfähigkeit zum Einsatz kommen. Verschiedenste solcher Feldgeräte-Typen werden von der Firmengruppe Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. Field devices are often used in process automation technology, which are used to record or influence certain process variables. To record the respective process variable, the field device includes specific electronic components, depending on the type, in order to implement the corresponding measuring principle. Depending on the design, the respective field device type can thus be used, for example, to measure a fill level, a flow rate, a pressure, a temperature, a pFI value and/or a conductivity. A wide variety of such field device types are manufactured and sold by the Endress + Hauser group of companies.
Die elektronischen Komponenten des jeweiligen Feldgeräte-Typs sind oftmals in einem Metall-Gehäuse untergebracht, welches zum Schutz der Komponenten als Faraday’scher Käfig dient und entsprechend geerdet ist. Jedoch gibt es auch Anwendungen, bei denen ein nicht-metallisches Gehäuse vorteilhaft bzw. erforderlich ist. So basieren beispielsweise Feldgeräte, die unter korrosiven Bedingungen, wie etwa küstennahen Standorten sowie bei Prozessen mit sauren oder alkalischen Medien eingesetzt werden, vorzugsweise auf einem Kunststoff-basierten Gehäuse. Die elektronischen Komponenten werden in solchen Fällen durch einen zusätzlichen, elektrisch leitfähigen Becher geschützt, der als Faraday’scher Käfig fungiert und mitsamt den elektronischen Komponenten innerhalb des Kunststoff-basierten Gehäuses angeordnet ist. The electronic components of the respective field device type are often housed in a metal housing, which serves as a Faraday cage to protect the components and is grounded accordingly. However, there are also applications in which a non-metallic housing is advantageous or necessary. For example, field devices that are used under corrosive conditions, such as locations near the coast and in processes with acidic or alkaline media, are preferably based on a plastic-based housing. In such cases, the electronic components are protected by an additional, electrically conductive cup that acts as a Faraday cage and is arranged together with the electronic components within the plastic-based housing.
Bei nicht-metallischer Auslegung des Feldgeräte-Gehäuses ist die Erdung der elektronischen Komponenten bzw. des Bechers erschwert, da der jeweilige Erdungs-Stift durch das Kunststoff-Gehäuse hindurchgeführt werden muss. Hierbei ist besonders problematisch, dass die entsprechende Stift- Durchführung im Gehäuse exakt zur entsprechenden Stift-Aufnahme des Bechers fluchten muss. Bedingt durch Bauteiltoleranzen ist dies jedoch mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand nicht umsetzbar. Etwaige Bauteiltoleranzen können also ein Verkanten des Stifts und somit eine nicht ausreichende Erdung zur Folge haben. If the field device housing is non-metallic, it is more difficult to ground the electronic components or the cup, since the respective grounding pin has to be fed through the plastic housing. A particular problem here is that the corresponding pin passage in the housing must be exactly aligned with the corresponding pin receptacle of the cup. Due to component tolerances, however, this cannot be implemented with an economically viable effort. Any component tolerances can therefore result in the pin tilting and thus insufficient grounding.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät mit nicht- metallischem Gehäuse bereitzustellen, dessen elektronische Komponenten geerdet werden können. The invention is therefore based on the object of providing a field device with a non-metallic housing whose electronic components can be grounded.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Feldgerät, das folgende Komponenten umfasst: - Einen elektrisch leitfähigen Stift, mit o einem Kabel-Anschluss, und o einem dem Kabel-Anschluss gegenüberliegenden Endbereich,This task is solved by a field device that includes the following components: - An electrically conductive pin, with o a cable connection, and o an end region opposite the cable connection,
- ein elektrisch isolierendes bzw. korrosionsbeständiges Gehäuse, mit o einer Durchführung, in welche der Stift entlang einer Steck- Achse steckbar ist, - an electrically insulating or corrosion-resistant housing, with o a passage into which the pin can be plugged along a plug-in axis,
- einen im Gehäuse anordbaren Becher aus einem elektrisch leitfähigen Material, welcher als Faraday’scher Käfig für elektronische Einheiten des Feldgerätes dient, mit o einer Aufnahme, die in Bezug zur Steck-Achse derart mit der Durchführung fluchtet, so dass der Endbereich des Stifts in der- a cup that can be arranged in the housing and is made of an electrically conductive material, which serves as a Faraday cage for electronic units of the field device, with o a receptacle which is aligned with the bushing in relation to the plug-in axis such that the end area of the pin the
Aufnahme mündet, und recording culminates, and
- eine elektrisch leitfähige Klammer, die ausgelegt ist, den Endbereich des Stifts derart an der Aufnahme zu befestigen, so dass o der Stift den Becher insbesondere zur Erdung elektrisch mit einem Widerstand von vorzugsweise weniger als 0,5 Ohm kontaktiert, und o der Stift zumindest in Bezug zum Becher bzw. zum Gehäuse axial fixiert ist. Um beim Einstecken des Stifts etwaiges Verkannten zu vermeiden, ist die Aufnahme des Bechers in Bezug zum Endbereich des Stifts (in Bezug zum Querschnitt des Stifts) vorzugsweise mit einem entsprechenden Übermaß von bspw. zwischen 2 und 10% zu bemaßen. Damit die Klammer am Stift angebracht werden kann, ist es notwendig, dass die Klammer zumindest ein erstes Klammerarm-Paar umfasst, welches ausgelegt ist, den Stift radial zur Steck-Achse zu umklammern. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Klammer auch ein zweites Klammerarm-Paar umfasst, so dass die zwei Klammerarm-Paare an einem Quersteg, welcher im klammernden Zustand quer zur Steg-Achse verläuft, insbesondere gegenüberliegend angeordnet sind. Hierdurch kann die Klammer als Biegeteil aufwandsarm durch Ausstanzen aus einem Metall-Substrat und anschließendem Biegen der Klammerarm-Paare um ca. 90° gefertigt werden. Im Falle dieses Fertigungs-Verfahrens kann die Klammer außerdem mit zwei Feder-Armen konzipiert werden, die entgegengesetzt zu den Federarm- Paaren vom Quersteg weggebogen werden. Somit können die Feder-Arme im befestigten Zustand der Klammer in Bezug zur Steck-Achse eine axiale Druck- Kraft gegen eine korrespondierende Ausnehmung in der Aufnahme des Bechers ausüben, um den Stift elektrisch mit dem Becher zu kontaktieren, und um den Stift axial zu fixieren. - An electrically conductive clip designed to fasten the end area of the pin to the receptacle in such a way that o the pin contacts the cup electrically, in particular for grounding, with a resistance of preferably less than 0.5 ohms, and o the pin at least is fixed axially in relation to the cup or to the housing. In order to avoid misalignment when inserting the pin, the receptacle of the cup in relation to the end area of the pin (in relation to the cross section of the pin) should preferably be dimensioned with a corresponding oversize of, for example, between 2 and 10%. In order for the clip to be able to be attached to the pin, it is necessary for the clip to comprise at least a first pair of clip arms which are designed to grip the pin radially with respect to the plug-in axis. However, it is advantageous if the clamp also comprises a second pair of clamp arms, so that the two pairs of clamp arms are arranged in particular opposite one another on a transverse web which, in the clamped state, runs transversely to the web axis. As a result, the clip can be manufactured as a bent part with little effort by stamping it out of a metal substrate and then bending the pairs of clip arms by approximately 90°. In the case of this manufacturing method, the clip can also be designed with two spring arms, which are bent away from the crossbar in the opposite direction to the pairs of spring arms. Thus, in the fastened state of the clamp in relation to the plug-in axis, the spring arms can exert an axial compressive force against a corresponding recess in the receptacle of the cup in order to electrically contact the pin with the cup and to fix the pin axially .
Damit der Endbereich des Stifts nach dem Einstecken bzw. zum einfachen Anbringen der Klammer bereits korrekt in der Aufnahme mündet, kann das Gehäuse so ausgebildet werden, dass es in Bezug zur Steck-Achse einen entsprechenden Endanschlag für den Stift ausbildet. Dementsprechend kann das Feldgerät anhand folgender Verfahrensschritte gefertigt werden: In order for the end area of the pin to open correctly in the receptacle after insertion or for simple attachment of the clamp, the housing can be designed in such a way that it forms a corresponding end stop for the pin in relation to the plug-in axis. Accordingly, the field device can be manufactured using the following process steps:
- Einsetzen des Bechers in das Gehäuse, so dass die Aufnahme in Bezug zur Steck-Achse mit der Durchführung fluchtet, - Einstecken des Stifts in die Durchführung von einer dem Becher abgewandten Außenseite des Gehäuses, so dass der Endbereich des Stifts in die Aufnahme mündet, und - inserting the cup into the housing so that the receptacle is aligned with the bushing in relation to the plug-in axis, - inserting the pin into the bushing from an outside of the housing facing away from the cup, so that the end area of the pin opens into the receptacle, and
- Befestigen des Endbereichs an der Aufnahme mittels der Klammer, so dass der Stift elektrisch mit dem Becher kontaktiert ist, und so dass der Stift zumindest axial gegen Herausziehen fixiert ist. - Fastening the end region to the receptacle by means of the clip, so that the pin is in electrical contact with the cup, and so that the pin is fixed at least axially against being pulled out.
Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert: The invention is explained in more detail on the basis of the following figures:
Fig. 1: Einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Feldgerätes im Bereich eines Erdungs-Anschlusses, und Fig. 2: eine Klammer zur Sicherung des Erdungs-Stifts. 1: A section of the field device according to the invention in the area of a ground connection, and Fig. 2: a clip for securing the grounding pin.
Zum Verständnis der Erfindung ist in Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Feldgerätes 1 im Bereich eines erfindungsgemäßen Erdungs-Anschlusses gezeigt. Um beispielsweise eine Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, umfasst das Feldgerät 1 ein Kunststoff-basiertes Gehäuse 12, das zum Beispiel aus PP, PE oder PU gefertigt ist. Die elektronischen Komponenten des Feldgerätes 1 (in Fig. 1 nicht explizit dargestellt) sind durch einen zusätzlichen Becher 13, der als Faraday’scher Käfig fungiert, geschützt. Dabei ist der Becher 13 wiederum im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet. To understand the invention, FIG. 1 shows a cross-sectional view of a field device 1 in the area of a grounding connection according to the invention. In order to achieve corrosion resistance, for example, the field device 1 includes a plastic-based housing 12, which is made of PP, PE or PU, for example. The electronic components of the field device 1 (not shown explicitly in FIG. 1) are protected by an additional cup 13, which acts as a Faraday cage. In this case, the cup 13 is in turn arranged inside the housing 12 .
Damit der Becher 13 als Faraday’scher Käfig fungieren kann, ist dieser aus einem elektrisch leitfähigen Material wie bspw. Aluminium gefertigt. Zur Erdung des Bechers 13 ist als Bestandteil des Erdungs-Anschlusses ein Metall-basierter Stift 11 und Becher-seitig eine Aufnahme 130 für einen entsprechenden Endbereich 111 des Stifts 11 vorgesehen, so dass der Becher 13 über den Stift 11 elektrisch kontaktiert bzw. geerdet werden kann. Dabei ist der Stift zur Gewährleistung der notfalls erforderlichen Leitfähigkeit mit einem entsprechenden Durchmesser von bspw. mindestens 6 mm auszulegen. Zum Anschluss eines Erdungskabels umfasst der Stift 11 in der gezeigten Darstellungsvariante als Kabel-Anschluss 110 einen Klemm- Anschluss für Kabellitzen bzw. offene Kabelenden. Dabei liegt der Kabel- Anschluss 110 dem Endbereich 111 gegenüber und verbleibt im eingesteckten Zustand somit außerhalb des Gehäuses 12. Um den Stift 11 vom Gehäuse-Äußeren her dem Becher 13 zuführen zu können, ist in dasSo that the cup 13 can function as a Faraday cage, it is made of an electrically conductive material such as aluminum. A metal-based pin 11 and a receptacle 130 for a corresponding end area 111 of the pin 11 are provided on the cup side as part of the ground connection for grounding the cup 13 , so that the cup 13 is electrically contacted or grounded via the pin 11 can. The pin is to be designed with a corresponding diameter of at least 6 mm, for example, to ensure the conductivity that may be required if necessary. To connect a grounding cable, the pin 11 in the variant shown comprises a clamp connection for cable strands or open cable ends as a cable connection 110 . The cable connection 110 is opposite the end area 111 and therefore remains outside the housing 12 when plugged in. In order to be able to feed the pin 11 to the cup 13 from the outside of the housing, the
Gehäuse 12 eine derart positionierte Durchführung 120 eingelassen, so dass die Durchführung 120 entlang einer definierten Steck-Achse a zur Aufnahme 130 hin fluchtet. Einerseits fungiert die Durchführung 120 beim Einstecken des Stifts 11 vom Gehäuse-Äußeren her als Führung des Stifts 11 entlang der Steck-Achse a. Dabei ist die Durchführung 120 bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante so ausgelegt, dass die Steck-Achse a orthogonal zur Außenoberfläche des Gehäuses 12 verläuft. Andererseits bildet die Durchführung 120 beim Einstecken des Stifts 11 konstruktiv einen Endanschlag aus, so dass der Endbereich 111 des Stifts 11 im eingesteckten Zustand zwangsweise in der Aufnahme 130 des Bechers 13 mündet. Darüber hinaus gewährleistet ein Dicht-Ring 112, der in Fig. 1 auf Höhe der Durchführung 120 in einer radial umlaufenden Nut am Stift 11 angeordnet ist, die Abdichtung der Durchführung 120. Housing 12 recessed such a positioned implementation 120, so that the implementation 120 is aligned along a defined plug-in axis a to the receptacle 130. On the one hand, the bushing 120 acts as a guide for the pin 11 along the insertion axis a when the pin 11 is inserted from the outside of the housing. The bushing 120 in the embodiment variant shown in FIG. 1 is designed in such a way that the plug-in axis a runs orthogonally to the outer surface of the housing 12 . On the other hand, when the pin 11 is inserted, the lead-through 120 forms a constructive one End stop, so that the end portion 111 of the pin 11 in the inserted state forcibly opens in the receptacle 130 of the cup 13. In addition, a sealing ring 112, which is arranged in Fig. 1 at the height of the bushing 120 in a radially circumferential groove on the pin 11, ensures that the bushing 120 is sealed.
Damit die Durchführung 120 nach Einsetzen des Bechers 13 in das GehäuseSo that the implementation 120 after inserting the cup 13 in the housing
12 zur Aufnahme 130 fluchtet, müssen das Gehäuse-Innere und der Becher12 is aligned with the receptacle 130, the interior of the housing and the cup must
13 konstruktiv, bspw. mittels entsprechender Führungen bzw. entsprechender Endanschläge aufeinander abgestimmt sein. Etwaige Bauteiltoleranzen am13 constructively, e.g. by means of appropriate guides or appropriate end stops. Any component tolerances on
Gehäuse 12 oder am Becher 13 können hierbei jedoch bewirken, dass die Durchführung 120 und die Aufnahme 130 entlang der Steck-Achse a nicht ideal zueinander fluchten, sondern marginal gegeneinander verschoben bzw. verkippt sind. However, the housing 12 or the cup 13 can have the effect that the feedthrough 120 and the receptacle 130 are not ideally aligned with one another along the plug-in axis a, but are marginally shifted or tilted relative to one another.
Um auch unter diesen Umständen das Einstecken des Stifts 11 und die elektrische Kontaktierung zu ermöglichen, weist die Aufnahme 130 des Bechers 130 in Bezug zum Endbereich 111 des Stifts 11 einerseits ein definiertes Übermaß von bspw. 5% auf. Hierdurch wird beim Einstecken des Stifts 11 ein Verkanten verhindert. Andererseits wird der Stift 11 imIn order to enable the pin 11 to be inserted and the electrical contact to be made even under these circumstances, the receptacle 130 of the cup 130 has a defined oversize of, for example, 5% in relation to the end region 111 of the pin 11 . This prevents tilting when the pin 11 is inserted. On the other hand, the pin 11 is in
Endbereich 111 durch eine elektrisch leitfähige Klammer 14 an der Aufnahme 130 befestigt bzw. elektrisch kontaktiert. Hierzu weist der Stift 11 bei dem in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel im Endbereich 111, also zwischen der Wand des Gehäuses 12 und dem Inneren des Bechers 13, eine radial umlaufende Nut auf, in welche entsprechende Klammerarm-Paare 140, 141 der Klammer 14 greifen. End region 111 is fastened to the receptacle 130 or electrically contacted by an electrically conductive clip 14 . For this purpose, the pin 11 in the embodiment shown in Fig. 1 or Fig. 2 has a radially circumferential groove in the end region 111, i.e. between the wall of the housing 12 and the interior of the cup 13, into which corresponding clamp arm pairs 140, 141 of the clip 14 grab.
Die elektrische Kontaktierung und die Fixierung der Klammer 14 an der Aufnahme 130 erfolgt bei der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Klammer 14 über zwei Feder-Arme 143. Diese üben im befestigtenIn the embodiment of the clamp 14 shown in FIGS
Zustand in Bezug zur Steck-Achse a eine axiale Druck-Kraft Fd gegen die Innenwand einer korrespondierenden Ausnehmung in der Aufnahme 130 aus. Außerdem wird der Stift 11 hierdurch zumindest axial zur Steck-Achse a fixiert. Somit wird durch die Klammer 14 einerseits die Erdung bzw. die elektrische Kontaktierung des Bechers 13 nach außen sichergestellt, so dass der Steck- Anschluss bspw. einem entsprechenden „Burst-Test“ gemäß IEC/EN 61000-4- 4 oder einem „Surge-Test“ gemäß IEC/EN 61000-4-5 Stand hält. Andererseits sichert die Klammer 14 den Stift 11 gegen Herausziehen aus der Durchführung 120. Somit wird ein zusätzlicher Sicherungsstift obsolet. State in relation to the plug-in axis a an axial compressive force Fd against the inner wall of a corresponding recess in the receptacle 130. In addition, the pin 11 is hereby fixed at least axially to the plug-in axis a. Thus, on the one hand, the grounding or the electrical contacting of the cup 13 to the outside is ensured by the clip 14, so that the plug Connection e.g. withstands a corresponding "burst test" according to IEC/EN 61000-4-4 or a "surge test" according to IEC/EN 61000-4-5. On the other hand, the clip 14 secures the pin 11 against being pulled out of the bushing 120. An additional securing pin thus becomes obsolete.
Wie in Fig. 2 verdeutlicht wird, umfasst die Klammer 14 in der gezeigten Ausführungsvariante zwei Klammerarm-Paare 140, 141, die gegenüberliegend an einem Quersteg 142 angeordnet sind. Dabei verläuft der Quersteg 142 im eingesetzten Zustand der Klammer 14 quer zur Steck-Achse a. Durch diesen Aufbau kann die Klammer 14 bspw. als gestanztes Biegeteil gefertigt werden, bei welchem die Klammerarm-Paare 140, 141 um ca. 70° bis 90° vom Quersteg 142 weggebogen werden. Hierbei bietet sich als Material zur Fertigung der Klammer 14 bspw. Kupfer oder Messing an. Die zwei Feder- Arme 143 sind mittig zwischen den Klammerarm-Paaren 140, 141 am Quersteg 142 gegenüberliegend zueinander angeordnet und werden in Bezug zu den Federarm-Paaren 140, 141 in entgegengesetzter Richtung vom Quersteg 142 weggebogen. Somit lässt sich die gezeigte Ausführungsform der Klammer 14 in wenigen Arbeitsschritten fertigen. Abschließend kann die Klammer 14 optional mit Gold beschichtet werden, um die elektrische Leitfähigkeit bzw. die Kontaktierbarkeit des Stifts 11 zu erhöhen. As is illustrated in FIG. 2, the clip 14 in the embodiment variant shown comprises two pairs of clip arms 140, 141, which are arranged opposite one another on a transverse web 142. When the clamp 14 is in the inserted state, the transverse web 142 runs transversely to the plug-in axis a. As a result of this structure, the clip 14 can be manufactured, for example, as a stamped bent part, in which the pairs of clip arms 140, 141 are bent away from the transverse web 142 by approximately 70° to 90°. In this case, copper or brass, for example, can be used as the material for manufacturing the clip 14 . The two spring arms 143 are arranged opposite one another in the center between the pairs of clamp arms 140, 141 on the crosspiece 142 and are bent away from the crosspiece 142 in the opposite direction in relation to the pairs of spring arms 140, 141. The shown embodiment of the clip 14 can thus be manufactured in a few work steps. Finally, the clip 14 can optionally be coated with gold in order to increase the electrical conductivity or the ability to make contact with the pin 11 .
Bezugszeichenliste Reference List
I Feldgerät I field device
I I Stift II pen
12 Gehäuse 12 housing
13 Becher 13 cups
14 Klammer 14 bracket
110 Kabel-Anschluss des Stifts110 cable connector of the pen
I I I Endbereich des Stifts 112 Dicht-Ring I I I end area of the pin 112 sealing ring
120 Durchführung 130 Aufnahme am Becher120 implementation 130 recording on the cup
140 Erstes Klammerarm-Paar140 First pair of clamp arms
141 Zweites Klammerarm-Paar141 Second pair of clamp arms
142 Quersteg 142 cross bar
143 Feder-Arme der Klammer a Steck-Achse 143 spring arms of the clamp a plug-in axle
Fd Druckkraft Fd compressive force

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Feldgerät, umfassend: 1 . Field device comprising:
- Einen elektrisch leitfähigen Stift (11 ), mit o einem Kabel-Anschluss (110), und o einem dem Kabel-Anschluss (110) gegenüberliegenden Endbereich (111 ), - An electrically conductive pin (11), with o a cable connection (110), and o an end region (111) opposite the cable connection (110),
- ein Gehäuse (12), mit o einer Durchführung (120), in welche der Stift (11 ) entlang einer Steck-Achse (a) steckbar ist, - a housing (12) with o a passage (120) into which the pin (11) can be plugged along a plug-in axis (a),
- einen im Gehäuse (12) anordbaren Becher (13) aus einem elektrisch leitfähigen Material, mit o einer Aufnahme (130), die in Bezug zur Steck-Achse (a) derart mit der Durchführung (120) fluchtet, so dass der Endbereich (111 ) des Stifts (11 ) in der Aufnahme (130) mündet, und - A cup (13) made of an electrically conductive material that can be arranged in the housing (12) and has a receptacle (130) which is aligned with the bushing (120) in relation to the plug-in axis (a) in such a way that the end region ( 111) of the pin (11) opens into the receptacle (130), and
- eine elektrisch leitfähige Klammer (14), die ausgelegt ist, den Endbereich (111 ) des Stifts (11 ) derart an der Aufnahme (130) zu befestigen, so dass o der Stift (11 ) den Becher (13) elektrisch kontaktiert, und o der Stift (11 ) zumindest axial fixiert ist. - An electrically conductive clip (14) which is designed to fasten the end region (111) of the pin (11) to the receptacle (130) in such a way that the pin (11) makes electrical contact with the cup (13), and o the pin (11) is fixed at least axially.
2. Feldgerät nach Anspruch 1 , wobei die Aufnahme (130) des Bechers (13) in Bezug zum Endbereich (111 ) des Stifts (11 ) ein definiertes Übermaß aufweist. 2. Field device according to claim 1, wherein the receptacle (130) of the cup (13) has a defined oversize in relation to the end region (111) of the pin (11).
3. Feldgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Klammer (14) zumindest ein erstes Klammerarm-Paar (140) umfasst, welches ausgelegt ist, den Stift (11 ) radial zur Steck-Achse (a) zu umklammern. 3. Field device according to claim 1 or 2, wherein the clamp (14) comprises at least a first pair of clamp arms (140) which is designed to clamp the pin (11) radially to the plug-in axis (a).
4. Feldgerät nach Anspruch 3, wobei die Klammer (14) ein zweites Klammerarm-Paar (141a, b) umfasst, und wobei die zwei Klammerarm-Paare (140, 141) an einem Quersteg (142), welcher im klammernden Zustand quer zur Steg-Achse (a) verläuft, insbesondere gegenüberliegend angeordnet sind. 4. Field device according to claim 3, wherein the clamp (14) comprises a second pair of clamp arms (141a, b), and wherein the two clamp arm pairs (140, 141) on a transverse web (142) which in the clamped state transversely to Web axis (a) runs, in particular are arranged opposite.
5. Feldgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klammer (14) zwei Feder-Arme (143a, b) aufweist, welche im klammernden Zustand in Bezug zur Steck-Achse (a) eine axiale Druck-Kraft (Fd) gegen eine korrespondierende Ausnehmung in der Aufnahme (130) ausüben. 5. Field device according to one of the preceding claims, wherein the clamp (14) has two spring arms (143a, b) which in the clamped state in relation to the plug-in axis (a) an axial pressure force (Fd) against a corresponding Exert recess in the receptacle (130).
6. Feldgerät nach Anspruch 5, wobei die zwei Feder-Arme (143a, b) insbesondere gegenüberliegend am Quersteg (142) angeordnet sind. 6. Field device according to claim 5, wherein the two spring arms (143a, b) are arranged in particular opposite one another on the transverse web (142).
7. Feldgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) in Bezug zur Steck-Achse (a) einen derartigen Endanschlag für den Stift (11 ) ausbildet, so dass der Endbereich (111) des Stifts (11 ) in der Aufnahme (130) mündet. 7. Field device according to at least one of the preceding claims, wherein the housing (12) forms such an end stop for the pin (11) in relation to the plug-in axis (a), so that the end region (111) of the pin (11) in the Recording (130) opens.
8. Feldgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist. 8. Field device according to one of the preceding claims, wherein the housing (12) is made of an electrically insulating material.
9. Feldgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Becher (13) als Faraday’scher Käfig für elektronische Feldgeräte-Einheiten ausgelegt ist. 9. Field device according to one of the preceding claims, wherein the cup (13) is designed as a Faraday cage for electronic field device units.
10. Verfahren zur Fertigung des Feldgerätes (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, folgende Verfahrensschritte umfassend: 10. Method for manufacturing the field device (1) according to one of the preceding claims, comprising the following method steps:
- Einsetzen des Bechers (13) in das Gehäuse (12), so dass die Aufnahme (130) in Bezug zur Steck-Achse (a) mit der Durchführung (120) fluchtet, - Inserting the cup (13) into the housing (12) so that the receptacle (130) is aligned with the bushing (120) in relation to the plug-in axis (a),
- Einstecken des Stifts (11) in die Durchführung (120) von einer dem Becher (13) abgewandten Außenseite des Gehäuses (12), so dass der Endbereich (111) des Stifts (11 ) in die Aufnahme (130) mündet, und- Inserting the pin (11) into the bushing (120) from an outside of the housing (12) facing away from the cup (13), so that the end area (111) of the pin (11) opens into the receptacle (130), and
- Befestigen des Endbereichs (111 ) an der Aufnahme (130) mittels der Klammer (14), so dass der Stift (11) elektrisch mit dem Becher (13) kontaktiert ist, und so dass der Stift (11) zumindest axial gegen Fierausziehen fixiert ist. - Fastening the end region (111) to the receptacle (130) by means of the clip (14) so that the pin (11) is in electrical contact with the cup (13) and so that the pin (11) is fixed at least axially against being pulled out is.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US20180160574A1 (en) * 2015-05-11 2018-06-07 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Field Device for use in Process Automation

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10484587B2 (en) 2015-03-09 2019-11-19 Magna Electronics Inc. Vehicle camera with connector system for high speed transmission

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180160574A1 (en) * 2015-05-11 2018-06-07 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Field Device for use in Process Automation
CN205264436U (en) * 2015-12-24 2016-05-25 江苏神马电力股份有限公司 End is shielded earthing device and is had device's transformer bushing

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