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Title:
OPERATING MEANS AND PROCESS VALVE UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/223860
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an operating means (10), in particular a control head, a setting regulator, a positioner, and/or a sensor actuator, for process automation for use in fields in which there is a risk of explosion and dust can occur, comprising: a wall structure (1) that is used as the housing of the operating means (10) and comprises a first wall structure section (5), which defines a first housing inner region (11), and a second wall structure section (6), which defines a second housing inner region (12) separate from the first housing inner region (11), wherein a first circuit assembly (21) is arranged in the first housing inner region (11); the first housing inner region (11) is encased by the first wall structure section in a dust-tight manner such that dust cannot penetrate the first housing inner region (11), and the explosion proofing of the first housing inner region is ensured by the dust-tight encasement; one or more current circuits (24) are arranged in the second housing inner region (12); and all of the current circuits (23) arranged in the second inner region (12) form a second circuit assembly (22) which is intrinsically safe as a whole such that even if dust penetrates the second housing inner region (12), no explosion-causing heating and/or spark formation by the second circuit assembly (22) is possible, and the intrinsically safe design of the second circuit assembly (22) as a whole ensures the explosion proofing of the second housing inner region (12).

Inventors:
WUNDERLICH STEFFEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/063482
Publication Date:
November 28, 2019
Filing Date:
May 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
FESTO AG & CO KG (DE)
International Classes:
H05K7/14; F15B15/02; F15B20/00
Domestic Patent References:
WO2009009569A12009-01-15
Foreign References:
DE102012108414A12014-03-13
DE102010030924A12011-12-22
EP0945714A11999-09-29
US20150085449A12015-03-26
US7647940B22010-01-19
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE MAGENBAUER & KOLLEGEN PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Betriebsmittel (10), insbesondere Steuerkopf, Stellungs regler, Positioner und/oder Sensor-Ansteuerung, für die Pro zessautomation zum Einsatz in einem Bereich, in dem Explosi onsgefahr herrscht und Stäube, insbesondere elektrisch leit fähige Stäube, auftreten können, umfassend: eine Wandstruktur (1) , die als Gehäuse des Betriebsmittels (10) dient und einen ersten Wandstruktur-Abschnitt (5) um fasst, der einen ersten Gehäuse- Innenbereich (11) definiert, sowie einen zweiten Wandstruktur-Abschnitt (6) umfasst, der einen von dem ersten Gehäuse- Innenbereich (11) getrennten zweiten Gehäuse- Innenbereich (12) definiert, wobei in dem ersten Gehäuse- Innenbereich (11) eine erste Schal tungsanordnung (21) angeordnet ist und der erste Gehäuse-In- nenbereich (11) von dem ersten Wandstruktur-Abschnitt staub dicht umschlossen ist, so dass die Stäube nicht in den ersten Gehäuse- Innenbereich (11) eindringen können und durch die staubdichte Umschließung die Explosionssicherheit des ersten Gehäuse- Innenbereichs gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Gehäuse- Innenbereich (12) ein oder mehrere Stromkreise (24) angeordnet sind und sämtliche im zweiten In nenbereich (12) angeordnete Stromkreise (23) eine insgesamt eigensichere zweite Schaltungsanordnung (22) bilden, so dass auch bei Eindringen der Stäube in den zweiten Gehäuse- Innen bereich (12) keine explosionsauslösende Erwärmung und/oder Funkenbildung durch die zweite Schaltungsanordnung (22) mög lich ist und durch die insgesamt eigensichere Ausführung der zweiten Schaltungsanordnung (22) die Explosionssicherheit des zweiten Gehäuse- Innenbereichs (12) gewährleistet ist.

2. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, gekennzeichnet durch eine erste Leiterplatte (31) , die Teil des ersten Wandstruktur-Abschnitts (5) ist.

3. Betriebsmittel (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die erste Leiterplatte (31) Teil des zweiten Wand struktur-Abschnitts (6) ist.

4. Betriebsmittel (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die erste Leiterplatte (31) den ersten Gehäuse-In- nenbereich (11) von dem zweiten Gehäuse- Innenbereich (12) staubdicht abtrennt .

5. Betriebsmittel (10) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (31) die erste Schaltungsanordnung (11) mit der zweiten Schaltungsanordnung (12) elektrisch verbindet.

6. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungsanord nung (22), insbesondere der zweite Gehäuse- Innenbereich (12), keine Sicherheitsbarriere umfasst.

7. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gehäuse- Innenbe reich (11) wenigstens eine Sicherheitsbarriere (35) angeord- net ist, die elektrisch mit der zweiten Schaltungsanordnung (22) verbunden ist und eine Spannung und/oder einen Strom und/oder eine elektrische Leistung der zweiten Schaltungsan ordnung (22) begrenzt.

8. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die insgesamt eigensichere zweite Schaltungsanordnung (22) derart ausgelegt ist, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb der zweiten Schaltungsanordnung (22) die maximale zwischen zwei Knoten der zweiten Schal tungsanordnung (22) auftretende Potentialdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, so dass auch bei einem durch eingedrungenen Staub verursachten Kurzschluss zwischen zwei Knoten der zweiten Schaltungsanordnung (22) keine explosionsauslösende Erwärmung und/oder Funkenbildung erfolgt .

9. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuse- Innenbe reich (11) gemäß der Schutzart IP6X ausgeführt und/oder zer tifiziert und/oder zertifizierpflichtig ist.

10. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gehäuse- Innenbe reich (12) nicht gemäß der Schutzart IP6X ausgeführt und/oder zertifiziert und/oder zertifizierpflichtig ist.

11. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltungsanord nung (21) eine oder mehrere Kommunikationsschaltungen (25) zur Kommunikation mit einer externen Einheit, insbesondere eine übergeordneten Steuerung, eine analoge Stromschnittstel le (26), ein oder mehrere digitale und/oder analoge Schnitt stellen (36) und/oder eine Steuerschaltung (27) umfasst.

12. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Gehäuse- Innenbe reich (12) eine Fluideinrichtung (28), insbesondere ein Ven til, zweckmäßigerweise ein Pilotventil, ein Druckverstärker, eine Aktoreinrichtung (34) und/oder eine Sensoreinrichtung (29) angeordnet ist.

13. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungsanord nung (22) eine Ansteuer- und/oder Ausleseschaltung, insbeson dere einen Analog-Digital-Wandler und/oder einen Digital-Ana log-Wandler, einer Fluideinrichtung (28), beispielsweise ei nes oder mehrerer Ventile, insbesondere Pilotventile, und/oder einer Sensoreinrichtung (29) und/oder einer Aktor einrichtung (34) umfasst.

14. Betriebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (10) über ein insbesondere auswechselbares Anbauelement, bei spielsweise ein Anschlusselement (7) , verfügt, das Teil des zweiten Wandstruktur-Abschnitts (6) ist.

15. Betriebsmittel (10), insbesondere Steuerkopf, Stellungs regler, Positioner und/oder Sensor-Ansteuerung, für die Pro zessautomation zum Einsatz in einem Bereich, in dem Explosi onsgefahr herrscht und Stäube auftreten können, umfassend: eine Wandstruktur (1) , die als Gehäuse des Betriebsmittels (10) dient und einen ersten Wandstruktur-Abschnitt (5) um fasst, der einen ersten Gehäuse- Innenbereich (11) definiert, sowie einen zweiten Wandstruktur-Abschnitt (6) umfasst, der einen von dem ersten Gehäuse- Innenbereich (11) getrennten zweiten Gehäuse- Innenbereich (12) definiert, wobei in dem ersten Gehäuse- Innenbereich (11) eine erste Schal tungsanordnung (21) angeordnet ist und der erste Gehäuse-In- nenbereich (11) von dem ersten Wandstruktur-Abschnitt staub dicht umschlossen ist, so dass die Stäube nicht in den ersten Gehäuse- Innenbereich (11) eindringen können und durch die staubdichte Umschließung die Explosionssicherheit des ersten Gehäuse- Innenbereichs gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (10) über eine erste Leiterplatte (31) verfügt, die Teil des ersten Wandstruktur-Abschnitts (5) und des zweiten Wandstruktur-Abschnitts (6) ist und den ersten Gehäuse- Innenbereich (11) von dem zweiten Gehäuse- Innenbe reich (12) staubdicht abtrennt.

16. Prozessventilbaueinheit (40) umfassend ein als Steuer kopf, Stellungsregler und/oder Positioner ausgebildetes Be triebsmittel (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 14, einen Ventilantrieb (20), auf den das Betriebsmittel (10) aufgesetzt ist und der von dem Betriebsmittel (10) ange steuert wird und eine durch den Ventilantrieb betätigbare Ventilarmatur (30) zur Beeinflussung eines Prozessfluids.

Description:
Betriebsmittel und Prozessventilbaueinheit

Die Erfindung betrifft ein Betriebsmittel, insbesondere einen Steuerkopf, Stellungsregler, Positioner und/oder eine Sensor- Ansteuerung, für die Prozessautomation zum Einsatz in einer Umgebung, in der Explosionsgefahr herrscht und Stäube auftre- ten können. Bei den an dieser Stelle und nachfolgend genann ten Stäuben handelt es sich insbesondere um elektrisch leit fähige Stäube.

Das Betriebsmittel umfasst eine Wandstruktur, die als Gehäuse des Betriebsmittels dient und einen ersten Wandstruktur-Ab schnitt umfasst, der einen ersten Gehäuse- Innenbereich defi niert. Die Wandstruktur umfasst ferner einen zweiten Wand struktur-Abschnitt, der einen von dem ersten Gehäuse- Innenbe reich getrennten zweiten Gehäuse- Innenbereich definiert. In dem ersten Gehäuse- Innenbereich ist eine erste Schaltungsan ordnung angeordnet und der erste Gehäuse- Innenbereich ist von dem ersten Wandstruktur-Abschnitt staubdicht umschlossen, so dass die Stäube nicht in den ersten Gehäuse- Innenbereich ein- dringen können und durch die staubdichte Umschließung die Ex plosionssicherheit des ersten Gehäuse- Innenbereichs gewähr leistet ist.

Aus dem Stand der Technik sind Betriebsmittel mit abgedichte tem Gehäuse- Innenbereich bekannt. In der WO 2009/09569 Al wird beispielsweise ein Positioner beschrieben, der ein was- serdichtes Gehäuse zum Schutz von empfindlichen elektrischen Komponenten aufweist.

Ferner wird in der US 7,647,940 B2 eine Ventilsteuerung mit separaten Kammern für mechanische und elektrische Komponenten beschrieben .

Es stellt sich beim Einsatz in einer Umgebung, in der Explo sionsgefahr herrscht und Stäube, insbesondere elektrisch leitfähige Stäube, auftreten können, die Aufgabe, das Be triebsmittel so auszugestalten, dass die Explosionssicherheit gewährleistet ist, ohne dass die Funktion und/oder Anpas sungsmöglichkeiten des Betriebsmittels zu stark eingeschränkt werden .

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Betriebsmittel gemäß An spruch 1. So sind in dem zweiten Gehäuse- Innenbereich des Betriebsmittels ein oder mehrere Stromkreise angeordnet und sämtliche im zweiten Innenbereich angeordnete Stromkreise bilden eine insgesamt eigensichere zweite Schaltungsanord nung, so dass auch bei Eindringen der Stäube in den zweiten Gehäuse- Innenbereich keine explosionsauslösende Erwärmung und/oder Funkenbildung durch die zweite Schaltungsanordnung möglich ist und durch die insgesamt eigensichere Ausführung der zweiten Schaltungsanordnung die Explosionssicherheit des zweiten Gehäuse- Innenbereichs gewährleistet ist.

Insgesamt ergibt sich also ein in zwei Gehäuse- Innenbereiche unterteiltes Betriebsmittel, bei dem in jedem Gehäuse- Innen bereich eine andere Zündschutzart zum Einsatz kommt. Im ers ten Gehäuse- Innenbereich wird der Explosionsschutz insbeson dere durch die Zündschutzart „Schutz durch Gehäuse Ex t" er zielt und im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 durch eine ins gesamt eigensichere Ausführung der ersten Schaltungsanord- nung . Eine insgesamt eigensichere Ausführung kann auch als einkreisige Eigensicherheit bezeichnet werden.

Dadurch, dass der erste Gehäuse- Innenbereich staubdicht ver schlossen ist, muss die erste Schaltungsanordnung nicht zwin gend insgesamt eigensicher ausgeführt sein; d.h., die erste Schaltungsanordnung kann auch so ausgeführt sein, dass bei Staubeindringung die Gefahr eines explosionsauslösenden Kurz schlusses bestünde. Bei der nicht insgesamt eigensicheren Ausführung kann insbesondere eine mehrkreisige Eigensicher heit vorliegen; d.h., dass eine Mehrzahl von jeweils für sich eigensicheren Stromkreisen vorhanden sind. Eine nicht insge samt eigensichere Ausführung kann in diesem Fall auch als vorhandene mehrkreisige Eigensicherheit bezeichnet werden.

Im ersten Gehäuse- Innenbereich sind folglich die Anforderun gen an die dort untergebrachte erste Schaltungsanordnung ge ringer, so dass die erste Schaltungsanordnung auch sehr kom plexe Schaltungen umfassen kann. Insbesondere kann die erste Schaltungsanordnung auch Sicherheitsbarrieren umfassen, bei spielsweise eine als Sicherheitsbarriere Diode und/oder ein als Sicherheitsbarriere geschalteter Widerstand.

Die Anforderungen an die im zweiten Gehäuse- Innenbereich un tergebrachte zweite Schaltungsanordnung sind höher - hier müssen sämtliche Schaltungen insgesamt eigensicher sein; also dass auch bei Staubschüttung keine explosionsverursachenden Erwärmung und/oder Funkenbildung möglich ist. Dementsprechend werden in dem zweiten Gehäuse- Innenbereich vorzugsweise nur einfache Schaltungen, wie beispielsweise Analog-Digital-Wand- ler oder Digital-Analog-Wandler untergebracht, die auch als Gesamtheit eigensicher sind.

Der zweite Gehäuse- Innenbereich muss dafür nicht staubdicht ausgeführt und/oder insbesondere nicht auf seine Staubdicht- heit verifiziert und/oder zertifiziert sein, und ist es zweckmäßigerweise auch nicht. Dadurch wird es möglich, den zweiten Wandstruktur-Abschnitt ohne größeren Aufwand zu ver ändern und/oder anzupassen; schließlich muss für den zweiten Gehäuse- Innenbereich keine Staubdichtheit gewährleistet wer den und auch diesbezügliche keine Verifizierung/Zertifizie rung erfolgen, so dass eine Anpassung keinen größeren Auf wand nach sich zieht.

Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Betriebsmittel die Ex- plosionssicherheit gewährleistet werden, ohne dass dadurch Funktion und/oder Anpassungsmöglichkeiten zu stark einge schränkt werden.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Betriebsmittel, insbesondere ein Steuerkopf, Stellungsregler, Positioner und/oder eine Sensor-Ansteuerung, für die Prozessautomation zum Einsatz in einem Bereich, in dem Explosionsgefahr herrscht und Stäube auftreten können, bereitgestellt, umfassend: eine Wandstruk tur, die als Gehäuse des Betriebsmittels dient und einen ers ten Wandstruktur-Abschnitt umfasst, der einen ersten Gehäuse- Innenbereich definiert, sowie einen zweiten Wandstruktur-Ab schnitt umfasst, der einen von dem ersten Gehäuse- Innenbe reich getrennten zweiten Gehäuse- Innenbereich definiert, wo bei in dem ersten Gehäuse- Innenbereich eine erste Schaltungs anordnung angeordnet ist und der erste Gehäuse- Innenbereich von dem ersten Wandstruktur-Abschnitt staubdicht umschlossen ist, so dass die Stäube nicht in den ersten Gehäuse- Innenbe reich eindringen können und durch die staubdichte Umschlie ßung die Explosionssicherheit des ersten Gehäuse- Innenbe reichs gewährleistet ist, wobei das Betriebsmittel über eine erste Leiterplatte verfügt, die Teil des ersten Wandstruktur- Abschnitts und des zweiten Wandstruktur-Abschnitts ist und den ersten Gehäuse- Innenbereich von dem zweiten Gehäuse- In nenbereich staubdicht abtrennt .

Nachstehend werden exemplarische Details und Ausführungsfor men unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert . Dabei zeigt

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Betriebsmittels und

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Prozessventil baueinheit .

Die Figur 1 zeigt ein Betriebsmittel 10, das hier exempla risch als Steuerkopf, Stellungsregler und/oder Positioner vorzugsweise zur Ansteuerung eines Ventilantriebs 20 und/oder einer Ventilarmatur 30 ausgebildet ist. Alternativ dazu kann das Betriebsmittel 10 auch anders ausgebildet sein, bei spielsweise kann das Betriebsmittel 10 auch eine Sensor-An- steuerung sein; also ein Gerät, mit dem Sensoren angesteuert und/oder ausgelesen werden. Grundsätzlich handelt es sich bei dem Betriebsmittel 10 um ein elektrisches Gerät für die Pro zessautomation, das in einem Bereich eingesetzt wird, in dem Explosionsgefahr herrscht und in dem Stäube, insbesondere elektrisch leitfähige Stäube, auftreten können.

Das Betriebsmittel 10 umfasst eine Wandstruktur 1. Die Wand struktur 1 dient als Gehäuse des Betriebsmittels 10. Die Wandstruktur 1 hat einen ersten Wandstruktur-Abschnitt 5 und einen zweiten Wandstruktur-Abschnitt 6. Die Verläufe der bei den Wandstruktur-Abschnitte 5 und 6 sind in der Figur 1 mit gestrichelten Linien kenntlich gemacht.

Der erste Wandstruktur-Abschnitt 5 definiert einen ersten Ge häuse- Innenbereich 11 und der zweite Wandstruktur-Abschnitt 6 definiert einen zweiten Gehäuse- Innenbereich 12. Der erste Gehäuse- Innenbereich 11 und der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 sind voneinander getrennt. Im ersten Gehäuse- Innenbereich 11 ist eine erste Schaltungsanordnung 21 angeordnet und in dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 ist eine zweite Schal tungsanordnung 22 angeordnet.

Die Explosionssicherheit in den beiden Gehäuse- Innenbereichen 11 und 12 wird auf jeweils unterschiedliche Art und Weise er zielt :

In dem ersten Gehäuse- Innenbereich 11 wird die Explosionssi cherheit dadurch gewährleistet, dass der erste Gehäuse- Innen bereich 11 von dem ersten Wandstruktur-Abschnitt 5 staubdicht umschlossen ist, so dass die Stäube nicht in den ersten Ge häuse- Innenbereich 11 eindringen können.

Auf diese Weise wird verhindert, dass die Stäube in den ers ten Gehäuse- Innenbereich 11 eindringen und dort zu einem Kurzschluss in der ersten Schaltungsanordnung 21 führen kön nen, der eine explosionsauslösende Funkenbildung und/oder ex- plosionsauslösende Erwärmung verursachen könnte.

Im ersten Gehäuse- Innenbereich 11 wird die Explosionssicher heit folglich durch staubdichte Umschließung erzielt.

Im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 wird die Explosionssicher heit hingegen durch eine insgesamt eigensichere Ausführung der zweiten Schaltungsanordnung 22 erzielt. Die zweite Schal tungsanordnung 22 wird durch sämtliche im zweiten Gehäuse- In nenbereich 12 vorhandene Stromkreise 24 gebildet. Aufgrund der insgesamt eigensicheren Ausführung der zweiten Schal tungsanordnung 22 ist selbst bei Eindringen der Stäube in den zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 keine explosionsauslösende Erwärmung und/oder Funkenbildung durch die zweite Schaltungs- anordnung 22 möglich. Somit wird im zweiten Gehäuse- Innenbe reich die Explosionssicherheit durch die insgesamt eigensi chere Ausführung der zweiten Schaltungsanordnung 22 erzielt.

Die Unterteilung in die beiden Gehäuse- Innenbereiche 11, 12 und die unterschiedliche Gewährleistung der Explosionssicher heit in den beiden Gehäuse- Innenbereichen 11, 12 ist von Vor teil, da die Wandstruktur 1 bzw. das Gehäuse des Betriebsmit tels so einfacher anpassbar ist.

So muss nämlich nur ein Teil der Wandstruktur 1 - nämlich der erste Wandstruktur-Abschnitt 5 - staubdicht sein, während der zweite Wandstruktur-Abschnitt 6 nicht zwingend staubdicht sein muss. Insbesondere Anbauelemente, wie Anschlusselemente, die Teil des zweiten Wandstruktur-Abschnitts 6 sind, können somit in einfacher Weise angepasst, verändert oder ausge tauscht werden, ohne dass eine Staubdichtheit des zweiten Ge häuse- Innenbereichs 12 erzielt, verifiziert und/oder zertifi ziert werden muss.

Komplexe Schaltungen, bei denen eine insgesamt eigensichere Ausführung sehr aufwendig wäre, können in dem ersten Gehäuse- Innenbereich 11 untergebracht werden, wo sie durch den ersten Wandstruktur-Abschnitt 11 vor dem elektrisch leitenden Staub geschützt sind und daher nicht zwingend insgesamt eigensicher ausgeführt sein müssen.

Im Folgenden werden exemplarische Details des Betriebsmittels 1 erläutert .

Zunächst zu dem Grundaufbau und der Grundfunktion des Be triebsmittels 10: Das Betriebsmittel 10 ist insbesondere ein als körperliche Einheit handhabbares elektrisches und/oder fluidisches Gerät und verfügt über das Gehäuse 2, dass die Außenwandung des Be triebsmittels 10 darstellt. Das Gehäuse 2 kann einstückig sein oder aus mehreren Abschnitten bestehen, wobei im letzte ren Fall zweckmäßigerweise sämtliche Abschnitte des Gehäuses 2 fest miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 2 wird von zu mindest einem Teil der Wandstruktur 1 gebildet - im gezeigten Beispiel von den äußeren Wänden der Wandstruktur 1. Exempla risch weist das Gehäuse 2 eine quaderförmige Grundgestalt auf .

Die Richtung der Breite des Betriebsmittels 10 soll auch als x-Richtung und die Richtung der Höhe des Betriebsmittels 1 als z-Richtung bezeichnet werden. Die Richtung der Tiefe (die normal zur Zeichnungsebene verläuft) soll als y-Richtung be zeichnet werden. Die x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung sind orthogonal zueinander ausgerichtet.

Das Betriebsmittel 10 ist zweckmäßigerweise dazu ausgebildet, auf den Ventilantrieb 20 und/oder die Ventilarmatur 30 aufge setzt zu werden. Zu diesem Zweck kann an der Unterseite des Gehäuses 2 eine entsprechende mechanische Schnittstelle vor gesehen sein (die in der Figur 1 nicht gezeigt ist) .

Wie in der Figur 2 gezeigt, kann das Betriebsmittel 10 bei spielsweise zusammen mit dem Ventilantrieb 20 und der Ven tilarmatur 30 eine Prozessventilbaueinheit 40 bilden. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind das Betriebsmittel 10, der Ventilantrieb 20 und die Ventilarmatur 30 in der Figur 2 beabstandet voneinander gezeigt; tatsächlich kann aber das Betriebsmittel 10 auf den Ventilantrieb 20 aufgesetzt sein und der Ventilantrieb 20 auf die Ventilarmatur 30 aufgesetzt sein . Exemplarisch verfügt das Betriebsmittel 10 über eine außen am Gehäuse 2 angeordnete Anzeige 3, insbesondere eine graphische Anzeige, mit der beispielsweise ein Betriebszustand des Be triebsmittels 10 angezeigt werden kann.

Ferner ist das Betriebsmittel 10 zweckmäßigerweise dazu aus gebildet, mit einer (nicht gezeigten) übergeordneten

Steuereinheit, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung, SPS, zu kommunizieren, um Befehle zur Ansteuerung des Ventilantriebs 20 und/oder der Ventilarmatur 30 zu erhal ten und/oder um eine Rückmeldung, beispielsweise einen Sen sorwert und/oder eine Zustandsinformation, an die übergeord nete Steuerung zu übertragen. Das Betriebsmittel 10 umfasst zu diesem Zweck eine oder mehrere Kommunikationsschaltungen 25, die insbesondere Teil der ersten Schaltungsanordnung 21 sind .

Das Betriebsmittel 10 ist ferner exemplarisch ausgebildet, insbesondere auf Basis von von der übergeordneten Steuerung erhaltenen Befehlen eine Ansteuerung, insbesondere mittels fluidischer Signale, des Ventilantriebs 20 und/oder der Ven tilarmatur 30 bereitzustellen. Zu diesem Zweck verfügt das Betriebsmittel 10 über eine Steuerschaltung 27, beispielswei se einen oder mehrere Mikrocontroller 37, 38, in der insbe sondere ein Steuer- und/oder Reglermodell hinterlegt ist, das an den Ventilantrieb 20 und/oder die Ventilarmatur 30 ange passt ist und unter dessen Verwendung die Ansteuerung er folgt. Die Steuerschaltung 27 ist insbesondere Teil der ers ten Schaltungsanordnung 21.

Ferner verfügt das Betriebsmittel 10 zweckmäßigerweise über eine Fluideinrichtung 28, insbesondere über ein oder mehrere Ventile, vorzugsweise ein oder mehrere Pilotventile, die von der Steuerschaltung 27 angesteuert wird und die auf Basis dieser Ansteuerung fluidische Signale für den Ventilantrieb 20 und/oder die Ventilarmatur 30 bereitstellt .

Das Betriebsmittel 10 verfügt zweckmäßigerweise über eine Mehrzahl an externen Anschlüssen 16, 17, insbesondere fluidi- schen Anschlüssen. Die Anschlüsse 16, 17 können insbesondere auf einem abnehmbaren Anschlusselement 7 angeordnet sein, das zweckmäßigerweise einen Teil des Gehäuses 2 bildet. Zweckmä ßigerweise dienen die Anschlüsse 16, 17 dazu, eine fluidische Verbindung zu der Fluideinrichtung 28 bereitzustellen. Über die Anschlüsse 16, 17 kann die Fluideinrichtung 28 beispiels weise mit einer (nicht gezeigten) Druckfluidquelle und/oder einer oder mehreren Druckkammern 47 des Ventilantriebs 20 fluidisch verbunden werden. Insbesondere ist das Betriebsmit tel 10 ausgebildet, fluidische Signale zur Ansteuerung des Ventilantriebs 20 und/oder der Ventilarmatur 30 über einen oder mehrere der Anschlüsse 16, 17 auszugeben.

Beispielsweise werden fluidische Signale an eine oder mehrere Druckkammern 47 des Ventilantriebs 20 ausgegeben, um einen oder mehrere Kolben 46 des Ventilantriebs 20 in Bewegung zu versetzen, wodurch wiederum eine Antriebswelle 48 in Drehbe wegung versetzt wird. Die Antriebswelle 48 ist mit einem in einem Prozessfluidkanal 51 angeordneten Ventilglied 49 gekop pelt. Durch die von dem Betriebsmittel 10 durchgeführte An steuerung lässt sich somit die Stellung des Ventilglieds 49 verändern und folglich ein durch den Prozessfluidkanal 51 strömendes Prozessfluid beeinflussen.

Zweckmäßigerweise ist die Antriebswelle 48 ferner mit einer insbesondere im ersten Gehäuse- Innenbereich 11 angeordneten Welle 14 des Betriebsmittels 10 gekoppelt. Die Welle 14 ist wiederum mit einer zweckmäßigerweise im ersten Gehäuse- Innen- bereich 11 angeordneten Drehwinkelmesseinheit 15 und/oder ei nem Stellungsindikator 4 gekoppelt.

Wie bereits erwähnt, ist der von dem Gehäuse 2 umschlossene Innenbereich in einen ersten Gehäuse- Innenbereich 11 und einen zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 unterteilt. Der erste Gehäuse- Innenbereich 11 und der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 sind exemplarisch zwei einander nicht überlappende Teilvo lumina eines von dem Gehäuse 2 umschlossenen Gesamtvolumens. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung stellen der erste Ge häuse- Innenbereich 11 und der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 zusammen den gesamten Innenbereich des Gehäuses 2 oder des Betriebsmittels 10 dar. Vorzugsweise stellt der erste Gehäu se- Innenbereich 11 mehr als 50% des gesamten Innenbereichs dar; und der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 mehr als 20%, 30% oder 40% des gesamten Innenbereichs.

Der erste Gehäuse- Innenbereich 11 ist durch den ersten Wand struktur-Abschnitt 5 gegenüber der Umgebung des Betriebsmit tels 10 und/oder gegenüber dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 staubdicht verschlossen, insbesondere gemäß IP6x.

Zweckmäßigerweise können die beiden Gehäuse- Innenbereiche 11, 12 in mehrere Unterbereiche 41, 42, 43, 44, 45 unterteilt sein, beispielsweise durch die zweite Leiterplatte 32

und/oder die dritte Leiterplatte 33. Exemplarisch ist der erste Gehäuse- Innenbereich 11 in die Unterbereiche 41, 42, 43 unterteilt und der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 ist in die Unterbereiche 44 und 45 unterteilt.

Die Gehäuse- Innenbereiche 11, 12 werden durch die Wandstruk- tur-Abschnitte 5, 6 definiert. Zweckmäßigerweise sind die Wandstruktur-Abschnitte 5, 6 integrale Bestandteile der Wand struktur 1 oder des Betriebsmittels 10. Die Wandstruktur-Ab- schnitte 5, 6 stellen jeweils insbesondere keine Module dar und sind zweckmäßigerweise nicht voneinander oder von dem Be triebsmittel 10 abnehmbar.

Die Unterteilung in die beiden Gehäuse- Innenbereiche 11, 12 erfolgt mittels der Wandstruktur 1, insbesondere mittels in den Innenbereich des Gehäuses 2 ragender Wandelemente 8, 9 der Wandstruktur 1. Exemplarisch verfügt die Wandstruktur 1 über das in x-Richtung von einer Seitenwand des Gehäuses 2 nach innen ragende Wandelement 8 sowie das in z -Richtung von der Bodenwand des Gehäuses 2 nach oben ragende Wandelement 9, die im Innenbereich des Gehäuses 2 Zusammentreffen. Die Wand elemente 8 und 9 sind zweckmäßigerweise jeweils leistenförmig ausgestaltet. Das Wandelement 8 ist mit seiner größten Fläche normal zur z -Richtung ausgerichtet und das Wandelement 9 ist mit seiner größten Fläche normal zur x-Richtung ausgerichtet. Das Wandelement 8 und das Wandelement 9 bilden jeweils Teil des ersten Wandstruktur-Abschnitts 5 und des zweiten Wand struktur-Abschnitts 6. Die Wandelemente 8 und 9 stellen eine staubdichte Trennung des ersten Gehäuse- Innenbereichs 11 ge genüber dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 bereit.

Exemplarisch wird ein Teil des ersten Wandstruktur-Abschnitts 5, insbesondere das Wandelement 8, von einer im Gehäuse 2 an geordneten ersten Leiterplatte 31 gebildet. Vorzugsweise ist die erste Leiterplatte 31 auch Teil des zweiten Wandstruktur- Abschnitts 6.

Die erste Leiterplatte 31 ist exemplarisch horizontal - also in einer y-z -Ebene - ausgerichtet und verläuft zweckmäßiger weise über die gesamte Breite des von dem Gehäuse 2 umschlos senen Volumens. Die erste Leiterplatte 31 liegt auf dem Wand element 9 auf und wird von diesem zweckmäßigerweise gestützt. Exemplarisch bilden die erste Leiterplatte 31 und das Wand element 9 eine T-förmige Struktur.

Die Kontaktstellen zwischen der ersten Leiterplatte 31 und der Seitenwand des Gehäuses 2 sowie zwischen der ersten Lei terplatte 31 und dem Wandelement 9 sind staubdicht ausge führt. Die erste Leiterplatte 31 selbst ist ebenfalls staub dicht ausgeführt.

Zweckmäßigerweise verfügt die erste Leiterplatte 31 über meh rere Lagen, die insbesondere mittels sog. Prepregs - also mit Harzen vorimprägnierte textile Faser-Matrix-Halbzeugen - auf einander geklebt sind. Ferner verfügt die erste Leiterplatte 31 über wenigstens einen Leiterplattenkern - also zwei Kup ferfolien mit einem Prepreg dazwischen. Durch den Prepreg oder den Leiterplattenkern werden die beiden Gehäuse- Innenbe reiche 11, 12 voneinander isoliert, insbesondere im Sinne des Explosionsschutzes .

Ferner kann die Leiterplatte 31 einen oder zwei äußere Pre pregs und/oder äußere Leiterplattenkerne umfassen, zwischen denen elektrische Leitungen geführt werden. Zweckmäßigerweise werden diese Leitungen von dem einen oder zwei Prepregs und/oder Leiterplattenkernen staubdicht von dem zweiten Ge häuse- Innenbereich 12 und/oder dem ersten Gehäuse- Innenbe reich 11 getrennt. Die elektrischen Leitungen verlaufen ins besondere in Innenlagen der ersten Leiterplatte 31.

Zweckmäßigerweise verläuft in der ersten Leiterplatte 31 eine elektrische Leitung, die eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Schaltungsanordnung 21 und der zweiten Schaltungs- anordnung 22 bereitstellt . Im Folgenden soll auf den ersten Gehäuse- Innenbereich 11 nä her eingegangen werden:

Der x- z -Querschnitt des ersten Gehäuse- Innenbereichs 11 ent spricht exemplarisch einem (um 180 Grad rotierten) L. Der erste Wandstruktur-Abschnitt 5, der den ersten Gehäuse- Innen bereich 11 umschließt, umfasst die obere Wand des Gehäuses 2, eine erste (rechte) Seitenwand des Gehäuses 2, einen Ab schnitt der unteren Wand des Gehäuses 2, die Wandelemente 8,

9 und einen Abschnitt einer zweiten (linken) Seitenwand des Gehäuses 2. Der erste Gehäuse- Innenbereich 11 ist gemäß IP6x staubdicht verschlossen.

Der erste Gehäuse- Innenbereich 11 dient insbesondere dazu, den Hauptteil der Elektrik und Elektronik des Betriebsmittels

10 aufzunehmen. Die gesamte im ersten Gehäuse- Innenbereich 11 untergebrachte Elektrik und Elektronik soll auch als die ers te Schaltungsanordnung 21 bezeichnet werden.

Die erste Schaltungsanordnung 21 umfasst eine oder mehrere Kommunikationsschaltungen 25 zur Kommunikation mit einer ex ternen Einheit, insbesondere der übergeordneten Steuerung.

Die Kommunikationsschaltung 25 umfasst beispielsweise eine oder mehrere digitale und/oder analoge Schnittstellen 26, 36, insbesondere eine analoge Stromschnittstelle 26. Ferner um fasst die erste Schaltungsanordnung vorzugsweise die Steuer schaltung 27. Zweckmäßigerweise umfasst die erste Schaltungs anordnung 21 ferner elektrische Anschlussklemmen.

Exemplarisch sind die Steuerschaltung 27, die analoge Strom schnittstelle 26 und/oder eine Sicherheitsbarriere 35 auf der ersten Leiterplatte 31 untergebracht. Zweckmäßigerweise ist im ersten Gehäuse- Innenbereich 31 fer ner eine dritte Leiterplatte 33 angeordnet, die exemplarisch parallel zur ersten Leiterplatte 31 verläuft. Auf der dritten Leiterplatte 33 sind zweckmäßigerweise die digitalen/analogen Schnittstellen 36 und/oder die Drehwinkelmesseinheit 15 ange ordnet. Die dritte Leiterplatte 33 verläuft exemplarisch zwi schen dem Wandelement 9 und der ersten (rechten) Seitenwand des Gehäuses 2.

Die diversen Schaltungen der ersten Schaltungsanordnung 21 umfassen zweckmäßigerweise jeweils einen oder mehrere Strom kreise 23. Die Stromkreise 23 sind jeweils eigensicher ausge führt; d.h., jeder der Stromkreise 23 erfüllt für sich genom men die Zündschutzart Eigensicherheit (Ex i) . Solange kein elektrisch leitfähiger Staub in den ersten Gehäuse- Innenbe reich 11 eindringt, ist demnach die Explosionssicherheit des ersten Gehäuse- Innenbereichs 11 gewährleistet.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist die erste Schaltungs anordnung 21 nicht insgesamt eigensicher ausgeführt. So kann die erste Schaltungsanordnung 21 beispielsweise derart ausge führt sein, dass Potentialdifferenzen zwischen Knoten ver schiedener Stromkreise 23 bei Staubschüttung und Kurzschluss einen explosionsverursachenden Funken und/oder eine explosi onsverursachende Erwärmung bilden würden. Ferner kann die erste Schaltungsanordnung 21 eine oder mehrere Schutzbarrie ren 35 umfassen, die durch die Stäube überbrückt werden könn ten, wodurch wiederum die Eigensicherheit aufgehoben werden würde und eine Erwärmung und/oder eine Funkenbildung, hervor gerufen durch einen elektrisch Kurzschluss, möglich wären.

Die erste Schaltungsanordnung 21 kann derart ausgestaltet sein, da durch den staubdichten ersten Wandstruktur-Abschnitt 5 das Eindringen von Staub verhindert wird. Bei der Auslegung der ersten Schaltungsanordnung 21 muss daher das Risiko ein dringender Stäube nicht berücksichtigt werden.

Eine, mehrere oder sämtliche in dem ersten Gehäuse- Innenbe reich 11 enthaltenen elektrischen/elektronischen Funktions einheiten, insbesondere die erste Schaltungsanordnung 21, sind zweckmäßigerweise nicht in dem zweiten Gehäuse- Innenbe reich 12 enthalten.

Nun zu dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12:

Der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 hat exemplarisch einen rechteckigen x-z-Querschnitt . Der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 wird von dem zweiten Wandstruktur-Abschnitt 6 umschlossen, der exemplarisch einen Abschnitt der unteren Wand des Gehäu ses 2, das Wandelement 9, das Wandelement 8, einen Abschnitt der zweiten (linken) Seitenwand des Gehäuses 2 und das An schlusselement 7 umfasst.

Der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 muss - im Gegensatz zum ersten Gehäuse- Innenbereich 11 - nicht zwingend staubdicht, insbesondere nicht gemäß IP6x, umschlossen sein, und ist dies exemplarisch auch nicht.

Der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 dient insbesondere dazu, den Hauptteil, vorzugsweise alle, der fluidischen Funktions einheiten des Betriebsmittels 10 aufzunehmen. Die im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 vorhandenen fluidischen Funktionsein heiten können insgesamt auch als die Fluideinrichtung 28 be zeichnet werden.

Die Fluideinrichtung 28 umfasst zweckmäßigerweise ein oder mehrere Ventile, beispielsweise ein oder mehrere Pilotventile und/oder einen Druckverstärker oder Booster. Ferner können im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 eine Aktor einrichtung 34 und/oder eine Sensoreinrichtung 29 angeordnet sein. Bei der Aktoreinrichtung 34 handelt es sich beispiels weise um einen elektromagnetischen oder elektrodynamischen Aktor, insbesondere um eine Tauchspule. Die Sensoreinrichtung 29 umfasst beispielsweise einen Drucksensor.

Im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 befindet sich ferner die zweite Schaltungsanordnung 22. Die zweite Schaltungsanordnung 22 umfasst zweckmäßigerweise die gesamte im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 untergebrachte Elektrik/Elektronik. Die zwei te Schaltungsanordnung 22 umfasst insbesondere sämtliche Schaltungen oder Stromkreise 24, die der Fluideinrichtung 28, der Sensoreinrichtung 29 und/oder der Aktoreinrichtung 34 zu gehörig sind.

Beispielsweise umfasst die zweite Schaltungsanordnung 22 eine Ansteuer- und/oder Ausleseschaltung der Aktoreinrichtung 34, Sensoreinrichtung 29 und/oder der Fluideinrichtung 28, bei spielsweise eines oder mehrerer Ventile, insbesondere Pilot ventile .

Die Ansteuer- und/oder Ausleseschaltung umfasst insbesondere einen Analog-Digital-Wandler und/oder einen Digital-Analog- Wandler .

Beispielsweise erhält die zweite Schaltungsanordnung 22 ana loge Sensorsignale von der Sensoreinrichtung 29, wandelt die se mittels der Ausleseschaltung in digitale Signale und stellt die digitalen Signale der Steuerschaltung 27 im ersten Gehäuse- Innenbereich 11 bereit, beispielsweise über die durch die erste Leiterplatte 31 verlaufende elektrische Verbindung. Ferner kann die zweite Schaltungsanordnung 22 von der Steuer schaltung 27 über die durch die erste Leiterplatte 31 verlau fende elektrische Verbindung digitale Ansteuersignale erhal ten, diese mittels der Ansteuerschaltung in analoge Ansteuer signale wandeln und die Aktoreinrichtung 34 mit den analogen Ansteuersignale ansteuern.

Exemplarisch ist im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 ferner eine zweite Leiterplatte 32 angeordnet. Zweckmäßigerweise ist auf der zweiten Leiterplatte 32 die zweite Schaltungsanord nung 22, die Sensoreinrichtung 29 und/oder die Aktoreinrich tung 34 angeordnet.

Das Betriebsmittel 10 verfügt ferner über ein auswechselbares Anbauelement, insbesondere ein Anschlusselement 7, das Teil des zweiten Wandstruktur-Abschnitts 6 ist. Bei dem Anbauele ment handelt es sich beispielsweise um eine Anschlussplatte.

Exemplarisch stellt das Anbauelement einen Teil des Gehäuses 2 - und somit der Außenwandung des Betriebsmittels 10 - dar. Das Anbauelement ist Teil des zweiten Wandstruktur-Abschnitts 6 und trennt den zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 von der Um gebung des Betriebsmittels 10. Das Anbauelement kann abgenom men werden und durch ein anderes Anbauelement ersetzt werden. Das Anbauelement ist insbesondere nicht-metallisch ausge führt .

Da der zweite Gehäuse- Innenbereich 12 nicht staubdicht ver schlossen sein muss, gelten für das Anbauelement geringere Anforderungen, sodass es ohne größeren Aufwand angepasst oder abgeändert werden kann.

Exemplarisch ist das Anbauelement als Anschlusselement 7 aus gebildet und verfügt über einen oder mehrere Fluidanschlüsse - hier die Fluidanschlüsse 16 und 17. Zweckmäßigerweise ist das Anbauelement mit einem insbesondere lösbaren Befesti gungsmittel 18 befestigt, beispielsweise einer Schraube.

Eine, mehrere oder sämtliche in dem zweiten Gehäuse- Innenbe reich 12 enthaltenen fluidischen und/oder elektrischen/elek tronischen Funktionseinheiten, insbesondere die zweite Schal tungsanordnung 22, die Fluideinrichtung 28, die Sensorein richtung 29 und/oder der Aktor 34, sind zweckmäßigerweise nicht in dem ersten Gehäuse- Innenbereich 11 enthalten. Ferner umfasst der erste Wandstruktur-Abschnitt 5 zweckmäßigerweise nicht das Anbauelement .

Im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 wird die Explosionssicher heit dadurch gewährleistet, dass die zweite Schaltungsanord nung 22 (die sämtliche in dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 angeordnete Stromkreise 24 umfasst) insgesamt eigensicher ausgeführt ist. Die „insgesamt eigensichere Ausführung" kann auch als „einkreisige Eigensicherheit" bezeichnet werden. Ge meint ist letztendlich, dass die zweite Schaltungsanordnung 22 auch dann eigensicher bleibt, wenn die Stäube in den zwei ten Gehäuse- Innenbereich 12 eindringen. Das Risiko einer Fun kenbildung oder einer unzulässig hohen Erwärmung durch elek trische Kurzschlüsse, hervorgerufen durch elektrisch leitfä higen Staub, bleiben dabei ausgeschlossen.

Diese einkreisige Eigensicherheit kann auf verschiedene Wei sen erzielt werden.

Beispielsweise kann die zweite Schaltungsanordnung 22 insge samt wie ein einziger eigensicherer Stromkreis ausgeführt sein oder auch insgesamt nur aus einem einzigen eigensicheren Stromkreis bestehen. Ist nur ein einziger (eigensicherer) Stromkreis vorhanden, besteht erst gar nicht die Möglichkeit, dass eingedrungene Stäube eine elektrische Verbindung zwischen zwei (eigensiche ren) Stromkreisen hersteilen und dadurch die jeweilige Eigen sicherheit aufheben könnte.

Ferner kann die einkreisige Eigensicherheit der zweiten

Schaltungsanordnung 22 dadurch erzielt werden, dass in dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 keine Sicherheitsbarriere, insbesondere keine Zenerbarriere, keine als Sicherheitsbar riere fungierende Diode und/oder kein als Sicherheitsbarriere fungierender strombegrenzender Widerstand vorhanden ist.

Ist keine Sicherheitsbarriere im zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 vorhanden, so kann auch keine Sicherheitsbarriere durch eingedrungene elektrisch leitende Ströme überbrückt werden (was wiederum dazu führen würde, dass die Eigensicherheit aufgehoben wäre) .

Zweckmäßigerweise ist im ersten Gehäuse- Innenbereich 11 we nigstens eine Sicherheitsbarriere 35, insbesondere wenigstens eine Zenerbarriere, angeordnet. Die Sicherheitsbarriere 35 ist elektrisch mit der zweiten Schaltungsanordnung 22 verbun den und begrenzt eine Spannung und/oder einen Strom der zwei ten Schaltungsanordnung 22. Die elektrische Verbindung zwi schen der Sicherheitsbarriere 35 und der zweiten Schaltungs anordnung 22 verläuft zweckmäßigerweise durch die erste Lei terplatte 31.

Ferner kann die einkreisige Eigensicherheit dadurch erzielt werden, dass die zweite Schaltungsanordnung 22 derart ausge legt ist, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb der zweiten Schaltungsanordnung 22 die maximale zwischen zwei Knoten der zweiten Schaltungsanordnung 22 auftretende Potentialdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, so dass auch bei einem durch eingedrungenen Staub verursachten Kurz schluss zwischen zwei Knoten der zweiten Schaltungsanordnung keine explosionsauslösende Funkenbildung und/oder explosions- auslösende Erwärmung, beispielsweise durch ein Glimmnest, er folgt .

Vorzugsweise liegen sämtliche mögliche Potentialdifferenzen zwischen sämtlichen möglichen Kombinationen von Knoten unter dem Schwellenwert.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist die zweite Schal tungsanordnung 22 nicht insgesamt eigensicher ausgeführt. Ge mäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist in dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12 keine zweite Schaltungsanordnung 22 vorhanden .

Im Folgenden soll vertieft auf weitere Aspekte und Vorteile des Betriebsmittels 10, insbesondere gegenüber dem Stand der Technik, eingegangen werden.

Der Stand der Technik ist, dass ein explosionsgeschütztes Be triebsmittel bzw. sein Gehäuse sowie alle Anbauten, die Teil des Gehäuses sind, und somit die Dichtheit des Gehäuses mit bestimmen, den Anforderungen der Zündschutzart (Ex t) unter liegen, sofern mehrere eigensichere Stromkreise in dem Gehäu se vorhanden sind und das Betriebsmittel für den Betrieb im Bereich mit elektrisch leitfähigen brennbaren Stäuben be stimmte Normen erfüllen soll, z.B. IEC/EN 60079-31 und IEC/EN 60079-0.

Betriebsmittel in der Prozessautomation werden oft für Berei che mit Explosionsgefahr ausgelegt, z.B. gemäß der ATEX- Richtlinien und/oder gemäß IECEx. Bereiche mit Explosionsgefahr sind z.B. Bereiche, in denen brennbare Gase oder brennbare Stäube auftreten.

Die Umgebungen (Zonen) für brennbare Gase oder brennbare Stäube sind getrennt definiert; sie treten in der Regel nicht gemeinsam auf. Betriebsmittel werden normalerweise trotzdem für beide Bereiche gleichzeitig ausgelegt, um die Anzahl ver schiedener Auslegungen gering zu halten. Da beide Bereiche berücksichtigt werden müssen, ist die Auslegung derartiger Betriebsmittel mitunter sehr komplex. Ferner kommt hinzu, dass ein als Stellungsregler, Steuerkopf und/oder Positioner ausgebildetes Betriebsmittel sowohl fluidische, insbesondere pneumatische, als auch elektrische Funktionseinheiten um fasst .

In der Regel werden solche Betriebsmittel mit der Zündschutz - art „Schutz durch Gehäuse" (Ex t) ausgelegt. Derartige Be triebsmittel weisen nämlich häufig mehrere Stromkreise (z.B. Zuleitungen mit mehreren Steuerstromkreisen, insbesondere Kommunikationsschaltungen und/oder Steuerschaltungen) auf, die zwar jeweils für sich genommen eigensicher (Ex i) ausge legt sind, bei denen es jedoch möglich ist, dass bei Vorhan densein von elektrisch leitfähigen Stäuben (z.B. Zone 20; Zo ne 21) ein elektrischer Kurzschluss zwischen zwei eigensiche ren Stromkreisen entsteht, durch den es wiederum zu explosi onsverursachender Funkenbildung und/oder Erwärmung kommen kann. Aus diesem Grund ist bei derartigen Betriebsmitteln in der Regel eine definierte Gehäuseschutzart (z.B. IP6x nach IEC/EN 60529) zwingend.

Eine staubdichte Auslegung des Gehäuses ist insbesondere bei Vorhandensein von nichtmetallischen Gehäuseteilen (z.B. Dich tungen) aufwendig. Zur Verifizierung der Staubdichtheit sind umfangreiche Prüfungen unter beispielsweise erweiterten Tem- peraturanforderungen, Alterung durch Einlagerung, UV-Licht- Tests, Stoß-Prüfungen usw. erforderlich. Problematisch ist insbesondere, dass diese umfangreichen Prüfungen auch bei Än derungen eines bereits verifizierten Gehäuses erforderlich werden und von einer benannten Stelle (Zulassungsstelle) ve rifiziert werden müssen.

Dies schränkt Änderungen gerade bei den fluidischen Funkti onseinheiten des Betriebsmittels erheblich ein. Diejenigen fluidischen Funktionseinheiten, die Teil des Gehäuses bilden, müssen auch staubdicht sein, damit das Gehäuse insgesamt staubdicht ist. Gerade bei diesen fluidischen Funktionsein heiten ist häufig eine hohe Flexibilität gewünscht. Bei spielsweise ist die Möglichkeit gewünscht, ein außen ange brachtes Anbauelement zu verändern oder durch ein anderes zu ersetzen. Ferner kann gewünscht sein, das Material eines An bauelements, das einen Teil des Gehäuse bildet, zu verändern, beispielsweise eines Druckverstärker-Gehäuses und oder einer Kassette für pneumatische Funktionen. Zu Gewährleistung der staubdichten Ausführung müssten jedoch bei all diesen Ände rungen die vorstehend beschriebenen aufwendigen Prüfungen durchgeführt werden, insbesondere, wenn es sich um nicht-me tallische Teile des Gehäuses handelt.

Ferner ist es in der Regel erforderlich, elektrische Funkti onseinheiten bei den pneumatischen Funktionseinheiten vorzu sehen; beispielsweise Stromkreise zur Steuerung von Pilotven tilen und/oder Drucksensoren.

Aus Sicht des Explosionsschutzes wird das Gehäuse 2 in zwei Teile unterteilt: einen ersten Gehäuseteil mit dem ersten Ge häuse- Innenbereich 11 und einen zweiten Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuse- Innenbereich 12. Der erste Gehäuseteil unterliegt den Anforderungen nach „Schutz durch Gehäuse" und der zweite Gehäuseteil nicht.

Dies wird erreicht, indem eine definierte Trennung der beiden Gehäuseteile vorgenommen wird. Dies erfolgt insbesondere mit tels der ersten Leiterplatte 31, die auch als Hauptleiter platte bezeichnet werden kann. Ein Teil dieser ersten Leiter platte stellt die Trennwand her. Ferner kann ein/der Teil der ersten Leiterplatte 31 gleichzeitig als Leitungsdurchführung, insbesondere in ihren Innenlagen, dienen. Die oberen und un teren Prepregs bzw. Cores der Leiterplatte 31 dienen dann im Sinne des Explosionsschutzes als Isolation zwischen den Ge häuseteilen/Wänden .

Die Stromkreise (ein Stromkreis aus Explosionsschutz-Sicht) , welche von dem ersten Gehäuseteil in den zweiten Gehäuseteil verlaufen, werden in den Innenlagen der Leiterplatte 31 ge führt (Durchführung) . Diese durchgeführten Stromkreise ver tragen eine Staubschüttung durch Eindringen von elektrisch leitfähigem Staub in das Gehäuse 2, ohne dass die Sicherheit gefährdet wäre. Dieser „eine" Stromkreis ist dann aus Sicht des Explosionsschutzes für Staub und Gas eigensicher ausge legt und bleibt dies auch bei besagter Staubschüttung.

Im ersten Gehäuseteil ist insbesondere ein (nicht gezeigter) Anschluss-Raum vorgesehen, beispielsweise mit elektrischen Klemmen. Ferner ist im ersten Gehäuseteil zweckmäßigerweise der Hauptteil der Elektronik, vorzugsweise mehr als 90% der elektronischen Komponenten des Betriebsmittels 10, vorhanden.

Im ersten Gehäuseteil werden zweckmäßigerweise die Schutzar ten Eigensicherheit (Ex i) , Vergusskapselung (Ex i) und/oder Schutz durch Gehäuse (Ex t) angewendet. Zweckmäßigerweise er füllt der erste Gehäuseteil die Anforderungen an nicht-metal- lische Gehäuseteile im Sinne des Explosionsschutzes (Ex t) und die Anforderungen an Stoßfestigkeit, beispielsweise gemäß IEC 60079-0 und/oder IEC 600079-31.

Im zweiten Gehäuseteil ist insbesondere Pneumatik, beispiels weise Pilotventile und/oder Booster vorgesehen. Ferner kann im zweiten Gehäuseteil Drucksensorik und/oder eine Wegmess einheit, beispielsweise ein Potentionmeter, angeordnet sein.

Im zweiten Gehäuseteil wird insbesondere die Schutzart ange wendet, dass Eigensicherheit (Ex i) für Gas und Staub auch bei Staubschüttung erfüllt ist.

Für den zweiten Gehäuseteil bestehen zweckmäßigerweise keine erhöhten Anforderungen an nicht-metallische Gehäuseteile durch Eigensicherheit für Staub (Ex i) . Ferner bestehen keine erhöhten Anforderungen an Stoßfestigkeit und/oder UV-Bestän- digkeit der Kunststoffe.

Zusammenfassend ergibt sich also ein elektrisches Betriebs mittel 10 für den explosionsgefährdeten Bereich mit brennba ren und/oder leitfähigen Stäuben mit einem Gehäuse 2, das in wenigstens zwei Teile aufgeteilt ist. Zur Aufteilung wird zweckmäßigerweise die erste Leiterplatte 31 benutzt, die zu dem zur Durchführung von Stromkreisen von dem ersten Gehäuse teil in den zweiten Gehäuseteil verwendet werden kann. Die Leiterplatte ist zweckmäßigerweise Teil der Elektronik. Der erste Gehäuseteil unterliegt vorzugsweise den erhöhten Anfor derungen der IEC/EN 60079-31 in der Schutzart „Schutz durch Gehäuse" (Ex t) , während diese Anforderungen zweckmäßigerwei se nicht für den zweiten Gehäuseteil gelten.

Der zweite Gehäuseteil B unterliegt zweckmäßigerweise nur den normalen funktionalen Anforderungen on das Gehäuse ohne Be- rücksichtigung der besonderen Anforderungen an nichtmetalli sche Gehäuseteile.

Zweckmäßigerweise ist nur ein Stromkreis zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil im Sinne des Explosi onsschutzes für Gas und Staub eigensicher ausgelegt.

Ein eigensicherer Stromkreis kann beispielsweise gemäß der Norm DIN/EN/IEC 60079-11 definiert sein. Vorzugsweise kann ein eigensicherer Stromkreis derart ausgeführt sein, dass keine zündfähigen Funken (Öffnungs- und Schließfunken) und keine unzulässig hohe Erwärmung entsprechend der Temperatur klasse auftreten können. Zweckmäßigerweise ist ein eigensi cherer Stromkreis in seiner maximalen Spannung, dem maximal möglichen Strom, der maximal möglichen abgebbaren Leistung, seinem wirksamen elektrischen Speicher, seiner internen wirk samen Kapazität und seiner internen wirksamen Induktivität begrenzt .

Eine einkreisige eigensichere Schaltungsanordnung enthält beispielsweise ausschließlich Bauteile, welche nicht direkt für die Eigensicherheit verantwortlich sind. Vorzugsweise hat also keines der Bauteile einer einkreisig eigensicheren

Schaltungsanordnung eine aktive und/oder bestimmungsgemäße sicherheitsrelevante Funktion.

Ferner umfasst eine einkreisige eigensichere Schaltungsanord nung vorzugsweise keine elektrischen Energie-Speicher-Bauele- mente, wie Kondensatoren oder Induktivitäten, die zur Erzie lung der Eigensicherheit zusätzliche, ebenfalls in der Schal tung vorhandene Schutzelemente benötigen würden. Die einkrei sige eigensichere Schaltungsanordnung umfasst zweckmäßiger weise keine solche Schutzelemente, insbesondere keine Wider stände, die den maximalen Entladestrom von Kondensatoren be- grenzen und/oder keine Klemmdioden (z.B. Zehner-Dioden), die die Gegeninduktion und damit Spannungserhöhungen an einer In duktivität begrenzen.

Schließlich ist eine einkreisige eigensichere Schaltungsan- Ordnung zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass jeder

Schaltungsknoten der einkreisigen eigensicheren Schaltungsan ordnung mit jedem anderen beliebigen Schaltungsknoten dersel ben einkreisigen eingensicheren Schaltungsanordnung verbunden werden kann, ohne dass dadurch die Eigensicherheit und/oder der Explosionsschutz der einkreisigen eigensicheren Schal tungsanordnung beeinträchtigt wird.