Die Erfindung betrifft ein korrosionsbeständiges Feldgerät, mit einem Steck- Anschluss zur Erdung der elektronischen Komponenten des Feldgerätes.

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.

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.

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.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät mit nicht- metallischem Gehäuse bereitzustellen, dessen elektronische Komponenten geerdet werden können.

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,

- ein elektrisch isolierendes bzw. korrosionsbeständiges Gehäuse, mit o einer Durchführung, in welche der Stift entlang einer Steck- Achse steckbar ist,

- 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

Aufnahme mündet, und

- 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.

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:

- 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

- 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.

Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert:

Fig. 1: Einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Feldgerätes im Bereich eines Erdungs-Anschlusses, und Fig. 2: eine Klammer zur Sicherung des Erdungs-Stifts.

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.

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 das

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.

Damit die Durchführung 120 nach Einsetzen des Bechers 13 in das Gehäuse

12 zur Aufnahme 130 fluchtet, müssen das Gehäuse-Innere und der Becher

13 konstruktiv, bspw. mittels entsprechender Führungen bzw. entsprechender Endanschläge aufeinander abgestimmt sein. Etwaige Bauteiltoleranzen am

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.

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 im

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.

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 befestigten

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.

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.

Bezugszeichenliste

I Feldgerät

I I Stift

12 Gehäuse

13 Becher

14 Klammer

110 Kabel-Anschluss des Stifts

I I I Endbereich des Stifts 112 Dicht-Ring

120 Durchführung 130 Aufnahme am Becher

140 Erstes Klammerarm-Paar

141 Zweites Klammerarm-Paar

142 Quersteg

143 Feder-Arme der Klammer a Steck-Achse

Fd Druckkraft