DE102022105302A1

DE102022105302A1 - Feldgerät zur Füllstandmessung mit Gehäuse aus biologisch abbaubarem Kunststoff

Info

Publication number: DE102022105302A1
Application number: DE102022105302.4A
Authority: DE
Inventors: Fabian Witt
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2022-03-07
Filing date: 2022-03-07
Publication date: 2023-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messgerät, insbesondere ein Feldgerät (10) zur Füllstandmessung. Das Feldgerät (10) weist eine elektronische Baugruppe (30) auf, und ein Gehäuse (20), das aus biologisch abbaubaren Kunststoff besteht, wobei die elektronische Baugruppe (30) in dem Gehäuse (20) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Messgerät, insbesondere ein Feldgerät zur Füllstandmessung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung.
Hintergrund
Feldgeräte, insbesondere zur Füllstandmessung, können ein Gehäuse aus Kunststoff aufweisen. Nach Ablauf seiner Lebensdauer muss das Feldgerät entsorgt werden, weil das Gerät für weitere Messaufgaben nicht mehr verwendet werden kann. Dabei können zumindest einige Bauteile des Feldgeräts aus Kunststoffen bestehen. Das sogenannte Recycling dieser Kunststoffe kann dabei z.B. ein Verbrennen der Kunststoffe beinhalten und/oder ein Zurückführen in den Fertigungsprozess, z.B. mittels Spritzgießen.
Zusammenfassung
Auf diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Feldgerät zur Verfügung zu stellen, das zu einem umweltschonenden Recycling beiträgt. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
Ein Aspekt betrifft ein Feldgerät zur Füllstandmessung. Dabei weist das Feldgerät eine elektronische Baugruppe auf und ein Gehäuse, das aus biologisch abbaubaren Kunststoff besteht oder zumindest einen solchen aufweist, wobei die elektronische Baugruppe (30) in dem Gehäuse (20) angeordnet ist.
Ein Feldgerät kann beispielsweise als ein Impedanzgrenzschalter, ein Vibrationsgrenzschalter, als ein Füllstandmessgerät mit einem Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend, LiDAR- oder Laserfrontend oder ein radiometrisches Frontend ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Feldgerät eine Anzeigevorrichtung aufweisen, beispielsweise mit einem Niedrigenergie-Display. Die elektronische Baugruppe kann zum Beispiel ein Hochfrequenzfrontend umfassen, insbesondere ein Radarfrontend, ein Ultraschallfrontend, ein LiDAR- oder ein Laserfrontend, und/oder ein radiometrisches Frontend aufweisen. Weiterhin kann die elektronische Baugruppe Vorrichtungen und/oder Komponenten z.B. zur Steuerung des Sensors, zur Auswertung, zur Kommunikation und/oder für weitere Zwecke umfassen. In dem Feldgerät kann eine einzelne elektronische Baugruppe oder eine Vielzahl von elektronischen Baugruppen angeordnet sein. Das Feldgerät kann als sogenanntes „autarkes“ Feldgerät ausgeführt sein, das insbesondere eine eigene Leistungsversorgung aufweist, z.B. als Teil einer Fabrik, und/oder als eine Mischform. Autark bedeutet, dass das Gerät über eine eigene Energieversorgung verfügt und lediglich über kabellose Schnittstellen kommuniziert.
Das Gehäuse des Feldgeräts besteht aus biologisch abbaubarem Kunststoff. Dabei kann der biologisch abbaubare Kunststoff zum Beispiel einer der folgenden Spezifikationen und/oder Normen entsprechen:

• DIN EN 13432 „Verpackung. Anforderungen an die Verwertung von Verpackungen durch Kompostierung und biologischen Abbau - Prüfschema und Bewertungskriterien für die Einstufung von Verpackungen“;
• DIN EN 14955 „Kunststoffe - Bewertung der Kompostierbarkeit“;
• ASTM D 6400 „Standard Specification for Compostable Plastics“;
• EN 13432 - Nachweis Kompostierbarkeit; und/oder
• der Ausarbeitung „Biologisch abbaubare Kunststoffe“ des Deutschen Bundestags, https://www.bundestag.de/resource/blob/410104/34eca17202ee9d7380e1 df34946335c8/wd-8-028-15-pdf-data.pdf.

Ein derartiges Feldgerät kann damit zu einem wesentlich umweltschonenderen Recycling beitragen als Feldgeräte, die mittels eines traditionellen Recyclings entsorgt werden. Es kann also insbesondere als Nahrung für diese Mikroorganismen dienen
In einigen Ausführungsformen ist der biologisch abbaubare Kunststoff ein biobasierter Kunststoff und umfasst insbesondere einen Kunststoff aus folgender Gruppe:

• Biobasierte Kunststoffe: Celluloseacetat, CA, Bio-Polyethylen. Bio-PE, Polyethylenfuranoat, PEF;
• Biobasiert und biologisch abbaubar: Polyactide, PLA, Polyhydroxyalkanoat, PHA, Thermoplastische Stärke, TPS.

In einigen Ausführungsformen ist der biologisch abbaubare Kunststoff während einer Lebensdauer des Feldgeräts nicht biologisch abbaubar und nach der Lebensdauer des Feldgeräts mittels eines der folgenden Verfahren abbaubar:

mittels Abbaubarkeit in wässrigen Medien,
mittels industrieller Kompostierung, und/oder
mittels Enzymen, insbesondere von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen.

Mit einem derartigen biologisch abbaubaren Kunststoff können mehrere Vorteile erzielt werden. Zum einen ist das Feldgerät während seiner Lebensdauer funktionsfähig und insbesondere gut durch das Gehäuse geschützt. Zum andern kann das Gehäuse des Feldgerät nach Ablauf der Lebensdauer des Feldgeräts systematisch und umweltschonend mittels spezifischer Verfahren biologisch abgebaut werden. Das Feldgerät zersetzt sich also nicht am Einsatzort, sondern erst in einem - präzise steuerbaren - Zersetzungsprozess.
Die Lebensdauer des Feldgeräts kann sich dabei nach gesetzlichen Normen und/oder nach industriellen Normen und Bestimmungen richten. Das Feldgerät kann beispielsweise für eine Lebensdauer innerhalb einer Spanne zwischen 5 und 20 Jahren, insbesondere zwischen 10 und 15 Jahren, ausgelegt sein.
In einigen Ausführungsformen ist das Gehäuse des Feldgeräts zumindest teilweise in einer Sandwich-Bauweise ausgeführt. Dies kann vorteilhafterweise zu einer stabilen Bauweise des Gehäuses bei geringem Gewicht führen. Diese Bauweise kann insbesondere vorteilhaft bei Verwendung eines biologisch abbaubaren Kunststoffs sein, weil z.B. die aus der Sandwich-Bauweise resultierenden dünneren Wände leichter zersetzbar sein können.
In einigen Ausführungsformen ist der biologisch abbaubare Kunststoff für Anwendungen in explosionsgefährdeter Umgebung zertifiziert. Dieses Einsatzfeld kann das Anwendungsspektrum des Feldgerät deutlich erweitern.
In einigen Ausführungsformen ist die elektronische Baugruppe von dem Gehäuse mittels eines einfachen Verfahrens trennbar. Das einfache Verfahren kann beispielsweise weniger als vier Arbeitsschritte umfassen und/oder weniger als zwei Maschinen zur Trennung erfordern. Die einfache Trennbarkeit kann z.B. ein Entkleben von Nahtstellen des Gehäuses umfassen, eine einfache Zerlegbarkeit, z.B. durch reversible Verbindungen, und/oder bestimmte Anordnungen von - z.B. elektronischen - Baugruppen innerhalb des Gehäuses. Dies kann zu einer besseren Akzeptanz und/oder zu niedrigeren Kosten des Recyclings des Feldgeräts beitragen.
In einigen Ausführungsformen ist, zur Realisierung des einfachen Trennungsverfahrens, die elektronische Baugruppe auf einer Gleitschiene angeordnet. Diese Baugruppe kann vorteilhafterweise ein Trennen des (recyclierbaren) Gehäuses von der elektronische Baugruppe erleichtern, beispielsweise weil damit die Baugruppe nach einem Öffnen des Gehäuses einfach aus dem Gehäuse „herausgezogen“ werden kann. Weil die elektronische Baugruppe in der Regel mit völlig anderen Verfahren recycelt wird, kann die einfache Trennbarkeit einen wesentlichen Faktor für die industrielle Anwendbarkeit der Recycling-Methoden und/oder der verwendeten Materialien darstellen.
In einigen Ausführungsformen ist zur Realisierung des einfachen Trennungsverfahrens innerhalb des Gehäuses eine Lücke zwischen einem Ende der Baugruppe und einer Innenwand des Gehäuses angeordnet. Dabei kann die Lücke z.B. zwischen 1 mm und 3 mm groß sein. Durch die Lücke ist es möglich, das Gehäuse nach der Lebensdauer des Feldgeräts zum Beispiel aufzusägen, ohne die elektronische Baugruppe zu beschädigen, und die Baugruppe anschließend getrennt von dem Gehäuse zu recyceln. Optional kann die Lücke z.B. einen Steg enthalten, der nicht mit der Baugruppe verbunden ist, der die Baugruppe - z.B. für ein präzises Funktionieren - exakt ausrichtet und z.B. nach dem Sägen abfällt. Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform das Gehäuse vollständig gekapselt sein und daher für eine besonders robuste Verwendung und/oder für eine explosionsgefährdete Umgebung geeignet sein.
In einer Ausführungsform ist das Feldgerät als ein Radarmessgerät ausgeführt, das zur Füllstandmessung und/oder zur Topologiebestimmung eingerichtet ist. Ein derartiges Feldgerät kann eine Radarlinse aufweisen, die aus biologisch abbaubaren Kunststoff besteht, wobei der Kunststoff Celluloseacetat, CA, Bio-Polyethylen. Bio-PE, Polyethylenfuranoat, PEF, Polyactide, PLA, Polyhydroxyalkanoat, PHA, Thermoplastische Stärke, TPS, umfasst. Die Radarlinse hat dabei die Aufgabe, Radarstrahlen, z.B. von einem Radarfrontend, in für die Füllstandmessung und/oder die Topologiebestimmung geeigneter Weise zu lenken.
In einer Ausführungsform besteht die Radarlinse aus demselben Kunststoff wie das Gehäuse des Feldgeräts. Dabei kann die Radarlinse in das Gehäusebauteil integriert sein. Dadurch kann eine besonders einfache und/oder kostengünstige Fertigung des Gehäuses ermöglicht werden.
Ein Aspekt betrifft eine Verwendung einer Gleitschiene wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zur Vereinfachung des Recyclings eines Feldgeräts wie oben und/oder nachfolgend beschrieben. Dabei löst die Gleitschiene insbesondere das Problem, wie Komponenten des Feldgeräts, die aus einem heterogenen Material bestehen, einfach und kostengünstig voneinander getrennt werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, weil eine aufwändige Trennung von Komponenten aus heterogenem Material in zumindest einigen Fällen ein wirtschaftlich sinnvolles Recycling verhindern kann.
Ein Aspekt betrifft eine Verwendung eines Feldgeräts wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zur Füllstandmessung, zur Topologiebestimmung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung, zur Temperaturmessung und/oder als Anzeigevorrichtung. Dabei kann die elektronische Baugruppe ein Frontend aufweisen, das zur Durchführung der genannten Messungen eingerichtet ist.
Es sei noch angemerkt, dass die verschiedenen oben und/oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können.
Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in der Figur abgebildeten Ausführungsform beschrieben. Diese Ausführungsform ist nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Dabei zeigt:

1 schematisch ein Feldgerät gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Feldgerät 10 gemäß einer Ausführungsform. Das Feldgerät 10 weist eine elektronische Baugruppe 30 auf, die in einem Gehäuse 20 angeordnet ist. In dem Gehäuse 20 kann eine oder mehrere Baugruppen 30 angeordnet sein. Die Baugruppe 30 ist in dem Ausführungsbeispiel als eine Platine (Printed Circuit Board, PCB) ausgeführt. Die Baugruppe 30 kann beispielsweise einen Sensor und/oder eine Anzeige umfassen (nicht dargestellt). Der Sensor kann z.B. als zur Füllstandmessung, zur Topologiebestimmung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung und/oder zur Temperaturmessung geeignet und/oder dazu eingerichtet sein.
Das Ausführungsbeispiel von 1 zeigt ein stark vereinfachtes Beispiel eines Gehäuses 20, das - aus Gründen der einfachen Darstellbarkeit - als ein Kubus dargestellt ist. Das Gehäuse 20 weist zwei Schienen oder Gleitschiene 22 auf, die dazu eingerichtet sind, die elektronische Baugruppe 30 aufzunehmen. Die Schienen 22 können z.B. als Nut in dem Gehäuse 20 realisiert sein und/oder eine Verstärkung aufweisen. Die Schienen 22 können dafür verwendet werden, um bei geöffnetem Gehäuse 20 die Baugruppe 30 auf einfache Weise aus dem Gehäuse 20 zu entfernen, beispielsweise um anschließend die Baugruppe 30 getrennt von dem Gehäuse 20 entsorgen zu können.
Das Gehäuse 20 weist weiterhin eine Lücke 26 zwischen einem ersten Ende 38 der Baugruppe 30 und einem ersten Ende 28 des Gehäuses 20 auf. Die Lücke 26 kann beispielsweise eine Tiefe oder Beabstandung zwischen einer Innenwand im Bereich des ersten Endes 28 des Gehäuses 20 aufweisen, die z.B. zwischen etwa 0,5 mm und 5 mm, z.B. zwischen 1 mm und 3 mm, groß ist. Die Lücke 26 kann es zum Beispiel ermöglichen, das Gehäuse nach der Lebensdauer des Feldgeräts aufzusägen, ohne die elektronische Baugruppe zu beschädigen, um die Baugruppe anschließend getrennt von dem Gehäuse recyceln zu können. Diese Gestaltung kann es ermöglichen, das Gehäuse 20 hermetisch zu kapseln.
An der Innenwand im Bereich des ersten Endes 28 des Gehäuses 20 kann optional ein Steg (nicht dargestellt) angeordnet sein, der die Baugruppe 30 in Richtung eines zweiten Ende 24 des Gehäuses 20 „drängt“ und dadurch eine präzise Positionierung der Baugruppe 30 ermöglichen kann.
Liste der Bezugszeichen

10: Feldgerät
20: Gehäuse
22: Gleitschiene
24: zweiter Endebereich des Gehäuses
26: Lücke
28: erster Endebereich des Gehäuses
30: Baugruppe
38: erster Endebereich der Baugruppe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 13432 [0006]
DIN EN 14955 [0006]
ASTM D 6400 [0006]
EN 13432 [0006]

Claims

Feldgerät (10) zur Füllstandmessung, das Feldgerät (10) aufweisend: eine elektronische Baugruppe (30), und ein Gehäuse (20), das aus biologisch abbaubarem Kunststoff besteht, wobei die elektronische Baugruppe (30) in dem Gehäuse (20) angeordnet ist.
Feldgerät (10) nach Anspruch 1, wobei der biologisch abbaubare Kunststoff ein biobasierter Kunststoff ist und insbesondere einen Kunststoff aus folgender Gruppe umfasst: Celluloseacetat, CA, Bio-Polyethylen. Bio-PE, Polyethylenfuranoat, PEF, Polyactide, PLA, Polyhydroxyalkanoat, PHA, Thermoplastische Stärke, TPS, und/oder weitere biobasierte Kunststoffe.
Feldgerät (10) nach Anspruch 1, wobei der biologisch abbaubare Kunststoff während einer Lebensdauer des Feldgeräts (10) nicht biologisch abbaubar ist und nach der Lebensdauer des Feldgeräts (10) mittels eines der folgenden Verfahren abbaubar ist: mittels Abbaubarkeit in wässrigen Medien, mittels industrieller Kompostierung, und/oder mittels Enzymen, insbesondere von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen.
Feldgerät (10) nach Anspruch 3, wobei die Lebensdauer des Feldgeräts (10) innerhalb einer Spanne zwischen 5 und 20 Jahren, insbesondere zwischen 10 und 15 Jahren, ausgelegt ist.
Feldgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das Gehäuse (20) des Feldgeräts (10) zumindest teilweise in einer Sandwich-Bauweise ausgeführt ist.
Feldgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der biologisch abbaubare Kunststoff für Anwendungen in explosionsgefährdeter Umgebung zertifiziert ist.
Feldgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronische Baugruppe (30) von dem Gehäuse (20) mittels eines einfachen Verfahrens trennbar ist.
Feldgerät (10) nach Anspruch 7, wobei zur Realisierung des einfachen Trennungsverfahrens die elektronische Baugruppe (30) auf einer Gleitschiene (22) angeordnet ist.
Feldgerät (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei zur Realisierung des einfachen Trennungsverfahrens innerhalb des Gehäuses (20) eine Lücke (26) zwischen einem ersten Ende (38) der Baugruppe (30) und einer Innenwand des Gehäuses (20) angeordnet ist.
Feldgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Feldgerät (10) als ein Radarmessgerät ausgeführt ist, das zur Füllstandmessung und/oder zur Topologiebestimmung eingerichtet ist.
Feldgerät (10) nach Anspruch 10, wobei das Feldgerät eine Radarlinse aufweist, die aus biologisch abbaubaren Kunststoff besteht, wobei der Kunststoff Kunststoff Celluloseacetat, CA, Bio-Polyethylen, Bio-PE, Polyethylenfuranoat, PEF, Polyactide, PLA, Polyhydroxyalkanoat, PHA, Thermoplastische Stärke, TPS, umfasst.
Feldgerät (10) nach Anspruch 11, wobei die Radarlinse aus demselben Kunststoff besteht wie das Gehäuse (20) des Feldgeräts (10) oder eine biologisch abbaubare Linse ist, die mittels eines nicht biologisch abbaubaren Kunststoffes umspritzt ist.
Verwendung einer Gleitschiene (22) nach Anspruch 8 zur Vereinfachung des Recyclings eines Feldgeräts (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwendung eines Feldgeräts (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Füllstandmessung, zur Topologiebestimmung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung, zur Temperaturmessung und/oder als Anzeigevorrichtung.