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Die
Erfindung betrifft eine Sichtfenster-Anordnung in Wandungen von
zum Einsatz in explosionsgefährdeter
Umgebung bestimmten dickwandigen Gehäusen aus duroplastischem Kunststoff
für elektrische
bzw. elektronische Steuerschaltungen, deren Oberflächen durch
im Gehäusematerial
eingelagerte Zuschlagstoffe wie Kohlenstoff- oder Graphitpartikel
elektrisch leitend ausgebildet sind, um die Entstehung von elektro-statischen
Aufladungen auszuschließen,
wobei die Gehäuse-Wandung
im Sichtfensterbereich mit einer durchgehenden Öffnung versehen ist, die durch
ein die Öffnung überdeckendes Formteil
aus durchsichtigem Material verschlossen ist.
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In
explosions- oder schlagwettergefährdeten Betrieben
eingesetzte elektrische Geräte
und Baugruppen müssen
bestimmte Vorschriften der Bundesverordnung über elektrische Anlagen in
explosionsgefährdeten
Räumen
des Vereins deutscher Elek trotechniker einhalten. Außerdem müssen die eingesetzten
Geräte
und Baugruppen eine Typprüfung
durch eine zugelassene Prüfstelle
bestehen, worauf sie eine behördliche
Zulassung erhalten. Dies gilt auch für Gehäuse von elektrischen und/oder
elektrostatischen Schaltungen, für
welche Vorschriften hinsichtlich der Materialfestigkeit und Beständigkeit sowie
der Vermeidung der Entstehung von elektrostatischen Aufladungen
bestehen. Solche Gehäuse, die
von spezialisierten Herstellern in unterschiedlichen Baugrößen hergestellt
werden, werden heute fast ausschließlich aus duroplastischen Kunststoffen hergestellt,
welche durch geeignete Zuschläge
auf die geforderten Materialeigenschaften eingestellt sind. Durch
Zuschlag von elektrisch leitenden Partikeln, z.B. Graphit oder Kohlenstoff,
wird der an sich isolierende duroplastische Kunststoff elektrisch
leitfähig
gemacht, so dass die Entstehung elektrostatischer Aufladungen mit
der Gefahr von Funkenbildung bei Entladung vermieden wird. Nach
den bestehenden Vorschriften sind nicht leitende Oberflächenbereiche
bei den in Frage stehenden Gehäusen
nur in geringer maximaler Größe zulässig. Solche
nicht leitenden Flächenbereiche
können
beispielsweise an Durchführungen
für elektrische
Leitungen oder auch im Bereich von Sichtöffnungen zur Beobachtung von im
Gehäuse
angeordneten Messgeräten
oder Displays sowie zur Überprüfung der
Einstellung von Eingabeschaltern etc. entstehen, welche durch Sichtscheiben
aus durchsichtigem Material verschlossen sind. Bezüglich der
geforderten Schlag- und Stoßfestigkeit
geeignete transparente Kunststoffe haben in der Regel isolierende
Eigenschaften und können
daher – abweichend
von dem Gehäusematerial – auch nicht
durch Zugabe von Zuschlägen
elektrisch leitend gemacht werden, da sie hierdurch ihre Transparenz verlieren
würden.
Für die
Abdeckung von Sichtöffnungen
der hier in Frage stehenden Gehäuse
werden deshalb bisher aus schlagzähem durchsichtigen Kunststoff
hergestellte quadratische oder rechteckige plattenförmige Sichtscheiben
verwendet, welche durch einen auf dem Gehäuse befestigten metallischen
Rahmen über
der Sichtöffnung
mon tiert werden.
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Der
Erfindung liegt demgegenüber
die Aufgabe zugrunde, eine Sichtfenster-Anordnung für solche
Gehäuse
zu schaffen, welche die Vorschrift bezüglich der erforderlichen Festigkeitseigenschaften mit
Sicherheit erfüllt
oder übertrifft
und dabei einfach und schnell und somit konstengünstig herstellbar ist und außerdem auch
optisch befriedigt.
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Ausgehend
von einer Sichtfenster-Anordnung der eingangs erwähnten Art
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Öffnung in
der Draufsicht kreisförmig
begrenzt ist und sich ins Gehäuseinnere
konisch verjüngt,
dass der die Öffnung
verschließende
durchsichtige Formteil einen zur Öffnung in der Gehäuse-Wandung
komplementär geformten
und bündig
in die anschließende äußere Oberfläche der
Wandung übergehenden
und hieran anschließend
in Richtung ins Gehäuseinnere
komplementär
konisch zur Begrenzung der Öffnung
in der Wandung geformten Einsatzabschnitt aufweist, dessen Erstreckung
rechtwinklig zur Gehäusewandung
höchstens
gleich der Dicke der Gehäusewandung
ist, dass der Formteil ins Gehäuseinnere
an den Einsatzabschnitt anschließend einen im Durchmesser gegenüber dem
lichten Durchmesser der Öffnung der
Gehäuse-Innenfläche verringerte
Befestigungsabschnitt aufweist, und dass im Bereich der Innenfläche der
Gehäuse-Wandung
auf dem Befestigungsabschnitt ein diesen über den größten Teil seines Umfangs umgreifenden
und unter federnder Vorspannung am Befestigungsabschnitt angreifender
Sicherungsring angeordnet ist, dessen Außendurchmesser so bemessen
ist, dass er die in Radialrichtung an den Befestigungsabschnitt
anschließenden Bereiche
der Innenfläche
der Gehäuse-Wandung
untergreift. Die kreisförmig
begrenzte und sich ins Gehäuseinnere
konisch verjüngende
Form der durchgehenden Öffnung
im Gehäuse
ist mittels eines geeigneten Formwerkzeugs mit entsprechend der
Konizität
der Öffnung
konisch ausgebildeten Arbeitsfläche durch
einen reinen Bohr- oder Fräsvorgang
möglich und daher
im Vergleich zu den bisher vorgesehenen quadratischen oder rechteckigen
Sichtöffnungen deutlich
kostengünstiger
herstellbar. Der Formteil kann dann von der Gehäuse-Außenseite in die Öffnung eingeführt werden,
wobei die Öffnung
dann durch die äußere Basisfläche des
Einsatzabschnitts des Formteils bündig verschlossen wird, d.h.
die Montage eines gesonderten Metallrahmens zur Halterung einer
Sichtscheibe entfällt.
Die Fixierung des Formteils in der Öffnung durch den am Befestigungsabschnitt
angreifenden Sicherungsring ist montagetechnisch einfach und schnell
durchführbar,
wobei der feste Sitz des Formteils selbst bei auf das Gehäuse einwirkenden
Schwingungen oder Stößen in jedem
Falle gewährleistet
ist. Auch eine gegebenenfalls erforderliche Demontage des Formteils
ist nach Aufweitung und Abziehen des Federrings vom Befestigungsteil
durch Ausdrücken
des Formteils aus der Öffnung
ohne Schwierigkeiten möglich.
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Der
Befestigungsabschnitt erweitert sich in bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung im Anschluss an den Einsatzabschnitt in Richtung ins
Gehäuseinnere
konisch, wobei sein einsatzabschnittabgewandter gehäuseinnerer
freier Endbereich einen Durchmesser aufweist, der höchstens
gleich dem lichten Durchmesser der durchgehenden Öffnung im Bereich
der Innenfläche
der Gehäusewandung
ist.
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Alternativ
kann der Befestigungsabschnitt im Anschluss an den Einsatzabschnitt
einen Durchmesser aufweisen, der höchstens gleich dem Durchmesser
der durchgehenden Öffnung
im Bereich der Innenfläche
der Gehäusewandung
ist, wobei dann in den unmittelbar an den Einsatzabschnitt anschließenden Bereich
des Befestigungsabschnitts eine umlaufende Nut eingearbeitet ist,
in welche der Sicherungsring einfedert und die einsatzabgewandte seitliche
Begrenzungsfläche
der umlaufenden Nut vom Nutgrund aus radial nach außen schräg ins Innere
weisend verläuft.
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Als
Sicherungsring wird vorzugsweise ein an sich bekanter Seeger-Sicherungsring
mit parallelen ebenflächigen
Flachseiten verwendet. Diese Seeger-Sicherungsringe können mittels
der entsprechenden Montagezangen sehr einfach und schnell auf geweitet
und in die Befestigungsstellung gebracht bzw. aus der Befestigungsstellung
entfernt werden.
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Bei
der alternativen Ausgestaltung des Befestigungsbereichs mit der
umlaufenden Nut ist die Ausgestaltung dann zweckmäßig so getroffen,
dass die schräg
ins Gehäuseinnere
weisende seitliche Begrenzungsfläche
der Nut so am Nutgrund angeordnet ist, dass der in Richtung der
Längsmittelachse
in der bestimmungsgemäßen Befestigungsstellung
des Formteils in der Öffnung
gemessene lichte Abstand zur Innenfläche der Gehäusewandung im Bereich des Nutgrunds
kleiner und im radial äußeren offenen Nutbereich
größer als
die in Richtung der Längsmittelachse
gemessene Dicke des Sicherungsrings ist.
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Der
Formteil wird zweckmäßig aus
einem thermoplastischen Polycarbonat-Kunststoff, wie er unter dem
Handelsnamen "Makrolon" erhältlich ist, hergestellt,
wobei die thermoplastischen Eigenschaften die maßhaltige und nachbearbeitungsfreie
Herstellung des Formteils im Spritzgussverfahren erlaubt.
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Die
Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:
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1 eine Draufsicht auf einen
Ausschnitt der Wandung eines mit einer erfindungsgemäßen Sichtfenster-Anordnung
versehenen Gehäuses;
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2 eine Schnittansicht, gesehen
in Richtung der Pfeile 2–2
in 1;
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3 eine in der Schnittführung der 2 entsprechende Schnittansicht
durch die Wandung im Bereich der durchgehenden Öffnung ohne eingesetzten Formteil;
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4 eine Ansicht des Wandungsabschnitts,
gesehen in Richtung des Pfeils 4 in 3;
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5 eine Seitenansicht des
in den 1 und 2 in die durchgehende Öffnung in
der Wandung eingesetzten durchsichtigen Formteils;
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6 eine Draufsicht auf den
zur Befestigung des Formteils vorgeshenen, als Seeger-Sicherungsring
ausgebildeten Sicherungsring; und
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7 in vergrößertem Maßstab einen äußeren Teilbereich
eines alternativen Ausführungsbeispiels
des zum Einsatz in die Öffnung
in der Wandung des Gehäuses
bestimmten Formteils mit im Schnitt in der Befestigungsstellung
dargestelltem Sicherungsring.
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In
den 1 und 2 ist eine in ihrer Gesamtheit
mit 10 bezeichnete Sichtfenster-Anordnung eines – in 5 gesondert dargestellten – transparenten
Formteils 12 in einer durchgehenden Öffnung 14 in einem
Teilabschnitt der Wandung 16 eines Gehäuses aus elektrisch leitendem
duroplastischem Kunststoff gezeigt. Die Öffnung 14 in der Wandung 16 ist
in den 3 und 4 zusätzlich ohne den eingesetzten Formteil
dargestellt.
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Aus
den 3 und 4 ist erkennbar, dass die Öffnung 14 in
der Draufsicht kreisquerschnittsförmig begrenzt ist, wobei sie
sich von der in 3 oberen äußeren Flachseite
aus konisch zur Innenseite verjüngt.
Die Öffnung
hat also die geometrische Form eines niedrigen Kegelstumpfs.
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In
die Öffnung
ist der in 5 gesondert
dargestellte Formteil aus einem durchsichtigen thermoplastischen
Kunststoff, beispielsweise dem unter dem Handelsnamen "Makrolon" vertriebenen Polycarbonat-Kunststoff
gezeigt. Der Formteil weist den in der in 2 gezeigten bestimmungsgemäßen Befestigungsstellung
passend in der Öffnung 14 liegenden
Einsatzabschnitt 18 auf, der also im Wesentlichen komplementär konisch
zur Öffnung 14 ausgeführt ist,
wobei seine in Richtung der senkrechten Mittelachse gemessene Dicke
höchstens
gleich, vorzugsweise etwas geringer als die Wandstärke des Wandungsabschnitts 16 ist.
Nach innen schließt
an den Einsatzabschnitt (18) konzentrisch ein umgekehrt
konischer Befestigungsabschnitt 20 an, dessen maximaler
Außendurchmesser
in seinem einsatzabschnittabgewandten freien Endbereich etwa gleich bzw.
etwas kleiner als der Durchmesser der Öffnung 14 im Bereich
ihrer inneren Oberfläche
ist. Im Übergang
vom Einsatzabschnitt 18 zum Befestigungsabschnitt 20 entsteht
also eine ebenflächige
ringförmig umlaufende
Stufe.
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Zur
Befestigung des Formteils 12 in der Öffnung 14 wird der
Formteil von der Außenseite
aus in die Öffnung
eingesetzt, worauf dann der in 6 dargestellte – an sich
bekannte – Seeger-Sicherungsring 22 passender
Größe auf den
Befestigungsabschnitt 20 aufgesetzt wird. Hierzu wird der
Seeger-Sicherungsring
mit der zugehörigen
Montagezange in der in seinem Endbereich vorgesehenen Öffnungen 24 ergriffen
und durch Betätigung
der Zange auf geweitet, so dass er von der Unterseite her auf den
Befestigungsabschnitt 20 aufschiebbar ist. In der bestimmungsgemäßen, an
der Innenfläche
der Gehäusewandung 16 anliegenden
Befestigungsstellung wird der Sicherungsring 22 dann durch
entsprechende Betätigung
der Zange entspannt und die Zange wird abgenommen. Dann ist die
in den 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Sichtfenster-Anordnung 10 hergestellt.
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Bei
der Montage des Formteils 12 wird in umgekehrter Reihenfolge
verfahren, d.h. die Montagezange wird mit ihren spitzen Zangenenden
in die Öffnungen 24 des
Sicherungsrings 22 eingeführt und der Sicherungsring
dann durch Zusammendrücken der
Griffhebel der Montagezange aufgeweitet, worauf er nach unten vom
Befestigungsabschnitt 20 abgezogen werden kann. Anschließend ist
der Formteil 12 durch Druck auf die Stirnfläche des
Befestigungsabschnitts 20 aus der Öffnung 14 herausdrückbar.
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Zur
Erleichterung des Einführens
in die Öffnung 14 ist
der Formteil noch im Bereich des stirnseitigen Endes des Befestigungsteils
mit einem umlaufenden zylindrischen oder auch leicht angefasten Einfuhrabschnitt 26 versehen.
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In 7 ist noch eine mögliche Abwandlung der
Ausgestaltung des Befestigungsbereichs eines abgewandtelten Formteils 12' dargestellt.
Der Formteil hat hier eine insgesamt konische oder kegelstumpfförmige äußere Form,
wobei die Höhe
des Kegelstumpfs größer als
die Wandstärke
der Wandung 16 ist. Im Befestigungsbereich ist eine umlaufende Ringnut 30 inn
den Formteil 12 eingestochen oder eingeformt, welche eine
parallel zur Gehäuseinnenwandung
verlaufende ebenflächige
seitliche Begrenzungswand 32 und eine schräg vom Nutgrund
der Nut 30 aus nach außen
geneigt verlaufende untere Begrenzungsfläche 34 aufweist. In
der durch strichpunktierte Darstellung des anschließenden Teils
der Wandung 16 veranschaulichten Befestigungsstellung des
Formteils 12' in
der Öffnung 14 federt
der Sicherungsring 22 in die Nut 30 ein. Aufgrund
einer entsprechenden Bemessung der Lage der Nut und ihre Formgestaltung
kann der Sicherungsring aber nicht bis zum Nutgrund einfedern, sondern
kommt vorher an der schrägen
seitlichen Begrenzungsfläche 34 zwischen
Nutgrund und äußerer Begrenzung
zur Anlage, wobei seine gegenüberliegende
obere Flachseite sich an der Innenseite der Wandung 16 abstützt. Auf
diese Weise ist eine absolut spielfreie Halterung des Formteils 12' in der Öffnung 14 der
Wandung 16 gewährleistet.