Kundenspezifische Kunststoffgehäuse für ein modular erweiterbares Analysesystem

Das Online-Analysesystem Typ 8905 zur Wasserüberwachung von Bürkert kann bis zu sechs Analysemodule für wichtige Wasserparameter aufnehmen. Für dieses modulare System hat Bopla Gehäuse Systeme ein spezielles, zweiteiliges Kunststoffgehäuse entwickelt.Bopla Gehäuse Systeme

Der Gerätebauer Bürkert Fluid Control Systems aus Ingelfingen stellt Mess-, Steuer- und Regelungssysteme für Flüssigkeiten und Gase her. Das Unternehmenssegment „Water“ bietet spezielle Lösungen für die Wasseraufbereitung einschließlich Sensoren, Aktoren, Regelelemente und Transmitter an. So zum Beispiel das Online-Analysesystem Typ 8905, das die Aufbereitung von Trinkwasser und industriellem Prozesswasser überwacht.

Mit diesem modular erweiterbaren Analysesystem richtet sich der Gerätehersteller vor allem an Betreiber von Wasserwerken und Anlagenbauer. Bei Abweichungen oder Grenzwertüberschreitungen – beispielsweise beim pH-Wert – reagiert das kontinuierlich messende System der Programmierung entsprechend zum Beispiel durch Eingriffe in den Aufbereitungsprozess oder Meldungen an den verantwortlichen Wassermeister. Das Analysesystem unterstützt die Wasseraufbereitung, indem es einzelne Verfahrensschritte regelt beziehungsweise optimiert. Zum Schutz der sensiblen Geräteelektronik setzt Bürkert ein speziell angefertigtes Gehäuse von Bopla ein.

Komplexe Anforderungen an das Kunststoffgehäuse

Bei der Entwicklung des Analysesystems legte Bürkert Wert auf Miniaturisierung und Modularisierung. Das setzte auch ein spezielles Gehäusekonzept voraus. Holger Ransiek, Konstruktionsmitarbeiter bei Bopla in Bünde, erläutert: „Die Entwickler von Bürkert in Frankreich hatten bereits eine Idee, wie das Kunststoffgehäuse aussehen sollte, und haben einen Prototyp für die Applikation erstellt. Wir haben das Ganze dann im Kunststoff-Spritzguss umgesetzt.“ Das ist aber laut Ransiek nicht alles: „Wir können nicht nur Spritzgussteile herstellen; bei anderen Projekten bieten wir zum Beispiel auch die komplette Elektronik oder die passenden Folientastaturen mit an.“

Bei der Entwicklung des Wasserüberwachungssystems legte Bürkert Wert auf ein modulares und robustes Gehäusedesign. Holger Ransiek, der Experte für Sondergehäuse bei Bopla, setzte dies erfolgreich um.Bopla Gehäuse Systeme

Neben der Miniaturisierung und Modularisierung galt es, die relativ großen Teile in hoher Qualität herzustellen. Andreas Ulsperger, Produktmanager bei Bürkert, erläutert, wie es zur Zusammenarbeit mit Bopla bei diesem Projekt kam: „Wir arbeiten schon seit einigen Jahren mit Bopla zusammen. Dort bekommen wir Systemlösungen, die weit über ein einfaches Kunststoffgehäuse hinausgehen.“ Gefordert war im Fall des Analysegeräts ein modular erweiterbares, zweigeteiltes Gehäuse mit der besonderen Funktion eines Scharnierdeckels und einem Multitouch-Display. Außerdem sollte das Kunststoffgehäuse die Anforderungen der Schutzart IP65 erfüllen.

Eine kundenspezifische Gehäuselösung erfüllt die Anforderungen

Bopla verfügt zwar über ein großes Standard-Bauprogramm an Gehäusen und Displays, in diesem Fall aber konnte nur eine kundenspezifische Lösung die Anforderungen erfüllen. Einen Vorteil haben auch die Bopla-Kunden: In vielen Fällen können die Bopla-Konstrukteure auf umfangreiche Produktdatenbanken zurückgreifen, beispielsweise bei der Integration von Touchdisplays. Die vorliegenden, standardisierten Parametersätze lassen sich schnell an die jeweiligen Projektvorgaben anpassen.

Bei der Sonderlösung für Bürkert können die Messstationen in einem oder mehreren zusammenhängenden Gehäusen untergebracht sein. Im oberen Teil ist das Touchdisplay verbaut, das für eine einfache Bedienung und Konfiguration der Module sorgt, sowie die Steuerungselektronik. In das untere Teil passen bis zu sechs Sensor-Baugruppen. Links und rechts lassen sich bei Bedarf weitere Gehäusesysteme anschließen. „Das Wasseranalysesystem an sich ist schon modular strukturiert und das sollte beim Gehäuse natürlich nicht aufhören“, so Ulsperger. Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Gehäuseentwicklung war neben dem Design auch die Adaptierbarkeit: „Bei diesem Projekt geht es nämlich eigentlich um zwei gleiche Gehäuse, die durch einen speziell für diese Anwendung konzipierten Konnektor miteinander verbunden werden“, erklärt Holger Ransiek.

Das modulare Gehäusekonzept erlaubt die Aufnahme von sechs Analyseelementen

Im oberen Teil des Wasseranalysesystems sind das Touchdisplay sowie die Steuerungselektronik verbaut. Im unteren Teil können bis zu sechs Sensor-Baugruppen (für pH-Wert, Chlor-Konzentration, elektrische Leitfähigkeit, …) untergebracht werden.Bopla Gehäuse Systeme

Das ausgeklügelte Gehäusekonzept spiegelt sich ebenfalls im Inneren der Schutzlösung wieder. Auch dort können einzelne Module anwendungsspezifisch zusammengestellt und aneinandergereiht werden. Das Gerätesystem integriert bis zu sechs Analyseelemente, die bisher oft als separate Geräte zu installieren waren, in einem kompakten und erweiterungsfähigen System. „Der Vorteil unserer neuen Analyseplattform ist, dass alle wichtigen Parameter zur Wasseraufbereitung mit einem kompakten Tool erfasst werden können“, sagt Ulsperger. „Somit müssen nicht mehr die Komponenten verschiedener Hersteller kombiniert werden und dies macht unser System so wirtschaftlich.“

Das kompakte und modulare Design des Überwachungssystems realisiert Bürkert durch den Einsatz von Mikro-Elektro-Mechanischen-Systemen (MEMS). Dabei handelt es sich um miniaturisierte Bauteile, die zum Beispiel Logikelemente und mikromechanische Strukturen in einem Chip vereinen. Die Produktion dieser Kleinstteile findet im französischen Werk Triembach unter Reinraumbedingungen statt.

Zahlreiche Erweiterungsmöglichkeiten über das modulare Gehäusedesign

Die Sensorchips werden dort in sogenannte Analyse-Cubes integriert. In der Grundversion waren ursprünglich fünf Messparameter zur Wasseranalyse vorgesehen: pH-Wert, Redox-Potenzial (ORP), Leitfähigkeit, freies Chlor und Trübung. Jeder Cube findet in einem Gehäuse von 7 x 7 x 4 cm³ Platz. Die hot-swap-fähigen Module lassen sich während des Betriebs ein- und ausstecken. Wird ein neuer Sensor in einen freien Steckplatz der Fluidik-Backplane eingesteckt, meldet sich dieser automatisch beim System an und stellt den anderen Modulen seine Funktionen zur Verfügung.

Die einzelnen Module werden über ein 7″-Touchdisplay bedient, das im oberen Teil des Gehäuses integriert ist. Dort befinden sich auch alle elektronischen Module zur Steuerung und Anbindung an die technischen Prozesse. Die Bedienung des Systems ist ebenfalls über einen PC via USB-Kabel möglich, wodurch zusätzliche Funktionen zur Programmierung und Konfiguration zur Verfügung stehen.

Die Gehäuserückseite des Wasseranalysesystems. Gut zu erkennen sind die Scharnierdeckel des Gehäuses, das in Schutzart IP65 ausgeführt ist.Bopla Gehäuse Systeme

Außerdem hat Bürkert zusätzliche Analyse-Cubes für weitere Messparameter des Online-Analysesystems entwickelt. Auch was die elektronische Steuerung angeht, lässt sich das System aufgrund des modularen Designs bei Bedarf mit weiteren Funktionen und Kommunikationsmöglichkeiten ergänzen. Durch das spezielle Sondergehäuse sind den Erweiterungsmöglichkeiten praktisch keine Grenzen gesetzt.

Gute Zusammenarbeit eröffnet weitere Perspektiven

Bei Bürkert ist man mit dem Service des Gehäuseherstellers zufrieden. „Bopla hat sehr gut mit unseren Entwicklern und Designern zusammengearbeitet“, erzählt Ulsperger. Außerdem: „Die ersten Rückmeldungen unserer Kunden sind durchweg positiv – man sieht dem Gehäuse an, dass Profis unsere Anforderungen umgesetzt haben.“ Auch in Zukunft steht gemeinsamen Projekten nichts im Weg, es laufen bereits weitere Entwicklungen, bei denen Gehäuse von Bopla zum Einsatz kommen können.

(dw)