Konstruktion von Gehäusen für Strahlungskontroll- und -detektionsgeräte

Projekt in Kürze: Wir entwarfen Gehäuse für eine neue Produktlinie eines führenden Herstellers von Strahlungsdetektions- und Kontrollgeräten und lösten drei weitere Probleme: Schutz vor Störungen in der Lieferkette, die Möglichkeit, Sensoren von zwei verschiedenen Lieferanten zu verwenden, und das Aufladen mit unterschiedlichen Batterietypen.

Kunde & Herausforderung 

Die Lösungen unseres Kunden werden in Kernkraftwerken, beim Grenzschutz, im Katastrophenschutz und in anderen Bereichen eingesetzt, in denen die Strahlungsmessung von entscheidender Bedeutung ist.  

Zuvor hatten wir bereits einen professionellen Dosimeter für diesen Kunden aktualisiert, und im neuen Projekt haben wir uns der Entwicklung einer Reihe von Strahlungsdetektoren angeschlossen: spektroskopischer persönlicher Strahlendetektor (SPRD) und Radioisotopen-Identifikationsgerät (RIID).

Lösung

Das Promwad-Team begann mit der Konzeption von Gehäusen für zwei Geräte:  

• SPRD ist ein tragbares Gerät zur kontinuierlichen Überwachung der Strahlungsniveaus in der Umgebung.  

• RIID ist ein Gerät zur Identifizierung verschiedener Arten von radioaktiven Materialien und ihrer Herkunft.  

Das Projekt war so angelegt, dass sich unser Kunde auf die Entwicklung der Elektronik konzentrierte, während Promwad sich auf das Design und die Konstruktion konzentrierte. Zu diesem Zweck stellten wir ein Team aus zwei Designern, einem Industriedesigner und einem Projektmanager zusammen. 
 

SPRD: Gehäuse- und mechanisches Design

Bei der Entwicklung des Gehäuses haben wir die Möglichkeit des Betriebs mit zwei Batterietypen unterschiedlicher Größe berücksichtigt: 

• Die 18650-Batterie — 18 x 65 mm;  

• Die AA-Batterie — 14.5 x 50.5 mm.

Implementierung eines Batteriefachs im SPRD für zwei Batterietypen unterschiedlicher Größe

Wir entwickelten eine Lösung, bei der das Batteriefach beide Batterietypen sicher aufnimmt, ohne die Gesamtgröße des Geräts zu erhöhen. Dazu verwendeten wir einen federbelasteten Schiebekontakt, der den Innenraum des Fachs je nach Batterietyp verändert:

Das Batteriefach ist außerdem mit einem Pogo-Pin ausgestattet, einem federbelasteten Stift für zuverlässigen elektrischen Kontakt bei geringfügigen Änderungen der Batteriegröße oder -position. 

Die Batterien werden im Fach mit einem Schraubverschluss gesichert, der eine Öffnung von 1,77 mm hat, sodass er mit einer 20-Cent-Münze geöffnet oder geschlossen werden kann. 

Die Promwad-Designer lösten auch das Problem der Stabilität des Akkus. Nach der ersten Iteration stellte sich heraus, dass das Batteriefach wackelig war und beschädigt werden konnte, wenn das Gerät fallen gelassen wurde. Wir fügten Stützelemente hinzu, um die Batterie zu fixieren und einen reibungslosen Betrieb des Geräts zu gewährleisten.

3D-Modell des entworfenen SPRD
 

RIID: Gehäuse- und mechanisches Design

Das zweite Gerät, an dem das Promwad-Team arbeitete, war ein RIID, das den Typ und die Herkunft radioaktiver Materialien bestimmt. 

Beim Entwurf des RIID-Gehäuses haben wir berücksichtigt, dass einer der Sensoren zylindrisch oder rechteckig sein könnte. Da beide Formen die gleiche Funktion erfüllen, entwarf das Projektteam ein anpassungsfähiges Gehäuse, das einen einfachen Austausch der Sensoren ermöglicht. 

Der Boden des Gehäuses wurde so gestaltet, dass das austauschbare Set von zylindrischen Sensoren sicher gehalten wird. Spezielle Aussparungen sorgten für ihre Stabilität und verhinderten, dass sie sich innerhalb des Gehäuses bewegen.

Unterer Teil des RIID-Gehäuses mit Aussparungen für die Stabilität der zylindrischen Sensoren

Beide Sensortypen – zylindrische und rechteckige – werden mit speziellen Halterungen montiert:

Halterung für zylindrische RIID-Sensoren

Halterung für rechteckige RIID-Sensoren

Das RIID wird mit zwei Arten von Batterien betrieben, daher haben wir das Batteriefach so konzipiert, dass es von dort aus geladen werden kann: 

• zwei 18650-Zylinderbatterien, die über traditionelle Kontakte verbunden sind; 

• drei AAA-Batterien.

Implementierung eines Batteriefachs im RIID für 18650- und AAA-Batterien

 
Um die 9-Volt-Batterie als alternative Stromquelle zu nutzen, haben wir einen zusätzlichen Anschluss installiert und das Batteriefach angepasst, um beide Batterietypen sicher zu halten. 

3D-Modell des entwickelten RIID

Wir haben drei Anzeigeleuchten am RIID-Gerät platziert: zwei an der Vorderseite des Gehäuses und eine an seinem Griff, wo sie von oben sichtbar ist, wenn das Gerät an einem Gürtel oder einem Schlüsselband hängt.

Standorte der Anzeigeleuchten am RIID-Gerät

Nach dem Testen des ersten Musters stellten unsere Industriedesigner fest, dass die Anzeigeleuchte am Griff nicht an der richtigen Stelle leuchtete und der Lichtstrahl im Frontpanel nicht über die gesamte Fläche verteilt war. Um dieses Problem zu lösen, haben wir Aussparungen im Lichtleiter vorgenommen und zusätzliche Ebenen geschaffen, die dazu beitragen, die Lichtstrahlen an die richtigen Punkte zu reflektieren:

Trajektorie der Lichtstrahlen vor und nach dem Hinzufügen einer neuen Reflexionsebene in der Anzeige am Griff des Geräts

Trajektorie der Lichtstrahlen vor und nach dem Hinzufügen einer neuen Reflektionsfläche an der "vorderen" Lichtanzeige

Die Prototypen der Gerätegehäuse wurden durch 3D-Fräsen hergestellt, während die Serie der fertigen Gehäuse durch Spritzguss produziert wird. Dies beinhaltet die Herstellung einer soliden Kunststoffbasis und das Hinzufügen einer gummierten Überzugsschicht zur Verbesserung des Griffs und zum Schutz des Geräts im Falle eines Sturzes. Diese Materialkombination wird die Haltbarkeit und Benutzerfreundlichkeit der Geräte gewährleisten.

Geschäftswert

Unser Kunde hat fehlerbereinigte Prototypen und Konstruktionsunterlagen für seine neue Reihe von SPRDs und RIIDs erhalten. Beide sind leicht und kompakt, IP67-zertifiziert für Staub- und Wasserbeständigkeit und können chemischer Desinfektion standhalten. Das Design der Geräte ermöglicht eine einfache Montage und Reparatur, und der Zugang zum Batteriefach ist ohne Spezialwerkzeuge möglich 

Diese flexiblen Gehäuse ermöglichen die einfache Integration unterschiedlicher Sensortypen und Batterietypen, wodurch unser Kunde die Produkte bei Verfügbarkeit neuer Komponenten aufrüsten oder modifizieren kann. Diese Flexibilität schützt den Kunden auch vor Unterbrechungen der Lieferkette und verlängert die Lebensdauer seiner Produkte. 

Mehr, Was Wir Für Gehäusedesign Tun

• Mechanisches Design von Gehäusen: Unser umfassendes Angebot an mechanischen Systemdesign-Dienstleistungen, einschließlich Hardware-Gehäusen und Elektronik-Gehäusen. 

• Intelligente drahtlose Thermostate: Eine Fallstudie über schlüsselfertiges Design, einschließlich einheitlicher Hardware- und Softwareentwicklung. 

• Dichtungen für elektronische Geräte: Unser Überblick über verschiedene Methoden zur Abdichtung elektronischer Geräte, unterstützt durch erfolgreiche Fallstudien abgeschlossener Projekte.