SCHMIDT, Robert (Im Bifig 12, Schopfheim, 79650, DE)
KRUMBHOLZ, Andreas (Gänsmattweg 1, Maulburg, 79689, DE)
SCHMIDT, Robert (Im Bifig 12, Schopfheim, 79650, DE)
| Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer Sondeneinheit (1 ), welche zumindest mit einem Endbereich in einem Prozessanschluss (2) angeordnet ist, wobei der Prozessanschiuss (2) mindestens eine Eingangsöffnung (3) und einen Auflagebereich (4) aufweist, wobei die Eingangsöffnung (3) durch eine Aussparung (5) des Auflagebereichs (4) in einen Innenraum (6) des Prozessanschlusses (2) hineinreicht, und mit mindestens einer Elektronikeinheit, welche die Sondeneinheit (1) mit einem Anregungssignal beaufschlagt und welche von der Sondeneinheit (1) ein Messsignal empfängt, wobei das Messsignai von der Prozessgröße und/oder einer Änderung der Prozessgröße abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bolzen (7) vorgesehen ist, welcher zumindest den Endbereich der Sondeneinheit (1 ) umgibt und/oder Bestandteil der Sondeneinheit (1 ) ist, dass in dem Bolzen (7) mindestens eine Nut (8) vorgesehen ist, dass mindestens ein Halteelement (9) vorgesehen ist, wobei das Halteelement (9) und die Nut (8) derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass das Haiteelement (9) zumindest teilweise in der Nut (8) angeordnet ist und dass das Halteelement (9) auf dem Auflagebereich (4) des Prozessanschlusses (2) aufliegt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Halteeiement (9) mindestens eine Aussparung (10) aufweist, deren Umfang im Wesentlichen dem Außenbereich der Nut (8) entspricht. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (9) scheibenförmig ausgestaltet ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des scheibenförmig ausgestalteten Halteelements (9) im Wesentlichen gleich der Höhe der Nut (8) ist, und dass der der Innenradius der Aussparung (10) im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Nut (8) ist. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Halteelements (9) größer als der Innendurchmesser der Nut (8) ist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (9) aus zwei Halbscheiben (11 ) besteht. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das HalteeJement (9) aus einem elektrisch ieitfähigen Material besteht. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (7) mit der Sondeneinheit (1 ) zumindest teilweise verpresst ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Nut (8) der Bolzen (7) mit der Sondeneinheit (1 ) verpresst ist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (7) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. 11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Niederhalteiement (12) vorgesehen ist, wobei das Halteelement (9) zwischen dem Niederhaltelement (12) und dem Auflagebereich (4) angeordnet ist. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhaiteiement (12) am Prozessanschluss (2) befestigt ist. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhaltelement (12) ein Außengewinde und der Prozessanschluss (2) ein zugehöriges Innengewinde aufweist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 11 , 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhaltelement (12) eine Aussparung (13) aufweist, wobei der Bolzen (7) durch die Aussparung (13) hindurchreicht. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalteiement (12) mindestens eine Bohrung (14) aufweist, welche ein Eindrehen des Niederhaitelements (12) in den Prozessanschtuss (2) erlaubt. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhaltelement (12) im Wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Isolationseinheit (15) vorgesehen ist, welche zumindest zwischen dem Bolzen (7) und dem Prozessanschluss (2) und/oder zwischen der Sondeneinheit (1 ) und dem Prozessanschluss (2) angeordnet ist. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das HaSteeiement (9) auf der Isolationseinheit (15) aufliegt. 19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationseinheit (15) im Wesentlichen rohrförmig ausgestaltet ist, wobei das Rohr (16) auf einer Seite mit einem Kragen (17) endet. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (17) der Isolationseinheit (15) und das Halteelement (9) derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass der Innenradius des Kragens (17) im Wesentlichen dem Außenradius des Haiteelements (9) entspricht. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Soπdeneinheit (1 ) um ein Seil oder um einen Stab handelt. |
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer Sondeneinheit, welche zumindest mit einem Endbereich in einem
Prozessanschiuss angeordnet ist, wobei der Prozessanschlυss mindestens eine Eingangsöffnung und einen Auflagebereich aufweist, wobei die Eingangsöffnung durch eine Aussparung des Auflagebereichs in einen Innenraum des Prozessanschlusses hineinreicht, und mit mindestens einer Elektronikeinheit, welche die Sondeneinheit mit einem Anregungssignal beaufschlagt und welche von der Sondeneinheit ein Messsignal empfängt, wobei das Messsignal von der Prozessgröße und/oder einer Änderung der Prozessgröße abhängig ist. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Füllstand eines Mediums - z.B. eine Flüssigkeit oder ein Schüttgut - in einem Behälter. Eine andere Prozessgröße ist beispielsweise die Temperatur. Über den Prozessanschiuss wird das Messgerät z.B. in der Behälterwandung angebracht.
In der Prozess- und Automatisierungstechnologie sind Messgeräte bekannt, welche den Füllstand des Mediums beispielsweise kapazitiv messen (siehe z.B. EP 0 542 956 B1). Es gibt jedoch auch andere Messgeräte für Prozessgrößen, in welchen eine Sondeneinheit, welche sich im Prozess befindet oder welche in direkten Kontakt mit dem Medium kommt, vorgesehen ist. Zu nennen ist hier beispielsweise die Messung mit geführten Mikrowellesignaten. Diese Sondeneinheit ist zumeist mit einer
Elektronikeinheit verbunden, welche die eigentliche Messung steuert oder vornimmt. Insbesondere erzeugt die Elektronikeinheit ein Anregungssägnal und empfängt ein Messsignal, über welches die Prozessgröße bestimmt oder Änderungen davon erkannt werden können. Diese Elektronikeinheit befindet sich üblicherweise in einem Gehäuse, in welches die Sondeneinheit beispielsweise zur Kontaktierung zumindest teilweise hineinragt. Eine Öffnung im Gehäuse, über welche die Sondeneinheit eingebracht ist, ist dabei üblicherweise gegenüber dem Medium abgedichtet. Damit die Dichtung auch unter unterschiedlichen Prozessbedingungen, wie z.B. Temperaturunterschiede, gegeben ist, ist beispielsweise eine Anordnung wie in der o.g. Patentschrift EP 0 542 956 B1 vorgesehen. Dort wird die Sondeneinheit über eine Schraube in das Gehäuse eingespannt und über eine Feder wird auf Längenänderungen der Sondeneinheit eingegangen. Nachteilig sind die Kosten der Ausgestaltungen und die aufwändige Montage.
Ein Problem liegt üblicherweise auch darin, dass ggf. hohe Zugkräfte, z.B. durch das Medium, mit welchem die Sondeneinheit in Kontakt kommt, auf die Sondeneinheit einwirken.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ausgestaltung eines Messgerätes vorzuschlagen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass mindestens ein Bolzen vorgesehen ist, welcher zumindest den Endbereich der Sondeneinheit umgibt und/oder Bestandteil der Sondeneinheit ist, dass in dem Bolzen mindestens eine Nut vorgesehen ist, dass mindestens ein Halteelement vorgesehen ist, wobei das Haiteelement und die Nut derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass das Halteeiement zumindest teilweise in der Nut angeordnet ist und dass das Halteeiement auf dem Auffagebereich des Prozessanschlusses aufliegt. Der Bolzen und die Sondeneinheit sind in einer Ausgestaltung einstückig ausgestaltet. Das Hafteelement wird in die Nut eingebracht und verbreitert somit quasi den Bolzen bzw. die Sondeneinheit. Dadurch wird erreicht, dass das Halteelement auf dem Auflagebereich aufliegt und damit auch verhindert, dass die Sondeneinheät aus dem Prozessanschluss herausgezogen werden kann. Bei der Montage wird die Sondeneinheit bzw. werden Sondeneänheit und Bolzen in den
Prozessanschluss eingebracht, das Halteelement wird in die Nut eingebracht und anschließend lässt sich die Sondeneinheit nicht mehr in Richtung des Prozesses aus dem Prozessanschiuss herausziehen. Somit lassen sich auch hohe Zugkräfte aufnehmen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Halteelement mindestens eine Aussparung aufweist, deren Umfang im Wesentlichen dem Außenbereich der Nut entspricht.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Halteelement scheibenförmig ausgestaltet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Höhe des scheibenförmig ausgestalteten Haiteelements im Wesentlichen gleich der Höhe der Nut ist, und dass der der Innenradius der Aussparung im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Nut ist. Das Haiteelement passt somit in die Nut genau hinein und gleichzeitig iässt sich der Bolzen gerade in den Prozessanschiuss hineinziehen.
Eine Ausgestaltung beinhaftet, dass der Außendurchmesser des Halteelements größer als der Innendurchmesser der Nut ist. Um eine zulässige Flächenpressung der Werkstoffe nicht zu überschreiten, muss die tragende Auflagefläche, welche sich aus dem Außendurchmesser des Halteeiements, projiziert auf den Auflagebereich möglichst groß sein. Gleichzeitig kann die Auflagefläche des Halteelements in der Nut relativ klein sein. Daher ist der Außendurchmesser des Hafteelements vorzugsweise deutlich größer als der Innendurchmesser der Nut.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Haiteelement aus zwei Haibscheiben besteht.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Halteelement aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Bolzen mit der Sondeneinheit zumindest teilweise verpresst ist.
Eine Ausgestaitung sieht vor, dass der Boizen aus einem elektrisch lettfähigen Material besteht.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Niederhaltelement vorgesehen ist, wobei das Halteelement zwischen dem Niederhaltelement und dem Auflagebereich angeordnet ist.
Eine Ausgestaitung sieht vor, dass das Niederhalteiement am Prozessanschluss befestigt ist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Niederhaltelement ein Außengewinde und der Prozessanschluss ein zugehöriges Innengewinde aufweist. Alternativ wird ein Sprengring verwendet.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Niederhaitelement eine Aussparung aufweist, wobei der Bolzen durch die Aussparung hindurch reicht.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Niederhalteiement mindestens eine Bohrung aufweist, weiche ein Eindrehen des Niederhaltelements in den Prozessanschluss erlaubt. Alternativen sind Sechskant bzw. Schlitze.
Eine Ausgestaitung sieht vor, dass das Niederhaltelement im Wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Isolationseinheit vorgesehen ist, weiche zumindest zwischen dem Bolzen und dem Prozessanschluss und/oder zwischen der Sondeneinheit und dem
Prozessanschluss angeordnet ist. Spezieil im kapazitiven Messprinzip wird immer eine Isolationsschicht zwischen Sondeneinheit und Prozessanschiuss benötigt. Dabei besteht die Isolationsschicht vorzugsweise aus Kostengründen aus einem Kunststoff. Dieser muss insbesondere vor der Zerstörung durch hohe Zugkräfte geschützt werden. Dies geschieht durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung. Die Isolationsschicht besteht in einer Ausgestaltung aus einem gefüllten Kunststoff, z.B. PPS GF40. Damit ergeben sich eine hohe Festigkeit und eine geringere Wärmeausdehnung.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Halteelement auf der Isolationsetnheit aufliegt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Isolationseinheit im Wesentlichen rohrförmig ausgestaltet ist, wobei das Rohr auf einer Seite mit einem Kragen endet.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Kragen der Isolationseinheit und das
Halteelement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass der Innenradius des Kragens im Wesentlichen dem Außenradius des Halteelements entspricht.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Sondeneinheit um ein Seil oder um einen Stab handelt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine Explosionsdarstellung eines Teiles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2: ein Schnitt durch die Darstellung der Fig. 1 , und
Fig. 3: eine räumliche Darstellung im zusammengebauten Zustand des Teils der Vorrichtung von Fig. 1 bzw. 2. In der Fig. 1 ist ein Abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Sondeneinheit 1 wird während der Messung von einer passenden - hier nicht dargestellten - Elektronikeinheit mit einem Anregungssignal beaufschlagt. Aus dem resultierenden Messsignal lässt sich dann eine
Aussage über die Prozessgröße, z.B. den Füllstand ableiten. Das Messgerät wird über den Prozessanschluss 2 z.B. in der Wand eines Behälters angebracht, in welchem sich das beispielsweise zu überwachende Medium befindet. Über die Eingangsöffnung 3 ist der vom Prozess bzw. vom Medium abgewandte Endbereich der Sondeneinhett 1 im Innenraum 6 des
Prozessanschlusses 2 angeordnet. Die Zugkräfte des Mediums wirken somit derartig, dass sie die Sondeneinheit 1 hier im Bild nach unten, d.h. in Richtung des Mediums bzw. des Prozesses ziehen. Am oberen Endbereich wird die Sondeneinheit 1 von einem Bolzen 7 umfasst, welche in einer alternativen Ausgestaltung ein Bestandteil der Sondeneinheit 1 ist. Der Bolzen verfügt über mindestens eine Nut 8. in die Nut 8 werden hier die beiden Halbscheiben 11 des Halteelements 9 eingebracht, weshalb vorzugsweise die Aussparung 10 des Halteelements 9 passend zur Nut 8 ausgestaltet ist. Durch das Halteelement 9 wird quasi der Durchmesser des Bolzens 7 gezielt an dem Bereich der Nut 8 derartig erweitert, dass die Sondeneinheit 1 nicht mehr auf der Eingangsöffnung 3 herausgezogen werden kann. Dabei ruht das Halteelement 9 auf der Auflagefläche 4 des becherförmigen Prozessanschlusses 2. Das Halteelement 9 hat dabei einen Außendurchmesser, welcher größer als der Durchmesser der Aussparung 5 des Auflagebereichs 4 ist. In dieser Ausgestaltung sind insbesondere die Sondeneinheit 1 und die hier besprochenen Elemente bzw. Bestanteile rotationssymmetrisch um die Längsachse der Sondeneinheit 1 ausgestaltet.
In der hier gezeigten Variante handelt es sich insbesondere um ein kapazitives Messgerät, weshalb die isolationseinheit 15 zwischen Sondeneinheit 1 und Prozessanschluss 2 erforderlich ist. Diese Isofationseinheit 15 besteht hier aus einem Rohr 16 und einem Kragen 17. Durch diesen Kragen 17 liegt das Haltelement 9 auch zunächst auf der Isoiationseinheit 15 und dann auf dem Auflagebereich 4 auf.
Um die Sondeneinheit 1 auch gegenüber Kräften in Richtung vom Medium bzw. Prozess fort zu sichern, ist ein Niederhalteiement 12 vorgesehen, dessen Aussparung 13 hier das obere Ende des Bolzens 7 umfasst. Das Niederhalteiement 12 wird hier über zwei Bohrungen 14, welche ein Drehen um den Bolzen 7 herum erlauben, im Prozessanschluss 2 befestigt. Dafür sind hier entsprechende Gewindegänge vorgesehen. Alternativ wird das Niederhaltelement 12 über einen Sprengring fixiert.
Durch den Aufbau ist es auch möglich, dass Drehbewegungen der Sondeneinheit 1 aufgenommen werden können und keine Schäden verursachen.
In der Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Darstellung der Fig. 1 gezeigt. Zu erkennen ist, dass der Bolzen 7 eine Verlängerung der Sondeneinheit 1 darstellt
Die Fig. 3 zeigt das Messgerät im fertigen Zustand. Zu erkennen ist, dass die beiden Halbscheiben ein vollständiges Halteelement 9 bilden, welches ein Herausziehen der Sondeneinheit 1 aus dem Innenraum des Prozessanschlusses 2 heraus verhindern. Die beiden Haibscheiben vereinfachen dabei insbesondere auch die Fertigung. Bezu gsze i c he n I i ste
Sondeneinheit Prozessanschluss Eingangsöffnung Auflagebereich Aussparung des Aufiagebereichs Innenraum Bolzen Nut Halteelement Aussparung des Halteelements Halbscheibe Niederhaltelement Aussparung des Niederhaltelements Bohrung des Niederhaltelements isolationseinheit Rohr der Isolationseinheit Kragen der Isolationseinheit
Next Patent: DIFFERENTIAL PRESSURE TRANSDUCER