DE102017205758A1 - Intrinsically safe radiometric measuring device in plastic housing - Google Patents
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Abstract
Eigensicheres radiometrisches Messgerät mit einer Strahlungsdetektoranordnung und einer eigensicheren Elektronik, welche in einem Kunststoffgehäuse angeordnet ist, das nicht druckfest ist.Intrinsically safe radiometric measuring device with a radiation detector arrangement and intrinsically safe electronics, which is arranged in a plastic housing which is not pressure-resistant.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft die radiometrische Füllstandmessung, Grenzstandmessung, Durchflussmessung und Dichtemessung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein eigensicheres radiometrisches Messgerät in einem Kunststoffgehäuse.The invention relates to the radiometric level measurement, level measurement, flow measurement and density measurement. In particular, the invention relates to an intrinsically safe radiometric measuring device in a plastic housing.
Hintergrundbackground
Bisherige radiometrische Messgeräte zum Einsatz in Ex-Bereichen weisen druckfeste Metallgehäuse auf, welche sich entweder um das ganze Gerät erstrecken oder zweiteilig ausgeführt sind, wobei der elektrisch kritische Teil des Messgeräts, welcher einen Zündfunken erzeugen könnte, im druckfesten Gehäuseteil angeordnet ist. Bei dem elektrisch kritischen Teil handelt es sich insbesondere um Elektronik und den Photodetektor. Befindet sich der Szintillator in einem nicht druckfest ausgelegten Gehäuseteil ist er über ein druckfestes Schauglas mit dem Photodetektor verbunden.Previous radiometric measuring instruments for use in Ex areas have flameproof metal housing, which extend either around the whole device or are made in two parts, the electrically critical part of the meter, which could generate a spark, is arranged in the pressure-resistant housing part. The electrically critical part is, in particular, electronics and the photodetector. The scintillator is in a non-pressure-resistant designed housing part, it is connected via a pressure-resistant sight glass with the photodetector.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Aufwand bei der Herstellung eines radiometrischen Messgeräts für den Ex-Bereich zu senken.It is an object of the invention to reduce the effort in the production of a radiometric measuring device for the Ex-area.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.This object is solved by the features of the independent claim. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below.
Die Erfindung betrifft ein eigensicheres oder vergussgekapseltes (Schutzart M) radiometrisches Messgerät, welches eine Strahlungsdetektoranordnung zur Erzeugung eines Messsignals aufweist, das durch ionisierende Strahlung, die auf die Strahlungsdetektoranordnung auftrifft, erzeugt wird. Es ist eine eigensichere Elektronik und/oder eine Elektronik mit Vergusskapselung vorgesehen, die der Auswertung des Messsignals dient. Die Elektronik ist in einem Kunststoffgehäuse angeordnet.The invention relates to an intrinsically safe or encapsulated (protection type M) radiometric measuring device, which has a radiation detector arrangement for generating a measurement signal which is generated by ionizing radiation incident on the radiation detector arrangement. It is an intrinsically safe electronics and / or electronics provided with encapsulation, which serves the evaluation of the measurement signal. The electronics are arranged in a plastic housing.
Es gibt grundsätzlich zwei alternative Möglichkeiten, ein radiometrisches Messgerät in einem Kunststoffgehäuse zu realisieren, nämlich die eigensichere Ausführung und die Vergusskapselung bestimmter Bauteile. Auch kann der gesamte Sensor vergossen sein.There are basically two alternative ways to realize a radiometric measuring device in a plastic housing, namely the intrinsically safe design and the Vergusskapselung certain components. Also, the entire sensor may be potted.
Die Vergusskapselung kapselt zumindest die Teile der Elektronik, die Zündquellen erzeugen können. Diese sind in Vergussmasse eingebettet, so dass ein Lichtbogen nicht zu einem explosiven Gemisch außerhalb der Kapselung durchtreten kann.The encapsulation encapsulates at least the parts of the electronics that can generate ignition sources. These are embedded in potting compound, so that an arc can not pass through to an explosive mixture outside the enclosure.
Das Kunststoffgehäuse kann beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt sein und kann somit kostengünstig produziert werden. Darüber hinaus ist es leichter, als die bisher verwendeten druckfesten Metallgehäuse.The plastic housing may for example be produced by injection molding and can thus be produced inexpensively. In addition, it is lighter than the previously used pressure-resistant metal housing.
Das radiometrische Messgerät kann gemäß einer Ausführungsform zur Messung eines Füllstandes, eines Grenzstandes, eines Durchflusses oder einer Dichte eingerichtet sein und weist eine eigensichere Energieversorgung sowie eine eigensichere Kommunikationsschnittstelle auf, sodass es in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden kann.The radiometric meter may be configured to measure a level, a level limit, a flow or a density according to one embodiment, and has an intrinsically safe power supply and an intrinsically safe communication interface so that it can operate in potentially explosive atmospheres.
Das Kunststoffgehäuse kann, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, so ausgeführt sein, dass es nicht druckfest ist. Hierdurch können die Herstellungskosten weiter gesenkt werden. Im Bedarfsfall kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse druckfest ist.The plastic housing, according to one embodiment of the invention, be designed so that it is not pressure-resistant. As a result, the manufacturing costs can be further reduced. If necessary, it can be provided that the housing is pressure-resistant.
Das Kunststoffgehäuse kann eine einzige Kammer aufweisen, in der sowohl die eigensichere Elektronik als auch die Strahlungsdetektoranordnung angeordnet ist. Alternativ kann es auch zwei oder mehrere Kammern aufweisen, wobei sich in der ersten Kammer die eigensichere Elektronik befindet und in einer zweiten Kammer die Strahlungsdetektoranordnung.The plastic housing may have a single chamber in which both the intrinsically safe electronics and the radiation detector assembly is disposed. Alternatively, it may also have two or more chambers, wherein in the first chamber, the intrinsically safe electronics and in a second chamber, the radiation detector assembly.
Die eigensichere Elektronik weist beispielsweise einen Photomultiplier oder eine oder mehrere Photodioden auf. Auch kann ein Geiger-Müller-Zählrohr als Strahlungsdetektoranordnung vorgesehen sein.The intrinsically safe electronics have, for example, a photomultiplier or one or more photodiodes. Also, a Geiger-Müller counter tube may be provided as a radiation detector arrangement.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die eigensichere Elektronik darüber hinaus ein Funkmodul zur Kommunikation mit benachbarten radiometrischen Messgeräten oder zur Kommunikation mit Bedienelementen und Anzeigen auf.According to one embodiment of the invention, the intrinsically safe electronics further comprise a radio module for communicating with adjacent radiometric meters or for communicating with controls and displays.
Die Messgeräte können im Sinne einer kaskadierten Anordnung miteinander verschaltet werden. Beispielsweise werden sie übereinander an der Behälterwand angeordnet. Das Funkmodul kann beispielsweise ausschließlich zur Nahbereichskommunikation eingerichtet sein und nach dem Bluetooth-Standard arbeiten.The measuring devices can be interconnected in the sense of a cascaded arrangement. For example, they are arranged one above the other on the container wall. The radio module can be set up exclusively for short-range communication and operate according to the Bluetooth standard, for example.
Im Falle einer kaskadierten Anordnung von mehreren Messgeräten können diese über das Funkmodul miteinander kommunizieren und beispielsweise Messdaten austauschen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich die Geräte gegenseitig mitteilen, wo sie sich genau innerhalb der Messanordnung befinden. Dies ist wichtig, um den Füllstand oder Grenzstand mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die eigensichere Elektronik jedes Messgeräts einen Satellitennavigationsempfänger, beispielsweise in Form eines GPS-Chips, aufweist, um die genaue Position des entsprechenden Messgeräts selbstständig zu bestimmen.In the case of a cascaded arrangement of several measuring devices, these can communicate with one another via the radio module and, for example, exchange measured data. In particular, it can be provided that the devices communicate to each other where they are located exactly within the measuring arrangement. This is important to determine the level or limit level with high accuracy. For this purpose, it can be provided that the intrinsically safe electronics of each meter a Satellite navigation receiver, for example in the form of a GPS chip, to independently determine the exact position of the corresponding meter.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuereinheit vorgesehen, die die unterschiedlichen, am selben Behälter untereinander angeordneten Messgeräte automatisch kaskadiert, also selbstständig erfasst, wo die verschiedenen Messgeräte genau angeordnet sind, und somit die Messung und die Messdatenauswertung steuert.According to one embodiment of the invention, a control unit is provided which automatically cascades the different measuring devices arranged one below the other on the same container, ie independently detects where the various measuring devices are located exactly, and thus controls the measurement and the measurement data evaluation.
Es kann beispielsweise ein Master-Messgerät vorgesehen sein, welches die Messungen der unterschiedlichen Messgeräte koordiniert und die Berechnung des Füllstandes, des Grenzstandes, des Durchflusses oder der Dichte vornimmt. Die übrigen Messgeräte sind in diesem Fall als Slave-Geräte eingerichtet und liefern dem Master-Gerät ihre Messdaten, welches die weiteren Berechnungen vornimmt. Damit können die Slave-Geräte entsprechend schlanker ausgeführt sein und es kann vorgesehen sein, dass die Slave-Geräte für sich alleine genommen nicht in der Lage sind, eine Berechnung des Füllstandes, etc. vorzunehmen. Diese Aufgabe obliegt dem Master-Gerät und muss auch von diesem wahrgenommen werden.For example, a master measuring device can be provided which coordinates the measurements of the different measuring devices and carries out the calculation of the filling level, the limit level, the flow or the density. The other measuring devices are in this case set up as slave devices and supply the master device with its measuring data, which performs the further calculations. Thus, the slave devices can be designed correspondingly slimmer and it can be provided that the slave devices taken alone are not able to perform a calculation of the level, etc. This task is the responsibility of the master device and must also be performed by the master device.
Die Steuereinheit kann so programmiert sein, dass sie erkennt, wenn ein neues Messgerät zu der Kaskade hinzugenommen wird, beispielsweise, weil sich der Behälter vergrößert hat und weitere Messgeräte erforderlich sind, um den Füllstand, etc. zu bestimmen. Das Master-Gerät empfängt in diesem Fall von dem neuen Messgerät seine aktuellen Positionsdaten und die Messdaten und führt die weitergehenden Berechnungen selbstständig durch.The controller may be programmed to detect when a new meter is added to the cascade, for example, because the bin has increased in size and additional meters are required to determine the level, etc. In this case, the master device receives its current position data and the measured data from the new measuring device and independently carries out the further calculations.
Das Messgerät kann zur Anbindung an eine Zweileiterschleife eingerichtet sein, über welche es mit der für einen Betrieb erforderlichen Leistung versorgt wird und welche zum Datenaustausch mit einem externen Gerät verwendet werden kann.The measuring device can be set up for connection to a two-wire loop, via which it is supplied with the power required for operation and which can be used for data exchange with an external device.
Bei dieser Zweileiterschleife handelt es sich beispielsweise um eine 4-20mA, Hart, PA oder FF Zweileiterschleife.For example, this two-wire loop is a 4-20mA, Hart, PA or FF two-wire loop.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlungsdetektoranordnung einen Szintillator auf, der in einem Metallgehäuse angeordnet ist, welches sich zumindest teilweise außerhalb des Kunststoffgehäuses befindet.According to a further embodiment of the invention, the radiation detector arrangement has a scintillator which is arranged in a metal housing which is located at least partially outside the plastic housing.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung in unterschiedlichen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.Embodiments of the invention will be described below with reference to the figures. The illustrations in the figures are schematic and not to scale. If the same reference numbers are used in different figures in the following description of the figures, these designate the same or similar elements.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt ein eigensicheres radiometrisches Messgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.1 shows an intrinsically safe radiometric measuring device according to an embodiment of the invention. -
2 zeigt eine Messanordnung mit mehreren eigensicheren radiometrischen Messgeräten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.2 shows a measuring arrangement with several intrinsically safe radiometric measuring devices according to an embodiment of the invention.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments
Die Elektronik weist einen Satellitennavigationsempfänger
Die eigensichere Elektronik
Über das Funkmodul mit der Antenne
Das radiometrische Messgerät, welches eigensicher versorgt wird, kann in Zweileitertechnik aufgebaut sein. Das Messsignal (
Teile des Messgeräts können sich nach wie vor in einem Metallgehäuse befinden, z. B. ein langgestreckter Szintillator.Parts of the meter may still be in a metal case, eg. B. an elongated scintillator.
Teil der Elektronik kann auch ein fest eingebautes oder wechselbares Funkmodul in Form von beispielsweise Bluetooth, GSM, WLAN sein. Part of the electronics can also be a permanently installed or exchangeable radio module in the form of, for example, Bluetooth, GSM, WLAN.
Über dieses Funkmodul können mehrere Messgeräte miteinander verbunden (kaskadiert) werden. Die unterschiedlichen Messgeräte können dann miteinander kommunizieren und Messwerte oder Statusinformationen austauschen.Several measuring devices can be interconnected (cascaded) via this radio module. The different measuring devices can then communicate with each other and exchange measured values or status information.
Bei der Funkverbindung kann ein sicheres Kommunikationsprotokoll zum Einsatz kommen, welches eine gesicherte Messwertübertragung zwischen den Geräten gewährleistet. Ein Zugriffschutz verhindert, dass unbefugte Personen auf das Messgerät zugreifen können.For the radio connection, a secure communication protocol can be used, which ensures a secure transmission of measured values between the devices. Access protection prevents unauthorized persons from accessing the meter.
Die Messgeräte können einen GPS-Empfänger enthalten, welcher die genaue Position des Geräts bestimmen kann. Mit Hilfe dieser Positionsbestimmung können sich mehrere Geräte automatisch miteinander zu einem Messgeräteverbund verbinden, wenn sie sich am selben Behälter befinden.The gauges may include a GPS receiver that can determine the exact position of the device. With the aid of this position determination, several devices can automatically connect to one another to form a network of measuring devices if they are located on the same container.
Das radiometrische Messgerät kann mit Photodioden (Avalanche-Photodioden, Silizium-Photomultiplier, Photodioden-Arrays) oder allgemein mit Photomultipliern im Zusammenspiel mit Szintillatoren aufgebaut sein. Möglich ist auch die Verwendung eines Geiger-Müller-Zählrohrs.The radiometric measuring device can be constructed with photodiodes (avalanche photodiodes, silicon photomultipliers, photodiode arrays) or in general with photomultipliers in conjunction with scintillators. It is also possible to use a Geiger-Müller counter tube.
Eigensicherheit bedeutet im Kontext der Erfindung, dass Strom und Spannung so begrenzt sind, dass kein zündfähiger Funke erzeugt werden kann.Intrinsic safety in the context of the invention means that current and voltage are limited so that no ignitable spark can be generated.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.In addition, it should be noted that "comprising" and "having" does not exclude other elements or steps, and the indefinite articles "a" or "an" exclude no plurality. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limitations.
Claims (10)
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DE102017205758.0A DE102017205758A1 (en) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Intrinsically safe radiometric measuring device in plastic housing |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
GB2495197A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-03 | Johnson Matthey Plc | Radiation Detector |
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WO2016185028A1 (en) * | 2015-05-21 | 2016-11-24 | Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg | Radiometric measuring device |
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2017
- 2017-04-04 DE DE102017205758.0A patent/DE102017205758A1/en active Pending
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