DE102022126137A1 - Rotatable and/or bendable field device - Google Patents

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DE102022126137A1
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Patrick Heizmann
Stefan Allgaier
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Vega Grieshaber KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät mit einem Gehäuse (18), mit einem Sensorelement (14) zur Erfassung einer Prozessgröße, mit einem Prozessanschluss (38), mit einer Auswerte- und/oder Steuerelektronik (32) und mit einer Sensorelektronik (36), wobei das Gehäuse (18) auf einer einem Prozessende (28) des Gehäuses (18) abgewandten Seite des Prozessanschlusses (38) in mindestens einem Übergangsbereich (24) verdrehbar und/oder knickbar ist.The invention relates to a field device with a housing (18), with a sensor element (14) for detecting a process variable, with a process connection (38), with evaluation and/or control electronics (32) and with sensor electronics (36), wherein the housing (18) is rotatable and/or bendable in at least one transition region (24) on a side of the process connection (38) facing away from a process end (28) of the housing (18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a field device according to the preamble of patent claim 1.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandmessgeräte, Grenzstandmessgeräte und Druckmessgeräte mit Sensoreinheiten, die die entsprechenden Prozessgrößen Füllstand, Grenzstand oder Druck oder auch davon abgeleitete Prozessgrößen erfassen. „Feld“ bezeichnet dabei den Bereich außerhalb von Leitwarten. Feldgeräte können damit insbesondere Aktoren, Sensoren, Datensammler (Datenlogger) und Messumformer sein. Häufig sind solche Feldgeräte mit übergeordneten Einheiten, zum Beispiel Leitsystemen oder Steuereinheiten, verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung und/oder Prozessüberwachung.In process automation technology, field devices are often used to record and/or influence process variables. Examples of such field devices are level measuring devices, limit level measuring devices and pressure measuring devices with sensor units that record the corresponding process variables of level, limit level or pressure or process variables derived from them. "Field" refers to the area outside of control rooms. Field devices can therefore be actuators, sensors, data collectors (data loggers) and measuring transducers. Such field devices are often connected to higher-level units, for example control systems or control units. These higher-level units are used for process control, process visualization and/or process monitoring.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Feldgeräte weisen in der Regel ein Gehäuse, eine Sensoreinheit und ein in dem Gehäuse angeordnetes Elektronikmodul auf. Die gemessenen Prozessgrößen werden üblicherweise ausgewertet und dessen Ergebnisse können beispielsweise zur Erzeugung eines Schaltbefehls und/oder einer proportionalen analogen oder digitalen Ausgangsgröße oder zur Anzeige von physikalischen Eigenschaften oder Prozessgrößen genutzt werden.The field devices known from the state of the art usually have a housing, a sensor unit and an electronic module arranged in the housing. The measured process variables are usually evaluated and the results can be used, for example, to generate a switching command and/or a proportional analog or digital output variable or to display physical properties or process variables.

Feldgeräte werden zum Teil in schwer zugänglichen oder auch beengten Einbaulagen eingesetzt. Häufig werden die Feldgeräte dazu in Einzelanfertigungen an die jeweiligen Gegebenheiten in Größe und Geometrie angepasst, sodass sie in der jeweiligen Einbaulage montiert werden können.Field devices are sometimes used in installation positions that are difficult to access or confined. Field devices are often custom-made to suit the respective conditions in terms of size and geometry so that they can be mounted in the respective installation position.

Zudem kommt hinzu, dass die Feldgeräte auch für die Überwachung und Steuerung von Prozessen mit sehr hohen Prozesstemperaturen eingesetzt werden. Insbesondere im Bereich der hygienischen Anwendungen, bspw. in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie werden solch hohe Temperaturen erreicht, wenn bspw. ein CIP- (Clean in Place - Reinigung am Einbauort) oder SIP- (Sterilisation in Place - Sterilisierung am Einbauort) Prozess des Prozessbehälters und des Feldgeräts erfolgt. Bei diesen Prozessen werden die Prozessbehälter und die verbaute Messtechnik mittels unterschiedlicher Reinigungslösungen und Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen und erhöhtem Druck gereinigt und/oder sterilisiert.In addition, the field devices are also used to monitor and control processes with very high process temperatures. Such high temperatures are reached particularly in the area of hygienic applications, e.g. in the food or pharmaceutical industry, when, for example, a CIP (clean in place) or SIP (sterilization in place) process is carried out on the process container and the field device. In these processes, the process containers and the installed measuring technology are cleaned and/or sterilized using different cleaning solutions and steam at elevated temperatures and pressure.

Um die Elektronik vor zu hohen Temperaturen zu schützen, wird versucht die Elektronik möglichst weit entfernt von dem Teil des Feldgerätes, über welche die Wärme eingetragen wird - in der Regel der Prozessanschluss und das Sensorelement - anzuordnen. Dabei erfolgt ein Großteil der Wärmeableitung über das Gehäuse. Entsprechend wird versucht, Gehäuse mit großen Abmessungen zu verwenden. Dies ist wiederum nachteilig bei beengten Einbauverhältnissen.In order to protect the electronics from excessive temperatures, attempts are made to locate the electronics as far away as possible from the part of the field device through which the heat is introduced - usually the process connection and the sensor element. A large part of the heat dissipation takes place via the housing. Accordingly, attempts are made to use housings with large dimensions. This, in turn, is disadvantageous in cramped installation conditions.

Die zugrundeliegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Feldgerät zur Verfügung zu stellen, welches auch bei hohen Temperaturen einsetzbar ist und insbesondere in beengten und schwer zugänglichen Einbaulagen montierbar ist.The underlying object of the present invention is therefore to provide a field device which can also be used at high temperatures and can be mounted in particular in confined and difficult-to-access installation positions.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen und Vorteile sind in Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with the features of the independent claims. Further embodiments and advantages are described in connection with the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Feldgerät weist ein Gehäuse auf. In dem Gehäuse sind insbesondere die im Folgenden beschriebenen weiteren Komponenten, wie ein Sensorelement und verschiedene Elektronik angeordnet. Das Gehäuse dient dem Schutz der Komponenten.The field device according to the invention has a housing. The additional components described below, such as a sensor element and various electronics, are arranged in the housing. The housing serves to protect the components.

Das Feldgerät weist ein Sensorelement zur Erfassung einer Prozessgröße auf. Bei dem Sensorelement handelt es sich insbesondere um ein Element zur Erfassung eines Füllstandes, wie beispielweise eine Antenne zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung, um einen Grenzstandsensor, z.B. mit einem mechanischen Schwinger, und/oder um einen Drucksensor. Das Sensorelement ist insbesondere an einem dem Prozess zugewandten Prozessende des Gehäuses angeordnet.The field device has a sensor element for detecting a process variable. The sensor element is in particular an element for detecting a fill level, such as an antenna for transmitting and receiving radar radiation, a limit level sensor, e.g. with a mechanical oscillator, and/or a pressure sensor. The sensor element is in particular arranged at a process end of the housing facing the process.

Das Feldgerät umfasst einen Prozessanschluss, mittels welchem das Feldgerät an einem Behälter befestigbar ist. Der Prozessanschluss ist Teil des Gehäuses und kann einstückig mit dem Gehäuse oder auch separat ausgebildet sein. Der Prozessanschluss bildet die mechanische Schnittstelle zwischen dem Feldgerät und der Prozessumgebung, also insbesondere dem Behälter aus.The field device includes a process connection, by means of which the field device can be attached to a container. The process connection is part of the housing and can be formed integrally with the housing or separately. The process connection forms the mechanical interface between the field device and the process environment, in particular the container.

Zudem weist das Feldgerät eine Auswerte- und/oder Steuerelektronik auf. Die Auswerte- und/oder Steuerelektronik dient zur Auswertung der von dem Sensorelement erfassten Prozessgrößen und zur Ansteuerung des Sensorelementes.The field device also has evaluation and/or control electronics. The evaluation and/or control electronics are used to evaluate the process variables recorded by the sensor element and to control the sensor element.

Zusätzlich weist das Feldgerät eine Sensorelektronik auf. Im Falle eines Radarsensors umfasst die Sensorelektronik z.B. den Radarchip bzw. einen Transducer zur Erzeugung und zum Empfang von Radarstrahlung. Es handelt sich bei der Sensorelektronik um den sogenannten Messwertaufnehmer.The field device also has sensor electronics. In the case of a radar sensor, the sensor electronics include, for example, the radar chip or a transducer for generating and receiving radar radiation. The sensor electronics are the so-called measuring sensor.

Die Auswerte- und/oder Steuerelektronik und die Sensorelektronik sind insbesondere in dem Gehäuse angeordnet.The evaluation and/or control electronics and the sensor electronics are arranged in particular in the housing.

Erfindungsgemäß ist auf einer, dem Prozessende des Gehäuses abgewandten Seite des Prozessanschlusses mindestens ein Übergangsbereich ausgebildet, in welchem das Gehäuse verdrehbar und/oder knickbar ist. Verdrehbar und/oder knickbar heißt hier, dass das Gehäuse so modifiziert werden kann, dass es sich nicht nur in einer Raumrichtung erstreckt, sondern mindestens in zwei Raumrichtungen.According to the invention, at least one transition region is formed on a side of the process connection facing away from the process end of the housing, in which the housing can be rotated and/or bent. Rotatable and/or bent here means that the housing can be modified so that it extends not only in one spatial direction, but in at least two spatial directions.

Der mindestens Übergangsbereich befindet sich folglich in einer Einbaulage des Feldgerätes außerhalb des Behälters und ermöglicht es - indem das Gehäuse geknickt und/oder verdreht wird - die Geometrie und damit die Ausmaße des Feldgerätes zu verändern und an die äußeren Gegebenheiten anzupassen. So kann bei einem Abknicken des Gehäuses die Erstreckungsrichtung des Gehäuses außerhalb des Behälters variiert werden. Insbesondere bei Gehäusen mit besonders großen Außenmaßen (also sehr langen Gehäusen), welche zur Ableitung von Wärme geeignet sind, ist dies ein Vorteil. So können Feldgeräte auch in Hochtemperatur-Anwendungen eingesetzt werden und gleichzeitig flexibel in engen Einbauverhältnissen montiert werden.The transition area at least is therefore located in an installation position of the field device outside the container and allows - by bending and/or twisting the housing - the geometry and thus the dimensions of the field device to be changed and adapted to the external conditions. If the housing is bent, the direction of extension of the housing outside the container can be varied. This is an advantage in particular for housings with particularly large external dimensions (i.e. very long housings) which are suitable for dissipating heat. This means that field devices can also be used in high-temperature applications and at the same time be flexibly mounted in tight installation conditions.

Insbesondere ist das Gehäuse zumindest zweiteilig ausgeführt und ein erster Gehäuseteil ist an einer Seite des Übergangsbereiches angeordnet und ein zweiter Gehäuseteil an der anderen Seite. Der Übergangsbereich kann fest mit einem Gehäuseteil verbunden sein oder durch ein separates Teil gebildet sein.In particular, the housing is designed in at least two parts and a first housing part is arranged on one side of the transition region and a second housing part on the other side. The transition region can be firmly connected to a housing part or be formed by a separate part.

Die Aufteilung in einen ersten Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil macht es möglich, dass das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil jeweils einzeln austauschbar sind und so die Flexibilität bei der Auslegung des Gehäuses hinsichtlich Temperatur und Geometrie erhöht wird. Die einzelnen Gehäuseteile können insbesondere über eine Schraubverbindung, eine Klickverbindung, einen Bajonettverschluss oder eine Rastverbindung in einfacher Weise montierbar und lösbar mit dem Übergangsbereich bzw. dem jeweils anderen Gehäuseteil verbunden werden.The division into a first housing part and a second housing part makes it possible for the first housing part and the second housing part to be individually interchangeable, thus increasing the flexibility in the design of the housing with regard to temperature and geometry. The individual housing parts can be easily mounted and detachably connected to the transition area or the other housing part, in particular via a screw connection, a click connection, a bayonet lock or a snap connection.

Alternativ ist das Gehäuse insbesondere selbst zumindest im Übergangsbereich aus einem flexiblen Material gebildet bzw. weist im Übergangsbereich dehnbare Strukturen auf. Der Übergangsbereich kann auch thermisch isolierendes Material umfassen, so dass ein Temperaturübertrag von der prozesszugewandten Seite und dem ersten Gehäuseteil zum zweiten Gehäuseteil vermindert wird.Alternatively, the housing itself is made of a flexible material, at least in the transition region, or has stretchable structures in the transition region. The transition region can also comprise thermally insulating material, so that temperature transfer from the side facing the process and the first housing part to the second housing part is reduced.

Insbesondere weist das Gehäuse in mindestens einem Übergangsbereich ein Gelenk auf. Das Gelenk ermöglicht ein Verdrehen und/oder Verschieben zweier Gehäuseteile zueinander. Ein erster Gehäuseteil erstreckt sich dabei auf der dem Prozessende abgewandten Seite des Übergangsbereiches und ein zweiter Gehäuseteil auf der dem Prozessende zugewandten Seite des Übergangsbereiches. Es können hier verschiedene Arten von Gelenken zum Einsatz kommen, insbesondere ist aber ein Drehgelenk bzw. Kugelgelenk vorteilhaft, mittels welchem das erste und das zweite Gehäuseteil gegeneinander verdreht werden können. Eine derart abgewinkelte Geometrie hat den Vorteil, dass das Feldgerät insgesamt gut greifbar für die Montage ist.In particular, the housing has a joint in at least one transition area. The joint enables two housing parts to be rotated and/or moved relative to one another. A first housing part extends on the side of the transition area facing away from the end of the process and a second housing part extends on the side of the transition area facing the end of the process. Various types of joints can be used here, but a swivel joint or ball joint is particularly advantageous, by means of which the first and second housing parts can be rotated relative to one another. Such an angled geometry has the advantage that the field device as a whole is easy to grip for assembly.

Vorzugsweise ist das Gelenk feststellbar, so dass die eingestellte abgeknickte oder verdrehte Geometrie des Gehäuses fixiert werden kann.Preferably, the joint is lockable so that the adjusted bent or twisted geometry of the housing can be fixed.

Alternativ oder in Ergänzung dazu, kann mindestens Übergangsbereich durch mehrere Übergangselemente realisiert sein. Hierbei können einzelne Übergangselemente, zueinander verdrehbar und/oder ineinanderschiebbar angeordnet sein. Je nach Anzahl und Geometrie der Übergangselemente kann der Knick bedarfsweise ausgestaltet sein. Bei den Übergangselementen handelt es sich insbesondere um zylinderförmige und/oder auch um schräg abgeschnittene zylinderförmige Elemente, wobei durch eine relative Verdrehung dieser Übergangselemente der Winkel zwischen diesen Übergangselementen verändert wird.Alternatively or in addition to this, at least the transition area can be realized by several transition elements. Individual transition elements can be arranged so that they can be rotated relative to one another and/or pushed into one another. Depending on the number and geometry of the transition elements, the bend can be designed as required. The transition elements are in particular cylindrical and/or obliquely cut cylindrical elements, whereby the angle between these transition elements is changed by a relative rotation of these transition elements.

Durch ein Gelenk oder die Übergangselemente kann das Gehäuse nach Form eines Griffes ausgestaltet werden und so praktischerweise als Griff zum Einschrauben des Gehäuses in einen Behälter dienen. So kann eine werkzeuglose Montage realisiert werden.Using a joint or transition elements, the housing can be designed in the shape of a handle and can thus be used as a practical handle for screwing the housing into a container. This allows for tool-free assembly.

Die vorstehend genannten einzelnen Übergangselemente sind insbesondere miteinander (verschiebbar) verbunden, z.B. mittels Schraubverschluss, Klickverschluss, Verrastung und/oder Bajonettverschluss.The above-mentioned individual transition elements are in particular connected to one another (in a movable manner), e.g. by means of a screw cap, click cap, latch and/or bayonet cap.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform weist das Feldgerät Mittel zur Erkennung der einzelnen Bauteile auf. Dies kann z.B. über NFC realisiert sein. Die Erkennung der einzelnen Bauteile ermöglicht es, eine maximal zulässige Temperatur am Prozessende des Gehäuses zu ermitteln und bei Überschreiten dieser Temperatur eine Warnmeldung auszugeben, um so die einzelnen Elektronikkomponenten möglichst gut zu schützen. Insbesondere können so ein erstes Gehäuseteil, ein zweites Gehäuseteil, mindestens ein Übergangsbereich mit Gelenk oder Übergangselementen, eine Auswerte- und/oder Steuerelektronik, eine Sensorelektronik und/oder ein Prozessanschluss erkannt werden.In another practical embodiment, the field device has means for detecting the individual components. This can be implemented via NFC, for example. The detection of the individual components makes it possible to determine a maximum permissible temperature at the end of the process of the housing and to issue a warning message if this temperature is exceeded in order to protect the individual electronic components as well as possible. In particular, a first housing part, a second housing part, at least one transition area with a joint or transition elements, an evaluation and/or control electronics, a sensor electronics and/or a process connection can be detected.

In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldgerätes sind die Auswerte- und/oder Steuerelektronik und die Sensorelektronik beabstandet zueinander angeordnet. Insbesondere derart, dass die Auswerte- und/oder Steuerelektronik und die Sensorelektronik auf unterschiedlichen Seiten des mindestens einen Übergangsbereiches angeordnet sind. Die Sensorelektronik ist insbesondere in dem, dem Prozess zugewandten Gehäuseteil angeordnet. Diese Zweiteilung kann zum Beispiel dann gewählt werden, wenn das Sensorelement und die Sensorelektronik räumlich nah beieinander sind, bzw. sich nicht auf unterschiedlichen Seiten des Übergangsbereich befinden sollen (wie z.B. bei einem Radarsensor mit Hohlleiter). Für eine Hochtemperaturanwendung müsste dann nur die Sensorelektronik mit hitzebeständigen und teureren elektronischen Bauteil ausgestattet werden, wobei die Steuer- und/oder Auswerteelektronik auf der abgelegenen Seite des Übergangsbereich nur vergleichsweise günstigere elektronische Bauteile umfassen kann.In a practical embodiment of the field device according to the invention, the evaluation and/or control electronics and the sensor electronics are arranged at a distance from one another. In particular, such that the evaluation and/or control electronics and the sensor electronics are arranged on different sides of the at least one transition area. The sensor electronics are arranged in particular in the housing part facing the process. This division can be chosen, for example, if the sensor element and the sensor electronics are spatially close to one another or should not be located on different sides of the transition area (such as in the case of a radar sensor with a waveguide). For a high-temperature application, only the sensor electronics would then have to be equipped with heat-resistant and more expensive electronic components, whereby the control and/or evaluation electronics on the remote side of the transition area can only comprise comparatively cheaper electronic components.

Sind die Auswerte- und/oder Steuerelektronik und die Sensorelektronik auf unterschiedlichen Seiten des mindestens einen Übergangsbereiches angeordnet, und kann daher die elektrische Verbindung zwischen der Auswerte- und/oder Steuerelektronik und der Sensorelektronik einem Verdrehen und/oder Knicken unterworfen sein, so erfolgt die elektrische Verbindung insbesondere mittels eines Schleifkontaktes erfolgt. Dabei kann ein Schleifkontakt zur Kontaktierung der Auswerte- und/oder Steuerelektronik und/oder zur Kontaktierung der Sensorelektronik vorgesehen sein. Ein Schleifkontakt ermöglicht es, auch bei einer Verdrehung einzelner Gehäuseteile zueinander, dass der elektrische Kontakt bestehen bleibt.If the evaluation and/or control electronics and the sensor electronics are arranged on different sides of the at least one transition area, and the electrical connection between the evaluation and/or control electronics and the sensor electronics can therefore be subject to twisting and/or kinking, the electrical connection is made in particular by means of a sliding contact. A sliding contact can be provided for contacting the evaluation and/or control electronics and/or for contacting the sensor electronics. A sliding contact makes it possible to maintain electrical contact even if individual housing parts are twisted relative to one another.

Insbesondere handelt es sich bei dem Feldgerät um ein nach dem Radarprinzip arbeitenden Füllstandsensor, wobei der Füllstandsensor einen Hohlleiter aufweist. Der Hohlleiter ist insbesondere innerhalb des Gehäuses angeordnet und erstreckt sich lediglich auf einer Seite des mindestens einen Übergangsbereiches. Insbesondere erstreckt sich der Hohlleiter lediglich auf der Seite des Prozessendes. Hier erstreckt sich der Hohlleiter insbesondere von der Sensorelektronik bis zum Sensorelement.In particular, the field device is a level sensor that works according to the radar principle, wherein the level sensor has a waveguide. The waveguide is arranged in particular within the housing and extends only on one side of the at least one transition area. In particular, the waveguide extends only on the side of the end of the process. Here, the waveguide extends in particular from the sensor electronics to the sensor element.

Es ist auch denkbar, dass sich der Hohlleiter über beide Gehäuseteile und den Übergangsbereich hinweg erstreckt. Dies ist insbesondere mittels eines flexiblen Hohlleiters möglich, welcher knickbar ist.It is also conceivable that the waveguide extends over both housing parts and the transition area. This is possible in particular by means of a flexible waveguide that can be bent.

Der zweite Gehäuseteil mit Hohlleiter kann z.B. in unterschiedlichen Längen ausgeführt sein, so dass durch die jeweils veränderte Länge auch eine veränderte Länge von Sensorelement (Antenne) zu Sensorelektronik realisiert wird. Dies ist insbesondere im Hinblick auf Hochtemperatur-Prozesse relevant, da mit größerem Abstand der Elektronik zur Hitzequelle auch eine Einsatz des Feldgeräts bei höheren Temperaturen möglich ist.The second housing part with waveguide can, for example, be designed in different lengths, so that the changed length also results in a different length from the sensor element (antenna) to the sensor electronics. This is particularly relevant with regard to high-temperature processes, since the field device can also be used at higher temperatures if the electronics are further away from the heat source.

Im Hinblick auf die Reduzierung der Temperatur im Bereich der Steuer- und/oder Auswertelektronik und/oder der Sensorelektronik kann zudem an mindestens einer zum Prozess weisenden Fläche ein Isolierelement angeordnet sein. Das Isolierelement dient insbesondere dazu, vom Prozess stammende Hitze abzuschirmen. So kann das Isolierelement insbesondere an dem ersten Gehäuseelement angeordnet sein, welches sich parallel zur Behälteroberfläche erstreckt. Das Isolierelement ist insbesondere einfach an das Gehäuse aufsteckbar.With a view to reducing the temperature in the area of the control and/or evaluation electronics and/or the sensor electronics, an insulating element can also be arranged on at least one surface facing the process. The insulating element serves in particular to shield heat from the process. The insulating element can thus be arranged in particular on the first housing element, which extends parallel to the container surface. The insulating element can in particular be easily plugged onto the housing.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist an dem Gehäuse ein drehbares und/oder neigbares Display und/oder eine drehbare und/oder neigbare Versorgungseinheit und/oder eine drehbare und/oder neigbar Antenneneinheit für ein Funksystem wie z.B. LoRa, LTE oder NB-IoT angeordnet. Dadurch ist es zusätzlich möglich, die Außenkontur des Gehäuses flexibel zu gestalten, um das Gehäuse in beengten Verhältnissen anzupassen.In a further practical embodiment, a rotatable and/or tiltable display and/or a rotatable and/or tiltable supply unit and/or a rotatable and/or tiltable antenna unit for a radio system such as LoRa, LTE or NB-IoT is arranged on the housing. This also makes it possible to design the outer contour of the housing flexibly in order to adapt the housing to confined spaces.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung eines, wie vorstehend beschriebenen Feldgerätes an einem Behälter, wobei sich der Übergangsbereich außerhalb des Behälters befindet. Damit wird die Möglichkeit geboten, auch temperaturbedingte sehr große bzw. lange Gehäuse kompakt zu gestalten, sodass sie auch dort eingesetzt werden können, wo nur wenig Platz ist.The invention also relates to an arrangement of a field device as described above on a container, wherein the transition area is located outside the container. This offers the possibility of making even very large or long housings due to temperature conditions compact, so that they can also be used where there is little space.

Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:

  • 1 ein Feldgerät in einer ersten Ausführungsform mit einem Drehgelenk in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht,
  • 2 ein Feldgerät in einer zweiten Ausführungsform mit einem Drehgelenk in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht, und
  • 3 ein Feldgerät in einer dritten Ausführungsform mit mehreren Elementen in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht.
Further practical embodiments and advantages are described below in connection with the figures. They show:
  • 1 a field device in a first embodiment with a rotary joint in a schematic representation in a side view,
  • 2 a field device in a second embodiment with a rotary joint in a schematic representation in a side view, and
  • 3 a field device in a third embodiment with several elements in a schematic representation in a side view.

In 1 ist ein Feldgerät 10 in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Bei dem Feldgerät 10 handelt es sich vorliegend um ein nach dem Radarprinzip arbeitenden Füllstandsensor 12 mit einem Sensorelement 14, welches vorliegend als Antenne 16 ausgebildet ist.In 1 a field device 10 is shown in a first embodiment. The field device 10 is a level sensor 12 operating according to the radar principle with a sensor sensor element 14, which in this case is designed as an antenna 16.

Ferner umfasst das Feldgerät 10 ein Gehäuse 18 mit einem ersten Gehäuseteil 20 und einem zweiten Gehäuseteil 22 und einem Übergangsbereich 24. Das erste Gehäuseteil 20 ist an einem prozessfernen Ende 26 des Gehäuses 18 angeordnet und das zweite Gehäuseteil 22 an einem Prozessende 28 des Gehäuses 18. Der Übergangsbereich 24 ist vorliegend zwischen den beiden Gehäuseteilen 20, 22 ausgebildet und weist hier ein Kugelgelenk 30 auf.Furthermore, the field device 10 comprises a housing 18 with a first housing part 20 and a second housing part 22 and a transition region 24. The first housing part 20 is arranged at an end 26 of the housing 18 remote from the process and the second housing part 22 at a process end 28 of the housing 18. The transition region 24 is formed here between the two housing parts 20, 22 and here has a ball joint 30.

In dem Gehäuse 18 ist ferner eine Auswerte- und Steuereinheit 32 angeordnet (hier gestrichelt dargestellt), welche in dem ersten Gehäuseteil 20 angeordnet ist. Die Auswerte- und Steuerelektronik 32 ist über einen Steckeranschluss 34 kontaktiert.Furthermore, an evaluation and control unit 32 (shown here in dashed lines) is arranged in the housing 18, which is arranged in the first housing part 20. The evaluation and control electronics 32 are contacted via a plug connection 34.

In dem zweiten Gehäuseteil 22 ist separat und beanstandet zur Auswerte- und Steuerelektronik 32 eine Sensorelektronik 36 (gestrichelt dargestellt) angeordnet, wobei sich ein dem zweiten Gehäuseteil 22 ein Hohlleiter (nicht dargestellt) von der Sensorelektronik 36 zum Sensorelement 14 erstreckt. Der Hohlleiter erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform nur im zweiten Gehäuseteil 22 und nicht über den Übergangsbereich 24 hinweg.In the second housing part 22, a sensor electronics unit 36 (shown in dashed lines) is arranged separately from the evaluation and control electronics unit 32, with a waveguide (not shown) extending from the second housing part 22 from the sensor electronics unit 36 to the sensor element 14. In the embodiment shown, the waveguide extends only in the second housing part 22 and not across the transition region 24.

Ferner weist das Gehäuse 18 einen Prozessanschluss 38 auf, mittels welchem das Gehäuse 18 an einem Behälter 40 befestigbar ist. Der Prozessanschluss 38 weist hier ein Gewinde auf. Der Prozessanschluss 38 ist vorliegend an dem zweiten Gehäuseteil 22 ausgebildet.Furthermore, the housing 18 has a process connection 38, by means of which the housing 18 can be fastened to a container 40. The process connection 38 here has a thread. The process connection 38 is formed in the present case on the second housing part 22.

Der Übergangsbereich 24 befindet sich - wie in 1 gut erkennbar ist - außerhalb des Behälters 40.The transition area 24 is located - as in 1 is clearly visible - outside the container 40.

An dem Übergangsbereich 24 ist das Gehäuse 18 des Feldgerätes 10 verschwenkbar bzw. knickbar ausgebildet. Die Länge des Gehäuses 18 außerhalb des Behälters 40 kann durch das Abknicken des Gehäuses 18 reduziert werden, sodass das Feldgerät 10 auch in beengten Situationen einsetzbar ist.The housing 18 of the field device 10 is designed to be pivotable or bendable at the transition area 24. The length of the housing 18 outside the container 40 can be reduced by bending the housing 18, so that the field device 10 can also be used in confined situations.

In 1 ist gut erkennbar, dass das Gehäuse 18 derart knickbar ist, dass es nach Art eines Griffes - mit einem 90° Winkel zwischen dem ersten Gehäuseteil 20 und dem zweiten Gehäuseteil 22 - gestaltet ist und entsprechend das Feldgerät 10 am Gehäuse 18 gegriffen werden kann und mit dem Prozessanschluss 38 in den Behälter 40 einschraubbar ist.In 1 It is clearly visible that the housing 18 can be bent in such a way that it is designed like a handle - with a 90° angle between the first housing part 20 and the second housing part 22 - and accordingly the field device 10 can be gripped at the housing 18 and screwed into the container 40 with the process connection 38.

An einer zum Prozess weisenden Fläche 41 des Gehäuses 18 kann zudem ein thermisch isolierendes Isolierelement angeordnet werden.A thermally insulating element can also be arranged on a surface 41 of the housing 18 facing the process.

In 2 ist ein Feldgerät 10 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass das zweite Gehäuseteil 22 verlängert ist und gegenüber der ersten Ausführungsform der Abstand zwischen der Sensorelektronik 36 und dem Sensorelement 14 vergrößert ist und entsprechend auch der Hohlleiter länger ist (nicht erkennbar). Diese zweite Ausführungsform eines Feldgerätes 10 ist insofern für hohe Temperaturen geeignet, als der Abstand zwischen Sensorelement 14 (hier Antenne 16) und Prozessanschluss 38 zur Sensorelektronik 36 vergrößert ist und die Sensorelektronik 36 damit besser gegenüber hohen Temperaturen geschützt ist.In 2 a field device 10 is shown in a second embodiment. This differs from the first embodiment in that the second housing part 22 is longer and, compared to the first embodiment, the distance between the sensor electronics 36 and the sensor element 14 is increased and the waveguide is correspondingly longer (not visible). This second embodiment of a field device 10 is suitable for high temperatures in that the distance between the sensor element 14 (here antenna 16) and the process connection 38 to the sensor electronics 36 is increased and the sensor electronics 36 is thus better protected against high temperatures.

Die in 3 gezeigte dritte Ausführungsform eines Feldgerätes 10 unterscheidet sich von den ersten beiden Ausführungsformen durch die Gestaltung des Übergangsbereiches 24. Vorliegend weist das Gehäuse 18 weiterhin ein erstes Gehäuseteil 20, ein zweites Gehäuseteil 22 und einen dazwischen angeordneten einen Übergangsbereich 24 auf.In the 3 The third embodiment of a field device 10 shown differs from the first two embodiments in the design of the transition region 24. In the present case, the housing 18 further comprises a first housing part 20, a second housing part 22 and a transition region 24 arranged therebetween.

Der Übergangsbereich 24 umfasst hier drei Übergangselemente 42, 44, 46 zum Herstellen eines Knickes in dem Gehäuse 18. Bei den Übergangselementen 42, 44, 46 handelt es sich jeweils um zylinderförmige Elemente, welche relativ zueinander verdrehbar sind, wodurch effektiv ein Winkel zwischen dem ersten Gehäuseelement 20 und dem zweiten Gehäuseelement 22 einstellbar ist. Direkt an das erste Gehäuseteil 20 grenzt das schräg abgeschnittenes zylinderförmiges Übergangselement 42 an und an das zweite Gehäuseteil 22 grenzt das schräg abgeschnittene zylinderförmige Übergangselement 46 an. Dazwischen ist das zylinderförmige Übergangselement 44 angeordnet. Durch Verdrehen der Übergangselemente 42, 44, 46 relativ zueinander, wird die Erstreckungsrichtung des Gehäuses 18 geändert und entsprechend ein Knick erzeugt.The transition region 24 here comprises three transition elements 42, 44, 46 for producing a bend in the housing 18. The transition elements 42, 44, 46 are each cylindrical elements which can be rotated relative to one another, whereby an angle between the first housing element 20 and the second housing element 22 can effectively be set. The obliquely cut cylindrical transition element 42 borders directly on the first housing part 20 and the obliquely cut cylindrical transition element 46 borders on the second housing part 22. The cylindrical transition element 44 is arranged in between. By rotating the transition elements 42, 44, 46 relative to one another, the direction of extension of the housing 18 is changed and a bend is created accordingly.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
FeldgerätField device
1212
FüllstandsensorLevel sensor
1414
SensorelementSensor element
1616
Antenneantenna
1818
GehäuseHousing
2020
erstes Gehäuseteilfirst housing part
2222
zweites Gehäuseteilsecond housing part
2424
ÜbergangsbereichTransition area
2626
prozessfernes Endeprocess-distant end
2828
ProzessendeEnd of process
3030
KugelgelenkBall joint
3232
Auswerte- und SteuerelektronikEvaluation and control electronics
3434
SteckeranschlussPlug connection
3636
SensorelektronikSensor electronics
3838
ProzessanschlussProcess connection
4040
Behältercontainer
4141
FlächeArea
4242
ÜbergangselementTransition element
4444
ÜbergangselementTransition element
4646
ÜbergangselementTransition element

Claims (10)

Feldgerät mit einem Gehäuse (18), mit einem Sensorelement (14) zur Erfassung einer Prozessgröße, mit einem Prozessanschluss (38), mit einer Auswerte- und/oder Steuerelektronik (32) und mit einer Sensorelektronik (36), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) auf einer einem Prozessende (28) des Gehäuses (18) abgewandten Seite des Prozessanschlusses (38) in mindestens einem Übergangsbereich (24) verdrehbar und/oder knickbar ist.Field device with a housing (18), with a sensor element (14) for detecting a process variable, with a process connection (38), with evaluation and/or control electronics (32) and with sensor electronics (36), characterized in that the housing (18) can be rotated and/or bent in at least one transition region (24) on a side of the process connection (38) facing away from a process end (28) of the housing (18). Feldgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) in mindestens einem Übergangsbereich (24) ein Gelenk (30) aufweist.Field device according to the preceding claim, characterized in that the housing (18) has a joint (30) in at least one transition region (24). Feldgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Übergangsbereich (24) durch mehrere Übergangselemente (42, 46, 46) realisiert ist.Field device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one transition region (24) is realized by several transition elements (42, 46, 46). Feldgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangselemente (42, 44, 46) mittels Schraubverschluss, Klickverschluss, Verrastung und/oder Bajonettverschluss verbunden sind.Field device according to the preceding claim, characterized in that the transition elements (42, 44, 46) are connected by means of a screw closure, click closure, latching and/or bayonet closure. Feldgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldgerät (10) Mittel zur Erkennung der einzelnen Bauteile (20, 22, 24, 32, 36) aufweist.Field device according to one of the preceding claims, characterized in that the field device (10) has means for detecting the individual components (20, 22, 24, 32, 36). Feldgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und/oder Steuerelektronik (32) beabstandet zur Sensorelektronik (36) angeordnet ist.Field device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation and/or control electronics (32) are arranged at a distance from the sensor electronics (36). Feldgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen der Auswerte- und/oder Steuerelektronik (32) und der Sensorelektronik (36) mittels eines Schleifkontaktes erfolgt.Field device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical connection between the evaluation and/or control electronics (32) and the sensor electronics (36) is made by means of a sliding contact. Feldgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Feldgerät (10) um ein nach dem Radarprinzip arbeitenden Füllstandsensor (12) handelt, wobei der Füllstandsensor (12) einen Hohlleiter aufweist.Field device according to one of the preceding claims, characterized in that the field device (10) is a level sensor (12) operating according to the radar principle, wherein the level sensor (12) has a waveguide. Feldgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zum Prozess weisenden Flächen des Gehäuses (18) ein Isolierelement angeordnet ist.Field device according to one of the preceding claims, characterized in that an insulating element is arranged on the surfaces of the housing (18) facing the process. Feldgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an dem Gehäuse (18) ein drehbares und/oder neigbares Display und/oder eine drehbare und/oder neigbare Versorgungseinheit angeordnet ist.Field device according to one of the preceding claims, characterized in that a rotatable and/or tiltable display and/or a rotatable and/or tiltable supply unit is arranged on the housing (18).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2713213B1 (en) 1977-03-25 1978-03-23 Robert Buck Switching device, especially electronic, non-contact switching device
EP2239546A1 (en) 2009-04-09 2010-10-13 VEGA Grieshaber KG Sensor housing with solar module for a field device
DE102013114045A1 (en) 2013-12-13 2015-06-18 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg System for determining and / or monitoring a process variable of a medium

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