DE10316299B4

DE10316299B4 - Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße

Info

Publication number: DE10316299B4
Application number: DE2003116299
Authority: DE
Inventors: Amir Vahid-Yousefnia
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: WO2004090480A3; WO2004090480A2; DE10316299A1

Abstract

Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße eines Mediums,
mit mindestens einem Sensor (1),
der mindestens über einen vom Prozess abgewandten Sensorhals (5) verfügt,
mit mindestens einem Gehäuse (10),
das mindestens über einen dem Prozess zugewandten Verbindungsabschnitt (15) für die Verbindung des Sensors (1) mit dem Gehäuse (10) verfügt,
wobei der Sensorhals (5) und der Verbindungsabschnitt (15) derartig ausgestaltet sind, dass der Sensorhals (5) in den Verbindungsabschnitt (15) einführbar ist, oder dass der Verbindungsabschnitt (15) in den Sensorhals (5) einführbar ist,
und wobei der Sensorhals (5) und/oder der Verbindungsabschnitt (15) über einen Gewindeeingriff (20) verfügt, welcher mindestens eine Abschrägung (21) aufweist,
mit einer ein Innengewinde aufweisenden Überwurfmutter (25),
die an den Gewindeeingriff (20) anschraubbar ist, die mindestens einen Abschnitt (26) mit einem geringeren Innendurchmesser als das Innengewinde aufweist, und die zumindest in dem Abschnitt (26) mit dem geringeren Innendurchmesser...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße eines Mediums, mit mindestens einem Sensor, der mindestens über einen vom Prozess abgewandten Sensorhals verfügt, und mit mindestens einem Gehäuse, das mindestens über einen dem Prozess zugewandten Verbindungsabschnitt für die Verbindung des Sensors mit dem Gehäuse verfügt. Bei dem Messgerät handelt es sich beispielsweise um ein Füllstandmessgerät. Bei den Prozessgrößen kann es sich außer dem Füllstand beispielsweise auch um Druck, Viskosität oder um die Dichte z. B. einer Flüssigkeit in einem Behälter handeln.
Von der Anmelderin werden unter der Bezeichnung „Micropilot” Messgeräte zur Bestimmung des Füllstandes hergestellt und vertrieben. Bei diesen Mess- oder Feldgeräten wird ein Mikrowellensignal in Richtung des Mediums abgestrahlt und z. B. aus der Laufzeit des reflektierten Signals wird der Füllstand berechnet. Solche und auch viele andere Messgeräte bestehen zumindest aus dem eigentlichen Messsensor, in dem sich beispielsweise Sender und Empfänger befinden, und einem Gehäuse, in dem z. B. die Auswerteelektronik und eine Anzeige- oder sonstige Kommunikationseinheit untergebracht sind. Diese modulare Gestaltung des Messgerätes erlaubt es, Gehäuse und Sensor getrennt auszuwechseln. Wichtig ist jedoch, dass Sensor und Gehäuse gut und sicher miteinander verbunden werden müssen. Dabei sind mehrere Punkte zu beachten. Um eine einfache Austauschbarkeit auch vor Ort zu gewährleisten, sollte die Verbindung möglichst leicht lösbar sein. Sinnvoll ist es auch, wenn das Gehäuse gegenüber dem eingebauten Sensor verdrehbar bleibt, so dass beispielsweise die Anzeigeeinheit so ausgerichtet werden kann, dass sie für den Benutzer gut zugänglich ist. Weiterhin sind der Sensor und das Gehäuse über Kabel und Leitungen miteinander verbunden. Daher sollte die Verbindung so sein, dass die Kabel beim Zusammenbau nicht oder möglichst kaum gegeneinander verdreht werden. Die Verbindung sollte auch eine Abdichtung des Innenraums aus Sensor und Gehäuse gegenüber Umwelteinflüssen und gegenüber dem Medium erlauben.
Gemäß dem Stand der Technik ist eine Variante, dass z. B. der Sensor in das Gehäuse eingeführt wird. Durch das Gehäuse wird dann eine Gewindeschraube gegen den Sensorhals geschraubt. Ein Nachteil ist, dass eine solche Verbindung bei unterschiedlichen Materialien – z. B. Metall und Kunststoff – von Sensor und Gehäuse nicht unproblematisch ist. Weiterhin wird der Übergangsbereich Sensor-Gehäuse meist durch einen O-Ring gegen die Umgebung abgedichtet und z. B. durch einen Gewindestift mechanisch fixiert. Durch den punktuellen einseitigen Druck des Gewindestifts auf den O-Ring bildet sich meist auf der gegenüberliegenden Seite des O-Ringes eine undichte Stelle. Somit ist dieses Verfahren durchaus unbefriedigend. Aus der Patentschrift US 6062095 ist eine Variante mit einem Verbindungsstück bekannt, wobei das Verbindungsstück einerseits in das Gehäuse eingeschraubt ist und andererseits in eine Ausnehmung des Sensorgehäuses eingebracht und mit diesem über eine Überwurfmutter verbunden ist. Der Nachteil dieser Variante ist, dass das Verbindungsstück ein zusätzliches Bauteil darstellt, was das Prozessgerät aufwendiger in der Herstellung und teurer macht. Eine weitere Variante ist, dass Sensor und Gehäuse mittels Gewinden ineinander verschraubt werden. Nachteilig ist, dass dies ein schnelles Trennen verhindert und dass das Drehen Schwierigkeiten für die Verkabelung bereitet.
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache Verbindung zwischen Sensor und Gehäuse zu ermöglichen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße eines Mediums gelöst, mit mindestens einem Sensor, der mindestens über einen vom Prozess abgewandten Sensorhals verfügt, mit mindestens einem Gehäuse, das mindestens über einen dem Prozess zugewandten Verbindungsabschnitt für die Verbindung des Sensors mit dem Gehäuse verfügt, wobei der Sensorhals und der Verbindungsabschnitt derartig ausgestaltet sind, dass der Sensorhals in den Verbindungsabschnitt einführbar ist, oder dass der Verbindungsabschnitt in den Sensorhals einführbar ist, und wobei der Sensorhals und/oder der Verbindungsabschnitt über einen Gewindeeingriff verfügt, welcher mindestens eine Abschrägung aufweist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Überwurfmutter, die an den Gewindeeingriff anschraubbar ist, die mindestens einen Abschnitt mit einem geringeren Innendurchmesser als das Innengewinde aufweist, und die zumindest in dem Abschnitt mit dem geringeren Innendurchmesser eine innenliegende Abschrägung aufweist, und mit einem Klemmring, welcher mindestens zwei an die Abschrägungen des Gewindeeingriffs und der Überwurfmutter angepasste Abschrägungen aufweist, wobei der Klemmring derart zwischen der Überwurfmutter und dem Gewindeeingriff angeordnet ist, dass ein Anschrauben der Überwurfmutter an den Gewindeeingriff Druck auf den Klemmring ausübt und den Klemmring gegen den Sensorhals und/oder gegen den Verbindungsabschnitt drückt, sodass eine Reibeverbindung zwischen Sensor und Gehäuse geschaffen ist. Zunächst wird also der Sensorhals in den Verbindungsabschnitt oder der Verbindungsabschnitt wird in den Sensorhals eingeführt. Mindestens das jeweils andere Bauteil, also z. B. der Verbindungsabschnitt, wenn der Sensorhals in ihn eingeführt wird, weist einen Gewindeeingriff, also ein Außengewinde auf. Der Gewindeeingriff und die Überwurfmutter sind so ausgestaltet, dass die Überwurfmutter auf den Gewindeeingriff geschraubt wird. Die eigentliche und den Sensor haltende Verbindung kommt dann über den Klemmring zustande. Dieser Klemmring besteht beispielsweise aus einem Metall. Der Gewindeeingriff weist mindestens eine Abschrägung auf. Dies dient dazu, dass der Klemmring gegen den Sensorhals, bzw. gegen den Verbindungsabschnitt gedrückt wird. Die Überwurfmutter weist mindestens einen Abschnitt mit einem geringeren Innendurchmesser als das Innengewinde der Überwurfmutter auf. Dieser Abschnitt kann zum einen vor dem Verschrauben dazu dienen, dass der Klemmring nicht herunterfallen kann. Zum anderen ist dieser Abschnitt eine sehr einfache Ausgestaltung, durch die der Klemmring gegen den Gewindeeingriff und gegen Sensorhals oder Verbindungsabschnitt gedrückt wird. Die Überwurfmutter weist in dem Abschnitt mit dem geringeren Innendurchmesser eine dem Klemmring zugewandte Abschrägung auf. Durch diese Ausgestaltungen der Abschrägungen beim Gewindeeingriff, bzw. bei der Überwurfmutter kann die parallel zur Sensorachse wirkende Schraubkraft optimal und konzentrisch auf den Klemmring abgelenkt werden.
Durch das Anschrauben der Überwurfmutter wird der Klemmring gegen den Gewindeeingriff und gegen den Sensorhals oder gegen den Verbindungsabschnitt gedrückt. Letzteres hängt davon ab, ob der Sensorhals in den Verbindungsabschnitt oder ob der Verbindungsabschnitt in den Sensorhals eingeführt worden ist. Es dürfte der fachlich qualifizierten Person jedoch leichtfallen, sich entsprechend wirkende Ausgestaltungen zu überlegen. Durch diesen Druck des Klemmrings ergibt sich eine Reibeverbindung, die ein Herausrutschen verhindert. Der Vorteil liegt darin, dass diese Befestigung auf den vollem Umfang des eingeführten Bauteils wirkt und nicht nur punktuell. Weiterhin kann immer noch das Gehäuse problemlos gedreht werden, um z. B. die Anzeigeeinheit optimal auszurichten. Ein Vorteil ist auch das sehr leichte Lösen der Verbindung, wobei ein Anlockern der Überwurfmutter ausreicht. Weiterhin bereiten unterschiedliche Materialien von Sensor und Gehäuse keinerlei Schwierigkeiten.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Abschrägung der Überwurfmutter einen Winkel von ungefähr 45° aufweist. Eine weitere Ausgestaltung beinhaltet, dass die Abschrägung des Gewindeeingriffs einen Winkel von ungefähr 45° aufweist. Bei diesen Abschrägungen – bei der Überwurfmutter und beim Gewindeeingriff – befindet sich jeweils der enge Bereich in Außenrichtung und die Abschrägungen öffnen sich in Richtung des Innenraums von Sensor und Gehäuse. Durch den Winkel im Bereich von 45° findet vor allem eine sehr gute konzentrische Kraftübertragung und Kraftwirkung auf den Klemmring statt, die eine radiale Fixierung von Sensor und Gehäuse ermöglicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass eine Aussparung im Sensorhals und/oder im Verbindungsabschnitt für einen O-Ring vorgesehen ist. Dies ermöglicht die Abdichtung des Sensors und des Gehäuses z. B. gegenüber dem Eindringen des Mediums. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: eine Ausgestaltung der Verbindung von Sensor und Gehäuse;
1a: eine Vergrößerung eines Abschnitts der 1; und
2: eine andere Ausgestaltung der Erfindung.
1 zeigt eine Ausgestaltung des Messgerätes bestehend aus dem Sensor 1 und dem Gehäuse 10, in dem sich z. B. Auswertelektronik, Kommunikationselektronik, Schnittstellen, Bedien- und Anzeigeeinheiten befinden. Vergrößert ist in 1a der Abschnitt A der 1 dargestellt. In dieser Ausgestaltung ist der Sensorhals 5 in den Verbindungsabschnitt 15 des Gehäuses 10 eingeführt. Der Sensorhals 5 und der Verbindungsabschnitt 15 ist im hier gezeigten Fall im Bereich der Verbindung von Sensor 1 und Gehäuse 10 zylindrisch ausgeführt. Der Verbindungsabschnitt 15 weist daher auch den Gewindeeingriff 20 auf, an den die Überwurfmutter 25 angeschraubt ist. Durch das Befestigen der Überwurfmutter 25 an dem Gewindeeingriff 20 wird Druck auf den Klemmring 30 ausgeübt. Dieser Klemmring 30 kann beispielsweise aus Metall bestehen. Die Druckausübung wird optimiert durch die Ausgestaltung der Abschrägungen 27 und 21 der Überwurfmutter 25 und des Gewindeeingriffs 20. Diese Abschrägungen bewirken auch eine breite Fläche, an der der Klemmring 30 an dem Sensorhals 5 anliegt. Durch diesen Druck wird eine Reibeverbindung zwischen dem Sensor 1 und dem Gehäuse 10 geschaffen. Oberhalb des Klemmrings 30 in Richtung des Gehäuses 10 befindet sich in einer entsprechend ausgebildeten Aussparung 35 ein O-Ring 40, der das Gehäuse 10 und den Sensor 1 abdichtet.
2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Verbindung, wobei im gezeigten Fall der Verbindungsabschnitt 15 in den Sensorhals 5 eingeführt wird. Diese Ausgestaltung ist also quasi eine gespiegelte Ausführung des Beispieles in 1. Dementsprechend sitzt der Abschnitt 26 mit geringerem Innendurchmesser der Überwurfmutter 25 auch von der Gehäuseseite her auf dem Gewindeeingriff 5 auf, und der O-Ring 40 in der Aussparung 35 befindet sich in Richtung des Sensors 1 und somit in Richtung des Prozesses.

1: Sensor
5: Sensorhals
10: Gehäuse
15: Verbindungsabschnitt
20: Gewindeeingriff
21: Abschrägung des Gewindeeingriffs
25: Überwurfmutter
26: Abschnitt mit geringerem Innendurchmesser der Überwurfmutter
27: Abschrägung der Überwurfmutter
30: Klemmring
35: Aussparung
40: O-Ring

Claims

Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße eines Mediums, mit mindestens einem Sensor (1), der mindestens über einen vom Prozess abgewandten Sensorhals (5) verfügt, mit mindestens einem Gehäuse (10), das mindestens über einen dem Prozess zugewandten Verbindungsabschnitt (15) für die Verbindung des Sensors (1) mit dem Gehäuse (10) verfügt, wobei der Sensorhals (5) und der Verbindungsabschnitt (15) derartig ausgestaltet sind, dass der Sensorhals (5) in den Verbindungsabschnitt (15) einführbar ist, oder dass der Verbindungsabschnitt (15) in den Sensorhals (5) einführbar ist, und wobei der Sensorhals (5) und/oder der Verbindungsabschnitt (15) über einen Gewindeeingriff (20) verfügt, welcher mindestens eine Abschrägung (21) aufweist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Überwurfmutter (25), die an den Gewindeeingriff (20) anschraubbar ist, die mindestens einen Abschnitt (26) mit einem geringeren Innendurchmesser als das Innengewinde aufweist, und die zumindest in dem Abschnitt (26) mit dem geringeren Innendurchmesser eine innenliegende Abschrägung (27) aufweist, und mit einem Klemmring (30), welcher mindestens zwei an die Abschrägungen (21, 27) des Gewindeeingriffs (20) und der Überwurfmutter (25) angepasste Abschrägungen aufweist, wobei der Klemmring (30) derart zwischen der Überwurfmutter (25) und dem Gewindeeingriff (20) angeordnet ist, dass ein Anschrauben der Überwurfmutter an den Gewindeeingriff Druck auf den Klemmring ausübt und den Klemmring gegen den Sensorhals (5) und/oder gegen den Verbindungsabschnitt (15) drückt, sodass eine Reibeverbindung zwischen Sensor (1) und Gehäuse (10) geschaffen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschrägung (21) des Gewindeeingriffs (20) und/oder die Abschrägung (27) der Überwurfmutter (25) einen Winkel von ungefähr 45° aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aussparung (35) im Sensorhals (5) und/oder im Verbindungsabschnitt (15) für einen O-Ring (40) vorgesehen ist.