EP1625643B1 - Steckverbinderkupplung - Google Patents

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Publication number
EP1625643B1
EP1625643B1 EP04733560A EP04733560A EP1625643B1 EP 1625643 B1 EP1625643 B1 EP 1625643B1 EP 04733560 A EP04733560 A EP 04733560A EP 04733560 A EP04733560 A EP 04733560A EP 1625643 B1 EP1625643 B1 EP 1625643B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
coupling body
sensor
interface
axial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04733560A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1625643A1 (de
Inventor
Lothar Auerswald
Torsten Pechstein
Ingrid Wunderlich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10352159A external-priority patent/DE10352159A1/de
Application filed by Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG filed Critical Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Publication of EP1625643A1 publication Critical patent/EP1625643A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1625643B1 publication Critical patent/EP1625643B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/625Casing or ring with bayonet engagement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2101/00One pole

Definitions

  • the present invention relates to a connector coupling, in particular a connector coupling for sensors.
  • sensors can be, for example, sensors of process measuring technology and analysis measuring technology.
  • the sensors according to the invention include i.a. potentiometric sensors, such as pH sensors or ORP sensors, amperometric sensors, turbidimetric sensors, pressure sensors, level sensors, flow sensors, humidity sensors, temperature sensors, as well as spectrometric and chromatographic sensors and sensors for determining the dissolved gas concentration or ion concentration in a medium.
  • Said sensors usually have a modular construction with a sensor module and a converter module.
  • the sensor module has a sensor for detecting a variable to be measured and a sensor interface for the converter module, via which data and possibly energy are transmitted.
  • the sensor module can also have electronic circuits for processing the signal of the elementary sensor.
  • the converter usually has a further circuit for processing the measuring signal and a signal output, via which a signal representing the measured value is output, for example as a 4 .. 20 mA current signal or to the Profibus, Foundation Fieldbus or another protocol.
  • the mechanical coupling of the sensor interface with a converter interface or with a plug head, to which the sensor interface is connected usually takes place via the frictional engagement between complementary electrically conductive contact surface pairs such as sockets and pins and often via an additional mechanical security, for example with a Sich ceremoniessüberwrurfsmutter.
  • the fuse cap nut is For example, it is arranged on a converter housing or on a plug head housing and engages with the sensor module.
  • the solution described is disadvantageous for various reasons, as will be explained using the example of a pH sensor.
  • the sensor modules are secured with a process connection thread in a process connection, wherein the axis of the process connection thread is aligned with the axis of the securing union nut.
  • the release of the securing cap nut requires greater torque than the release of the process connection thread, so there is a risk that the latter can be opened accidentally, and the sensor module is unscrewed from the process connection over several revolutions.
  • a connector coupling with inductive interfaces and a bayonet lock is from the document WO 98/52172 A known.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a connector coupling, which overcomes the disadvantages described.
  • the object is achieved by the connector coupling according to the independent claim 1.
  • the connector coupling comprises a first coupling body with first locking means of a bayonet closure and a first interface for outputting and / or receiving signals and / or energy, and a second coupling body with second locking means of a bayonet closure and a second interface for outputting and / or receiving signals and / or energy, wherein the second coupling body is complementary to the first coupling body and connectable thereto, the second locking means are complementary to the first locking means and are engageable with these and the second interface is complementary to the first interface.
  • the first and second latching means preferably comprise mutually complementary axial abutment surfaces.
  • the term axial stop surfaces denotes such surfaces which cause an effective stop as a safeguard against axial relative movements of the first coupling body relative to the second coupling body on the stop surfaces addition.
  • the angle between the surface normal of the first and the second axial abutment surface and the axis of rotation of the bayonet joint or the connection axis of the connector coupling is less than 20 °, preferably less than 10 °, and more preferably not more than about 5 °.
  • the first locking means are formed integrally with the first coupling body, while the second locking means are formed as with respect to a base body of the second coupling body movable assembly and coupled thereto.
  • the first and the second coupling body preferably have, at least in sections, a substantially axial-symmetrical structure.
  • the first coupling body comprises a cylindrical portion which is insertable into a cylindrical opening of the second coupling body.
  • the cylindrical opening is preferably formed as a recess in a cylindrical sleeve portion of the second coupling body.
  • the first and second latching means are formed as recesses and complementary projections which engage with each other.
  • the first coupling body has recesses in a cylindrical end section on the lateral surface of the cylinder as first latching means.
  • the second coupling body comprises an at least partially cylindrical base body and an at least partially cylindrical latching means carrier, wherein the latching means carrier is arranged coaxially on the base body, rotatable about a common axis and fixed in the axial direction.
  • the locking means carrier For example, comprises a sleeve member from the inner wall, the second locking means extending radially inwardly as projections.
  • the base body and the latching means carrier can have mutually complementary axial securing means, which engage in one another.
  • the axial securing means may comprise, for example, an annular or at least one annular portion-shaped securing recess and at least one complementary securing projection.
  • the connector coupling further comprises a basic body fuse, which prevents rotation of the main body of the second coupling body with respect to the first coupling body.
  • the basic body fuse comprises mutually complementary first and second basic body securing elements, which are formed on the first coupling body and on the base body of the second coupling body, and which engage with one another when the first coupling body is connected to the second coupling body.
  • this embodiment offers the advantage that torques which are introduced, for example, via a connecting cable into the main body of the second coupling body, can never lead to an unintentional opening of the bayonet closure.
  • the sequence of movement of the bayonet lock is given by the movement of the second locking means with respect to the first locking means.
  • the configured, for example, as recesses first locking means in the first coupling body have in a structure in which the recesses each comprise an axial portion, which adjoins an azimuthal portion having an axial abutment surface against which rest the second locking means with closed bayonet closure.
  • second locking means When connecting the first coupling body with the second coupling body designed as projections second locking means are first inserted into the axial portion of the recesses until they are aligned with the azimuthal section. To close the bayonet closure, the projections can then be rotated by means of the locking means carrier in the azimuthal section. The opening of the bayonet closure for releasing the coupling body from each other runs mutatis mutandis in the reverse order.
  • the axial stop surfaces of the first locking means may have a very slight Azimutinhlindtechnik to adjust the axial seat of the second coupling body with respect to the first coupling body with the locking position of the bayonet lock.
  • an elastic deformation body can be arranged between the end faces of the coupling bodies.
  • the axial sections of the recesses of the first latching means serve as the first basic element securing elements.
  • the second basic body securing elements comprise axial projections which extend from the end face of the main body and which engage in the axial sections of the recesses of the first locking means when the first coupling body is connected to the second coupling body.
  • an anti-twist device can still be provided which, for example, can be arranged between the first coupling body and the latching means carrier or the second latching means.
  • complementary security elements can be provided with a suitable angle-dependent contours.
  • the invention makes sense to provide an anti-rotation between the latching means carrier and the main body of the second coupling body.
  • at least the locked end position of the bayonet joint has an at least local minimum with regard to the deformation energy of the at least one securing element.
  • a local minimum can be provided in terms of deformation energy in the open position, in which the projections of the second locking means are aligned with the axial projections of the second basic body securing elements in the azimuthal direction.
  • the first and the second securing element comprise mutually complementary contours, which are guided along each other during rotation and press against each other, wherein at least the contour of a securing element is azimuth dependent.
  • at least one suitable contour can be provided in the axial securing recess.
  • the first coupling body and the second coupling body comprise mutually complementary inductive interfaces for the galvanically isolated transmission of energy and data as described in earlier applications of the same Applicant.
  • Both coupling bodies are hermetically sealed in the area of the interfaces and have no bushings.
  • the connector coupling of a sensor comprises a sensor module 1 with a cylindrical sensor body 10 and a plug head module 2, with a cylindrical plug head body 20, which is attachable to the sensor body 10 with a sleeve-shaped end portion 21, wherein the plug head side interface pin 24 in the sensor-side interface socket 16 is inserted.
  • projections 22 extend radially inwardly to engage with recesses 11 on the lateral surface of the sensor body and to form a bayonet lock.
  • the recesses 11 comprise an axial portion 12 and an azimuthal portion 13. In the azimuthal portion, an axial stop surface 14 is provided, which prevents the removal of the sensor module 1 from the plug head module 2 when the bayonet lock is locked.
  • an axial ribs 15 are arranged, on which the radially inwardly directed lateral surfaces of the radially inwardly extending projections 22 sit with their winkeiplexen contour. This causes a result Anti-rotation due to a slight elastic deformation of the sleeve-shaped end portion whose energy curve in Fig.2 is shown.
  • an elastic ring 25 is arranged at its base, which is slightly pressed against the end face of the cylindrical body 12 when closing the bayonet closure. As a result, a slight axial bias is effected.
  • the sensor For installation of the sensor 1 at a measuring station, the sensor comprises process connection 17 with a hollow screw 18 which is rotatably secured with respect to the sensor body with a ring 19.
  • a sensor module 101 is based on Fig. 3 explained.
  • a sensor body 110 is arranged, which is hermetically sealed to the environment, and serves as a coupling body for connection to a plug head body.
  • the sensor body 110 in an end portion facing the plug head body, comprises an inductive interface for exchanging data and for receiving energy.
  • the sensor body 110 on the lateral surface of the plug head body facing end portion angled recess which serves as a first locking means of a bayonet closure.
  • the angled recess comprises an axial portion 112 which is open towards the end face of the sensor body and adjoins an angled azimuthal portion 113 at a distance from the end face.
  • the azimuthal portion 113 comprises an axial abutment surface 114 facing the end face of the sensor body.
  • the axial abutment surface 114 preferably has an azimuthal-dependent axial contour which causes a plug head body to be more strongly attracted to the sensor body when the bayonet closure is closed.
  • the sensor body 110 comprises a Process connection with a hollow screw 118 which is secured by means of a securing ring 119.
  • FIGS. 4 . 5a and 5b illustrate the interaction of the components of the connector coupling according to the invention.
  • the plug head module comprises a plug head body with a partially cylindrical base body 120, on which a sleeve-like latching means carrier 121 is attached, wherein the Rastmittei Vietnamese 121 axially fixed relative to the base 121 and in the azimuthal direction at least over a diaper area is freely movable, the closing and opening of the bayonet closure is required.
  • the main body 120 includes a first cylindrical portion having a first radius and a second cylindrical portion having a second radius that is less than the first radius. Between the first portion and the second portion extends an annular groove 127 which is bounded in the axial direction by radial steps to the first portion and the second portion of the base body 120, wherein the radial stages serve as axial abutment surfaces.
  • the sleeve-like latching means carrier 121 abuts with its first end face facing the first portion of the base body, against the axial stop surface, which is formed by the radial step between the annular groove and the first portion of the base body.
  • the locking means carrier 121 From the inner wall of the locking means carrier 121 extends in a subsequent to the first end face first end portion at least one locking lug 128 radially inwardly, which abuts the formed by the radial step between the annular groove and the second portion axial stop surface.
  • a plurality of latching lugs are distributed over the circumference of the inner wall, or a circumferential latching lug can be provided.
  • the front edge of the locking lug 128 preferably has a chamfer in order to facilitate the attachment of the latching means carrier 121 to the base body.
  • axial projections 123 extend, which in each case engage in an axial section 112 of the complementary recesses on the sensor body 110 when the plug head body is connected to the sensor body 110.
  • the sleeve-like latching means carrier 121 projects beyond the axial projections 123 in the axial direction with its second end section.
  • projections 124 extend radially inwardly, wherein the projections serve as a second locking means for the bayonet closure.
  • the projections 124 are distributed over the circumference of the inner wall in such a way that they are aligned with the axial projections 123 with respect to their azimuthal position with appropriate adjustment of the azimuth angle between locking means carrier 121 and body 120, as in Fig. 5a is shown.
  • the plug head body can be plugged onto the sensor body 110, wherein the radial projections 122 are arranged in the transition region between the axial portion 112, and the azimuthal portion 113 of the recesses on the sensor body, when the plug head body is attached to the sensor body.
  • the radial projections 122 are brought into the azimuthal portion 113 of the recesses, whereby the bayonet lock is locked, as in FIG. 5b is shown.
  • azimuth-dependent contours between the Raststoffarna 121 and the base 120 are provided which, for example, as radial contours on the outer surface of the annular groove 127 or a corresponding Ringnutabitess or the latching lug can be trained.
  • the contours cause the at least one locking lug 128 is elastically deflected azimuth depending, wherein the contours are arranged so that at least in the closed position, but preferably also in the open position, local minimums of the deformation are.
  • the contour may be, for example, a rib which protrudes radially from the lateral surface of the annular groove 127, wherein the locking lug 128 must slide during the rotation of the latching means carrier between the positions over the rib and is lifted from this. In this way the two positions are stabilized.
  • an angle-dependent contour can also be provided elsewhere.
  • the anti-rotation device described in connection with the first embodiment may additionally be used in the azimuthal region of the recesses of the sensor body.
  • the interface for the transmission of data and energy also in the second embodiment comprises an inductive coupler which on the side of the plug head module 102 has a pin 124 which protrudes axially from the second end face of the main body 120 in the center thereof.
  • the pin 124 is disposed in a complementary socket of the sensor body 110.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbinderkupplung, insbesondere eine Steckverbinderkupplung für Sensoren. Diese Sensoren können beispielsweise Sensoren der Prozeßmeßtechnik und der Analysemeßtechnik sein. Zu den erfindungsgemäßen Sensoren gehören u.a. potentiometrische Sensoren, wie pH-Sensoren oder Redox-Sensoren, amperometrische Sensoren, turbidimetrische Sensoren, Drucksensoren, Füllstandssensoren, Durchflußsensoren, Feuchtesensoren, Temperatursensoren, sowie spektrometrische und chromatographische Sensoren und Sensoren zur Bestimmung der gelösten Gaskonzentration oder lonenkonzentration in einem Medium.
  • Die genannten Sensoren haben gewöhnlich einen modularen Aufbau mit einem Sensormodul und einem Umformermodul. Das Sensormodul weist einen Sensor zum Erfassen einer zu messenden Größe und eine Sensorschnittstelle für das Umformermodul auf, über welche Daten und ggf. Energie übertragen werden. Das Sensormodul kann zudem elektronische Schaltungen zur Prozessierung des Signals des Elementarsensors aufweisen. Der Umformer weist gewöhnlich eine weitere Schaltung zur Verarbeitung des Meßsignals und einen Signalausgang auf, über den ein den Meßwert repräsentierendes Signal, beispielsweise als 4 .. 20 mA-Stromsignal oder nach dem Profibus, Foundation Fieldbus oder einem anderen Protokoll ausgegeben wird.
  • Die mechanische Kopplung der Sensorschnittstelle mit einer Umformerschnittstelle bzw. mit einem Steckkopf, an den die Sensorschnittstelle angeschlossen wird, erfolgt gewöhnlich über den Reibschluß zwischen komplementären elektrisch leitenden Kontaktflächenpaaren wie Buchsen und Stiften und häufig über eine zusätzliche mechanische Sicherung, beispielsweise mit einer Sicherungsüberwrurfsmutter. Die Sicherungsüberwurfsmutter ist beispielsweise an einem Umformergehäuse oder an einem Steckkopfgehäuse angeordnet ist und gelangt mit dem Sensormodul in Eingriff.
  • Die beschriebene Lösung ist jedoch aus verschiedenen Gründen nachteilig, wie am Beispiel eines pH-Sensors erläutert werden soll. Häufig sind die Sensormodule mit einem Prozeßanschlußgewinde in einen Prozeßanschluß gesichert, wobei die Achse des Prozeßanschlußgewindes mit der Achse der Sicherungüberwurfmutter fluchtet. Wenn nun das Lösen der Sicherungüberwurfsmutter ein größeres Drehmoment fordert als das Lösen des Prozeßanschlußgewindes, so besteht die Gefahr, daß letzteres versehentlich geöffnet werden kann, und das Sensormodul aus dem Prozeßanschluß über mehrere Umdrehungen herausgeschraubt wird.
  • Eine Steckverbinderkupplung mit induktiven Schnittstellen und einem Bajonettverschluss ist vom Dokument WO 98/52172 A bekannt. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbinderkupplung bereitzustellen, welche die beschriebenen Nachteile überwindet. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Steckverbinderkupplung gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Die erfindungsgemäße Steckverbinderkupplung umfaßt einen ersten Kupplungskörper mit ersten Rastmitteln eines Bajonettverschlusses und einer ersten Schnittstelle zum Ausgeben und/oder Empfangen von Signalen und/oder Energie, sowie einen zweiten Kupplungskörper mit zweiten Rastmitteln eines Bajonettverschlusses und einer zweiten Schnittstelle zum Ausgeben und/oder Empfangen von Signalen und/oder Energie, wobei der zweite Kupplungskörper komplementär zu dem ersten Kupplungskörper und mit diesem verbindbar ist, die zweiten Rastmittel komplementär zu den ersten Rastmitteln sind und mit diesen in Eingriff bringbar sind und die zweite Schnittstelle komplementär zu der ersten Schnittstelle ist.
  • Die ersten und die zweiten Rastmittel umfassen vorzugsweise zueinander komplementäre axiale Anschlagflächen. Der Begriff axiale Anschlagflächen bezeichnet solche Flächen die einen wirksamen Anschlag als Sicherung gegen axiale Relativbewegungen des ersten Kupplungskörpers gegenüber dem zweiten Kupplungskörper über die Anschlagflächen hinaus bewirken. Beispielsweise beträgt der Winkel zwischen der Oberflächennormalen der ersten bzw. der zweiten axialen Anschlagfläche und der Rotationsachse des Bajonettverschusses bzw. der Verbindungsachse der Steckverbinderkupplung weniger als 20°, bevorzugt weniger als 10°, und weiter bevorzugt nicht mehr als etwa 5°.
  • In der erfindungsgemäßen Steckverbinderkupplung sind die ersten Rastmittel einstückig mit dem ersten Kupplungskörper ausgebildet, während die zweiten Rastmittel als bezüglich eines Grundkörpers des zweiten Kupplungskörpers bewegliche Baugruppe ausgebildet und mit diesem gekoppelt sind.
  • Der erste und der zweite Kupplungskörper weisen vorzugsweise zumindest abschnittsweise eine im wesentlichen axialsyrnmetrische Struktur auf. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste Kupplungskörper einen zylindrischen Abschnitt, der in eine zylindrische Öffnung des zweiten Kupplungskörpers einsteckbar ist. Die zylindrische Öffnung ist bevorzugt als Aussparung in einem zylindrischer Hülsenabschnitt des zweiten Kupplungskörpers ausgebildet.
  • Die ersten und zweiten Rastmittel sind als Aussparungen und komplementäre Vorsprünge ausgebildet, welche miteinander in Eingriff gelangen. Derzeit ist es bevorzugt, daß der erste Kupplungskörper in einem zylindrischen Endabschnitt auf der Mantelfläche des Zylinders als erste Rastmittel Aussparungen aufweist. Der zweite Kupplungskörper umfaßt einen zumindest abschnittsweise zylindrischen Grundkörper und einen zumindest abschnittsweise zylindrischen Rastmittelträger, wobei der Rastmittelträger an dem Grundkörpers koaxial, um eine gemeinsame Achse verdrehbar und in axialer Richtung fixiert angeordnet ist. Der Rastmittelträger umfaßt beispielsweise ein Hülsenelement, von dessen Innenwand sich die zweiten Rastmittel als Vorsprünge radial einwärts erstrecken.
  • Zur axialen Fixierung des Rastmittelträgers bezüglich des Grundkörpers, können der Grundkörper und der Rastmittelträger zueinander komplementäre axiale Sicherungsmittel aufweisen, die ineinander eingreifen. Die axialen Sicherungsmittel können beispielsweise eine ringförmige oder mindestens eine ringabschnittförmige Sicherungsaussparung und mindestens einen komplementären Sicherungsvorsprung umfassen.
  • Die Steckverbinderkupplung umfaßt weiterhin eine Grundkörpersicherung, welche ein Verdrehen des Grundkörpers des zweiten Kupplungskörpers bezüglich des ersten Kupplungskörpers verhindert. Die Grundkörpersicherung umfaßt zueinander komplementäre erste und zweite Grundkörpersicherungselemente, welche an dem ersten Kupplungskörper und an dem Grundkörper des zweiten Kupplungskörpers ausgebildet sind, und die ineinander eingreifen, wenn der erste Kupplungskörper mit dem zweiten Kupplungskörper verbunden ist. Diese Ausgestaltung bietet unter anderem den Vorteil, daß Drehmomente, die beispielsweise über ein Anschlußkabel in den Grundkörper des zweiten Kupplungskörpers eingeleitet werden, niemals zu einer unbeabsichtigten Öffnung des Bajonettverschlusses führen können.
  • Der Bewegungsablauf des Bajonettverschlusses ist bei durch die Bewegung der zweiten Rastmittel bezüglich der ersten Rastmittel vorgegeben. Die beispielsweise als Aussparungen gestalteten ersten Rastmittel im ersten Kupplungskörper weisen im eine Struktur auf, bei der die Aussparungen jeweils einen axialen Abschnitt umfassen, an den sich ein azimutaler Abschnitt anschließt, der eine axiale Anschlagfläche aufweist, an welcher die zweiten Rastmittel bei geschlossenen Bajonettverschluß anliegen.
  • Beim Verbinden des ersten Kupplungskörpers mit dem zweiten Kupplungskörper werden die als Vorsprünge gestalteten zweiten Rastmittel zunächst in den axialen Abschnitt der Aussparungen eingesteckt, bis sie mit dem azimutalen Abschnitt fluchten. Zum Verschließen des Bajonettverschlusses können die Vorsprünge dann Mittels des Rastmittelträgers in den azimutalen Abschnitt verdreht werden. Das Öffnen des Bajonettverschlusses zum Lösen der Kupplungskörper voneinander verläuft sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge.
  • Die axialen Anschlagflächen der ersten Rastmittel können eine ganz leichte Azimutabhängighängigkeit aufweisen, um den axialen Sitz des zweiten Kupplungskörpers bezüglich des ersten Kupplungskörpers mit der Verriegelungsposition des Bajonettverschlusses einstellen zu können. Zum Erhalten einer leichten axialen elastischen Spannung zwischen den Kupplungskörpern kann zwischen den Stirnflächen der Kupplungskörper ein elastischer Verformungskörper angeordnet sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung dienen die axialen Abschnitte der Aussparungen der ersten Rastmittel als die ersten Grundkörpersicherungseiemente. Die zweiten Grundkörpersicherungselemente umfassen axiale Vorsprünge die sich von der Stirnfläche des Grundkörpers erstrecken, und die in die axialen Abschnitte der Aussparungen der ersten Rastmittel eingreifen, wenn der erste Kupplungskörper mit dem zweiten Kupplungskörper verbunden ist.
  • Um zu verhindern, daß der Bajonettverschluß ungewollt geöffnet wird, kann noch eine Verdrehsicherung vorgesehen werden, die beispielsweise zwischen dem ersten Kupplungskörper und dem Rastmittelträger bzw. den zweiten Rastmitteln angeordnen sein kann. Hierzu können, kömplementäre Sicherungselemente mit einer geeigneten winkelabhängigen Konturen vorgesehen sein.
  • Bei der Erfindung bietet sich an, eine Verdrehsicherung zwischen dem Rastmittelträger und dem Grundkörper des zweiten Kupplungskörpers vorzusehen. In dieser Ausgestaltung weist die Verdrehsicherung ein erstes Sicherungselement am ersten Grundkörper zweiten Kupplungskörpers, und ein zweites Sicherungselement am Rastmittelträger auf, wobei zumindest eines der Sicherungselemente beim Verdrehen des Rastmittelträgers bezüglich des Grundkörpers durch das andere Sicherungselement eine geringe elastische Verformung erfährt. Zumindest die verriegelte Endposition des Bajonettverschusses weist bei dieser Ausgestaltung ein zumindest lokales Minimum hinsichtlich der Verformungsenergie des mindestens einen Sicherungselementes auf. Gleichermaßen kann zusätzlich ein lokales Minimum hinsichtlich der Verformungsenergie in der geöffneten Position vorgesehen sein, in welcher die Vorsprünge der zweiten Rastmittel mit den axialen Vorsprüngen der zweiten Grundkörpersicherungselemente in azimutaler Richtung fluchten. Hierzu umfassen das erste und das zweite Sicherungselement zueinander komplementäre Konturen, die beim Verdrehen aneinander entlang geführt werden und gegeneinander drücken, wobei mindestens die Kontur eines Sicherungselements azimutabhängig ist. Hierzu kann beispielsweise mindestens eine geeignete Kontur in der axialen Sicherungsaussparung vorgesehen sein.
  • Bei den derzeit bevorzugten Ausführungsformen umfassen der erste Kupplungskörper und der zweite Kupplungskörper zueinander komplementäre induktive Schnittstellen, zur galvanisch getrennten Übertragung von Energie und Daten, wie sie in früheren Anmeldungen der gleichen Anmelderin beschrieben sind. Beide Kupplungskörper sind im Bereich der Schnittstellen hermetisch dicht und weisen keine Durchführungen auf.
  • Die Erfindung wird nun an einem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert, es zeigt:
  • Fig. 1:
    ein erstes Beispiel einer Steckverbinderkupplung;
    Fig. 2:
    eine schematische Darstellung des Energieverlaufs beim Verriegeln des Bajonettverschlusses der Steckverbinderkupplung;
    Fig. 3:
    eine pH-Elektrode mit einem Kupplungskörper gemäß der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4:
    eine schematisierte perspektivische Teilschnittansicht einer Steckverbinderkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
    Fig. 5a, b:
    einen erfindungsgemäßen Steckkopf zum Anschluß an eine pH-Elektrode gemäß Fig. 3.
  • Die Steckverbinderkupplung eines Sensors, beispielsweise eines pH-Sensors, umfaßt ein Sensormodul 1 mit einem zylindrischen Sensorkörper 10 und ein Steckkopfmodul 2, mit einem zylindrischen Steckkopfkörper 20, welcher mit einem hülsenförmigen Endabschnitt 21 auf den Sensorkörper 10 aufsteckbar ist, wobei der steckkopfseitige Schnittstellenstift 24 in die sensorseitige Schnittstellenbuchse 16 gesteckt wird. In der Hülse erstrecken sich Vorsprünge 22 radial einwärts um mit Aussparungen 11 auf der Mantelfläche des Sensorkörpers in Eingriff zu gelangen und einen Bajonettverschluß zu bilden. Die Aussparungen 11 umfassen einen axialen Abschnitt 12 und einen azimutalen Abschnitt 13. Im azimutalen Abschnitt ist eine axiale Anschlagfläche 14 vorgesehen, welche das Abziehen des Sensormoduls 1 vom Steckkopfmodul 2 verhindert, wenn der Bajonettverschluß verriegelt ist. In den Aussparungen 11 sind zudem eine axiale Rippen 15 angeordnet, auf welchen die radial einwärts gerichteten Mantelflächen der sich radial einwärts erstreckenden Vorsprünge 22 mit ihrer winkeiabhängigen Kontur aufsetzen. Dies bewirkt im Ergebnis eine Verdrehsicherung aufgrund einer leichten elastischen Verformung des hülsenförmigen Endabschnitts, deren Energieverlauf in Fig.2 dargestellt ist.
  • Um den Schnittstellenstift 24 ist an seiner Basis ein elastischer Ring 25 angeordnet, der beim verschließen des Bajonettverschlusses leicht gegen die Stirnfläche des zylindrischen Körpers 12 gedrückt wird. Hierdurch ist eine leichte axiale Vorspannung bewirkt.
  • Zum Einbau des Sensors 1 an einem Meßplatz umfaßt der Sensor Prozeßanschluß 17 mit eine Hohlschraube 18, die gegenüber dem Sensorkörper drehbar mit einem Ring 19 gesichert ist.
  • Eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sensormoduls 101 wird anhand von Fig. 3 erläutert. Auf der pH-Elektrode 109 ist ein Sensorkörper 110 angeordnet, der zur Umgebung hermetisch dicht ist, und als Kupplungskörper zum Anschluß an einen Steckkopfkörper dient. Der Sensorkörper 110, umfaßt in einem dem Steckkopfkörper zugewandten Endabschnitt eine induktive Schnittstelle zum Austausch von Daten und zum Empfang von Energie. Zur Sicherung der mechanischen Verbindung zwischen dem Senorkörper 110 und einem aufgesteckten Steckkopfkörper weist der Sensorkörper 110 an der Mantelfläche des dem Steckkopfkörper zugewandten Endabschnitt gewinkelte Aussparung auf, die als erstes Rastmittel eines Bajonettverschlusses dient. Die gewinkelte Aussparung umfaßt einen zur Stirnfläche des Sensorkörpers offenen axialen Abschnitt 112, an den sich beabstandet zur Stirnfläche ein abgewinkelter azimutaler Abschnitt 113 anschließt. Der azimutale Abschnitt 113 umfasst eine der Stimfläche des Sensorkörpers zugewandte axiale Anschlagfläche 114. Die axiale Anschlagfläche 114 weist vorzugsweise eine azimutabhängige axiale Kontur auf, welche bewirkt, daß ein Steckkopfkörper beim Schließen des Bajonettverschlusses stärker an den Sensorkörper herangezogen wird. Zum Einbau in einen Meßplatz umfaßt der Sensorkörper 110 einen Prozeßanschluß mit einer Hohlschraube 118, welche mittels eines Sicherungsrings 119 gesichert ist.
  • Fign. 4, 5a und 5b verdeutlichen das Zusammenspiel der Komponenten der erfindungsgemäßen Steckverbinderkupplung. Das Steckkopfmodul umfaßt einen Steckkopfkörper mit einem abschnittsweise zylindrischen Grundkörper 120, auf den ein hülsenartiger Rastmittelträger 121 aufgesteckt ist, wobei der Rastmitteiträger 121 bezüglich des Grundkörpers 121 axial fixiert und in azimutaler Richtung zumindest über einen Windelbereich frei beweglich ist, der zum Schließen und Öffnen des Bajonettverschlusses erforderlich ist.
  • Im einzelnen umfaßt der Grundkörper 120 einen ersten zylindrischen Abschnitt mit einem ersten Radius und einen zweiten zylindrischen Abschnitt mit einem zweiten Radius, der geringer ist als der erste Radius. Zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt verläuft eine Ringnut 127, welche in axialer Richtung durch radiale Stufen zum ersten Abschnitt und zum zweiten Abschnitt des Grundkörpers 120 begrenzt ist, wobei die radialen Stufen als axiale Anschlagflächen dienen. Der hülsenartige Rastmittelträger 121, stößt mit seiner dem ersten Abschnitt des Grundkörpers zugewandten ersten Stirnfläche, gegen die axiale Anschlagfläche, welche durch die radiale Stufe zwischen der Ringnut und dem ersten Abschnitt des Grundkörpers gebildet wird. Von der Innenwand des Rastmittelträgers 121 erstreckt sich in einem an die erste Stimfläche anschließenden ersten Endabschnitt mindestens eine Rastnase 128 radial einwärts, welche an die durch die radiale Stufe zwischen der Ringnut und dem zweiten Abschnitt gebildete axiale Anschlagfläche stößt. Aus Symmetrieerwägungen sind vorzugsweise mehrere Rastnasen über den Umfang der Innenwand verteilt, oder es kann eine umlaufende Rastnase vorgesehen sein. Die stirnseitige Flanke der Rastnase 128 weist vorzugsweise eine Fase auf, um das Aufstecken des Rastmittelträgers 121 auf den Grundkörper zu erleichtern.
  • Von einer dem ersten Abschnitt des Grundkörpers 120 abgewandten Stirnfläche des Grundkörpers erstrecken sich axiale Vorsprünge 123, welche jeweils in einen axialen Abschnitt 112 der komplementären Aussparungen an dem Sensorkörper 110 eingreifen, wenn der Steckkopfkörper mit dem Sensorkörper 110 verbunden ist.
  • Der hülsenartige Rastmittelträger 121 überragt mit seinem zweiten Endabschnitt die axialen Vorsprünge 123 in axialer Richtung. Von der Innenwand des Rastmittelträgers 121 erstrecken sich Vorsprünge 124 radial einwärts, wobei die Vorsprünge als zweite Rastmittel für den Bajonettverschluß dienen. Die Vorsprünge 124 sind in der Weise über den Umfang der Innenwand verteilt, daß sie bei entsprechender Einstellung des Azimutwinkels zwischen Rastmittelträger 121 und Grundkörper 120 hinsichtlich ihrer Azimutposition mit den axialen Vorsprüngen 123 fluchten, wie in Fig. 5a dargestellt ist. In dieser Position kann der Steckkopfkörper auf den Sensorkörper 110 aufgesteckt werden, wobei die radialen Vorsprünge 122 in dem Übergangsbereich zwischen dem axialen Abschnitt 112, und dem azimutalen Abschnitt 113 der Aussparungen am Sensorkörper angeordnet sind, wenn der Steckkopfkörper auf den Sensorkörper aufgesteckt ist. Durch Verdrehen des Azimutwinkels zwischen Grundkörper 120 und Rastmittelträger 121 werden die radialen Vorsprünge 122 in den azimutalen Abschnitt 113 der Aussparungen gebracht, wodurch der Bajonettverschluß verriegelt wird, wie in der Figur 5b dargestellt ist.
  • Um die offene Position und die geschlossene Position des Bajonettverschlusses einfacher auffindbar zu machen und zu sichern, sind azimutabhängige Konturen zwischen dem Rastmittelträger 121 und dem Grundkörper 120 vorgesehen, welche beispielsweise als radiale Konturen auf der Mantelfläche der Ringnut 127 oder eines entsprechenden Ringnutabschnitts bzw. der Rastnase ausgebildet sein können. Die Konturen bewirken, daß die mindestens eine Rastnase 128 azimutabhängig elastisch ausgelenkt wird, wobei die Konturen so angeordnet sind, daß zumindest in der geschlossenen Position, vorzugsweise aber auch in der offenen Position, lokale Minima der Verformung liegen. Die Kontur kann beispielsweise eine Rippe sein, die Radial von der Mantelfläche der Ringnut 127 hervorsteht, wobei die Rastnase 128 beim Verdrehen des Rastmittelträgers zwischen den Positionen über die Rippe hinweg gleiten muß und von dieser Angehoben wird. Auf diese Weise werden die beiden Positionen stabilisiert. Gleichermaßen kann eine winkelabhängige Kontur auch an anderer Stelle vorgesehen sein. Außerdem kann optional die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Verdrehsicherung in dem azimutalen Bereich der Aussparungen des Sensorkörpers zusätzlich zum Einsatz kommen.
  • Die Schnittstelle zur Übertragung von Daten und Energie umfaßt auch bei der zweiten Ausgestaltung einen induktiven Koppler, welcher auf der Seite des Steckkopfmoduls 102 einen Zapfen 124 aufweist, der axial von der zweiten Stirnfläche des Grundkörpers 120 in deren Zentrum hervorsteht. Wenn der Steckkopfkörper mit dem Sensorkörper verbunden ist, dann ist der Zapfen 124 in einer komplementären Buchse des Sensorkörpers 110 angeordnet.

Claims (4)

  1. Steckverbinderkupplung umfassend:
    einen ersten Kupplungskörper (10) mit ersten Rastmittein (12, 13, 14) eines Bajonettverschlusses und einer ersten Schnittstelle (16) zum Ausgeben und/oder Empfangen von Signalen und/oder Energie, sowie einen zweiten Kupplungskörper (20) mit zweiten Rastmitteln (22) eines Bajonettverschlusses und einer zweiten Schnittstelle (24) zum Ausgeben und/oder Empfangen von Signalen und/oder Energie, wobei die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle induktive Schnittstellen sind, und wobei Kupplungskörper jeweils ein hermetisch dichtes Gehäuse aufweisen, in dem die induktiven Schnittstellen angeordnet sind, wobei
    der zweite Kupplungskörper (20) komplementär zu dem ersten Kupplungskörper (10) und mit diesem verbindbar ist, die zweiten Rastmittel (22) komplementär zu den ersten Rastmitteln (12, 13, 14) sind und mit diesen in Eingriff bringbar sind und die zweite Schnittstelle (24) komplementär zu der ersten Schnittstelle (16) ist;
    der zweite Kupplungskörper einen Grundkörper (120) und einen Rastmittelträger (121) aufweist, an dem die zweiten Rastmittel (122) angeordnet sind, wobei der Rastmittelträger (121) bezüglich des Grundkörpers (120) verdrehbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Kupplungskörper (110) mindestens ein erstes Grundkörpersicherungselement (112) aufweist, und der Grundkörper (120) des zweiten Kupplungskörpers ein zweites Grundkörpersicherungselement (123) aufweist, welches bei der Verbindung des ersten Kupplungskörpers mit dem zweiten Kupplungskörper mit dem ersten Grundkörpersicherungselement (112) in Eingriff gelangt, und eine Rotation des Grundkörpers (120) bezüglich des ersten Kupplungskörpers (110) verhindert; und
    der Rastmittelträger (121) und der Grundkörper (120) jeweils eine winkelabhängige Kontur aufweisen, wobei die Konturen miteinander wechselwirken und eine winkelabhängige elastische Verformung des Rastmittelträgers (121) und/oder des Grundkörpers (120) bewirken.
  2. Sensormodul, umfassend ein Sensorelement zum Erfassen einer physikalischen Größe und einen ersten Kupplungskörper (10), welches mit dem Sensor verbunden ist, wobei ein zweiter Kupplungskörper (20) an den ersten Kupplungskörper (10) angeschlossen ist, wobei die Kupplungskörper (10, 20) zusammen eine Steckverbinderkupplung gemäß Anspruch 1 bilden.
  3. Sensormodul nach Anspruch 2, wobei das Sensorelement ein potentiometrisches Sensorelement, insbesondere ein pH-Sensorelement umfasst.
  4. Messanordnung, umfassend ein Sensormodul nach Anspruch 2 oder 3 und einen Messumformer, welcher den zweiten Kupplungskörper (20) zum Anschluss an den ersten Kupplungskörper (10) des Sensormoduls aufweist.
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