CN103411636A - 测量仪 - Google Patents

Abstract

介绍并阐述一种带有一个壳体(2)和两个电子装置(3、4)的测量仪(1)。本发明的目的在于，提出一种测量仪，其电子机构模块化地构造，且允许简便地适应于自我防护。就所述测量仪而言，采取如下措施来实现所述目的：设置有一个包封的接触部件(5)，该接触部件与电子装置(3、4)和壳体(2)分开地设计且布置在两个电子装置(3、4)之间。接触部件(5)还具有至少一个电子的传递部件(6)，用于在两个电子装置(3、4)之间产生电连接。

Description

测量仪

技术领域

本发明涉及一种带有至少一个壳体和至少两个电子装置的测量仪。

背景技术

为了实现在测量原理以及尺寸设计或防护等级(Schutzklasse)等方面非常广泛的各种不同的测量仪，当前使用所谓的模块或模块系统。在此，相关测量仪构造类似，且尽可能由可彼此互换的组件组装而成。这一方面具有外观一致、可辨别(Wiedererkennungswert)的优点。另一方面，由此降低了制造成本，或者有很大的灵活性来使得测量仪满足具体的要求。为此，大多把测量仪分成各个可相互组合的组件，这些组件本身又可以模块化地构造。

测量仪在此可以分成传感器单元和电子单元，在传感器单元中实现用于真正地测量过程参数的测量原理，电子单元用于分析或处理传感器单元所产生的原初值或测量值。传感器单元在此有时也可以具有自己的电子组件，用于测量或者变换或转换原初值。无论传感器单元还是电子单元，在此通常都设置在相应的壳体中，其中，传感器单元的壳体有时具有用于直接接触待测量的测量介质的开口，电子单元的壳体具有至少一个开口，用于能量供应或者把测量值例如传递至上级单元。此外，这两个壳体通常经过适当设计，使得它们可以相互连接，且也会在传感器单元和电子单元之间进行能能量传递或信号传递。

电子单元还可以分成多个模块，这些模块有时也可以任意地彼此互换或组合。在此可以分成中央单元和用于连接测量仪的连接单元或变换器单元，有时还有用于显示测量值或者现场操作测量仪的显示单元或操作单元，中央单元用于能量供应、控制、测量和把传感器单元的信号处理成输出信号。

根据模块化程度，可以把用于不同总线系统的任意的接头与任意的显示单元和不同类型的传感器组合起来。例如在公开文献DE102006009827A1或DE102009054649A1中或者在专利文献DE19782057B4中披露了电子单元的模块化设计。公开文献DE10126654A1己载了一种测量仪壳体，其带有显示室和与显示室分开的连接室，用于容纳显示模块或连接模块。专利文献EP0775292B1公开了一种类似的带有壳体的结构，该壳体具有两个室，这些室被带有穿孔的壁隔开。这些室中的电子组件通过浇注地设置在穿孔内的信号销钉相互接触。在实用新型文献DE20314618U1中，有一个销钉板条浇注地位于壳体的两个部分室之间的贯穿室内。文献WO2011/160949A1提到了壳体的另一种设计和位于壳体中的模块化的电子组件。例如公开文献DE10233296A1公开了在浇注的测量仪内部的插塞触头，这些触头直接与电子组件连接，且用于连接其它电子部件。

在很多应用中都要求测量仪的本质安全。“本质安全”的防燃方式特别是基于把测量仪内部或其区段内部的电能和连接导线的电能限制到一定水平，该水平低于在与能爆炸的大气的接触中会引起点燃的水平。在此，由至关重要的标准得到的主要的要求是，在能导电的组件之间保持分隔问距。分隔间距在此为两个这种组件之间的最短间距。根据最短间距的路径所经过的介质种类进行区分，从而有用于空气路段的不同的分隔间距、浇注物中的间距、跨越固态绝缘物的间距、空气中的爬电距离或保护层下面的爬电距离。要保持的分隔间距还取决于在能导电的组件之间出现的最大电压。

在现有技术中还公开了模块化电子组件的设计细节及其壳体在测量仪模块中的可能应用。公开文献DE102010033470A1记载了一种用于测量仪的操作区，公开文献DE4109475A1记载了一种可转动的显示器。公开文献DE102004044890A1披露了在传感器单元与电子单元壳体之间的一种可转动的机械的连接机构。由公开文献DE10327013A1已知在通过一种插头实现的传感器单元与现场总线或者替代地与编程器之间的可更换的连接机构。其它细节，比如便于把线缆穿引到壳体中(例如专利文献DE102007036484B3)、在铝制壳体内部产生硬金属的螺纹(例如专利文献US3,462,539)、用陶瓷套管或玻璃套管包围仪器内的连接线(例如实用新型文献DE202010007043U1)、沿锥形斜面把电子器件固定在壳体中(例如公开文献DE102005024259A1)或者在壳体外侧面上的用于铅封的特殊设备(例如公开文献DE102010003743A1)，也已经可以在现有技术中找到，且可以有助于设计测量仪及其壳体。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种测量仪，其电子机构模块化地构造，且允许简便地适应于自我防护。

根据本发明，就所述测量仪而言，首先主要采取如下措施来实现所述目的：设置有至少一个包封的接触部件。在此，该接触部件与电子装置和壳体分开地设计，并布置在两个电子装置之间。该接触部件还具有至少一个电子的传递部件，用于在两个电子装置之间产生电连接。

在现有技术中已知的是，电子装置位于壳体的被壁分开的腔中，电子装置通过传递部件比如接触销钉相互接触，接触销钉设置在壁的穿孔中并浇注在那里。也就是说，这种接触部件在一定程度上是壳体壁的组成部分。此外已知的是，各个电子装置具有相应的传递部件，为了防爆，对整个电子单元进行浇注。然而，在本发明的测量仪中设置有单独的接触部件作为独立的构件，其特别是已经被包封-即本身自我包封-而不必像现有技术中那样首先包封在壳体内部。

这种已经可准备好插入的接触部件除了允许简便地应用外，还允许轻易地适应于所用的壳体或电子装置的设计。电子装置之间的间距由此可以轻易地通过分别应用于它们之间的接触部件的高度来调节。由于接触部件已经包封，且无需将在包封在壳体中，所以，本发明的测量仪也能轻易地更换有缺陷的组件，因为在最简单的情况下只需取消电子装置与接触部件之间的插塞连接。也可以相对简便地产生有时也具有复杂结构的多个传递部件的不同的布置情况，而无需像现有技术中那样在浇注之前例如支撑在壳体中。

此外，由此也可以实现电子装置的弯角的布置情况，具体为，接触部件具有适当的角度。也可以实现接触多于两个的电子装置，具体为，接触部件具有多个处于不同的空间角度的传递部件。由于接触部件已经单独地包封，作为模块系统的一部分，可以明显地简化不同电子装置或壳体的组合。本发明的这种测量仪在此例如与不同的传感器单元连接，这些传感器单元例如用于流量测量、液位测量、pH值测量或氧含量测量，例如作为科里奥利测量仪、MID测量仪或雷达液位测量仪。

根据一种设计规定，传递部件是接触销钉。优选设置有多个传递部件，这些传递部件全部或部分地被设计成接触销钉。利用这种接触销钉可简便地实现电子装置之间的连接，具体为，在那里设置合适的衬套。根据一种设计，接触部件在面向电子装置的两侧具有接触销钉，或者存在贯穿的接触销钉。替代地，接触部件在一侧具有接触销钉，而在另一侧具有衬套。也可以与其它传递部件例如插头或线缆任意地组合。

在另一变型方案中，传递部件浇注在和/或熔融在接触部件的外壁内部。这种包封或熔融(Einglasen)在此特别是用于调节导电导体或接触部件之间的对于防燃方式所需要的最小间距。根据一种设计，特别是设置有多个传递部件，这些传递部件全部浇注和/或熔融在接触部件的外壁内部。外壁作为接触部件外套管的一部分在此可以至少部分地由不锈钢或塑料构成。在一种变型方案中，接触部件基本上被设计成堵塞形或堵头形。基本横截面在此尤其优选为圆形，但不存在形状限制。根据另一设计，接触部件的横截面是非对称的，从而接触部件只能在规定的方位插入到壳体中，这自动地导致规定的安装位置和接触位置-也导致连接的电子装置。

有利地，接触部件和两个电子装置适当地设计且彼此一致，从而接触部件和两个电子装置基本上无间隙地相互连接。因此，电子装置或其壳体和接触部件的尺寸应使得它们在相互连接之后无间隙。这优选在无额外的密封部件或浇注部件的情况下进行。但为了提高安全性，可以在接触部件或两个电子装置周围进行附加的浇注或设置附加的密封部件。

根据一种有利的设计，壳体具有至少两个腔，在这些腔之间存在一个通孔。在此，在每个腔中都设置有两个电子装置之一，接触部件设置在通孔中。接触部件在此已经包封在本发明的测量仪中，而不是-像现有技术中那样-通过对例如穿过这种通孔的接触销钉的浇注才产生。根据一种设计，接触部件精确配合地设置在通孔中。

在其它设计中，强化两个电子装置之间或两个腔之间的分隔。在此根据一种设计规定，通孔中的接触部件除了其包封外还被浇注。替代地或补充地规定，对至少一个电子装置与接触部件之间的过渡部分进行浇注。附加地也补充地或替代地，在至少一个电子装置和接触部件之间和/或在接触部件与通孔之间设置至少一个密封装置-特别是O形圈。替代地，也可以浇注壳体的整个内室。

根据一种设计尤其要说明的是，测量仪在应用中例如在用作自动处理设备的一部分时有时会受到严重的机械负荷。如果测量仪例如安置在带有传感器单元的介质容器-料仓或料罐-上，则对容器的装填或容器中的搅动机构会导致测量仪振动，由此也导致测量仪中的电子器件或接触件的负荷。相应的情况适用于例如为了测量流量而把测量仪安置在管上。为了减小这种振动对电子组件的影响，规定了如下设计，但这种设计也独立于接触部件的上述设计方式，但仍与其形成很好的组合，以便实现尽可能优化的测量仪。

这种设计是，壳体具有至少一个通至两个电子装置中的至少一个的电子入口。因此，壳体具有入口或开口，经由它可够到特别是可装入至少一个电子装置。特别是第一纵轴线穿过电子入口延伸。如果例如壳体的与电子入口连接且优选包括电子装置的区段基本上设计成柱形-例如带有圆形的基本面，则所述第一纵轴线就是该柱形区段的纵轴线。如果电子入口通常通到入口面，即壳体在这种入口面上终止，则第一纵轴线尤其为该入口面的法线，该法线在中间延伸穿过电子入口。此外，壳体具有用于连接传感器单元的传感器入口。传感器单元在此用于真正地测量或监视例如过程参数比如液位或流量，并大多提供原初值，这些原初值由可测量的参数与过程参数的用于测量或监视的关系得到。为了把这种传感器单元连接到壳体上，设置有传感器入口，即用于传感器单元的开口。在此，传感器入口通到连接面上。由于测量仪与容器或管的连接在很多应用中都通过法兰来进行，所以也可以把这种连接面称为法兰面。特别是第二纵轴线延伸穿过传感器入口。如果壳体的与传感器入口连接且有时也被设计用于与传感器单元接触的该区段也基本上被设计成柱形．有时也带有圆形的基本面，则第二纵轴线也是壳体的用于过渡至传感器单元的该柱形部分的纵轴线。第二纵轴线在此特别是垂直于连接面。

根据一种特殊的设计，第一纵轴线与第二纵轴线相互垂直，从而壳体至少部分地为L形或T形。但第一与第二纵轴线之间的角度也可以具有其它值，从而有时产生Y形，如果在壳体内还至少设置有第三区段。根据另一示范性的设计，图面和连接面相互问布置得不同于平行布局。第一和第二纵轴线特别是形成一个方位面，该方位面尤其垂直于入口面和连接面。

此外，至少一个电子装置具有至少一个电路板。电路板大多用于承载相应的电子器件。电路板在此基本上处于电路板平面上。电路板适当地设置在壳体中，从而电路板平面与方位面夹成一个角度地布置，该角度不同于90°的整数倍。电子入口是一个圆形开口，连接面用于设定虚拟的南极，从而电路板按照该设计既不朝向南北极方向，又不朝向东西方向。根据一种设计，电路板平面沿着象限的角平分线布置，即布置在东北/西南方向上，或者布置在西北/东南方向上。根据另一设计，电路板平面还与连接面夹成一定角度地布置，该角度也不同于90°的整数倍。因此按照该设计，电路板优选既不垂直于连接面布置，又不与其平行地布置。根据另一设计，电路板平面与连接面优选夹成45°角地布置。由于电路板相对于连接面如此“倾斜”地布置，在振动时作用到电路板及其组件上的力得以减小，特别是因作用力向量被分到电路板平面上而得到减小。

附图说明

具体而言，有很多种方案用来设计和改进本发明的测量仪。对此，一方面参见在权利要求1之后的权利要求，另一方面参见结合附图对实施例的如下说明。附图中：

图1为示意性的剖视图，其主要示出测量仪的一部分基本布置情况；

图2为图1的测量仪的俯视图；

图3为测量仪壳体的立体图；

图4为测量仪的立体图；和

图5为测量仪壳体的另一变型的立体图。

具体实施方式

图1中所示为示意性地示出的本发明的测量仪1的一部分的剖视图，图2中所示为其俯视图。图3以立体视角示出了测量仪1的壳体2。图4以立体图示出壳体2的另一变型，作为测量仪1的一部分。

图1中示出了本发明的测量仪1的一部分，确切地说，示出了壳体2，电子单元位于该壳体中。为了得到完整的、能工作的测量仪1，在壳体2的下部区域上尚仅连接有相应的传感器单元，在该传感器单元中实施分别采用的测量原理，以便由待测量的过程参数(例如流量或液位)优选得到电的测量参数。在此，有两个电子装置3、4位于壳体2中，这些电子装置在所述的发明实施中前后相继地布置。可看到较大的电子装置4在壁上有引导结构，利用该引导结构在安装时可以将电子装置4轻易地可靠地插入到壳体2中，由此防止错误安装或损伤零件。这也包括将电子装置4或壳体2的内壁设计成锥形。另一电子装置3例如具有多个夹紧触头，这些夹紧触头布置在壳体2的内壁方向上，且通过其部分多重的特别是冗余的设计而允许例如能以可选择的方向安放和接触显示或操作单元。

在两个电子装置3、4之间设置有接触部件5，该接触部件本身为包封式设计，特别是与两个电子装置3、4分开。接触部件5在此用于在电子装置3、4之间进行电连接，也用于分开两个电子装置3、4，例如用来保证自我安全。

设置有用于连接的传递部件6，这些传递部件在此沿两个方向被实现为销钉。传递部件6在此浇注在或熔融在接触部件5的在此由不锈钢构成的外壁7内部，其中，为了自我防护，要注意各个传递部件6之间的所需间距。在一种替代的设计中，外壁7由塑料或复合材料构成。根据在此所示的设计，接触部件5被设计成堵塞形。

壳体2的内腔在此被分成两个腔8、9，在这些腔中各有一个电子单元3、4。两个腔8、9被一个具有通孔10的壁隔开，该通孔容纳着接触部件5。当前，通孔10和接触部件5经过适当设计并彼此一一致，使得接触部件5精确配合地布置在通孔10中。

在壳体2的这里向下突伸的颈部，特别是安置有相应的传感器单元，例如用螺钉固定。但也可以通过采用例如卡锁连接来实现变型方案，据此方案，传感器单元和壳体可部分地相对转动或摆动。下面的颈部例如也允许穿引线缆或者柔性的印制电路板，所述线缆从-这里未示出的-传感器单元引出且可与电子装置3、4连接。

在安装本发明的测量仪1时，把电子装置3、4和接触部件5装入到壳体2中并相互插接。在此，特别是若使得接触部件5和相应的电子装置3、4无间隙地相互连接，则由于接触部件5的包封，无需像现有技术那样再进行浇注。通过插接进行的连接尤其可逆，从而即使在安装状态下仍可以例如更换各个组件。

在图1中还可看到插入到例如压入到壳体2中的螺纹套管11。该套管11在当前由不锈钢构成，且可以插入到例如拧入到或压入到由铝或塑料构成的壳体2中。

图2允许看到测量仪1中的电子入口12。按所示变型方案，该区段的第一纵轴线在此垂直地延伸到图面中。可看到的电子装置4具有多个电路板或印制电路板，其中的一个电路板17位于电路板平面18上。在此可以看到，在平行于电路板平面18的平面上也有其它一些电路板。在壳体2的下面的颈部设置有传感器入口14，该传感器入口用于连接和接角扎这里未示出的-传感器单元。壳体2的端部在此通到连接平面19上，壳体2的该区段的第二纵轴线15垂直地位于该连接平面上。

由第一纵轴线和第二纵轴线15形成一个方位面16，该方位面在此也垂直于图面伸展。如所示，电路板平面18相对于方位面16倾斜一个角度α＝45°。然而按照其它这里未示出的设计，在此也可以实现其它角度α。所有变型方案的共同点是，角度α不同于90°的整数倍，也就是说，电路板平面18与方位面16既不平行又不垂直地布置。此外，电路板17还与连接平面19夹成45°角度地布置。在电路板17或印制电路板相对于连接平面19的这种相对方位布局中，也可以考虑其它分别导致电路板17的倾斜位置的角度。通过连接平面19大多把测量仪1安置在容器或管上，相对于该连接平面的这种倾斜减小了对电路板17或其构件或构件的接触的振动影响。

在所示变型方案中还可看出，壳体2还具有三个其它的例如用于线缆连接的旁侧入口。

图3示出壳体2，在该壳体中绘出了电子入口12的第一纵轴线13和传感器入口14的第二纵轴线15。在所示变型方案中，两个纵轴线13、15相互间形成一个直角，因而规定了一个方位面，该方位面参照两个所考察的区段可以被理解成壳体2的对称面。在此示出了电路板17的位置，可以看出，该电路板相对于由两个纵轴线13、14形成的平面倾斜。还可在电子入口12的下面看到成型部，该成型部允许用螺钉把盖件固定在壳体2上，甚至允许安置铅封。

图4的测量仪1由壳体2和传感器单元20构成。这两者例如通过旋拧而相互连接。具体示出的传感器单元20在此只是一个例子，可以把任意其它类型的用于不同测量原理的传感器单元20连接到这种壳体2上。对于组合各种不同的构件来说，重要的是，相互接触的区段彼此一致，因而例如为了在壳体2与传感器单元20之间进行连接要注意适配的颈部尺寸。如果特别是在壳体2与传感器单元20之间通过螺纹而存在连接，则通过相应的上升或两者之间的相应数量的螺纹导程，还可以满足不同的防爆标准的要求。

在所示变型设计中，壳体2用盖件封闭，透过盖件可看到显示和操作部件。为了进行操作，例如设置有带特殊薄膜的机械触键。但也可以替代地实现容性的或感性的键盘，其对手指或销钉的接近有反应。按照另一变型方案，在壳体2中设置有霍尔传感器，可以借助穿过封闭的盖件的磁性销钉来操纵这些霍尔传感器，由此也会满足防爆要求。如果要在显示模块与位于其后的电子装置之间使用接触销钉，则还会简化对显示模块的固定，有时也可以方便地相对于壳体2转动显示单元，具体为，例如增加接触销钉的数量，以不同的空间角度冗余地设计接触销钉。在此也可以针对显示单元或相关电子单元改变销钉或衬套。替代地，通过线缆进行接触，从而显示或操作单元的安置情况只需允许不同的相对调节。

在图5的测量仪1的壳体2中，电子入口12的第一纵轴线13和传感器入口14的第二纵轴线15重叠，这是因为在该变型方案中两个入口12、14彼此对齐地布置，其中在壳体2内部在测量仪1的组件之间存在如图1中所示的连接。在此单独绘出一个电路板17，该电路板从电子装置伸出，以便易于识别出其方位。壳体2还具有电的带第三纵轴线22的连接室21，该第三纵轴线基本上垂直于第一纵轴线13或第二纵轴线15布置。第三纵轴线22和第一纵轴线13或第二纵轴线15形成一个平面，电路板17的电路板平面与该平面夹成一个不同于90°的整数倍的角度。

Claims (10)

1.一种带有至少一个壳体(2)和至少两个电子装置(3、4)的测量仪(1)，其特征在于，设置有至少一个包封的接触部件(5)，该接触部件(5)与电子装置(3、4)和壳体(2)分开地设计，接触部件(5)布置在两个电子装置(3、4)之间，接触部件(5)具有至少一个电子的传递部件(6)，用于在两个电子装置(3、4)之间产生电连接。

2.如权利要求1所述的测量仪(1)，其特征在于，传递部件(6)是接触销钉。

3.如权利要求1或2所述的测量仪(1)，其特征在于，传递部件(6)浇注在和/或熔融在接触部件(5)的外壁(7)内部。

4.如权利要求3所述的测量仪(1)，其特征在于，夕}、壁(7)至少部分地由不锈钢或塑料构成。

5.如权利要求1-4中任一项所述的测量仪(1)，其特征在于，接触部件(5)基本上被设计成堵塞形。

6.如权利要求1-5中任一项所述的测量仪(1)，其特征在于，接触部件(5)和两个电子装置(3、4)适当地设计且彼此一致，从而接触部件(5)和两个电子装置(3、4)基本上无间隙地相互连接。

7.如权利要求1-6中任一项所述的测量仪(1)，其特征在于，壳体(2)具有至少两个腔(8、9)，在所述腔之间存在一个通孔(10)，在每个腔(8、9)中都设置有两个电子装置(3、4)之一，接触部件(5)设置在通孔(10)中。

8.如权利要求7所述的测量仪(1)，其特征在于，通孔中的接触部件(5)被浇注，和/或对至少一个电子装置(3、4)与接触部件(5)之间的过渡部分进行浇注，和/或在至少一个电子装置(3、4)与接触部件(5)之间和/或在接触部件(5)与通孔(10)之间设置至少一个密封装置一特别是O形圈。

9.如权利要求1-8中任一项所述的测量仪(1)，其特征在于，壳体(2)具有至少一个通至两个电子装置(3、4)中的至少一个的电子入口(12)，其中，第一纵轴线(13)穿过电子入口(12)延伸，壳体(2)具有用于连接传感器单元(20)的传感器入口(14)，其中，第二纵轴线(15)延伸穿过传感器入口(14)，其中，第一纵轴线(13)和第二纵轴线(15)形成一个方位面(16)，至少一个电子装置(4)具有至少一个电路板(17)，所述电路板(17)基本上处于电路板平面(18)上，电路板(17)适当地设置在壳体(2)中，从而电路板平面(18)与方位面(16)夹成一个角度(α)地布置，该角度不同于90°的整数倍。

10.如权利要求9所述的测量仪(1)，其特征在于，传感器入口(14)通到连接面(19)上，电路板(17)适当地设置在壳体(2)中，从而电路板平面(18)与连接面(19)夹成一定角度地布置，该角度不同于90°的整数倍。

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