CN104620082A - 在传感器单元与防爆外壳之间的接口 - Google Patents

在传感器单元与防爆外壳之间的接口 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种传感器单元与防爆外壳之间的接口，其中，布置在防爆外壳(2)中的是测量放大器(9)。在该简单制造但是满足防爆要求的接口中，测量放大器(9)布置在形成在传感器单元(3)中的插头单元(7)上并且优选地向内突出到防爆外壳(2)中。

Description

在传感器单元与防爆外壳之间的接口
技术领域
本发明涉及一种传感器单元与防爆外壳之间的接口，其中，布置在防爆外壳中的是测量放大器。
背景技术
在过程控制技术中，优选被应用于监控化学工业中或流动水体或静止水体中的过程，传感器布置在测量环境中。这些传感器测量将被检查的介质的性质并且与局部移除的过程控制中心连接。为了能够操作这样的传感器，在包括传感器的传感器单元上布置有防爆外壳，该防爆外壳包含电气部件。包括在电气部件之中的是测量放大器，该测量放大器驱动传感器并且评估由传感器输出的信号。该测量放大器经多个接口与传感器单元连接。
对于机械连接，防爆外壳包括保持器，该保持器附带电路板，在该电路板上固定有测量放大器。电连接从电缆连接的传感器通向电缆的导体的馈通装置。馈通装置被引入到传感器单元的外壳中。在这样的情况下，来自传感器的电缆的导体通过馈通装置的引线焊接在馈通装置的一侧上，而在馈通过装置的另一侧上，同样地，电缆的导体焊接到馈通装置的引线，并且该电缆通向测量放大器。通向测量放大器的电缆的导体焊接到附加防爆馈通装置，该馈通过装置关闭防爆外壳。在防爆馈通过装置的另一侧上，电缆被直接引导至测量放大器，然后借助于插头与测量放大器连接。这样的电连接不仅在结构上是非常复杂且因此非常昂贵，而且，意味着大量制造精力。
本发明的一个目的是在传感器单元与防爆外壳之间提供接口，该接口使得能够实现成本有效且简单的机电连接。
发明内容
根据本发明，该目的通过如下特征获得，所述特征包括，测量放大器布置在形成在传感器单元中的插头单元上并且优选地向内突出到防爆外壳中。该布置具有这样的优点，测量放大器借助于单个连接部直接与传感器单元机电连接。材料和制造精力的节省降低了该接口的成本。插头单元是传感器单元的集成部件并且同时形成传感器单元的封闭件。所建议的解决方案简化传感器单元与测量放大器之间的接口，因而除成本降低之外，还提供了缺陷敏感性的减小。减少电接口改善信号并且使得能够实现装置的紧凑形式。
有利地，插头单元被实施为插头或插座类以便制造电连接部，其中，承载测量放大器的插座或承载测量放大器的插头被放置在插头单元上。因为接口由两个嵌合配对部构成，所以在测量放大器与传感器单元之间提供了简单的电及机械连接。
在实施例中，插头单元包括至少两个室以便使带有不同的信号的导体与导体空间隔离。因为承载大功率信号的导体布置在不同于承载小功率信号的导体的另一个室中，所以获得对这些导体相互的电磁解耦，使得具有小功率的信号保持不受具有大功率信号的影响。因此，信号在测量放大器中可以可靠地被评估。
在实施例的附加形式中，导体被分组或隔离地布置以便定位在至少两个室中。由于对导体的作为其信号强度的函数的分组，所以在插头单元中被引导的信号的电磁兼容性被改进。
在一个变型中，导体被实施为触销，这些触销焊接在具有传感器的信号线的传感器单元的区域和/或接纳承载测量放大器的插座或承载测量放大器的插头。即使传感器信号和测量放大器信号的性质就它们的功率而言是不同的，该一个插头单元也将测量放大器与传感器单元以最小空间连接。因此，强健的小的电磁兼容连接单元被实施用于测量放大器与传感器之间的电连接。
在进一步的发展中，插头单元中的导体被罐封用于实现耐压封装的要求。在这样的情况下，罐封化合物被选择为使得它满足化学耐久性的要求。通过该罐封，插头单元被实施为防爆的。因此，可能由布置在防爆外壳中的电子部件引起的可能的爆炸不被传播到传感器单元而是替代地，保持在防爆外壳中被局部包围。以这种方式，满足防爆的要求。
可替代地，导体被引导通过用于实现气体密封连接的金属板，其中，导体借助于焊接的玻璃与金属板绝缘。另外，接口的该实施例满足耐压封装的要求。
有利地，导体通过与地连接的至少一个金属网相互电隔离。于是，发源于测量放大器的激励器信号和源自传感器的传感器信号相互电磁解耦。由于金属网与保护接地线连接或与地连接，所以它们阻挡导体之间的串扰。
在实施例中，围绕插头单元的传感器单元壳体部分附带螺纹，防爆壳体旋接在该螺纹上，其中，该螺纹优选被实施为防爆的。该防爆螺纹密封防爆外壳，其中，承载测量放大器的插头，相应地承载测量放大器的插座，位于防爆外壳的内部。
在一个变型中，锁定元件设置在外壳上以便在传感器单元与防爆外壳之间设置预定的扭转位置。因此，使得能够在传感器单元与防爆外壳之间设置不同的旋转量。一旦设置了相对于彼此的期望位置，防爆外壳就被锁定到位。这种锁定优选地可以通过螺钉发生，该螺钉被引导通过防爆外壳至传感器单元的附带插头单元的部分。在这样的情况下，锁定可以在螺纹上方或下方。
附图说明
本发明允许若干形式的实施例。现在将基于附图更详细地解释本发明的一个实施例，附图的图形示出如下：
图1穿过与防爆外壳连接的传感器单元的截面。
图2插头单元的分解图。
具体实施方式
在附图的图形中，相等的结构设有相等的附图标记。
图1示出穿过传感器装置的截面，该传感器装置被实施为流量测量单元1并且由防爆外壳2和传感器单元3构成。流量测量单元1具有至少一个传感器5，该至少一个传感器5与管道或管子4相关联，其中，传感器5测量流经管道或管子4的介质的流量。经传感器电缆6，传感器5与插头单元7连接，该插头单元7布置在传感器单元3的传感器颈部8。在这样的情况下，插头单元7是传感器单元3的集成部件。插头单元7包括触销10，这些触销10焊接到传感器电缆6的相应的导体。在插头单元7的面对防爆外壳2的另一侧上，布置在防爆外壳2内的测量放大器9叠置在触销10上。插头单元7的面对测量放大器9的一侧被实施为插头，测量放大器9的插座插头18座置在所述插头上，测量放大器9借此与插头单元7机电连接。
除测量放大器9之外，布置在防爆外壳2中的还有其它电子部件(未示出)，诸如例如电源、现场总线和输入输出电子设备。
插头单元7的触销10被罐封到至少1cm的高度。这种罐封横向于触销10延伸，牢固地围绕触销10并且确保，在电子部件因防爆外壳2中的火花形成而产生可能的爆炸的情况下，这样的爆炸保持限制于防爆外壳2并且不能传播到传感器单元3。
而且，插头单元7包括在至少两个相邻的触销10之间延伸的至少一个金属网13，该至少一个金属网13提供两个相邻的触销10中的至少一个与两个相邻的触销10中的另一个的电磁屏蔽，因此，提供被引导通过触销10并且可以具有不同的功率信号之间的电磁解耦。由于触销10的分组相应地分离以及通过在插头单元7内应用一个或多个这样的金属网13，从测量放大器9传输的激励器信号和作为测量信号由传感器5转发至测量放大器9的传感器信号彼此隔离，使得它们被电解耦。此外，金属网13可以与保护接地线连接或与地连接，因而还可以抑制信号从插头单元的外部内耦接到触销10中。
图2示出插头单元7的分解图。插头单元7包括铝制的四个室插头外壳14。插入插头外壳14的这四个室中的是不同组的触销10。因此，在第一室14a中的是第一组15触销10，测量放大器9通过该第一组15触销10驱动传感器5。在第二室14b中的是第二组16触销10，所述第二室14b被实施为在插头外壳14的与室14a相对的一侧上，这些触销10将从传感器5输出的信号传输至测量放大器9。第三组17插头触点10布置在第一室14a与第二室14b之间的第三室14c中。借助于该组17的插头触点10，附加信号由测量放大器9传输至传感器5。在由测量放大器9对传感器5的驱动中，由于信号借助于大功率被传输，所以该第一组15的触销10精确地布置在合并为第二组16并且将非常微弱的传感器信号输送至测量放大器9的触销10的相对侧上。通过这些插头组15对16的这种空间隔离，确保的是，不发生具有大功率的第一插头组15的信号对于引导通过第二插头组16并且具有仅非常小的功率的信号的相互影响。
叠置在组15、16和17的触销10上的是插座插头18，该插座插头18在最终状态被放置在测量放大器上。如此实施的插头单元7确保，即使触销10被布置成以相对密的间隔相互靠近，也不会发生触销10的电磁影响。在这样的情况下，插头外壳14是传感器颈部8的内置部件或被连接成使得它满足耐压封装要求。
外螺纹设置在传感器单元3上在其传感器颈部8上用于防爆外壳2与传感器单元3的机械连接。防爆外壳2具有相应的内螺纹，该内螺纹螺接到传感器单元3的外螺纹。内外螺纹相对于彼此螺接至少七转，以便实现防爆螺纹20(图1)。这样的防爆螺纹20满足耐压封装要求，这防止爆炸物被传播到环境。在这样的情况下，传感器单元3密封防爆外壳2，在该防爆外壳2中布置有测量放大器9。测量放大器9的插座插头18布置在防爆外壳2的内部中。由于测量放大器9根据以高能执行的测量原理工作，所以它必须被布置在防爆外壳2中。
然而，可替代地，传感器单元2也可以设置有非防爆接口，其中，防爆接口作为中间插头被插塞到非防爆接口上。就这点而言，被引导通过接口的信号必须被实施为使得驱动器信号和传感器信号被布置成彼此显著地隔离。

Claims (10)

1.一种在传感器单元与防爆外壳之间的接口，其中，布置在所述防爆外壳(2)中的是测量放大器(9)，所述接口的特征在于，所述测量放大器(9)布置在形成在所述传感器单元(3)中的插头单元(7)上并且优选地向内突出到所述防爆外壳(2)中。
2.如权利要求1所述的接口，其特征在于，所述插头单元(7)被实施为插头或插座类用于产生电连接，其中，承载所述测量放大器(9)的插座(18)或承载所述测量放大器(9)的插头被放置在所述插头单元(7)上。
3.如权利要求1或2所述的接口，其特征在于，所述插头单元(7)包括至少两个室(14a、14b)用于使带有不同的信号的导体(10)空间隔离。
4.如权利要求3所述的接口，其特征在于，导体(10)被分组或被隔离地布置以定位在所述至少两个室(14a、14b)中。
5.如权利要求3或4所述的接口，其特征在于，所述导体被实施为触销(10)，所述触销(10)焊接在具有传感器(5)的信号线(6)的所述传感器单元(3)的区域和/或接纳承载所述测量放大器(9)的所述插座(18)或承载所述测量放大器(9)的所述插头。
6.如权利要求3、4或5所述的接口，其特征在于，所述插头单元(7)中的导体(10)被罐封用于耐压封装。
7.如权利要求3、4或5所述的接口，其特征在于，所述导体(10)被引导通过用于实现耐压封装和气体密封连接的金属板，其中，所述导体借助于焊接玻璃与所述金属板绝缘。
8.如前述权利要求3至7中的任一项所述的接口，其特征在于，所述导体(10)通过至少一个金属网(13)特别是与地连接的一个金属网来相互电屏蔽。
9.如前述权利要求中的任一项所述的接口，其特征在于，围绕所述插头单元(7)的传感器单元(3)外壳部(8)附带螺纹(20)，所述防爆外壳(3)旋接在所述螺纹(20)上，其中，所述螺纹(20)优选被防爆地实施。
10.如权利要求9所述的接口，其特征在于，锁定元件设置在所述外壳上用于在传感器单元(3)与防爆外壳(2)之间设置预定的扭转位置。
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