CN1093256C - 悬伸的探头盒偏置在一侧的探针 - Google Patents

悬伸的探头盒偏置在一侧的探针 Download PDF

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Abstract

容器的操作温度常常大大高于含有电路组件的探针的探头盒的最高允许使用温度。有些场合要求用两个以小的中心距并排布置的探针。新探针的探头盒从颈部伸向一侧,容器与探头盒之间的空气对流可以不受阻碍地进行。在探头盒的下面不会形成空气障,因而不会形成将对探头盒和位于盒中的电路组件加热的热障。因此,可以在高的操作温度下采用结构大的探头盒。如果必须以短的中心距并排布置两个探针,则可采用两个伸向相反侧的探头盒来实现。

Description

悬伸的探头盒偏置在一侧的探针
本发明涉及一种用于监控容器中的介质的探针。
在使用这种探针的容器中,可以有相当高的例如300℃的操作温度。但是放在探针的探头盒中的电子电路的最高允许使用温度则要低得多,例如70℃。电路的尺寸,因而也使电路组件和探头盒的结构尺寸可能比较大。为了改善来自测定用或传递用传感器的测量信号,常常需要宽广的电路。例如,甚至当在电路组件中并入开关放大器或类似的鉴别设备时,也会随之有类似的要求。
在一种已知的这类探针(DE-GM8216323)中,颈部在其远离容器的一端装有一壶形探头箱。管状的颈部用于在电子电路与容器之间产生一个降温距离。在该已知探针的颈部上的径向冷却肋并未被证明是有益的。由于在探针中设有该空间,故而对颈部的长度有一定限制。已经发现,虽然采用了常用的绝热容器,但是在高的操作温度下,在现有的长度限制内,不会达到在电路组件中所需要的低温;这种情况特别适合于有大的探头盒的情况。
在有些应用中需要同时使用两个探针,例如一个探针用于连续监控液面,而另一探针则用于安全监控容器中的最低液面。在这种情况下,常常希望在一个法兰上安装两个探针,然后将该法兰装在容器的一个端法兰上,以使在容器上对两个探针只需要一个单一的终端。为了能用一个具有普通宽度的法兰来实现这一点,必须在该处将两个探针以很小的中心距并排置放。已知的具有悬伸的探头盒的探针没有这种可能性。
因此,本发明的目的是发明一种上述类型的探针,其探头盒能容纳大的电路,还可适用于高的操作温度。此外,还可能以短的中心距布置两个探针。
为实现上述目的,本发明提供了一种用于监控容器中的介质的探针,它具有:一用于将探针固定在容器上的固定装置;至少一个装在固定装置上并伸入所述容器中的传感器;一装在固定装置上并从容器向外伸出一段距离的管状颈部;一装在颈部的远离容器的自由端上的探头盒,在所述盒的内部中装有一电子电路组件;以及穿过所述(5)延伸到探头盒中从而使传感器与电子电路组件相联的至少一根电线,其中,所述探头盒沿径向的尺寸大于所述颈部,并且所述探头盒在颈部上要如此布置,以使其沿径向向颈部的一侧伸出。
与从颈部向四周径向地悬伸的探头盒不同,相对于颈部偏置于一侧布置的探头盒不会阻止颈部四周的空气进行对流。相反,空气对流的产生基本上不受阻碍。在探头盒的下面不会形成空气障,因而也不会形成热障,而这种热障将加热探头盒和位于盒中的电路组件。因此,即使采用大的探头盒,也可能在高的操作温度下使用。如果必须将两上探针并排布置,通过使每个探头盒离开相邻的探针朝侧面伸出,就可以做到。因此,不管探头盒有多大,都可以按其固定装置所要求的小中心距布置探针。
根据本发明的一个优选实施例,将探头盒做成一扁平体,并用边缘安装。由于它的窄边侧与容器相邻,它只有很少的面积朝着对流空气。只有直接靠近颈部的窄边侧的那部分位于对流空气中。由于探头盒相对于颈部沿径向对齐-尤其是在大的探头盒伸出很长的情况下-窄边侧有相当大的部分位于空气流之外。由此可在容器与电路组件之间产生特别大的温度差。
在本发明的另一个优选实施例中,探头盒具有一个特别有利的形状。电路组件位于颈部的右侧附近,这对于温度来说是很有利的。此外,探头盒的这种形状使电路组件能特别好地利用内部空间。
根据本发明的另一个优选实施例,尽管只需要随时取下一个合适的盖子,但是仍可以从两侧接近探头盒内的空间。例如如果探头盒在安装时在一种情况下只能从一侧接近,而在另一种情况下只能从其另一侧接近,则这样做是有利的。如果两个探针以短的中心距并排布置,就可以从同一侧接近这两个探针的内部空间,而不管两个探头盒是否相向对齐。最后,在这种情况下,有利的是,可以从任选的一侧将电路组件装在探头盒中,并且无需更换或用辅助工具。
根据本发明的又一个优选实施例,由于盖子具有对称的形状,探头盒的两个宽边侧可使用相同的盖子。不管探头盒从颈部向右还是向左伸出,都可以用一个而且是同样的盖子封闭宽边侧。如果在探头盒的宽边侧上有显示元件和/或操纵元件,这样做是特别有利的。
在本发明的再一个实施例中,可能将探头盒做成特别轻的结构但是又有固定的形状。在所述框架和盖子用金属做成且具有导电性地连接在一起的情况下,不需要附加的结构措施就可以获得有效的屏蔽,从而防止电磁波辐射从外面穿透进入探头盒,同时防止电磁波辐射从探头盒里面穿透至外面。
在本发明的另一个实施例中,由于用于固定的螺纹装置位于电路组件的范围之外,因而是易于接近的。在完成探针在容器上的安装以后,探头盒可在需要时以简单的方式摆动到所要求的位置并在该处定位。
按照本发明的探针的实施例示于图中。在附图中:
图1是探针的局部剖视立面图;
图2是图1所示探针的探头盒的局部剖视平面图;
图3是图2所示探头盒按另一比例的局部放大图;
图4是并排设置的两个探针按另一比例的视图;
图5是带有显示元件和向右伸出的探头盒的探针的详图;
图6示出了一个如图5所示的探针,但探头盒向左伸出;
图7是图5所示探针的盖子的剖视图;
图8是带有显示元件的操作元件以及向右伸出的探头盒的第一探针的详图;
图9示出了一个如图8所示的探针,只是探头盒向左伸出;
图10是带有显示元件和操作元件以及向右伸出的探头盒的第二探针的详图;
图11示出了一个如图10所示的探针,只是探头盒向左伸出。
在图1中,探针有一个固定装置1,该装置将探针固定在一容器2上,所示容器在其外面有绝热材料3。在固定装置1上装有一伸入容器2中的传感器4,由此来监控容器2中介质的填充情况。在容器2的外面,固定装置1上装有一管状颈部5,它从容器2向外伸出并突出于绝热材料3之外,在其远离容器的自由端上装有一探头盒6。在探头盒的内部7中放有一电子电路组件8。电线9穿过颈部5延伸,使传感器4与电路组件8相联,该组件8又与终端电线10相连。
探头盒6被做成用边缘安装的扁平体,其窄边侧与固定装置1和容器2相邻,并沿颈部5的径向延伸。此外,探头盒6还有较小的箱形部分和较大的箱形部分。在布置时,使较小的箱形部分的端面位于颈部5的前面。另一方面,使较大的箱形部分位于与颈部5相邻的一侧;这样,探头盒6就沿径向伸至颈部5的一侧。
探头盒6的窄边侧全部用薄壁框架11做成。两个盖子12,13在两相对侧封住框架11,它们形成探头盒的宽边侧。这两个盖子12,13是相同的,它们和框架11的连接区有相对于横向于颈部5延伸的对称轴线14呈对称的形状和外部轮廓。为了安置,每个盖子12,13在其靠近框架11的边缘处都设有容纳槽15,框架11在所有情况下都通过一周向凸起16(图3)嵌在容纳槽15中,从而使得即使在框架11的壁厚很小时,探头盒也仍然有非常固定的形状。在每个盖子12,13的容纳槽15中的密封件17保证探头盒6有紧密的封闭。两个盖子12,13和框架11用金属做成;它们可以导电,而且它们在连接在一起时具有导电性。因此,防止了电磁波从外界辐射到探头盒6内或从探头盒6内辐射到外面。
电路组件6全部都装在探头盒6的内部7,位于其较大的平行六面体部分中。在框架11的里面设有用于电路组件8的安装肋18。安装肋要以这样一种方式(图2)布置在两个盖子12,13之间,即电路组件8可随意地从探头盒6的任意一个宽边侧插入内部7并予以固定。这样,电路组件8可以按需要在卸去盖子12或13以后装入。如果不可能将电路组件8的电路容纳在一块板上,则可以采用例如两块不同尺寸的板(未示出)。将较大的板固定在安装肋18上。可在两个安装肋18之间的后面为较小的板找一个地方并用定位螺栓将其装在较大的板上。
探头盒6与颈部5有相对应的支承面19,20。支承面19位于颈部5的远离固定装置1和容器2的端面上。支承面20设在框架11的较小的平行六面体部分的区域内,也就是位于与固定装置1因而也就是与容器2相邻的一侧。框架11在支承面20上有一贯穿的中心开孔21,颈部5在其支承面19上有一位于中心的经过攻丝的孔22。有一紧固螺钉23从内部7穿过开孔21。将该螺钉拧入经过攻丝的孔22,从而将颈部5和探头盒6可拆卸地连接在一起。为了进行连接,使两个支承面19,20压在一起;在需要时,可在这两个支承面之间放置一密封件(未示出)。紧固螺钉23有一用于导线9的中心通道24。也可以在颈部5上设置一螺柱或螺纹接套,以代替紧固螺钉23穿过开口21。开口21上做有螺纹,一紧固螺母(未示出)可在内部7内拧入其中。
当在容器2中有高的操作温度时,绝热材料3阻止热非所希望地从容器2释放到周围环境中。但是,由于热传导,使固定装置1和颈部5的温度升高,然而随着离开容器2的距离增加,颈部5的温度会下降。在温度升高的颈部5的区域上,在其周围形成一对流的空气流。在颈部的大部分周边上,空气可以自由地流动。这样,热空气不会作用在探头盒6上,因而不会将其加热。对流的空气流只在颈部5的下述侧,即在探头盒6伸出的那一侧与探头盒6相遇。然而接触的部分只是探头盒的窄边侧而且只是与位于对流的空气流范围内的颈部5直接相邻的部分。由于离开颈部5有一径向距离,探头盒6的较大的部分位于对流空气的外面。探头盒6向一侧伸出得越远,它受热的作用越小。因此,也可以在有高操作温度的容器2上使用具有大尺寸的电路组件8而且其探头盒6相应地向一侧伸出较远的探针,并且在这样做时不会在电路组件8中产生不允许的高温。
除去如图1所示的将颈部5垂直布置的方案外,也可以在需要时将探针配以倾斜或水平放置的颈部5(未示出)。甚至也可以如此放置探头盒6,即,使其窄边侧朝下,也就是说,甚至可以用边缘装配。在找正探头盒6时,取下盖子12,13中的一个,就可以很容易地接近远离电路组件8的紧固螺钉23,将其松开,并使探头盒6在颈部5上转至所需要的位置。此后,再次将紧固螺钉23上紧,并装上盖子。
在图4中,法兰25上并排地布置有两个探针,而法兰25又装在容器的一个相应的端法兰上(未示出)。左面的探针有一用于连续监控液面的传感器4,而右面的探针则设有一用于安全监控最高液面的传感器4。这两个探针都有做成螺纹接套的小直径固定装置4。
可以将右面的第一探针以成套的状态拧在法兰25上。此后,如果探头盒6不朝右,可以用简单的办法予以改变。在将盖子12取下后,松开紧固螺钉23(见图1),将探头盒6摆到所需要的位置,然后再次上紧紧固螺钉23。在电路组件8与终端导线10之间已形成电连接以后,将盖子12再装回去。
从左面的第二探针上取下盖子12,13中的至少一个,使电路组件8与导线9之间的电连接脱开,并拧下紧固螺钉23,最后将探头盒6从颈部5上取下。现在就可以在右探针的旁边,将左探针的固定装置1直接拧在法兰25上。此后,再次将探头盒6装在颈部5上,朝左对齐,并用紧固螺钉23固定。在必要时,可以从安装肋18上松开电路组件8,并从内部的一侧换到内部的另一侧,在该处需要将其再次紧固在安装肋18上。在任何情况下,都必须在导线9与电路组件8之间再次形成电连接。在终端导线10也已经接上以后,再将盖子12,13中的一个或两者装上。
由于两个探针的探头盒6都伸到其颈部5的一侧并彼此相互离开地伸展,即使探头盒6较大,两个探针也可以以小的中心距并排地布置在固定装置1之间。
在图5和6中,探针在探头盒6的一个宽边侧上设有一位于对称轴线14上的电显示元件26,它可以例如用于指出由探针的传感器4确定的实际值和/或预定的理想值。探头盒6的盖子27上有一块其上装有显示元件26的前板28。显示元件有终端电线29(图7),用于与电路组件8相连。另外,盖27上设有一窗口30。尽管分别伸向左或右的探头盒有不同的取向,在图5和6中采用了同样的盖子27;它们仅仅是转了180°。在两种情况下,前板28都有相同的位置,即显示元件26的指示并不是倒过来的。盖子27上的窗口30在对称轴线14上要如此放置并如此设计,即在两种安装位置(图5和6)上,都使其在显示元件26的区域内,从而需要有用于显示元件26和用于使终端导线29穿过的自由空间。窗口30的未被占据的区域由前板28封住。
在图8和9中,显示元件26相对于对称轴线14向上偏移。在其右侧有一第一操纵元件31,而在该第一操纵元件的下面,在对称轴线14上有一第二操纵元件32。设有例如作为操纵元件31,32的按钮,以便例如能改变探针的理想值。盖子27有一唯一的大窗口33,它伸向对称轴线14的两侧,以使在盖子27的两个安装位置(图8与9)上,窗口33的一部分区域在显示元件26和操纵元件31,32的区域内。就显示元件和操纵元件26,31,32的安放位置而言,一个大的窗口33可以提供特别大的自由度。有适当的弯曲刚度的前板28覆盖整个窗口33并封闭未被显示元件26和控制元件31,32占据的区域。
按照图10和11的探针与上述探针的主要区别为,它不是装设一个大窗口,而是设置了四个穿过盖子27的较小的开口34,35,36和37。两个窗口34,35位于对称轴线14上,彼此相距一段距离,而另两个窗口36,37则相对于对称轴线14分别向上和向下偏移。窗口34~37的位置与形状要这样,即在盖子27的一个安装位置(图10),窗口36位于显示元件26和操纵元件31的区域内,而窗口34则位于操纵元件32的区域内。在盖子27的另一个安装位置(图11),则代之以使窗口37位于显示元件26和操纵元件31的区域内,同时使窗口35位于操纵元件32的区域内。开口的空闲区域和空闲的窗口用前板28封住。由于窗口34~37的尺寸较小,对前板28的弯曲刚度没有严格的要求。可以用例如弯曲刚度较小的薄片代替弯曲刚度较大的板。
窗口30,33~37的尺寸特别取决于显示元件和操作元件26,31,32本身在该处是往里伸还是伸出,或是只有它们的终端导线29是这样的。显示元件与操纵元件26,31,32可以布置在前板28上,或是按另一种方案,布置在电路组件8上,然后它们从组件上朝前板28突出。当显示元件和操纵元件26,31,32做成非常扁平的结构并且在前板28上与其做成一整体而且不往外突出时,只有它们的终端导线29从窗口30,33~37穿过。
本发明不限于带液面传感器的探针,而是也适合于具有用于监控容器中的介质的其它传感如温度传感器、压力传感器、导电性传感器的探针。探针可在宽的温度范围内使用,即,不仅在高的操作温度下使用。

Claims (13)

1.一种用于监控容器中的介质的探针,它具有:
一用于将探针固定在容器(2)上的固定装置(1);
至少一个装在固定装置上并伸入所述容器中的传感器(4);
一装在固定装置(1)上并从容器(2)向外伸出一段距离的管状颈部(5);
一装在颈部(5)的远离容器(2)的自由端上的探头盒(6),在所述盒的内部(7)中装有一电子电路组件(8);以及
穿过所述颈部(5)延伸到探头盒(6)中从而使传感器(4)与电子电路组件(8)相联的至少一根电线,
其特征为:
所述探头盒(6)沿径向的尺寸大于所述颈部(5),并且
所述探头盒(6)在颈部(5)上要如此布置,以使其沿径向向颈部(5)的一侧伸出。
2.如权利要求1所述的探针,其特征为,将所述探头盒(6)做成一个扁平体,该扁平体沿径向从颈部(5)伸出,其窄边侧朝着固定装置(1)。
3.如权利要求1或2所述的探针,其特征为,所述探头盒(6)的靠近所述颈部(5)的部分被做成平行六面体,在其中放有所述的电路组件(8)。
4.如权利要求2所述的探针,其特征为,所述探头盒(6)包括一形成窄边侧的框架(11)和将框架的作为宽边侧的两相对侧封闭的两个盖子(12,13,27)。
5.如权利要求4所述的探针,其特征为,安装电路组件(8)的装置要在框架(11)内如此布置,以使之有可能从所述探头盒(6)的两个宽边侧中的任一侧将电路组件(8)固定在其上。
6.如权利要求4所述的探针,其特征为,所述盖子(12,13,27)有相对于横向于颈部(5)延伸的轴线(14)为对称的形状。
7.如权利要求6所述的探针,其特征为,所述探头盒(6)在一个宽边侧上有位于对称轴线(4)上的至少一个可从外面看到的显示元件(26)和/或可从外面接近的操纵元件(32);
在有关的盖子(12,27)上,至少有一个窗口(30,34,35)要如此布置在对称轴线(14)上,即,在使盖子(12,27)处于一个可能的安装位置时,以及在盖子转过来,处于另一个可能的安装位置时,显示元件/操纵元件(26,32)在两种情况下都具有同样的位置,在该区域上有一个窗口(30,34,35)。
8.如权利要求6所述的探针,其特征为,所述探头盒(6)在一个宽边侧上有从对称轴线(14)偏移的至少一个可从外面看到的显示元件(26)和/或一个可从外面接近的操纵元件(31);
有关的盖子(27)在对称轴线(14)上至少有一个窗口(33),该窗口以这样一种方式向两侧延伸,即,使在盖子(27)处于一个可能的安装位置时,以及在盖子转过来,处于另一个可能的安装位置时,显示元件/操纵元件(26,31)在两种情况下都具有同样的位置,并且在该区域上有一个窗口(33);以及
在盖子上布置有一个具有显示元件/操纵元件(26,31)的前板(28),它封闭窗口(33)。
9.如权利要求6所述的探针,其特征为,所述探头盒(6)在一个宽边侧上有从对称轴线(14)偏移的至少一个可从外面看到的显示元件(26)和/或一个可从外面接近的操纵元件(31);
有关的盖子在对称轴线(14)的每一侧上有从该轴线偏移的至少一个窗口(36,37),这样在盖子(27)处于一个可能的安装位置时,以及在盖子转过来,处于另一个可能的安装位置时,显示元件/操纵元件(26,31)在两种情况下都具有同样的位置,并且在该区域上有一窗口(36,37);以及
在盖子上布置有一个具有所述显示元件/操纵元件(26,31)的前板(28),它封闭窗口(36,37)。
10.如权利要求4所述的探针,其特征为,所述框架(11)被做成薄壁的,并且每个盖子(12,13)在其靠近框架(11)的一侧都有一个容纳槽(15),所述框架(11)的边缘(16)就接合在该容纳槽中,以起增强作用。
11.如权利要求4所述的探针,其特征为,所述框架(11)和盖子(12,13)用金属做成,它们连接在一起时具有导电性。
12.如权利要求1所述的探针,其特征为,所述颈部(5)在其远离固定装置(1)的端面上以及探头盒(6)在其靠近固定装置(1)的一侧上有相对应的支承面(19,20);
所述探头盒(6)在其支承面(20)上有一贯穿的中心开孔(21);
在所述颈部(5)上装有穿过所述开孔(21)的螺纹装置(23),它在上紧以后将探头盒(6)和颈部(5)的支承面(19,20)压在一起;以及
在支承面(19,20)的区域内设有一用于电线(9)的通道(24)。
13.如权利要求12所述的探针,其特征为,所述螺纹装置(23)在其中心有用于电线(9)的通道。
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