CN110361103B - 过程自动化技术传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过程自动化技术传感器(1),用于检测介质的至少一个测量得到的变量,该传感器包括:过程连接件(2),该过程连接件(2)用于将传感器(1)附接到介质所在的容器;至少两个腹板(3a、3b),所述至少两个腹板(3a、3b)基本上平行于传感器(1)的纵向轴线(L)延伸,其中腹板(3a、3b)被布置在介质侧上,同时从过程连接件(2)延伸出来;以及至少一个第一壳体部分(6),所述至少一个第一壳体部分(6)包括有温度传感器(4),其中第一壳体部分(6)被布置在腹板(3a、3b)之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种过程自动化技术传感器,用于检测介质的至少一个测量得到的变量。
背景技术
将参考电导率传感器来简要地描述本申请所基于的问题。然而,该问题基本上涉及许多需要测量得到的辅助变量(即温度)的传感器,以确定实际的目标值并且为此使用了温度传感器。
同时测量介质的温度对于检测材料的电导率是必要的。在现有的传感器的情况下,被设置用于检测温度的温度传感器被集成在壳体内的传感器中。申请人例如以“Indumax CLS54D”的名义出售这种电导率传感器,例如参见于中央欧洲时间2018年2月13日下午2:40访问得到的:https://www.de.endress.com/de/messgeraete-fuer-die-prozesstechnik/fluessigkeitsanalyse-produktuebersicht/leitfaehigkeit-induktiv-sensor-cls54d。
温度传感器的外壳在结构上通常被设计成使得其沿着传感器横向地布置。结果,为了避免机械损伤,温度传感器被设计成较短的,并且在它的其它尺寸上相对较大。因此,温度传感器与传感器本身的热解耦不能达到足够的程度,这对温度测量的响应时间产生了负面影响。
发明内容
本发明的目的是改进需要使温度作为辅助的测量得到的变量的传感器的温度测量的响应时间。
该目的通过一种传感器实现,该传感器包括:过程连接件,该过程连接件用于将传感器附接到介质所在的容器上;至少两个腹板,所述至少两个腹板基本上平行于传感器的纵向轴线延伸,其中腹板被布置在介质侧上,同时从过程连接件延伸出来;以及至少一个第一壳体部分,所述至少一个第一壳体部分包括有温度传感器,其中第一壳体部分被布置在腹板之间。
结果,如果将温度传感器引入到相对于它的其它尺寸较长的外壳中,也就是说引入到第一壳体部分中,并且因此是更加热解耦的,则能够实现改进测量性能。
与现有技术相比,使温度传感器朝向传感器的中心偏移产生了围绕外壳的间隙,然后该间隙由上述两个腹板界定。结果,保护了温度传感器免受机械损伤。这能够延长温度传感器的外壳并且将其设计成具有更薄的壁厚。由于与传感器壳体的热解耦,这使得温度测量具有更快的响应时间。
在一个实施例中,第一壳体部分被布置成平行于腹板。
在一个实施例中,第一壳体部分被布置在过程连接件上。
在一个实施例中,传感器恰好包括两个腹板,并且所述两个腹板被布置成彼此相对。
在一个实施例中,第一壳体部分被布置在腹板之间的中间。
在一个实施例中,第一壳体部分被布置成垂直于腹板。
在一个实施例中,传感器包括用于检测测量得到的变量的一个或多个传感器元件,并且腹板将传感器元件连接到过程连接件。
在一个实施例中,第一壳体部分以及因此温度传感器被布置在上述一个或多个传感器元件上。
在一个实施例中,待测量的介质抵靠着或穿过至少一个传感器元件流动,并且温度传感器相对于介质的流动方向位于腹板后面。
在一个实施例中,待测量的介质抵靠着或穿过至少一个传感器元件流动,并且温度传感器相对于介质的流动方向位于上述两个腹板的旁边。
在一个实施例中,温度传感器被构造成嵌入电路板中的温度传感器。
因此,温度传感器位于印刷电路板的中间层上。印刷电路板还用于接触例如诸如线圈的传感器元件的其它元件。该印刷电路板连同传感器的其它构件一起被包覆模制在塑料中,而无需对温度传感器随后进行安装。通过直接连接到传感器壳体,这实现了快速的响应时间,传感器壳体例如由塑料制成,这能够通过将温度传感器周围的区域包覆模制成仅具有薄壁而得到改进。
这导致了一种无需手动或随后安装温度传感器的组件。能够消除复杂的线材装配和故障源。通过直接连接到介质还获得了温度传感器的快速响应时间。不会产生间隙,并且也不需要导热膏。
在一个实施例中,传感器被设计为电导率传感器。
在一个实施例中,电导率传感器包括一个或多个传感器元件,特别是电极或线圈,并且传感器元件通过印刷电路板进行接触。
该目的进一步通过用于生产如上所述的传感器的方法得以实现,该方法至少包括以下步骤:在注塑模制工艺中包覆模制温度传感器,其中传感器的壳体由单件生产出来。
在一个实施例中,传感器元件或多个传感器元件也是包覆模制的。
在一个实施例中,第一壳体部分被形成为腹板之间的中空延伸部,并且温度传感器被插入和/或被压入该延伸部中。
附图说明
将参考以下附图更加详细地解释本发明。
图1示出了所要求保护的传感器的一个实施例。
图2示出了所要求保护的传感器的一个实施例。
图3示出了所要求保护的传感器的一个实施例。
图4示出了所要求保护的传感器的一个实施例。
图5示出了所要求保护的传感器的一个实施例。
图6示出了所要求保护的传感器的一个实施例。
图7示出了温度传感器的一个实施例。
具体实施方式
在附图中,相同的特征用相同的附图标记进行标识。
所要求保护的传感器的整体由附图标记1表示,并且尤其是在图1中被描绘出来。
将参考电导率传感器特别是电感式电导率传感器来解释构思。然而,基本构思也能够适用于需要将温度作为用于检测主要变量的辅助变量的其它类型的传感器。从过程自动化领域可以想到各种各样的传感器,诸如导电的电导率传感器、pH传感器、电流传感器等。
传感器1包括图1中的壳体8。壳体8包括传感器1的整个外壳,传感器1包括第一和第二壳体部分6、7,并因此包括传感器元件5或多个传感器元件、温度传感器4和过程连接件2。
在一个实施例中,第二壳体部分7包括用于处理测量数据的电子器件。
传感器1通过过程连接件2被布置在待测量的介质所在的过程容器上。传感器1包括一个或多个用于检测传感器1的主要变量的传感器元件5,在该示例中为两个线圈。线圈本身是不可见的,但位于壳体部分中并且由附图标记“5”表示。为了简单起见,应当使用术语“传感器元件5”。线圈被构造成例如环形线圈。
传感器1包括温度传感器4。温度传感器4被布置在第一壳体部分6中。第一壳体部分6被布置在至少两个腹板之间,在本例中恰好是在两个腹板3a和3b之间。腹板3a、3b基本上平行于传感器1的纵向轴线L。为了清楚起见,仅在图1中示出纵向轴线L。温度传感器4位于第一壳体部分6中。因此,第一壳体部分6位于由腹板3a、3b的轴线跨越的平面中并且因此受腹板保护。第一壳体部分6以及因此温度传感器4恰好位于腹板3a、3b之间的中间。第一壳体部分6平行于腹板3a、3b布置。在图1和图4中,带有温度传感器4的第一壳体部分6被布置在过程连接件2处。与现有技术相比,温度传感器4朝向传感器1中心的位移导致围绕外壳即第一壳体部分6的间隙,于是该间隙由两个腹板3a、3b界定。这将保护温度传感器4免受机械损伤。这允许延长温度传感器4的外壳,即第一壳体部分6,并且将其设计成具有较薄的壁厚。由于与传感器外壳的热解耦,这导致温度测量的更快响应时间。
在传感器外壳8的制造过程中,温度传感器4的外壳6被形成为位于腹板3a、3b之间的中空突起。然后,从之后的传感器的过程连接件2的方向上将温度传感器4引入或压入。
温度传感器4的各种设计是可能的,例如作为PTC电阻、NTC电阻或者铂测量电阻,诸如Pt100、Pt500、或Pt1000。
温度传感器4的外壳的一个实施例通过包覆模制来实现。在本例中,例如处在载架上的温度传感器4被引入到注塑模制工具中,并且然后壳体通过注塑模制被生产出来,从而将温度传感器4包覆模制。在一些情况下,测量元件5也在这里被包覆模制。该实施例使得能够将温度传感器4从过程连接件2和传感器元件5两者的方向上附接到传感器1。
温度传感器4可以具有各种设计。根据温度传感器4的类型和形状来相应适配和构造第一壳体部分。
在图2中,腹板3a、3b在片材方向上具有与传感器元件5相同的深度。另外,与图1相比,第二壳体部分7被构造得较短。
在图3中,第一壳体部分6被布置成温度传感器4处在传感器元件5上。图3还示出了具有较薄腹板3a、3b的构造。图3还示出了没有第二壳体部分7的构造。然后,在远离介质的那一侧上,即过程连接件2的不接触介质的那一侧上布置有任何必要的电子器件。
图4示出了与图2相比还要短的构造。此外,也不存在第二壳体部分7。温度传感器4经由第一壳体部分6被连接到过程连接件2。
在图5中,温度传感器4被布置成不与腹板3a、3b平行,而是垂直于腹板3a、3b。
图6示出了一种构造的的截面。待测量的介质在介质的流动方向F上流动穿过传感器元件5。第一壳体部分6与温度传感器4一起相对于介质的流动方向F定位于腹板3b后面。因此,从流动技术的角度来看,温度传感器4在机械上受到了更好的保护,但可能被更加不利地定位,如在前面的附图的构造中那样。
温度传感器4被构造成一种嵌入式温度传感器。图7以平面图示出了这种印刷电路板9。因此,温度传感器4定位于印刷电路板9的中间层上。印刷电路板9还被用于接触例如传感器元件5的其它的元件,诸如线圈。该印刷电路板9与传感器1的其它构件一起被包覆模制在塑料中,而无需随后组装温度传感器4。在这种情况下,与传感器塑料的直接连接实现了快速的响应时间,这能够通过将温度传感器4周围的区域包覆模制成仅具有大约0.6-0.8mm的薄壁而得到改进。
附图标记列表
1 传感器
2 过程连接件
3a 腹板
3b 腹板
4 温度传感器
5 传感器元件
6 第一壳体部分
7 第二壳体部分
8 壳体
9 印刷电路板
F 待测量的介质的流动方向
L 1的纵向轴线
Claims (11)
1.一种过程自动化技术的电导率传感器(1),用于检测介质的至少一个测量得到的变量,所述电导率传感器(1)包括:
–传感器元件(5),其中,所述传感器元件(5)被构造为两个线圈,
–温度传感器(4),
–壳体(8),所述壳体(8)包围所述温度传感器(4)和所述传感器元件(5),使所述温度传感器(4)与所述介质隔开,并且,
其中,所述温度传感器(4)和所述传感器元件(5)是包覆模制的,
所述壳体包括:
-过程连接件(2),所述过程连接件(2)用于将所述电导率传感器(1)附接到所述介质所在的容器,
-至少两个腹板(3a、3b),所述至少两个腹板(3a、3b)基本上平行于所述电导率传感器(1)的纵向轴线(L)延伸,
-其中,所述腹板(3a、3b)被布置在介质侧上,同时从所述过程连接件(2)延伸出来,以及
-至少一个第一壳体部分(6),所述至少一个第一壳体部分(6)包括所述温度传感器(4),其中,所述第一壳体部分(6)被布置在所述腹板(3a、3b)之间,并且其中,所述第一壳体部分(6)包括较薄的壁厚。
2.根据权利要求1所述的电导率传感器(1),其中,所述第一壳体部分(6)被布置成平行于所述腹板(3a、3b)。
3.根据权利要求1或2所述的电导率传感器(1),其中,所述第一壳体部分(6)被布置在所述过程连接件(2)上。
4.根据权利要求1至2中的一项所述的电导率传感器(1),其中,所述电导率传感器(1)恰好包括两个腹板(3a、3b),并且所述腹板(3a、3b)被布置成彼此面对。
5.根据权利要求4所述的电导率传感器(1),其中,所述第一壳体部分(6)被布置在所述腹板(3a、3b)之间的中间。
6.根据权利要求1所述的电导率传感器(1),其中,所述第一壳体部分(6)被布置成垂直于所述腹板(3a、3b)。
7.根据权利要求1至2中的一项所述的电导率传感器(1),其中,所述电导率传感器(1)包括用于检测所述测量得到的变量的一个或多个传感器元件(5),并且所述腹板(3a、3b)将所述传感器元件(5)连接到所述过程连接件(2)。
8.根据权利要求7所述的电导率传感器(1),其中,所述第一壳体部分(6)被布置在所述一个或多个传感器元件(5)上。
9.根据权利要求1至2中的一项所述的电导率传感器(1),其中,所述温度传感器(4)被构造成嵌入电路板(9)中的温度传感器(4)。
10.根据权利要求9所述的电导率传感器(1),其中,所述电导率传感器包括一个或多个传感器元件(5),并且所述传感器元件(5)通过所述电路板(9)进行接触。
11.一种用于制造根据权利要求1至10中的一项所述的电导率传感器(1)的方法,至少包括以下步骤:
在注塑模制工艺中包覆模制所述温度传感器(4),其中所述电导率传感器(1)的所述壳体(8)由单件生产出来
其中,所述传感器元件(5)也是包覆模制的。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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