CN1898534A - 模块化测量仪表 - Google Patents

Abstract

一种测量仪表，包括：具有传感器室的传感器模块(5)，在所述传感器室中设置物理－电传感器(7)；和具有电子器件室的电子器件模块(13)，在所述电子器件室中设置测量仪表电子器件。另外，测量仪表包括安装在电子器件模块(13)上并且与测量仪表电子器件(7)电连接的第一连接件(19)以及安装在传感器模块(5)上并且与传感器(7)电连接的第二连接件(20)。形成位于传感器室和电子器件室之间并且特别地相对于周围环境流体密封和/或压力密封的连接室(17)，从而传感器模块(5)和电子器件模块(13)可再次松开地彼此机械连接。两个连接件特别是流电地彼此电连接，从而测量仪表电子器件和传感器彼此电耦合，并且其中彼此相连的两个连接件位于传感器室与电子器件室之间形成的连接室(17)中。

Description

模块化测量仪表

本发明涉及一种模块化测量仪表，其包括传感器模块和电子器件模块，传感器模块中设置传感器，电子器件模块中设置测量仪表电子器件。

测量仪表，特别是现场安装的现场测量仪表构成了工业测量及控制技术的基础。于是，例如在几乎所有工业车间中使用测量仪表，例如在化工或食品工业的车间中或者在水处理车间中使用它们，以现场测量或监控过程变量，例如压力、温度、料位、流量或其他测量变量。测量仪表位于测量位置并且包含物理-电传感器，该传感器记录期望的过程变量并将其转换为电信号。电信号被馈送至电子器件，后者进一步处理信号并将其转换为电输出信号，这使得能够显示和/或转发测量结果。

于是，例如在EP-A 984 248中描述了一种模块化测量仪表，其包括：

-传感器模块

--其具有传感器室，其中设置物理-电传感器；和

-电子器件模块

--其具有电子器件室，其中设置测量仪表电子器件；以及

-第一连接件，其安装在电子器件模块上并且与测量仪表电子器件连接，和第二连接件，其仅安装在第一连接件上并与传感器电连接；

-其中形成位于传感器室和电子器件室之间且特别是相对于周围环境流体密封和/或压力密封的连接室，从而传感器模块的电子器件模块可再次松开地彼此机械连接；

-其中，为了将测量仪表电子器件连接至传感器，两个连接件特别是流电地彼此电连接，使得测量仪表电子器件与传感器电耦合；和

-其中彼此连接的两个连接件容纳在传感器室和电子器件室之间形成的连接室中。

公开的电子器件模块还具有可以利用外壳盖封闭的开口。通过这个开口，测量仪表电子器件可以插入电子器件模块。在可能需要的修理测量仪表电子器件的情况中，外壳盖不得不再次打开。电连接只得被手动隔离，并且电路板被除去并由新的电路板替换。

外壳盖和电路板的除去及应用需要工作空间，因为或者电路板必须从电子器件模块中抽出或者外壳盖必须在电路板上得到引导。另外，为了以后再次得到牢固的电连接，通常必须保证可以浏览插塞和插座。在空间非常紧张的液体灌注车间中，容纳许多现场测量仪表以及多种其它设备，通常没有足够的空间交换测量仪表电子器件。另外，经常无法浏览在已经安装的电子器件模块和测量仪表电子器件之间的连接，从而电连接的作用往往面临可观的困难。

因此，本发明的任务是提供一种测量仪表，其中可以简单且迅速地，特别是在灌注车间中通常狭窄的空间条件下，执行测量仪表电子器件可能的修理或更换。

为了实现这个任务，本发明在于一种测量仪表，其包括：

-传感器模块

--其具有传感器室，其中设置物理-电传感器；和

-电子器件模块

--其具有电子器件室，其中设置测量仪表电子器件；以及

-安装在电子器件模块上并且与测量仪表电子器件电连接的第一连接件以及安装在传感器模块上并且与传感器电连接的第二连接件；

-其中形成位于传感器室和电子器件室之间并且特别地相对于周围环境流体密封和/或压力密封的连接室，从而传感器模块和电子器件模块可再次松开地彼此机械连接；

-其中两个连接件特别是流电地彼此电连接，从而测量仪表电子器件和传感器彼此电耦合；并且

-其中彼此相连的两个连接件位于传感器室与电子器件室之间形成的连接室中。

在本发明的测量仪表的第一实施例中，两个连接件的至少一个被可移动地安装。

在本发明的测量仪表的第二实施例中，两个连接件中至少一个的至少一个侧壁具有至少一个基本直的突起并且连接室的至少一个侧壁具有至少一个与连接件的突起相对应的基本直的槽，连接件的突起由连接室的槽接收。

在本发明的测量仪表的第三实施例中，两个连接件中至少一个的至少一个侧壁具有至少一个基本直的槽并且连接室的至少一个侧壁具有与连接件的槽相对应的基本直的突起，连接室的突起由连接件的槽接收。

在本发明的测量仪表的第四实施例中，两个连接件中的至少一个具有基本彼此平行定向的导电插塞元件，并且两个连接件中的另一个具有基本彼此平行定向的对应于插塞元件的导电插座元件，插塞元件被插入插座元件并且与它们这样接触，使得传感器和测量仪表电子器件彼此电连接，并且插塞元件和插座元件基本平行于连接室的至少一个槽和/或连接室的至少一个突起。

在本发明的测量仪表的第五实施例中，插塞元件和插座元件都延伸进入连接室。

在本发明的测量仪表的第六实施例中，至少一个插塞元件和/或至少一个插座元件被可横向和/或旋转移动地安装在所属连接件内部。

在本发明的测量仪表的第七实施例中，这样设置侧壁的至少一个槽以及与其相对应的突起，使得传感器模块相对于电子器件模块的安装位置被唯一地编码，并且防止了错误的组装。

在本发明的测量仪表的第八实施例中，为了防止传感器模块和电子器件模块之间的错误组装，这样设置连接室的至少一个突起以及连接元件与此对应的槽，使得唯一地确定传感器位置相对于电子器件模块的安装位置。

在本发明的测量仪表的第九实施例中，为了防止传感器模块和电子器件模块的错误组装，这样设置连接室的至少一个槽和连接件与此对应的突起，使得唯一地确定传感器模块相对于电子器件模块的安装位置。

在本发明的第十实施例中，测量仪表还包括基本为环形的密封，其这样设置在连接室中，使得它侧向围绕两个连接件中的至少一个并且以外侧面接触连接室的至少一个侧壁。

在本发明的测量仪表的第十一实施例中，密封与所围绕的连接件同轴地，特别是共中心地设置。

在本发明的测量仪表的第十二实施例中，密封在连接室的侧壁中的环行间隙的区域中设置在连接室内部，并且实际上位于连接件和连接室侧壁之间。

在本发明的测量仪表的第十三实施例中，密封在接触连接室侧壁的外侧面上具有基本上彼此平行延伸的两个密封唇。

在本发明的测量仪表的第十四实施例中，密封这样设置在连接室中，使得两个密封唇基本上与连接室的侧壁中的间隙相平行地延伸。

在本发明的测量仪表的第十五实施例中，密封这样设置在连接室中，使得连接室的侧壁中的间隙基本上在密封的密封唇之间延伸。

本发明的测量仪表提供了以下优点：在从传感器模块除去电子器件模块的情况中，特别是在使用包括两个连接件的集成插塞系统的情况中，电连接被自动断开。以这种方式，为了替换电子器件模块所需的插塞路径以及空间需求可以显著减少，例如减少至约25mm。如果需要，测量仪表电子器件可以从电子器件模块撤回并被修理或者甚至以完整的电子器件模块替换。另外，在组装期间可以通过机械编码和定中心而以简单的方式保证电子器件模块相对于传感器模块的正确定位和接触。为此，第一连接件与传感器模块固定连接，并且第二连接件有限制地可移动地安装在传感器模块中。以这种方式，可以适应公差，并且可能存在的插塞接触都受到保护免受附加负载。另外，敏感的电气插塞接触设置为沉入电子器件模块中并且因而保护不受无意的损坏。

这种测量仪表的另一优点在于它是模块化构造的。电子器件和传感器是分离的部件，可以彼此独立地使用并且仅通过连接件才彼此连接。以这种方式，测量仪表可以以非常小的复杂度制造并且具有高度的灵活性。例如，可以提供由能够以任何方式彼此组合的多种电子器件单元和多种传感器类型构成的工具包，

现在根据附图详细解释本发明及进一步的优点。附图中：

图1是具有传感器模块和电子器件模块的模块化测量仪表的透视图；

图2、3是图1的测量仪表的透视图，显示了与传感器模块分离的电子器件模块；和

图4是适用于图1的测量仪表的密封的截面图。

图1显示了模块化测量仪表，其包括传感器模块5和电子器件模块13，前者具有其中设置物理-电传感器7的传感器室，电子器件模块具有其中设置测量仪表电子器件的电子器件室。传感器7可以例如是压力传感器、温度传感器、电容料位探头、超声传感器或发射及接收微波的微波模块，或者如这里所示的，是可插入管道中的流量计。

另外，测量仪表具有安装在电子器件模块13并与测量仪表电子器件7电连接的第一连接件19以及安装在传感器模块5上并与传感器7电连接的第二连接件20。形成位于传感器室和电子器件室之间且特别是相对于周围环境流体密封和/或压力密封的连接室17，从而传感器模块5和电子器件模块13可再次松开地彼此机械连接。两个连接件19、20特别是流电地彼此电连接，从而测量仪表电子器件和传感器彼此电耦合，两个相互连接的连接件容纳在传感器室和电子器件室之间形成的连接室17中。

在本发明的实施例中，两个连接件中的至少一个具有基本上彼此平行定向的导电插塞元件，并且两个连接件中的另一个具有基本上彼此平行定向且对应于插塞元件的导电插座元件。插塞元件插入插座元件并且与其接触，使得传感器7和测量仪表电子器件7彼此电连接。

为此提供测量仪表并且它适合用于测量位置，例如插入流体管道(未显示)中。为此，如图1至3示意示出的，传感器模块5具有测量管11以及其上成形的法兰1，测量仪表利用法兰可安装至相应的相对法兰。传感器模块5被盒状模块外壳包围。

除了传感器模块5，测量仪表还包括与传感器模块机械及电连接的电子器件模块13。电子器件模块13包含测量仪表电子器件(图1中未显示)。电子器件模块13同样由盒状模块外壳包围。

在传感器模块5和电子器件模块13之间形成连接室17，电子器件模块13和传感器模块5通过该连接室相连。连接件19延伸进入连接室17并且封闭连接室17。连接件19朝向传感器的末端具有与连接室17的内部几何结构基本相同的外部几何结构。

在本发明的另一实施例中，两个连接件19、20之一的侧壁具有基本直的槽41，并且连接室的侧壁具有与连接件的槽41对应的基本直的突起42，连接室的突起由连接件的槽接收，这从图1至3可以清楚地看出。作为替代或者补充，还可以两个连接件之一的侧壁具有基本直的突起，并且相应地，连接室的侧壁具有与连接件的突起对应的基本直的槽，从而连接件的突起被连接室的槽接收。

对于所述的两个连接件19、20具有插塞元件和与此对应的插座元件的情况，这些插塞元件和插座元件基本上平行于连接室的至少一个槽和/或连接室的至少一个突起定向，以能够插接在一起。

为了保护敏感的插塞元件和插座元件，优选地这样构造连接件，使得插塞元件以及插座元件都突入连接室并且/或者插塞元件和/或插座元件可横向和/或旋转移动地安装在所属连接件内部。

在本发明的另一实施例中，两个连接件中的至少一个是可移动地安装的。

通过连接件和/或插塞元件及插座元件的可移动安装，可以采用可能的公差并且保护存在的插塞接触不受额外的负载。

在本发明的具有优点的实施例中，这样设置侧壁的槽和与其对应的连接件的突起以及/或者连接室的突起和与其对应的连接件的槽，使得传感器模块5相对于电子器件模块13的安装位置被唯一地编码，从而有效地防止错误组装。

在本发明的实施例中，在两个模块边界形成环行间隙34的地方提供密封33，其例如由人造橡胶制成。基本为环形的密封这样设置在连接室中，使得它侧向围绕两个连接件中的至少一个并且以外侧面接触连接室的至少一个侧壁。如图2和3所示，密封与围绕的连接件同轴，特别是共中心。

在图2至4所示的实施例中，两个模块外壳中各自具有圆柱形部分，并且这两个圆柱形部分彼此对齐。两个内部圆柱形部分的每一个都具有环形环行肩部，其中这样安装密封33，使得密封在环绕连接室侧壁的间隙34的区域中设置在连接室内部。在这种情况中，密封位于连接件和连接室的侧壁之间。

在本发明的另一发展中，密封在其接触连接室的侧壁的外侧面上具有基本上彼此平行延伸的两个密封唇33A、33B。在这种情况中，密封33优选地这样设置在连接室中，使得两个密封唇基本上平行于连接室17的侧壁中的间隙34延伸。具有优点的，密封这样设置在连接室中，使得连接室的侧壁中的间隙基本上在密封的密封唇之间延伸。

测量仪表电子器件是安装在一个或多个电路板上的电子电路，并且电路板可插入位于电子器件模块内部且与连接件相连或集成在其中的插槽中。在插槽处提供电接触元件，其在电路板插入时产生电接触。

在连接件19朝向传感器的一侧上提供端子，与其对应的连接件20的端子可以连接至它们。这些端子例如是夹钳插塞，传感器7的连接线25可以插入其中。端子同样在连接件19内部与接触元件连接并且由此连接至电子电路。

优选地，在电子器件模块内部以及其中安装的连接件19内部的剩余自由空间被填充灌注混合物，例如硅胶。

电子器件模块13具有开口，测量仪表电子器件在安装时是通过该开口引导的。开口由可松开的外壳盖27闭合。当外壳盖27打开时，可到达连接钳23。另外还提供密封的通道，外部导线通过该通道引导进入电子器件模块5。然后这些外部导线连接至连接钳23。

Claims (15)

1.模块化测量仪表，包括：传感器模块(5)，其具有传感器室，其中设置物理-电传感器(7)；电子器件模块(13)，其具有电子器件室，其中设置测量仪表电子器件；以及安装在电子器件模块(13)上并且与测量仪表电子器件(7)电连接的第一连接件(19)，以及安装在传感器模块(5)上并且与传感器(7)电连接的第二连接件(20)；其中形成位于传感器室和电子器件室之间并且特别地相对于周围环境流体密封和/或压力密封的连接室(17)，从而传感器模块(5)和电子器件模块(13)可再次松开地彼此机械连接；其中两个连接件(19，20)特别是流电地彼此电连接，从而测量仪表电子器件和传感器彼此电耦合；并且其中彼此相连的两个连接件位于传感器室与电子器件室之间形成的连接室(17)中。

2.根据权利要求1的测量仪表，其中两个连接件(19，20)的至少一个被可移动地安装。

3.根据权利要求1或2的测量仪表，其中两个连接件中至少一个的至少一个侧壁具有至少一个基本直的槽(41)，并且连接室的至少一个侧壁具有与连接件的槽(41)相对应的基本直的突起(42)，其中连接室的突起(42)由连接件的槽(41)接收。

4.根据前述任一权利要求的测量仪表，其中两个连接件(19，20)中至少一个的至少一个侧壁具有基本直的突起，并且连接室的至少一个侧壁具有至少一个与连接件的突起相对应的基本直的槽，其中连接件的突起由连接室的槽接收。

5.根据权利要求3或4的测量仪表，其中两个连接件中的至少一个具有彼此基本彼此平行定向的导电插塞元件，并且两个连接件中的另一个具有彼此基本彼此平行定向的对应于插塞元件的导电插座元件，其中插塞元件被插入插座元件并且与其这样接触，使得传感器(7)和测量仪表电子器件(7)彼此电连接，并且其中插塞元件和插座元件基本平行于连接室的至少一个槽和/或连接室的至少一个突起。

6.根据前述任一权利要求的测量仪表，其中插塞元件和插座元件都延伸进入连接室。

7.根据权利要求5或6的测量仪表，其中至少一个插塞元件和/或至少一个插座元件被可横向和/或旋转移动地安装在所属连接件内部。

8.根据权利要求3～7中任一项的测量仪表，其中，为了防止传感器模块(5)和电子器件模块(13)的错误组装，这样设置连接室的至少一个突起以及与其相对应的连接件的槽，使得传感器模块(5)相对于电子器件模块(13)的安装位置被唯一地确定。

9.根据权利要求3～8中任一项的测量仪表，其中，为了防止传感器模块(5)和电子器件模块(13)的错误组装，这样设置连接室的至少一个槽以及与其相对应的连接件突起，使得传感器模块(5)相对于电子器件模块(13)的安装位置被唯一地确定。

10.根据前述任一权利要求的测量仪表，还包括基本为环形的密封(33)，其这样设置在连接室中，使得它侧向围绕两个连接件(19，20)中的至少一个并且以外侧面接触连接室(17)的至少一个侧壁。

11.根据前述任一权利要求的测量仪表，其中密封(33)与所围绕的连接件同轴地，特别是共中心地设置。

12.根据权利要求10或11的测量仪表，其中密封(33)在连接室的侧壁中的环行间隙(34)的区域中设置在连接室内部，并且实际上位于连接件和连接室(17)侧壁之间。

13.根据权利要求10～12之一的测量仪表，其中密封(33)在接触连接室(17)侧壁的外侧面上具有基本上彼此平行延伸的两个密封唇(33A，33B)。

14.根据权利要求12或13的测量仪表，其中密封(33)这样设置在连接室(17)中，使得两个密封唇(33A，33B)基本上与连接室(17)的侧壁中的间隙(34)相平行地延伸。

15.根据前述任一项权利要求的测量仪表，其中密封这样设置在连接室中，使得连接室的侧壁中的间隙(34)基本上在密封的密封唇之间延伸。