DE10039480B4

DE10039480B4 - Klemmvorrichtung

Info

Publication number: DE10039480B4
Application number: DE10039480A
Authority: DE
Inventors: Bernd Buck; Lorenz Halbinger; Robert Heske
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: DE10039480A1

Abstract

Klemmvorrichtung (1) zur beschädigungsfreien Fixierung eines Meßrohres (2) in einer Behälterwand, mit einem Klemmgehäuse (3), einer Klemmschraube (4), einem Konus (20), einem mit dem Konus (20) zusammenwirkenden Gegenkonus (5) und wenigstens einer Dichtung (12), wobei die Klemmschraube (4) in eine Einsetzöffnung (6) des Klemmgehäuses (3) einschraubbar ist und eine Durchgangsöffnung (8) für das Meßrohr (2) aufweist, wobei die Klemmschraube (4) in axialer Richtung unmittelbar auf den Konus (20) wirkt, so daß der Konus (20) und der Gegenkonus (5) zusammenwirken, um das Meßrohr (2) zu klemmen, und wobei der Gegenkonus (5) in axialer Richtung auf die Dichtung (12) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschraube (4) und der Konus (20) als separate Bauteile ausgebildet sind und daß der Innendurchmesser (D) der Einsetzöffnung (6) am klemmteilseitigen Ende (10) des Klemmgehäuses (3) geringfügig größer ist als der Außendurchmesser (d) des Meßrohres (2), so daß das Ende des Meßrohres (2) durch das klemmteilseitige Ende...

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zur beschädigungsfreien Fixierung eines Meßrohres in einer Behälterwand, mit einem Klemmgehäuse, einer Klemmschraube, einem Konus, einem mit dem Konus zusammenwirkenden Gegenkonus und wenigstens einer Dichtung, wobei die Klemmschraube in eine Einsetzöffnung des Klemmgehäuses einschraubbar ist und eine Durchgangsöffnung für das stab- oder rohrförmige Element aufweist, wobei die Klemmschraube in axialer Richtung unmittelbar auf den Konus wirkt, so daß der Konus und der Gegenkonus zusammenwirken, um das stab- oder rohrförmige Element zu klemmen, und wobei der Gegenkonus im Klemmzustand in axialer Richtung auf die Dichtung wirkt.
Klemmvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art sind in einer Reihe von unterschiedlichen Anwendungen bereits bekannt. Insbesondere werden derartige Klemmvorrichtungen zur Befestigung von zylindrischen Sensoren, wie Füllstands- und Temperatursensoren, häufig mit einstellbarer Einbautiefe verwendet, um diese Sensoren einfach und sicher in einen Behälter einbauen bzw. an der betreffenden Behälterwandung befestigen zu können.

Aus der DE 74 15 544 U ist eine Klemmvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der am Ende der Klemmschraube der als Innenkonus ausgebildete Konus vorgesehen ist, der zum Verklemmen des Rohres beim Anziehen der Klemmschraube gegen den Gegenkonus als Klemmteil drückt. Beim Verschrauben der Klemmschraube kann es zu einem Mitdrehen des Gegenkonus kommen, was an sich nicht erwünscht ist. Damit der Gegenkonus nicht unmittelbar auf die Dichtung wirkt und diese beim Mitdrehen nicht beschädigt, ist ein zwischen der Dichtung und dem Gegenkonus ein Zwischenring vorgesehen, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klemmvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig aufgebaut ist und bei der in einfacher Weise eine Verdreh- bzw. Mitdrehsicherung zwischen dem Gegenkonus bzw. dem Klemmteil und der Dichtung realisiert ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Klemmvorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 5.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 1 hat den Vorteil, daß durch die zweiteilige Ausbildung der Klemmschraube und des Konus sich dieser nicht automatisch beim Anziehen der Klemmschraube mitdreht. Es ergibt sich also eine Verdreh- bzw. Mitdrehsicherung. Dies hat zur Folge, daß die Gefahr, daß der Gegenkonus sich beim Anziehen der Klemmschraube mitdreht, ebenfalls erheblich verringert ist. Dies wirkt sich schließlich auch auf die Dichtung aus, da die Gefahr einer Beschädigung der Dichtung durch einen sich drehenden Gegenkonus ebenfalls verringert ist. Daher muß nicht notwendigerweise ein Zwischenring zwischen dem Gegenkonus und der Dichtung verwendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der Konus eine Innenkonusfläche aufweist, die mit einer Außenkonusfläche des Gegenkonus derart zusammenwirkt, daß der Gegenkonus im Klemmzustand das stab- oder rohrförmige Element klemmt. Bei dieser Ausführungsform wirkt der Gegenkonus als Klemmteil der Klemmvorrichtung. In diesem Zusammenhang kann es sich anbieten, zwischen dem Gegenkonus und der Dichtung wenigstens eine separate Scheibe anzuordnen. Dies ist deshalb günstig, da es sich bei dem Klemmteil in der Regel um ein geschlitztes Bauteil handelt, was ohne weiteres eine Querschnittsverengung zuläßt. Aufgrund des geschlitzten Klemmstückes kann es, auch wenn die Neigung zum Mitdrehen des Gegenkonus bei der Erfindung erheblich verringert ist, zu unerwünschten Quetschungen der Dichtung kommen.

Bei einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Gegenkonus eine Innenkonusfläche aufweist, die mit einer Außenkonusfläche des Konus derart zusammenwirkt, daß der Konus im Klemmzustand das stab- oder rohrförmige Element klemmt. Hierbei wirkt der Konus als Klemmteil der Klemmvorrichtung. Bei dieser Ausgestaltung kann in jedem Falle auf die Anordnung einer Scheibe zwischen dem Gegenkonus und der Dichtung verzichtet werden, da der Gegenkonus einen konstanten, nicht veränderbaren Durchmesser hat.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Klemmvorrichtung zur Fixierung eines Meßrohres in einer Behälterwand, mit einem Klemmgehäuse, einer Klemmschraube, einem Gegenkonus und wenigstens einer Dichtung, wobei die Klemmschraube in eine Einsetzöffnung des Klemmgehäuses ein schraubbar ist und eine Durchgangsöffnung für das Meßrohr aufweist, wobei die Klemmschraube in axialer Richtung unmittelbar auf eine Außenkonusfläche des Gegenkonus wirkt, um das Meßrohr zu klemmen, und wobei der Gegenkonus in axialer Richtung auf die Dichtung wirkt. Der Unterschied zur eingangs genannten Klemmvorrichtung besteht darin, daß bei der vorgenannten Klemmvorrichtung ein Konus, auf den die Klemmschraube wirkt, nicht vorgesehen ist.

Bei dieser alternativen Ausgestaltung erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine Klemmvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Erfindungsgemäß ist dabei festgestellt worden, daß die bei dieser Ausgestaltung aufgebrachten Klemmkräfte ausreichen, um das stab- oder rohrförmige Element sicher zu verklemmen. Diese Lösung bietet den Vorteil, daß als Gegenstück zum als Klemmteil wirkenden Gegenkonus ein einfacher, gerader Hohlzylinderring verwendet werden kann, der im Klemmzustand mit seiner Innenkante auf die Außenkonusfläche des Gegenkonus drückt. Die Verwendung eines einfachen Hohlzylinderrings als Gegenstück zum Gegenkonus ist kostengünstiger als die Verwendung eines entsprechenden Konus.

Bei beiden erfindungsgemäßen Ausgestaltungen ist durch die gewählte Abmessung des Innendurchmessers der Einsetzöffnung am klemmteilseitigen Ende des Klemmgehäuses die Möglichkeit geschaffen, das Meßrohr mit der den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Einbautiefe in der Behälterwand zu fixieren.

Im Gegensatz zur eingangs beschriebenen Ausführungsform ist es bei der Verwendung eines Hohlzylinderrings ohne weiteres möglich, diesen einstükkig mit der Klemmschraube auszubilden, da hierbei die Tendenz des Gegenkonus, sich beim Anziehen der Klemmschraube mitzudrehen, ebenfalls verringert ist. Natürlich ist es auch möglich, den Hohlzylinderring und die Klemmschraube als separate Bauteile auszubilden. Je nach Anwendungsfall kann im übrigen bedarfsweise entweder ein Hohlzylinderring oder aber ein Konus als Gegenstück für den Gegenkonus verwendet werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß im Klemmzustand ein von dem Klemmgehäuse, dem stab- oder rohrförmigen Ele ment und dem Gegenkonus bzw. einer zusätzlichen, sich an den Gegenkonus anschließenden Scheibe begrenzter Dichtungsaufnahmeraum für die Dichtung gebildet ist, daß die Dichtung gegen einen sich radial erstreckenden Bereich des Klemmgehäuses drückt und daß am Klemmgehäuse wenigstens ein Anschlag zur Begrenzung der axialen Bewegung des Gegenkonus vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß die Klemmfunktion und die Dichtfunktion durch Verwendung einer separaten Dichtung voneinander entkoppelt sind. Diese Trennung der Funktionen Klemmen bzw. Halten einerseits und Abdichten andererseits gewährleistet eine maximale Funktionssicherheit. Insbesondere ist durch diese Trennung der Funktionen aber die Funktion der Abdichtung präzise definiert. In Verbindung mit dem Anschlag am Klemmgehäuse zur Begrenzung der axialen Bewegung des Gegenkonus ergeben sich stets reproduzierbare Spannkräfte auf die Dichtung. Dies bedeutet, daß die maximale, auf die Dichtung wirkende Kraft exakt definiert ist und damit im wesentlichen unabhängig vom Anzugsdrehmoment der Klemmschraube. Durch dieses definierte Spannen der Dichtung wird außerdem gewährleistet, daß jedenfalls im Bereich der Dichtung eine ungewollte plastische Verformung des Rohres nicht auftreten kann. Im übrigen läßt sich die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung mit ihren vier Grundkomponenten – Klemmgehäuse, Klemmschraube, Gegenkonus und Dichtung – sehr leicht und ohne Spezialmaschinen montieren und demontieren. Außerdem sind alle eingesetzten Bauteile ohne weiteres wieder verwendbar.

Bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, daß der Innendurchmesser der Einsetzöffnung am klemmteilseitigen Ende des Klemmgehäuses geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des stab- oder rohrförmigen Elements, so daß sich am klemmteilseitigen Ende des Klemmgehäuses ein Ringspalt zwischen dem stab- oder rohrförmigen Element und dem Klemmgehäuses ergibt und daß der Ringspalt zwischen dem klemmteilseitigen Ende des Klemmgehäuses und dem stab- oder rohrförmigen Element im Klemmzustand von der Dichtung ausgefüllt ist, so daß sich am klemmteilseitigen Ende zwischen dem stab- oder rohrförmigen Element und dem Klemmgehäuse eine Totraumfreiheit ergibt. Durch die Ausfüllung des Ringspalts zwischen dem Klemmgehäuse und dem Rohr durch die Dichtung verbleiben keinerlei Frei- bzw. Toträume an der Klemmvorrichtung im Bereich des Übergangs vom Rohr zur Klemmvorrichtung, so daß eine sogenannte aseptische Dichtung ergibt.

Bevorzugt ist es außerdem, daß der radiale Bereich am klemmteilseitigen Ende des Klemmgehäuses als umlaufender, sich in Richtung auf das stab- oder rohrförmige Element verjüngender, spitz auslaufender Dichtungsanschlag ausgebildet ist, der mit einer Art Auskehlung für die Dichtung versehen ist. Durch die sich verjüngende und in Richtung auf das Rohr spitz zulaufende Ausbildung des Dichtungsanschlages kann in einfacher Weise sichergestellt werden, daß die Dichtung im Klemmzustand den dann sehr schmalen Ringspalt zwischen dem klemmteilseitigen Ende des Klemmgehäuses und dem Rohr ausfüllt. Bevorzugt entspricht die Kontur des sich verjüngenden Dichtungsanschlages einer Kontur entsprechend der aseptischen Verbindungsnorm DIN 11864-1; die Kontur des sich verjüngenden Dichtungsanschlages ist zumindest im wesentlichen der Kontur entsprechend der aseptischen Verbindungsnorm DIN 11864-1 angelehnt. Durch diese Ausgestaltung kann sichergestellt werden, daß die Außenseite der Dichtung mit der Stirnseite am klemmteilseitigen Ende des Klemmgehäuses ausgefluchtet ist oder geringfügig über diese übersteht.

Um das stab- oder rohrförmige Element in axialer Richtung in einfacher Weise verstellen zu können, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, daß das stab- oder rohrförmigen Element im Klemmzustand durch die Klemmvorrichtung hindurchgeführt ist und daß die Klemmvorrichtung über ihre gesamte Länge eine Durchgangsöffnung mit im wesentlichen konstantem Innendurchmesser aufweist. Bei dieser Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung besonders für Rohre mit definiertem und konstantem Außendurchmesser geeignet. Eine Klemmung sollte dann im Bereich des konstanten Durchmessers erfolgen. Im übrigen ergibt sich dadurch ein einfacher mechanischer Aufbau der Klemmvorrichtung, die sehr stabil und störunanfällig ausgebildet werden kann.

Um die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung in einfacher Weise in einen Behälter bzw. eine Behälterwandung einschrauben zu können, weist das Klemmgehäuse ein Außengewinde auf. Von besonderem Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Innengewinde im Klemmgehäuse eine geringere Steigung als das Außengewinde zur Verschraubung in der Behälterwandung aufweist. Dadurch, daß das Innengewinde feiner ist als das Außengewinde, ist zum Lösen dieses Feingewindes ein geringeres Drehmoment er forderlich als zum Herausschrauben der Klemmvorrichtung aus der Behälterwandung. Es muß also nicht befürchtet werden, daß beim Lösen der Verschraubung zwischen dem Klemmgehäuse und der Klemmschraube die gesamte Klemmvorrichtung ebenfalls gelöst wird. Die Verbindung des Klemmgehäuses zum Behälter wird hierdurch also nicht beeinflußt. Vorzugsweise ist im übrigen der Außendurchmesser des Klemmgehäuses doppelt so groß wie der Außendurchmesser des zu klemmenden Rohres.

Allerdings sind für bestimmte Einsatzfälle auch andere Befestigungsarten des Klemmgehäuses als eine Verschraubung erforderlich. Dabei kann es auch wichtig sein, daß das stab- oder rohrförmige Element nicht nur innerhalb der Klemmvorrichtung in axialer Richtung verstellbar ist, sondern daß auch unterschiedliche Winkelstellungen in einfacher Weise möglich sind. Hierzu ist bei einer eigenständigen alternativen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Klemmgehäuse außenseitig einen kugelförmigen Bereich aufweist. Die kugelförmige Ausgestaltung des Klemmgehäuses bietet eine Reihe von Vorteilen. Zunächst einmal ist es ohne weiteres möglich, das Klemmgehäuse in einer Öffnung einer Behälterwandung zu verschweißen. Aufgrund der kugeligen Ausbildung ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Klemmgehäuses dabei nicht auf einen bestimmten Öffnungsdurchmesser in der Behälterwandung beschränkt. Darüber hinaus läßt es die kugelige Ausbildung des Klemmgehäuses auch zu, das stab- oder rohrförmige Element in bestimmten für den jeweiligen Einsatzfall vorteilhaften Winkelstellungen anzuordnen.

Von besonderem Vorteil ist außerdem die Realisierung eines modulartigen Ausbaus der Klemmvorrichtung. Hierbei sind alle Komponenten mit Ausnahme des Klemmgehäuses standardisiert, passen also in jegliches Klemmgehäuse. Die äußere Form des Klemmgehäuses hängt von den jeweiligen Einsatzbedingungen ab.

Bei bestimmten Anwendungen, auch in Abhängigkeit von der jeweiligen Einbausituation, kann die Dichtung aus einem elastischen Material bestehen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, insbesondere dann, wenn gegen chemisch aggressive Medien abzudichten ist, eine Dichtung aus einem nichtelastischen Material, wie PTFE, zu verwenden. Um in diesem Falle die erforderliche Elastizität im Bereich der Dichtung zu erzielen, kann vorgesehen sein, daß ein elastisches Element zwischen der Dichtung und dem Klemmteil vorgesehen ist und/oder daß das klemmteilseitige Ende des Klemmgehäuses elastisch ausgebildet ist.

Häufig werden als stab- oder rohrförmiges Element Kunststoffrohre verwendet. In diesen Fällen ist es günstig, die Klemmvorrichtung zumindest teilweise ebenfalls aus Kunststoff zu fertigen. Bei den jeweiligen Teilen kann es sich dann um Spritzgußteile handeln. Derartige Teile sind preiswerter als aus Metall bestehende Teile und es besteht eine geringere Gefahr des zu starken – Anziehens der Klemmschraube und damit der Beschädigung des stab- oder rohrförmigen Elements. Wegen der hohen mechanischen und thermischen Beständigkeit ist als Material für die jeweiligen Teile der Klemmvorrichtung vor allem PEEK geeignet, das vorzugsweise Glas- und Kohlefasern aufweist.

Zur Drehbegrenzung der Klemmschraube und damit zur Verhinderung einer ungewollten Deformierung oder gar Zerstörung des Rohres bietet es sich an, einen zwischen dem Klemmgehäuse und der Klemmschraube wirksamen Anschlag vorzusehen. Alternativ dazu kann zu dem vorgenannten Zweck auch ein zwischen der Klemmschraube und dem Klemmteil wirksamer Anschlag vorgesehen sein.

Etwaige Undichtigkeiten lassen sich bevorzugt über eine im von außen zugänglichen Bereich des Klemmgehäuses und/oder der Klemmschraube vorgesehene Kontrollöffnung feststellen, die bis in den Ringraum zum Rohr reicht. In diese Kontrollöffnung läßt sich beispielsweise ein Sensor einsetzen, über den Undichtigkeiten feststellbar sind.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Dabei zeigt
1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung mit darin eingesetztem Rohr,
2 eine teilweise Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung im montierten Zustand,
3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung,
4 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung,
5 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung,
6 eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung mit eingesetztem Rohr,
7 eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung,
8 eine Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung und
9 eine Querschnittsansicht einer achten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung mit außenseitig kugelförmig ausgebildetem Klemmgehäuse.
In den Figuren ist jeweils eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung 1 dargestellt, die zur Fixierung bzw. zur Befestigung eines stab- oder rohrförmigen Elementes dient, das im folgenden als Rohr 2 bezeichnet wird. Die Klemmvorrichtung 1 weist als Grundbestandteile ein Klemmgehäuse 3, eine Klemmschraube 4 und einen Gegenkonus 5 als Klemmteil auf. Das Klemmgehäuse 3 wiederum weist eine durchgehende Einsetzöffnung 6 mit einem Innengewinde 7 auf. Die Klemmschraube 4 ist im Klemmzustand, d.h. mit eingeklemmten Rohr, wie dies beispielsweise in 1 dargestellt ist, in die Einsetzöffnung 6 des Klemmgehäuses 3 eingesetzt und weist eine Durchgangsöffnung 8 für das Rohr 2 sowie ein zum Innengewinde 7 des Klemmgehäuses 3 korrespondierendes Außengewinde 9 auf. Das Rohr 2 ist, wie sich aus 1 ergibt, durch die Durchgangsöffnung 8 in der Klemmschraube 4 hindurchgeführt. Über das Innengewinde 7 und das Außengewinde 9 ist die Klemm schraube 4 in das Klemmgehäuse 3 einschraubbar. Im übrigen wirkt die Klemmschraube 4 im dargestellten Klemmzustand auf den Gegenkonus 5, um das Rohr 2 zu klemmen und in einem bestimmten Zustand zu halten bzw. zu fixieren.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist es so, daß im dargestellten Klemmzustand der Klemmvorrichtung 1 ein von dem Rohr 2, dem Klemmgehäuse 3 und dem Gegenkonus 5 begrenzter Dichtungsaufnahmeraum 11 gebildet ist, in dem sich eine Dichtung 12 befindet. Bei der Dichtung 12 handelt es sich um ein vom Gegenkonus 5 separates Bauteil, vorliegend um einen O-Ring. Der Gegenkonus 5 wirkt im Klemmzustand in axialer Richtung L des Rohres 2 auf die Dichtung 12 und die Dichtung 12 drückt gegen einen sich radial erstreckenden Bereich 13 am klemmteilseitigen Ende 10 des Klemmgehäuses 3. Bei dem sich radial erstreckenden Bereich 13 handelt es sich damit um einen axialen Dichtungsanschlag, der ein Herausfallen der Dichtung 12 aus dem Dichtungsaufnahmeraum 11 verhindert. Schließlich ist am Klemmgehäuse 3 wenigstens ein Anschlag 14 zur Begrenzung der axialen Bewegung des Gegenkonus 5 vorgesehen.
Wie sich weiter aus 1 ergibt, ist der Innendurchmesser D der Einsetzöffnung 6 am klemmteilseitigen Ende 10 des Klemmgehäuses 3 geringfügig größer als der Außendurchmesser d des Rohres 2. Der Dichtungsaufnahmeraum 11 ist also bis auf den schmalen Ringspalt 15 im wesentlichen geschlossen. Im übrigen sind der Dichtungsaufnahmeraum 11 und auch der Ringspalt 15 im Klemmzustand von der Dichtung 12 ausgefüllt. Wie sich im übrigen aus 1 ergibt, ist der sich radial erstreckende Bereich 13 am klemmteilseitigen Ende 10 des Klemmgehäuses 3 als umlaufender und sich in Richtung auf das Rohr 2 verjüngender, in axialer Richtung für die Dichtung 12 wirksamer Anschlag ausgebildet. Im Bereich des Rohres 2 ist der Bereich 13 sehr schmal. Von der Kontur her weist der Bereich 13 an seinem freien Ende eine An Auskehlung 16 auf, die in Richtung auf das Rohr 2 spitz ausläuft. Im übrigen sind die Oberflächen des Anschlags 14 und auch der Auskehlung 16 aufgerauht, um beim Drehen der Klemmschraube 4 ein Mitdrehen des Gegenkonus 5 sowie der Dichtung 12 zu verhindern.
Zur Drehbegrenzung der Klemmschraube 4 gegenüber dem Klemmgehäuse 3 ist zwischen dem Klemmgehäuse 3 und der Klemmschraube 4 ein Anschlag 17 vorgesehen, der das Einschrauben der Klemmschraube 4 in das Klemmgehäuse 3 nur bis zu einer gewissen Einschraubtiefe zuläßt. Statt des Anschlages 17 kann auch ein entsprechender Anschlag 18 am Gegenkonus 5 vorgesehen sein.
Zur Befestigung der Klemmvorrichtung 1 ist am Klemmgehäuse 3 außenseitig ein Außengewinde 19 vorgesehen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß die zwischen dem Klemmgehäuse 3 und der Klemmschraube 4 vorgesehene Verschraubung über das Innengewinde 7 und das Außengewinde 9 eine geringere Steigung aufweist als das Außengewinde 19. Gegenüber dem Außengewinde 19 handelt es sich also bei dem zwischen dem Klemmgehäuse 3 und der Klemmschraube 4 vorgesehenen Gewinde um ein Feingewinde.
Weiterhin ist im Anschluß an die Klemmschraube 4 in axialer Richtung ein Konus 20 vorgesehen, auf den die Klemmschraube 4 beim Einschrauben in das Klemmgehäuse 3 wirkt. Der Konus 20 wirkt wiederum mit dem Gegenkonus 5 zusammen, um das Rohr zu klemmen.
Wesentlich ist nun, daß die Klemmschraube 4 und der Konus 20 als separate Bauteile ausgebildet sind. Die Klemmschraube 4 ist an ihrem dem Konus 20 zugewandten Ende ringförmig ausgebildet, wobei ein konisch oder trichterförmig ausgebildeter Bereich nicht vorgesehen ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Konus 20 eine Innenkonusfläche 21 auf, die mit einer an dem dem Konus 20 zugewandten Ende 22 vorgesehenen Außenkonusfläche 23 des Gegenkonus 5 derart zusammenwirkt, daß der Gegenkonus 5 im Klemmzustand das Rohr 2 klemmt und als Klemmteil wirkt. Bei axialer Belastung von Konus 20 und Gegenkonus 5 durch die Klemmschraube 4 kann auch der Anschlag 18 am Ende 24 des Gegenkonus 5 mit der Stirnfläche 25 am Konus 20 zur Drehbegrenzung der Klemmschraube 4 zusammen.
An dem dem klemmseitigen Ende 10 gegenüberliegenden Ende 26 des Klemmgehäuses 3 befindet sich eine PG-Verschraubung 27. Zur PG-Ver schraubung 27 gehört ein am Klemmgehäuse 3 vorgesehener Gewindestutzen 28 mit Außengewinde 29, eine Überwurfmutter 30 mit Innengewinde 31, das zum Außengewinde 29 des Gewindestutzens 28 korrespondiert, und eine in axialer und radialer Richtung auf das Rohr 2 wirkende Dichtung 32, auf die die Überwurfmutter 30 im Klemmzustand, der in 1 auch hinsichtlich der PG-Verschraubung 27 dargestellt ist, wirkt.
Sowohl das Klemmgehäuse 3 als auch die Klemmschraube 4 weisen jeweils einen Angriffsbereich 33, 34 zum Ansetzen eines Werkzeugs auf, z.B. eines Maulschlüssels. Jeweils an den unteren Stirnflächen 35, 36 der Angriffsbereiche 33, 34 befinden sich umlaufende Nuten 37, 38, in die jeweils eine weitere Dichtung 39, 40 eingelegt ist. Die Dichtung 39 am Klemmgehäuse 3 dient dabei zur Abdichtung gegenüber einem Behälter 41, wie er beispielsweise in 2 dargestellt ist. Die Dichtung 40 dichtet zwischen dem Klemmgehäuse 3 und der Klemmschraube 4 ab. Im Dichtungszustand liegt die Dichtung 40 auf der oberen Stirnfläche 42 des Angriffsbereichs 33 auf. Im übrigen befindet sich im Angriffsbereich 34 der Klemmschraube 4 eine bis in den schmalen Ringraum 43 zum Rohr 2 reichende Kontrollöffnung 44.
In 2 ist eine bestimmte Einbausituation in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung 1 dargestellt. Es ist dabei eine Sensoreinrichtung S vorgesehen, die ein Meßgerät 45 aufweist. Mit dem Meßgerät 45 verbunden ist eine Meßeinheit 46, die das als Meßrohr ausgebildete Rohr 2 aufweist. Endseitig ist am Rohr 2 ein Sensor 47 vorgesehen. Die Stirnseite 48 am Sensor 47 ist geschlossen. Der Sensor 47 taucht vorliegend in ein erstes Medium 49 ein, über dem sich ein zweites Medium 50 befindet. Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung 1 ist vorliegend in einen Behälterstutzen 51 des Behälters 41 eingeschraubt, der mit einem Innengewinde 52 versehen ist.
Zur Befestigung des Rohres 2 am Behälter 41 bzw. im Behälterstutzen 51 wird die Klemmvorrichtung 1 gemäß 2 zunächst über das Außengewinde 19 in das Innengewinde 52 eingeschraubt. Die PG-Verschraubung 27 ist in diesem Zustand gelöst. Sodann kann das Rohr 2 in die Durchgangsöffnung 8 eingesetzt und in der gewünschten Stellung fixiert werden. Hierzu wird durch Drehen der Klemmschraube 4 eine translatorische Bewegung in axialer Richtung L gegenüber dem Klemmgehäuse 3 erzeugt. Hierdurch wirkt der Konus 20 mit seiner Innenkonusfläche 21 auf die Außenkonusfläche 23 des Gegenkonus 5, der, was nicht dargestellt ist, mit einer Reihe voneinander beabstandeter Klemmschenkel versehen ist oder aber – bei der einfachsten Ausgestaltung – als geschlitzter Ring ausgeführt ist. Die einzelnen Klemmschenkel des Gegenkonus 5 werden in radialer Richtung gegen das Rohr 2 gespannt, was zu einer reibschlüssigen Klemmung des Rohres 2 führt. Gleichzeitig ergibt sich aufgrund der axialen Bewegung der Klemmschraube 4 auch eine axiale Bewegung des Gegenkonus 5 gegen die Dichtung 12 im Dichtungsaufnahmeraum 11, bis der Gegenkonus 5, wie dargestellt, am Anschlag 14 anschlägt. Hierdurch ergibt sich eine definierte und reproduzierbare Verformung der Dichtung 12, wobei die Klemm- und Dichtfunktion über der Gegenkonus 5 und die Dichtung 12 voneinander entkoppelt sind. Die maximale Kraft auf die Dichtung 12 ist also begrenzt, reproduzierbar und in einem weiten Bereich von der durch die Klemmschraube 4 bzw. den Gegenkonus 5 ausgeübten Kraft unabhängig. Vorliegend ist es so, daß der Gegenkonus 5 mit seiner äußeren, breiten Stirnseite 53 nicht nur an dem Anschlag 14 anschlägt, sondern gleichzeitig auch der vorliegend gummielastischen Dichtung 12 zugewandt ist und auf diese wirkt.
Nach Herstellung der Abdichtung einerseits und der Klemmung andererseits wird die Überwurfmutter 30 der PG-Verschraubung 27 angezogen. Dies führt zu einer Abdichtung über die Dichtung 32. Gleichzeitig ergibt sich eine zusätzliche Klemmwirkung über die Dichtung 32. Im fest eingebauten Zustand stellen die Dichtungen 40, 32 sicher, daß kein Medium aus dem Behälter 41 austreten kann, das durch ein etwaiges Leck im Bereich der Dichtung 12 in den Ringraum 43 der Klemmvorrichtung 1 gelangen könnte. Ein solcher Fehler läßt sich im übrigen durch die Kontrollöffnung 44 mittels eines nicht dargestellten Sensors, der dann in die Kontrollöffnung 44 eingesetzt ist, feststellen. Auch kann eine definierte Ableitung des Mediums über die Kontrollöffnung 44 erfolgen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen das Klemmgehäuse 3 und die Klemmschraube 4 aus Edelstahl. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die gesamte Klemmvorrichtung 1 bzw. deren Einzelteile aus Kunststoff zu fertigen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn auch das Rohr 2 aus Kunststoff besteht.
Die in den 3 bis 9 dargestellten Ausführungsformen der Klemmvorrichtung 1 unterscheiden sich von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform dahingehend, daß eine PG-Verschraubung der zuvor beschriebenen Art nicht vorgesehen ist. Bei den in den 3 bis 5 und 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen ist statt dessen in der Klemmschraube 4 eine Nut 60 vorgesehen, in die beispielsweise eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 60a eingesetzt werden kann. Die Dichtung 60a dichtet dann im oberen Bereich der Durchgangsöffnung zwischen der Klemmschraube 4 und dem nur angedeutetem Rohr 2 ab. Des weiteren ist eine weitere Nut 61 am Klemmgehäuse 3 vorgesehen, die zur Aufnahme einer weiteren Dichtung 61a dient. Die weitere Dichtung 61a ist zum Abdichten zwischen dem Klemmgehäuse 3 und der Klemmschraube 4 vorgesehen. Ansonsten entspricht die in 3 dargestellte Ausführungsform im wesentlichen der in 1 dargestellten. Deutlich erkennbar ist die separate Ausbildung der Klemmschraube 4 und des Konus 20, so daß sich zwischen den einander zugewandten Stirnflächen dieser beiden Bauteile eine Trennebene als Verdreh- bzw. Mitdrehsicherung beim Anziehen der Klemmschraube 4 ergibt.
Die in 4 dargestellte Ausführungsform entspricht der in 3 dargestellten bis auf eine zwischen dem Gegenkonus 5 und dem Dichtungsaufnahmeraum 11 für die Dichtung 12 vorgesehene Scheibe 62, die zur Verbesserung der Verdreh- bzw. Mitdrehsicherung dient. Weitere Unterschiede zur Ausführungsform gemäß 3 bestehen nicht. Im übrigen ist bei beiden Ausführungsformen erkennbar, daß der als Klemmteil wirkende Gegenkonus 5 geschlitzt ist, nämlich einen durchgehenden Schlitz 63 aufweist.
Die in 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 3 vorgesehenen dadurch, daß nicht der Gegenkonus 5 das Klemmteil darstellt, sondern der Konus 20 als sich an die Klemmschraube 4 in axialer Richtung unmittelbar anschließendes Bauteil. Hierzu weist der Gegenkonus 5 eine Innenkonusfläche 23a auf, die mit einer Außenkonusfläche 21a des Konus 20 derart zusammenwirkt, daß der Konus 20 im Klemmzustand das Rohr 2 klemmt. Da der Konus 20 bei dieser Ausführungsform als Klemmteil wirkt, ist er mit einem durchgehenden Längsschlitz 64 versehen. Letztlich sind bei dieser Ausführungsform im Vergleich zur Ausführungsform gemäß 3 der Konus und der Gegenkonus in ihrer Anordnung in axialer Richtung lediglich vertauscht worden.
Die in 6 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der aus 5. Allerdings ist bei der Ausführungsform gemäß 6 nur die Dichtung 12 als einzige Dichtung vorgesehen. Diese Ausführungsform eignet sich daher besonders für solche Anwendungsfälle, bei denen keine hohen Anforderungen an die Dichtigkeit gestellt werden.
Die in 7 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der in 3 dargestellten, bei der der Gegenkonus 5 das Klemmteil bildet. Allerdings ist statt des Konus 20 ein Hohlzylinderring 65 zwischen der Klemmschraube 4 und dem Gegenkonus 5 vorgesehen. Beim Verschrauben der Klemmschraube 4 wirkt diese über den Hohlzylinderring 65 mit seiner Innenkante 66 auf die Außenkonusfläche 23 des Gegenkonus 5.
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform sind der Hohlzylinderring 65 und die Klemmschraube 4 als separate Bauteile ausgebildet. Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen dieser beiden Bauteile ergibt sich eine Trennebene als Verdreh- bzw. Mitdrehsicherung.
Die in 8 dargestellte Ausführungsform entspricht der in 7, bis auf daß der Hohlzylinderring 65 einteilig mit der Klemmschraube 4 ausgeführt ist.
In 9 ist eine Ausführungsform der Klemmvorrichtung 1 dargestellt, die vom Aufbau her der in 6 dargestellten Ausführungsform entspricht. Im Gegensatz zu der in 6 dargestellten Ausführungsform weist das Klemmgehäuse 3 jedoch außenseitig kein Gewinde zum Einschrauben in eine Behälterwandung auf. Statt dessen ist das Klemmgehäuse 4 außenseitig kugelförmig als sogenannter Kugeladapter ausgebildet. Die kugelige Form des Klemmgehäuses 3 eignet sich besonders gut zum Einschweißen in entsprechende Behälteröffnungen, wobei ein und dasselbe Klemmgehäuse 3 auch bei unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern eingesetzt werden kann.
Im übrigen versteht es sich, daß die in 9 dargestellte Ausführungsform bezüglich des Klemmgehäuses auch bei allen anderen Ausführungsformen verwirklicht werden kann. Dabei ist es nicht erforderlich, daß das gesamte Klemmgehäuse kugelförmig ausgebildet ist. Ausreichend ist es, daß ein kugelförmiger Bereich vorgesehen ist, der ein Einschweißen in eine entsprechende Behälteröffnung zuläßt.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung vor allem für Temperatursensoren, berührend oder berührungslos arbeitende kapazitive oder optoelektrische Füllstandssensoren in Druckbehältern oder drucklosen Behältern sowie für Näherungsschalter geeignet ist.

Claims

Klemmvorrichtung (1) zur beschädigungsfreien Fixierung eines Meßrohres (2) in einer Behälterwand, mit einem Klemmgehäuse (3), einer Klemmschraube (4), einem Konus (20), einem mit dem Konus (20) zusammenwirkenden Gegenkonus (5) und wenigstens einer Dichtung (12), wobei die Klemmschraube (4) in eine Einsetzöffnung (6) des Klemmgehäuses (3) einschraubbar ist und eine Durchgangsöffnung (8) für das Meßrohr (2) aufweist, wobei die Klemmschraube (4) in axialer Richtung unmittelbar auf den Konus (20) wirkt, so daß der Konus (20) und der Gegenkonus (5) zusammenwirken, um das Meßrohr (2) zu klemmen, und wobei der Gegenkonus (5) in axialer Richtung auf die Dichtung (12) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschraube (4) und der Konus (20) als separate Bauteile ausgebildet sind und daß der Innendurchmesser (D) der Einsetzöffnung (6) am klemmteilseitigen Ende (10) des Klemmgehäuses (3) geringfügig größer ist als der Außendurchmesser (d) des Meßrohres (2), so daß das Ende des Meßrohres (2) durch das klemmteilseitige Ende (10) des Klemmgehäuses (3) durchsteckbar ist.
Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (20) eine Innenkonusfläche (21) aufweist, die mit einer Außenkonusfläche (23) des Gegenkonus (5) derart zusammenwirkt, daß der Gegenkonus (5) im Klemmzustand das Meßrohr (2) klemmt und als Klemmteil wirkt.
Klemmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gegenkonus (5) und der Dichtung (12) wenigstens eine Scheibe vorgesehen ist.
Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkonus (5) eine Innenkonusfläche (23a) aufweist, die mit einer Außenkonusfläche (21a) des Konus (20) derart zusammenwirkt, daß der Konus (5) im Klemmzustand das Meßrohr (2) klemmt und als Klemmteil wirkt.
Klemmvorrichtung (1) zur widerlösbaren und beschädigungsfreien Fixierung eines Meßrohres (2) in einer Behälterwand, mit einem Klemmgehäuse (3), einer Klemmschraube (4), einem Gegenkonus (5) und wenigstens einer Dichtung (12), wobei die Klemmschraube (4) in eine Einsetzöffnung (6} des Klemmgehäuses (3} einschraubbar ist und eine Durchgangsöffnung (8) für das Meßrohr (2) aufweist, wobei die Klemmschraube (4) in axialer Richtung unmittelbar auf eine Außenkonusfläche (23) des Gegenkonus (5) wirkt, um das Meßrohr (2) zu klemmen, und wobei der Gegenkonus (5) in axialer Richtung auf die Dichtung (12) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschraube (4) über einen Hohlzylinderring (65) auf die Außenkonusfläche (23) des Gegenkonus (5) wirkt und daß der Innendurchmesser (D) der Einsetzöffnung (6) am klemmteilseitigen Ende (10) des Klemmgehäuses (3) geringfügig größer ist als der Außendurchmesser (d) des Meßrohres (2), so daß das Ende des Meßrohres (2) durch das klemmteilseitige Ende (10) des Klemmgehäuses (3) durchsteckbar ist.
Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinderring (65) und die Klemmschraube (4) als separate Bauteile ausgebildet sind oder daß der Hohlzylinderring (65) einstöckig mit der Klemmschraube (4) ausgebildet ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Klemmzustand ein von dem Klemmgehäuse (3), dem Meßrohr (2) und dem Gegenkonus (5) begrenzter Dichtungsaufnahmeraum (11) für die Dichtung (12) gebildet ist, daß die Dichtung (12) gegen einen sich radial erstreckenden Bereich (13) des Klemmgehäuses (3) drückt und daß am Klemmgehäuse (3) wenigstens ein Anschlag (14) zur Begrenzung der axialen Bewegung des Gegenkonus (5) vorgesehen ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (15) zwischen dem klemmteilseitigen Ende (10) des Klemmgehäuses (3) und dem Meßrohr (2) im Klemmzustand von der Dichtung (12) ausgefüllt ist, so daß sich am klemmteilseitigen Ende (10) zwischen dem Meßrohr (2) und dem Klemmgehäuses (3) eine Totraumfreiheit ergibt.
Klemmvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das klemmteilseitige Ende (10) des Klemmgehäuses (3) einen radialen Bereich (13) aufweist, der als umlaufender, sich in Richtung auf das Meßrohr (2) verjüngender, spitz auslaufender Dichtungsanschlag ausgebildet und mit einer Art Auskehlung (16) für die Dichtung (12) versehen ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Klemmgehäuse (3) ein Außengewinde (19) zum Verschrauben der Klemmvor richtung (1) vorgesehen ist und daß zum Lösen der Verschraubung zwischen dem Klemmgehäuse (3) und der Klemmschraube (4) ein geringeres Drehmoment erforderlich ist als zum Lösen der Klemmvorrichtung (1) an sich.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (8) über die Länge der Klemvorrichtung (1) einen im wesentlichen konstanten Innendurchmesser aufweist.
Klemmvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmgehäuse (3) außenseitig einen kugelförmigen Bereich aufweist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen modulartigen Aufbau mit Klemmschraube (4), Gegenkonus (5) und Dichtung (12) als standardisierte Bauteile und an unterschiedliche Einsatzbedingungen anpaßbarem Klemmgehäuse (3).
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (12) aus einem elastischen Material besteht.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem nicht-elastischen Material besteht, und daß ein federelastisches Element zwischen der Dichtung und dem Gegenkonus vorgesehen ist und/oder daß das klemmteilseitige Ende des Klemmgehäuses elastisch ausgebildet ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (2) aus Kunststoff besteht und/oder daß zumindest das Klemmgehäuse (3), die Klemmschraube (4) und der Gegenkonus (5) aus Glas- oder Kohlefasern aufweisendem PEEK bestehen.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Klemmteil zugewandte Fläche des Anschlags (14) und/oder die der Dichtung (12) zugewandte Fläche des radialen Bereichs (13) des Klemmgehäuses (3) zur Erzielung eines Mitdrehschutzes mit einer rauben Oberfläche versehen sind bzw. ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehbegrenzung der Klemmschraube (4) ein zwischen dem Klemmgehäuse (3) und der Klemmschraube (4) wirksamer Anschlag (17) und/oder ein zwischen der Klemmschraube (4) und dem Klemmteil wirksamer Anschlag (18) vorgesehen ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß am der Spitze (10) gegenüberliegenden Ende (26) des Klemmgehäuses (3) eine PG-Verschraubung (27) vorgesehen ist.
Klemmvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die PG-Verschraubung (27) einen an der Klemmschraube (4) vorgesehenen Gewindestutzen (28) mit Außengewinde (29), eine Überwurfmutter (30) mit zu dem Außengewinde (29) korrespondierendem Innengewinde (31) und eine in axialer und radialer Richtung auf das Meßrohr (2) wirkende Dichtung (32) aufweist, auf die die Überwurfmutter (30) im Klemmzustand wirkt.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung gegenüber dem Meßrohr (2) im oberen Bereich der Klemmschraube (4) wenigstens eine in eine Nut (60) eingelegte Dichtung (60a) vorgesehen ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Klemmgehäuse (3) und der Klemmschraube (4) wenigstens eine Dichtung (40) vorgesehen ist.
Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß am Klemmgehäuse (3) eine weitere Dichtung (39) zur Abdichtung gegenüber einem Behälter (41) vorgesehen ist.
Klemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß im von außen zugänglichen Bereich des Klemmgehäuses (3) und/oder der Klemmschraube (4) eine bis in den Ringraum (43) zum Meßrohr (2) reichende Kontrollöffnung (44) vorgesehen ist.