DE102005046331A1

DE102005046331A1 - Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße

Info

Publication number: DE102005046331A1
Application number: DE200510046331
Authority: DE
Inventors: Achim Wiest; Bruno Worreth; Andreas Berger; Torsten Dr. Strunz; Patrick Oudoire; Quirin MÜLLER
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-03-29

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums, mit mindestens einer ersten Kammer (1) und einer zweiten Kammer (2), wobei zwischen der ersten Kammer (1) und der zweiten Kammer (2) mindestens ein Durchgang (3) befindlich ist. Die Erfindung beinhaltet, dass der Durchgang (3) zumindest teilweise durch eine Leiterplatte (4) verschlossen ist und dass durch die Leiterplatte (4) mindestens eine elektrische Verbindung zur Übertragung von elektrischen Signalen und/oder elektrischer Energie zwischen der ersten Kammer (1) und der zweiten Kammer (2) gegeben ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Durchfluss, den Füllstand, die Viskosität, die Dichte, den elektrischen Leitwert oder den pH-Wert des Mediums.

Messgeräte zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße bestehen im Allgemeinen zumindest aus zwei getrennten Kammern oder Räumen oder raum- und/oder kammerähnlichen Einheiten: eine Messkammer bzw. ein Messraum und eine Elektronikkammer bzw. ein Elektronikraum. Diese Trennung erfüllt den Zweck, um die ggf. empfindliche Auswerte- und Steuerelektronik von den beim Prozess, d.h. beim Medium (z.B. hohe Temperaturen oder hohe Drücke) herrschenden Bedingungen abzusetzen. Da die Elektronikeinheit weiterhin meist mit einer übergeordneten Leitwarte oder einer Anzeigeeinheit verbunden ist, wird durch diese Trennung eine zusätzliche Barriere für das Medium geschaffen. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn das Medium aufgrund seiner Eigenschaften nicht in die Außenwelt gelangen darf.

Zwischen den beiden Kammern/Räumen muss im Allgemeinen jedoch auch eine Verbindung bestehen, um z.B. elektrische Energie in den Messraum für die Messung zu übertragen bzw. um aus dem Messraum entsprechende Messsignale herauszuholen. Dafür besteht meist eine Durchführung, die im Stand der Technik mit unterschiedlichen Ausgestaltungen wieder unter Beachtung der Energie-/Signal-Verbindung dicht verschlossen wird. Diese Ausgestaltungen sind teilweise kostenintensiv.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen kostengünstigen und leicht zu montierenden Verschluss zwischen zwei Kammern/Räumen eines Messgerätes vorzuschlagen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass über den Verschluss auch die Vermittlung von Energie und Signalen möglich ist.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums, mit mindestens einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer, wobei zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer mindestens ein Durchgang befindlich ist. Jede Kammer bzw. jeder Raum bzw. jede kammer- und/oder raumähnliche Einheit ist somit jeweils ein Abschnitt oder Bereich des Messgerätes.

Die Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass mindestens eine Leiterplatte vorgesehen ist, und dass der Durchgang und die Leiterplatte derartig ausgestaltet und zueinander angeordnet sind, dass die Leiterplatte den Durchgang im Wesentlichen vollständig verschließt. Die Erfindung besteht somit darin, eine Leiterplatte, welche üblicherweise zur Anbindung von Kabeln oder sonstigen elektrischen Verbindungen verwendet wird, zur Abdichtung des Durchganges zu verwenden. Bei der Leiterplatte handelt es sich dabei vorzugsweise um eine im Wesentlichen starre Leiterplatte. Die Kammern bzw. Räume bzw. kammer- und/oder raumähnliche Einheiten müssen dabei nicht vollständig geschlossen sein, sondern können auch weitere Öffnungen oder Durchlässe, Aussparungen usw. aufweisen. Im folgenden wird Kammer allgemein für kammer- und oder raumähnliche Einheiten oder Strukturen verwendet.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass durch die Leiterplatte mindestens eine elektrische Verbindung zur Übertragung von elektrischen Signalen und/oder von elektrischer Energie zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer besteht. In dieser Ausgestaltung erfüllt die Leiterplatte also auch ihre üblichen Aufgaben, wie eben die eines elektrischen Verbindungs- bzw. Anbindungselements. In einer Ausgestaltung ist dabei sowohl die Ausgestaltung der Leiterplatte, als auch die Anbringung der Leiterplatte derartig, dass der Durchgang zwischen den beiden Kammern gasdicht ist. Die Ausgestaltung ist beispielsweise derart, dass ein Eindringen des Mediums aus der Kammer, in welcher sich das Medium befindet bzw. welche näher am Medium befindlich ist, in die Kammer, in welcher sich beispielsweise die Elektronik des Messgerätes befindet oder welche den Kontakt zu einer Leitwarte darstellt, verhindert wird. Vorzugsweise wird auch das Durchdringen von z.B. beim Prozess oder vom Medium erzeugten Gasen verhindert.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Leiterplatte außerhalb des Durchganges angeordnet ist. Die Leiterplatte liegt also in einer Kammer oberhalb des Durchganges und verschließt diesen damit. In dieser Ausgestaltung kann die Leiterplatte somit einen größeren Durchmesser als der Durchgang aufweisen, so dass beispielsweise mehr Platz für die Anbringung von Dichtungen oder Befestigungsmitteln gegeben ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens die erste Kammer und/oder die zweite Kammer mindestens eine Wandung aufweist, und dass die Leiterplatte mit mindestens einem Befestigungselement an der Wandung befestigt ist. Die beiden Kammern/Räume sind vorzugsweise jeweils von einem entsprechenden Gehäuse umgeben, bzw. werden erst durch das jeweilige Gehäuse gebildet. In einer Ausgestaltung ist zumindest eine Wandung beiden Kammern gemeinsam zugeordnet und bildet somit vorzugsweise die Wand, welche beide Kammern von einander trennt, bzw. in welcher der Durchgang angeordnet ist. Befindet sich die Leiterplatte entsprechend der vorhergehenden Ausgestaltung außerhalb des Durchganges und liegt somit auf diesem, so wird in dieser Ausgestaltung die Leiterplatte befestigt, indem mindestens ein Befestigungselement, z.B. eine Schraube, durch die Leiterplatte hindurch mit der Wandung verbunden wird, d.h. die Leiterplatte wird festgeschraubt. Alternativ kann es sich bei dem Befestigungselement um einen Bolzen, um eine Klebe- oder eine Lötstelle handeln.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass in der Wandung mindestens eine Aussparung zur Aufnahme mindestens eines Dichtelements vorgesehen ist. Bei dem Dichtelement handelt es sich beispielsweise um einen O-Ring oder um eine beliebig geformte Dichtung, ggf. handelt es sich auch um eine Dichtmasse oder um einen Verguss.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine Detektionseinheit vorgesehen ist, welche derartig ausgestaltet ist, dass sie eine Änderung, welche an zumindest einer Seite der Leiterplatte auftritt, von mindestens einer physikalischen und/oder chemischen Prozessbedingung zumindest registriert und/oder anzeigt. Bei einer solchen Detektionseinheit kann es sich beispielsweise um einen Dehnungsmessstreifen handeln, welcher anzeigt, dass sich die Leiterplatte aufgrund eines erhöhten Drucks ausdehnt. Oder es handelt sich um einen Temperatursensor, welcher eine Temperaturänderung anzeigt. Bei der Detektionseinheit kann es sich dabei um eine eigenständige Einheit handeln, welche ggf. mit einer Komponente der Leiterplatte verbunden ist oder die Detektionseinheit ist ein integraler Bestandteil der Leiterplatte selbst, so dass also die Leiterplatte bzw. ein Bestandteil von ihr zur Detektionseinheit wird. Damit verbunden ist die folgende Ausgestaltung.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Leiterplatte derartig ausgestaltet ist, dass sie eine Änderung, welche an zumindest einer Seite der Leiterplatte auftritt, von mindestens einer physikalischen und/oder chemischen Prozessbedingung zumindest registriert und/oder anzeigt. D.h. die Leiterplatte selbst übernimmt die Funktion der Detektionseinheit. Diese und die vorhergehende Ausgestaltung haben den Vorteil, dass die Leiterplatte nicht nur der Abdichtung dient, sondern dass sie auch zur Anzeige bzw. Detektion einer Änderung z.B. in der Messkammer verwendet wird. Aus der reinen passiven Abdichtung wird somit ein aktives Anzeige- oder auch Überwachungselement. Somit wird durch die Leiterplatte nicht nur das Eindringen des Mediums bzw. einer Substanz aus dem Prozess in z.B. den Elektronikraum verhindert, sondern es wird auch angezeigt bzw. überwacht, wie sich das Medium bzw. der Prozess in der ersten (Prozess-)Kammer verhält. Somit wird durch die Leiterplatte eine zusätzliche Überwachung des Prozesses bzw. des Mediums realisiert.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Leiterplatte derartig ausgestaltet ist, dass sie auf eine Änderung, welche an zumindest einer Seite der Leiterplatte auftritt, von mindestens einer physikalischen und/oder chemischen Prozessbedingung im Wesentlichen reversibel reagiert. Im Stand der Technik sind beispielsweise Berstscheiben bekannt, welche das Ansteigen eines Drucks über einen Wert anzeigen, indem sie bersten. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Leiterplatte reversibel auf die geänderten Umstände reagiert, um diese somit anzuzeigen, aber auch weiterhin funktionsfähig zu bleiben.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine elektrische Kabeleinheit und/oder eine flexible Leiterplatte vorgesehen ist, welche elektrisch und/oder mechanisch mit der Leiterplatte verbunden sind/ist. Zur Übertragung von elektrischer Energie und elektrischen Signalen werden üblicherweise Kabel verwendet. Eine Ausgestaltung zur Anbringung eines Kabels – beispielsweise eines Koaxialkabels – an einer Leiterplatte lässt sich der anhängigen und noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin beim Deutschen Patent- und Markenamt entnehmen (das Aktenzeichen lautet: DE 10 2004 060 416 ). Die Anbindung sieht vor, dass in der Leiterplatte eine Abstufung von Absenkungen erzeugt wird. Beim Koaxialkabel bedeutet dies, dass beispielsweise eine tiefere Absenkung für die Abschirmung und eine oberhalb davon angeordnete Absenkung für die Seele in der Leiterplatte vorhanden ist. Diese beiden Absenkungen weisen jeweils eine Metallisierung auf, um die elektrische Verbindung zwischen dem Koaxialkabel und der Leiterplatte zu realisieren. Eine flexible Leiterplatte erlaubt eine optimale Anpassung an den zur Verfügung stehenden Raum bzw. eine Ausnutzung dieses Raumes.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die flexible Leiterplatte derartig ausgestaltet ist, dass in ihr zumindest ein elektrischer Leiter von einer Abschirmung umgeben ist. Diese Ausgestaltung erlaubt die Führung von Signalen innerhalb der flexiblen Leiterplatte wie in einem Koaxialkabel, bietet jedoch weiterhin die platzsparende Möglichkeit einer flexiblen Leiterplatte. Weiterhin können somit mehrere Signale innerhalb der flexiblen Leiterplatte geführt werden.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Prozessgröße um den Durchfluss eines Mediums handelt. Für die Durchflussmessung lassen sie unterschiedliche Verfahren verwenden, so das Laufzeitverfahren beispielsweise mit Ultraschallwellen, das magnetisch-induktive Verfahren oder auch das Verfahren mit der Ausnutzung des Corioliseffekts.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2: ein Darstellung eines erfindungsgemäßen Durchflussmessgerätes,
2a und 2b: eine vergrößerte Darstellung eines Anschlusselements für ein Koaxialkabel aus der 2,
3: ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Durchflussmessgerätes,
4: ein Schnitt durch eine im erfindungsgemäßen Messgerät verwendete flexible Leiterplatte,
5a, 5b und 6: jeweils schematische Darstellungen unterschiedlicher Varianten der im erfindungsgemäßen Messgerät angewendeten Detektionseinheit.
1 zeigt die beiden Kammern bzw. die beiden Räume eines erfindungsgemäßen Messgeräts. Dabei handelt es sich in dieser Ausgestaltung bei der ersten Kammer 1 um die Kammer, welche den Sensoranschlussraum darstellt. Die Messsignale werden hierbei durch die Kabeleinheit 9 – alternativ ist in einer Ausgestaltung die Anbindung einer flexiblen Leiterplatte 10 (in einer Ausgestaltung ist eine Kabeleinheit 9 oder ein Kabelstrang vorgesehen) vorgesehen – von den entsprechenden – hier nicht gezeigten – Sensoren übertragen. Der Durchgang 3 zwischen den beiden Kammern wird durch die Leiterplatte 4 verschlossen. Die Leiterplatte 4 ist dafür über zwei Schrauben 8 an der Wandung 7 der ersten Kammer 1, welche hierbei gleichzeitig eine Wand der zweiten Kammer 2 ist, befestigt. In der zweiten Kammer 2 wird das Signal der Kabeleinheit 9 über eine flexible Leiterplatte 10 geführt. Zur Abdichtung zwischen den beiden Kammern 1, 2 ist in der Wandung 7 ein Einstich als Aussparung 5 vorgesehen, in dem hier zum Abdichten ein Dichtelement 6 eingebracht ist. Dabei kann es sich um einen O-Ring handeln, welcher in einer radial den Durchgang 3 umfassenden Aussparung 5 angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 4 befindet sich in der zweiten Kammer 2, bei welcher es sich hier z.B. um den Elektronikraum handelt, ein Dehnungsmessstreifen 11, welcher als Detektionseinheit fungiert. Erhöht sich der Druck in der ersten Kammer 1, so wirkt der Druck gegen die Leiterplatte 4 und drückt diese in die zweite Kammer 2 hinein. Dieses Eindrücken der Leiterplatte 4 wird hier durch den Dehnungsmessstreifen 11 angezeigt bzw. lässt sich von diesem ablesen. Somit erfüllt die Leiterplatte 4 eine zweifache Funktion, indem sie zum einen den Durchgang 3 verschließt und indem sie zum anderen eine Überwachung einer Kammer – hier die erste 1 – erlaubt. Weiterhin erfüllt sie als elektrische Leiterplatte auch die elektrische Verbindung zwischen der ersten 1 und der zweiten Kammer 2.
In der 2 ist als Messgerät ein Durchflussmessgerät dargestellt. Zu sehen ist unten das Rohr, durch welches das Medium strömt. Die Sensoranschlussräume sind seitlich angeordnet und stellen somit die erste Kammer 1 dar, in welcher auch die entsprechenden Sensoren angebracht sind. Hierbei handelt es sich im gezeigten Beispiel um Ultraschallsensoren, welche Ultraschallwellen erzeugen und empfangen. Für die Signal- und Energieübertragung zu und von den Sensoren werden Koaxialkabel verwendet. Diese werden an der Leiterplatte 4 befestigt. Dafür sind speziell für die Koaxialkabel Vertiefungen in der Leiterplatte 4 mit unterschiedlicher Tiefe vorgesehen, so dass die Abschirmung tiefer zu liegen kommt als die Seele der Kabel. Für die elektrische Kontaktierung sind weiterhin Metallisierungen in den Vertiefungen angebracht. In der oberen zweiten Kammer 2 wird die weitere Signal- oder Energieübertragung von der flexiblen Leiterplatte 10 übernommen, welche ähnlich einem Kabelband aufgebaut ist. Die Leiterplatte 4 dient also hier auch der Trennung zwischen der ersten Kammer 1, in welchem sich die Sensoren und bei einer Leckage das Medium befindet, und der zweiten Kammer 2, in welcher weitere Elektronikeinheiten befindlich sind oder welche auch die Verbindung zu einer übergeordneten Leitwarte herstellt. In der zweiten Kammer kann auch eine zusätzliche Trennung gegenüber dem Medium vorgesehen sein, um beispielsweise dem Dual Seal zu entsprechen. Im Messrohr, d.h. in der ersten Kammer 1, sind die Koaxialkabel über spezielle Kabelanbinder 26 am Gehäuse des Messgerätes befestigt und werden auch durch diese geführt.
In den 2a und 2b ist ein solcher Anbinder 26 aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen vergrößert dargestellt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Stanzstück, welches die Erdung der Abschirmung 31 des Koaxiakabels 27, die Befestigung des Kabels 27 am Sensor und die Führung der Seele 30 des Koaxiakabels 27 übernimmt. Für die Befestigung wird vom Koaxialkabel 27 zunächst über eine entsprechende Länge die Abschirmung 31 und die Plastikumhüllung entfernt, so dass ab einem Bereich nur noch die Seele 30 mit ihrer speziellen Kunststoffabdichtung vom Kabel 27 verbleibt. Diese Seele 30 wird in Richtung des – hier nicht dargestellten – Sensors durch die Kabelführung 29, eine Art Öse an einem Ende des Kabelanbinders 26 geführt. Der Kabelanbinder 26 weist hier eine Einpresszunge 28 auf, welche in eine passende Vertiefung im Gehäuse des Messgerätes eingebracht wird. Die Zunge 28 ist hier ein Bestandteil des Anbinders 26. In einer alternativen Ausgestaltung wird der Anbinder 26 an das Gehäuse im Bereich des hier verbreiterten Mittenstücks angenietet. Die Zunge 28 ist vorzugsweise derartig ausgestaltet, dass sich an den Rändern der Zunge 28 eine leichte Federwirkung einstellt, so dass die Zunge 28 also quasi in der Vertiefung im Gehäuse einrastet. Für die Befestigung des Koaxialkabels 27 an dem Anbinder 26 ist eine Krimphülse 32 vorgesehen, welche über das Koxialkabel 27 bis zu einem Anschlag 33 geschoben wird. In der Vergrößerung X ist dieser Bereich besser zu sehen: An der Verbindungsstelle wird der als Erdungskontakt 34 dienende Endbereich des Anbinders 26 zwischen die Seele 30 und die Abschirmung 31 des Koaxialkabels 27 eingeführt. Insbesondere wird die Abschirmung 31 mit diesem hülsen- oder kanülenähnlichen Endabschnitt 34 verbunden, wodurch auch die Erdung der Abschirmung relativ einfach zu realisieren ist, da nur die Anbindung 26 noch geerdet werden muss. Die Hülse 32 wird dann passend festgedrückt und erzeugt somit auch eine gewisse Zugentlastung für das Koaxialkabel 27.
In der 3 ist ein Ausschnitt der Ausgestaltung einer Variante eines in 2 dargestellten Messgerätes, bei welchem der Gerätehals angeschweißt werden kann. Zu sehen ist der Übergang zwischen dem Hals der ersten Kammer 1 zur zweiten Kammer 2 oberhalb davon. Die Kabel 9, welche zu den – hier nicht gezeigten – Sensoren des Messgerätes führen, sind mit der Leiterplatte 4 verbunden, welche gleichzeitig den Durchgang 3 in der Wandung 7 verschließt. Diese Wandung 7 ist hier sowohl Abschluss der ersten Kammer 1, als auch Bestandteil der Umschließung der zweiten Kammer 2. Die Signale der Kabel 9 werden über die Leiterplatte 4 an die flexible Leiterplatte 10 übertragen. Die Befestigung bzw. die Abdichtung der Leiterplatte 4 ist in der vergrößerten Ansicht X dargestellt.
Im Ausschnitt X ist zu sehen, dass die Leiterplatte 4 über eine Schraube als Befestigungselement 8 mit der Wandung 7 verbunden ist. Oberhalb der Leiterplatte 4 befindet sich dafür ein hier umlaufender Befestigungsring 12, welcher gleichmäßig am Rand auf die Leiterplatte 4 drückt und somit im Innenbereich der Leiterplatte 4 noch ausreichend Spiel gibt, damit die Leiterplatte 4 z.B. auf einen Druckanstieg in der ersten Kammer 1 reversibel reagieren kann. Unterhalb der Leiterplatte 4 befindet sich in der Wandung eine Aussparung 5, in welcher ein Dichtelement 6 eingebracht ist. Weiterhin befindet sich auch an der Seite der Leiterplatte 4 ein zusätzliches Dichtelement 6. Bei den Dichtelementen 6 handelt es sich beispielsweise um O-Ringe. Mit diesen wird ein Eindringen des Mediums oder Feuchtigkeit in die zweite Kammer 2 verhindert.
In der 4 ist ein Schnitt durch eine flexible Leiterplatte 10 wie in der 3 zu sehen, dargestellt. Der eigentliche Signal- oder Energieleiter 13 befindet sich als ein Teil einer Schicht der flexiblen Leiterplatte 10 innerhalb der flexiblen Leiterplatte 10. Der Leiter 13 ist von einer Abschirmung 14, vergleichbar mit der eines Koaxialkabels, umgeben. Das Besondere besteht somit darin, dass die Vorteile eines Koaxialkabels mit denen einer flexiblen Leiterplatte kombiniert werden. Weitere Leiter 13 lassen sich entsprechend in der Breite der flexiblen Leiterplatte 10 unterbringen.
In den 5a) und b) ist jeweils eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung in Bezug auf die Detektionseinheit dargestellt. Die Größen und Größenverhältnisse sind hier nicht maßstäblich dargestellt. Die erste Kammer 1 befindet sich hier zeichnerisch oberhalb und die zweite Kammer 2 unterhalb der Leiterplatte 4 (die Orientierung der Kammern relativ zur Leiterplatte haben jedoch keine Auswirkung auf hier beschriebenen Ausgestaltungen). Die Leiterplatte 4 ist hier derartig ausgestaltet, dass sie ein transparentes Fenster 20 aufweist, welches mit Lot 3 oder ggf. einem Kleber befestigt ist. Alternativ kann das Fenster 20 direkt bei der Fertigung der Leiterplatte 4 erzeugt werden oder die Leiterplatte 4 ist sogar vollständig transparent ausgestaltet. Ein Messsensor 19 – dies ist quasi die Steuer- und Auswerteeinheit der Detektionseinheit – ist hier über zwei elektrische Verbindungen, z.B. elektrische Kabel 25 mit dem optischen Sensor 18 unterhalb des Fensters 20 verbunden. Der optische Sensor 18 weist eine Sende- und Empfangseinheit auf. Die von diesem Sensor 18 erzeugten Lichtstrahlen 21 gehen durch das Fenster 20 und werden am Indikator 17 reflektiert. Der Indikator 17 und der optische Sensor 18 sind dabei derartig in Bezug aufeinander ausgestaltet, dass eine Änderung der Prozessbedingungen wie z.B. Temperatur, Druck oder Luftfeuchtigkeit oder z.B. auch das Eindringen des Mediums über den Indikator 17 und den optischen Sensor 18 vom Messsensor 19 erkannt und detektiert wird. Somit bilden der Indikator 17, der optische Sensor 18 und der Messsensor 19 eine Ausgestaltung der Detektionseinheit 11. Steigt beispielsweise in der ersten Kammer 1 der Druck derartig an, dass die Leiterplatte 4 hier in 5a und 5b nach unten gedrückt wird, so ändert sich z.B. die Laufzeit der Lichtstrahlen zwischen dem Aussenden und dem Reflektieren. Dies wird vom Messsensor 19 gemessen, ausgewertet und entsprechend angezeigt oder an eine übergeordnete Leitwarte übertragen oder ggf. auch in einem Datenspeicher abgelegt.
Der Unterschied zwischen den Ausgestaltungen in den 5a) und 5b) besteht darin, dass in der 5a) der Indikator 17 an einem Haltebügel befestigt und in der 5b) direkt auf der Leiterplatte 4 angebracht ist.
In einer weiteren Ausgestaltung sind sowohl der Indikator 17, als auch der optische Sensor 18 in einer Kammer gemeinsam angeordnet. Die Realisationen der Detektionseinheit 11 sind somit nicht auf die hier gezeigten Beispiele beschränkt.
In der 6 ist eine weitere schematische Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes unter besonderer Beachtung der Detektionseinheit 11 dargestellt. Hierbei handelt es sich bei dem Messsensor 19 um ein Widerstandsmessgerät. Der Messsensor 19 ist in dieser Ausgestaltung zum einen mit einer Leiterbahn 24 auf der dem Sensor 19 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 4 über die elektrische Verbindung 25 und zum anderen mit einem aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigten Haltebügel 16 ebenfalls über eine elektrische Verbindung, z.B. ein elektrisches Kabel 25 verbunden. Oberhalb der Leiterbahn 24 befindet sich ein lösbares Verbindungselement 23, welches wiederum den Kontakt zu einem elektrisch leitfähigen Federelement 22 herstellt. Das Federelement 22 ist an dem besagten Haltebügel 16 befestigt. Unter normalen – die dazu gehörigen Parameter sind je nach Anforderung festzulegen – Bedingungen wird also ein geschlossener elektrischer Kreis gebildet, welcher einen bestimmten elektrischen Widerstand aufweist, welcher vom Messsensor 19 gemessen wird. Das lösbare Verbindungselement 23 ist derartig ausgestaltet, dass es bei einer Änderung des Drucks, der Temperatur o.ä. die Verbindung zwischen Leiterplatte 4 und Federelement 22 auflöst. Eine Realisation ist, dass es sich um eine Verbindung handelt, welche bei einer bestimmten Temperatur schmilzt. Löst das Verbindungselement 23 die Verbindung, so schnellt das Federelement 22 zurück. Dadurch wird der elektrische Kreis unterbrochen und die deutliche Widerstandsänderung kann vom Messsensor 19 als Indikator für die Änderung einer Prozessbedingung gedeutet werden. In einer ähnlichen Ausgestaltung ist die Leiterplatte 4 derartig ausgeführt, dass bei einer Druckänderung eine Verschiebung der Leiterplatte 4 dazu führt, dass eine elektrische Kontaktierung – d.h. z.B. eine Leiterbahn – auf der Leiterplatte 4 aufgelöst wird. Alternativ weist die Leiterplatte 4 eine metallische Beschichtung auf, welche bei einem Druckanstieg gegen eine entsprechend Metallisierung im Gehäuse gedrückt wird, wodurch sich also beim Druckanstieg eine elektrische Verbindung herstellt. Weitere Ausgestaltungen liegen im Ermessen des Fachmanns.

1: Erster Kammer
2: Zweiter Kammer
3: Durchgang
4: Leiterplatte
5: Aussparung
6: Dichtelement
7: Wandung
8: Befestigungselement
9: Elektrische Kabeleinheit
10: Flexible Leiterplatte
11: Detektionseinheit
12: Befestigungsring
13: Elektrischer Leiter
14: Abschirmung
15: Lot
16: Haltebügel
17: Indikator
18: Optischer Sensor
19: Messsensor
20: Fenster
21: Lichtstrahlen
22: Federelement
23: Lösbares Verbindungselement
24: Leiterbahn
25: Elektrische Verbindung
26: Kabelanbinder
27: Koaxialkabel
28: Einpresszunge
29: Kabelführung
30: Seele des Koaxialkabels
31: Abschirmung des Koaxialkabels
32: Krimphülse
33: Krimphülsenanschlag
34: Erdungskontakt

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums, mit mindestens einer ersten Kammer (1) und einer zweiten Kammer (2), wobei zwischen der ersten Kammer (1) und der zweiten Kammer (2) mindestens ein Durchgang (3) befindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leiterplatte (4) vorgesehen ist, und dass der Durchgang (3) und die Leiterplatte (4) derartig ausgestaltet und zueinander angeordnet sind, dass die Leiterplatte (4) den Durchgang (3) im Wesentlichen vollständig verschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Leiterplatte (4) mindestens eine elektrische Verbindung zur Übertragung von elektrischen Signalen und/oder von elektrischer Energie zwischen der ersten Kammer (1) und der zweiten Kammer (2) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste Kammer (1) und/oder die zweite Kammer (2) mindestens eine Wandung (7) aufweist, und dass die Leiterplatte (4) mit mindestens einem Befestigungselement (8) an der Wandung (7) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung (7) mindestens eine Aussparung (5) zur Aufnahme mindestens eines Dichtelements (6) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Detektionseinheit (11) vorgesehen ist, welche derartig ausgestaltet ist, dass sie eine Änderung, welche an zumindest einer Seite der Leiterplatte (4) auftritt, von mindestens einer physikalischen und/oder chemischen Prozessbedingung zumindest registriert und/oder anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4) derartig ausgestaltet ist, dass sie eine Änderung, welche an zumindest einer Seite der Leiterplatte (4) auftritt, von mindestens einer physikalischen und/oder chemischen Prozessbedingung zumindest registriert und/oder anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrische Kabeleinheit (9) und/oder eine flexible Leiterplatte (10) vorgesehen ist, welche elektrisch und/oder mechanisch mit der Leiterplatte (4) verbunden sind/ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (10) derartig ausgestaltet ist, dass in ihr zumindest ein elektrischer Leiter (13) vorhanden ist, welcher von einer Abschirmung (14) umgeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Prozessgröße um den Durchfluss eines Mediums handelt.