DE102007005897A1

DE102007005897A1 - Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße

Info

Publication number: DE102007005897A1
Application number: DE102007005897A
Authority: DE
Inventors: Dieter Schmidt
Original assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-08-07

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer ersten Gehäuseeinheit (1), und mit mindestens einer zweiten Gehäuseeinheit (2). Die Erfindung beinhaltet, dass die erste Gehäuseeinheit (1) und die zweite Gehäuseeinheit (2) mindestens über einen Schnellverschluss mechanisch miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer ersten Gehäuseeinheit, und mit mindestens einer zweiten Gehäuseeinheit. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um die Temperatur, den Füllstand, den Druck, den pH-Wert, die Viskosität, den Durchfluss, den Massedurchfluss oder die Dichte.
Im Stand der Technik ist es bekannt, dass Messgeräte aus mehreren Gehäuseeinheiten bestehen, welche jeweils unterschiedliche Bestandteile des Messgerätes beherbergen. Die Gehäuseeinheiten werden teilweise fest miteinander verbunden, z. B. durch Schweißen, Löten oder Krimpen oder sie werden reversibel miteinander verbunden, so dass auch ein Austauschen einzelner Komponenten möglich ist. So kann beispielsweise darauf Rücksicht genommen werden, dass es bei der Elektronik zu Ausfallerscheinungen kommt oder dass Bestandteile, welche in direkten Kontakt mit dem Prozess oder einem Medium kommen, beschädigt werden. So ist es bekannt, dass beispielsweise über entsprechende Gewinde eine Verschraubung vorgenommen wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Messgerät vorzuschlagen, welches aus mindestens zwei Gehäuseeinheiten besteht, welche reversibel und möglichst einfach miteinander zu verbinden sind.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass die erste Gehäuseeinheit und die zweite Gehäuseeinheit mindestens über einen Schnellverschluss mechanisch miteinander verbunden sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Gehäuseeinheit mindestens eine Kontur, welche für einen Schnellverschluss erforderlich ist, aufweist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die erste Gehäuseeinheit mindestens eine Kupplung, welche für einen Schnellverschluss erforderlich ist, aufweist.
Die sog. Schnellverschlüsse sind beispielsweise unter folgenden Normen normiert: ASTM F1122-04 „Standard Specification for Quick Disconnect Couplings", ISO 6150, ISO 7241-1 und DIN EN 560. Für solche Verschlüsse ist auf der einen Seite eine entsprechend ausgestaltete Kontur und auf der anderen Seite eine Kupplung erforderlich. Die Kontur bzw. die Struktur der Kontur ist dabei starr. Die Kupplung weist bewegliche Elemente (z. B. eine Entriegelungshülse, die nach dem Loslassen automatisch nach vorne springt und die Verbindung damit verriegelt, oder Kugeln oder sog. Stecknippel) auf, welche in die Kontur hineinpassen und die Verbindung herstellen.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Prozessgröße um die Temperatur handelt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Prozessgröße um den Druck, den Durchfluss, den Füllstand, eine chemische oder um eine elektrische Messgröße handelt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Gehäuseeinheit mindestens zur Aufnahme einer Elektronikeinheit oder einer elektromechanischen Einheit dient. Die Elektronikeinheit dient beispielsweise der Auswertung eines primären Messsignals in Bezug auf die Prozessgröße – ggf. auch unter Rückgriff auf passend hinterlegte Kalibrations- oder Messparameter- oder die Elektronikeinheit dient der Weiterverarbeitung des Messwertes für die Prozessgröße in Bezug auf einen passend zu erzeugenden Signalausgang. In einer weiteren Ausgestaltung befindet sich in der ersten Gehäuseeinheit eine elektromechanische Einheit, welche auch als sog. Anschlusssockel bezeichnet wird. Der Sockel ist meist untrennbar mit dem Messeinsatz verbunden und stellt Schraubkontakte für das Anklemmen eines nach außen zu führenden Signalkabels zur Verfügung. Eine elektromechanische Einheit ist somit beispielsweise ein Klemmenblock, der keinerlei aktive oder passive Elektronikkomponenten beinhaltet, sondern lediglich Anschlussklemmen, Lötlaschen etc. aufweist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die zweite Gehäuseeinheit mindestens zur Aufnahme einer Fühleinheit in Bezug auf die Prozessgröße dient. In dieser Ausgestaltung nimmt somit die zweite Gehäuseeinheit den eigentlichen Messsensor auf, d. h. das Bauteil, welches in Abhängigkeit von der Prozessgröße und/oder von einer Änderung der Prozessgröße einen ersten Messwert oder ein erstes bzw. primäres Messsignal erzeugt. Die zweite Gehäuseeinheit übernimmt damit ggf. auch die Funktion einer Schutzeinheit der Fühleinheit gegenüber dem Medium und gegenüber dem Prozess. In einer Ausgestaltung ist die zweite Gehäuseeinheit somit insbesondere ein Schutzrohr.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine elektrische Verbindungseinheit vorgesehen ist, welche der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Gehäuseeinheit und der zweiten Gehäuseeinheit dient. Diese elektrische Verbindung erfolgt beispielsweise über einen Steckkontakt, über kapazitive, induktive oder optische Kopplung. Vorzugsweise findet über die Verbindungseinheit auch die Verbindung der Fühleinheit mit der Elektronikeinheit oder dem Anschlusssockel bzw. der elektromechanischen Einheit in der ersten Gehäuseeinheit statt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die elektrische Verbindungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie Drehungen der ersten Gehäuseeinheit und/oder der zweiten Gehäuseeinheit um mindestens eine Längsachse erlaubt. Solche Drehungen sind beispielsweise bei dem Ineinanderschrauben der Gewinde vorteilhaft bzw. auch für die Ausrichtung des Messgerätes bzw. für die Orientierung eines Displays.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Kupplungseinheit vorgesehen ist, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Kupplungseinheit der Erzeugung eines Schnellverschlusses zwischen der ersten Gehäuseeinheit und der zweiten Gehäuseeinheit dient.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kupplungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Kupplungseinheit die Kupplung zur Erzeugung eines Schnellverschlusses bereitstellt. D. h. die Kupplungseinheit stellt beispielsweise die passende Struktur mit den beweglichen Elementen der Kupplung zur Verfügung, welche im Zusammenspiel mit der Kontur die Schnellverbindung erzeugen. D. h. in der Kupplungseinheit befinden sich die beweglichen Elemente, welche dem Schnellverschluss dienen, indem sie in die passend Gegenkontur eindringen. Die Kupplungseinheit ist somit mit beiden Gehäuseeinheiten verbindbar, wobei mindestens eine dieser Verbindungen ein Schnellverschluss ist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Überwachungseinheit vorgesehen ist, welche den Zustand einer Dichtfunktion zwischen der ersten Gehäuseeinheit und der zweiten Gehäuseeinheit zumindest überwacht. Eine solche Überwachungseinheit überwacht somit beispielsweise, ob Medium in den Innenbereich einer der beiden Gehäuseeinheiten eingedrungen ist. Genannt seien in diesem Zusammenhang die beiden Offenlegungsschriften DE 10 2004 014 600 A1 und DE 103 55 784 A1 .
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung der Anwendung eines erfindungsgemäßen Messgerätes zur Messung bzw. Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter,
2: einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Messgerät in einer ersten Variante,
3: einen Schnitt einer zweiten Variante,
4: einen Schnitt eines Messgerätes mit einer Kupplungseinheit einer ersten Ausgestaltung,
5: einen Schnitt eines Messgerätes mit einer Kupplungseinheit einer zweiten Ausgestaltung.
In der 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Messgerät im Anwendungsfall dargestellt, wobei das Messgerät an einem Behälter 10 angebracht ist, welcher das Medium 11 beinhaltet. Zu sehen ist eine erste Gehäuseeinheit 1, in welcher sich beispielsweise die Elektronikeinheit zur Bestimmung und/oder Überwachung der Prozessgröße befindet. Diese Elektronikeinheit wird in den meisten Fällen auch als Transmitter bezeichnet. In einer weiteren Ausgestaltung befindet sich in der ersten Gehäuseeinheit 1 ein Anschlusssockel, welcher beispielsweise der Kontaktierung einer Signalleitung für die Führung des Messsignals von einer Fühleinheit in der zweiten Gehäuseeinheit 2 nach außen dient oder allgemein eine wie oben beschriebene elektromechanische Einheit. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um die Temperatur, den Füllstand, den Druck, den pH-Wert, die Viskosität, den Durchfluss, den Massedurchfluss oder die Dichte.
Mit der ersten Gehäuseeinheit 1 ist eine zweite Gehäuseeinheit 2 verbunden. Die Verbindung ist vorzugsweise reversibel, d. h. die beiden Gehäuseeinheiten 1, 2 sind wieder voneinander trennbar. In der zweiten Gehäuseeinheit 2 befindet sich eine so genannte Fühleinheit, welche eine direkte Messgröße erzeugt, welche von der Prozessgröße oder einer Änderung der Prozessgröße abhängig ist. Aus dieser direkten Messgröße wird dann beispielsweise von der Elektronikeinheit in der ersten Gehäuseeinheit 1 der Wert für die Prozessgröße ermittelt bzw. es wird die Änderung der Prozessgröße erkannt. In dem hier gezeigten Fall, dass sich bei der Prozessgröße um die Temperatur handelt, handelt es sich bei der Fühleinheit um den eigentlichen Temperaturfühler, welcher beispielsweise seinen elektrischen Widerstand als direkte Messgröße in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur ändert. Aus dem Widerstand bzw. aus einer Änderung des Werts ermittelt dann die Elektronikeinheit die Prozessgröße bzw. deren Änderung. Der Transmitter verfügt in diesem Fall weiterhin über eine entsprechende Ansteuereinheit bzw. über eine Messeinheit zur Ausmessung des elektrischen Widerstandes. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Fühleinheit mindestens ein Wärmerohr oder eine sog. Heatpipe zur Übertragung der Temperatur auf eine Sensoreinheit auf. Die zweite Gehäuseeinheit 2 dient im gezeigten Fall als Schutzrohr für die Fühlereinheit gegenüber dem Medium.
In der dargestellten Ausführung verfügen die beiden Gehäuseeinheiten 1, 2 jeweils über eine Öse 9. Die beiden Ösen 9 dienen dabei beispielsweise der Anbringung einer Plombe, um somit Manipulationen oder Veränderungen am Messgerät nachzuweisen.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Messgerät im Schnitt detaillierter dargestellt. In der ersten Gehäuseeinheit 1 befindet sich ein sog. Kopftransmitter als Elektronikeinheit 5, welche beispielsweise für die Stromversorgung, für die Beaufschlagung der Fühleinheit 6 mit einem Signal, der Auswertung und/oder Weiterverarbeitung des direkten/primären Messsignals der Fühleinheit 6 zuständig ist. Die Fühleinheit 6 ist durch die zweite Gehäuseeinheit 2 – hier ein Schutzrohr – gegenüber dem Medium bzw. gegenüber dem Prozess geschützt. Um die Elektronikeinheit 5, die Fühleinheit 6 oder beispielsweise auch bei entsprechender Beeinträchtigung die zweite Gehäuseeinheit 2 tauschen zu können, werden die erste Gehäuseeinheit 1 und die zweite Gehäuseeinheit 2 reversibel miteinander verbunden. Dies geschieht durch einen Schnellverschluss.
In der zweiten Gehäuseeinheit 2 befindet sich hier auch eine Überwachungseinheit 12, bei welcher es sich beispielsweise um einen Feuchtesensor oder um einen Drucksensor oder um einen Leitfähigkeitssensor handelt. Dringt Medium in die zweite Gehäuseeinheit 2 ein, so meldet die Überwachungseinheit 12 eine Änderung ihrer Messgröße beispielsweise an die Elektronikeinheit 5 in der ersten Gehäuseeinheit 1.
In den Abbildungen 2 und 3 wird die Kontur – also eine Anordnung aus Vertiefungen, Aussparungen und/oder Ausstülpungen – des Verbindungsabschnitts 3 der ersten Gehäuseeinheit 1 für einen Schnellverschluss verwendet. Wie zu erkennen, weist die zweite Gehäuseeinheit 2 in ihrem Verbindungsabschnitt 4 eine entsprechende Gegenstruktur bzw. genauer die Kupplung auf, welche diesen Schnellverschluss herstellt, indem die beweglichen Elemente der Kupplung passend in die Kontur eindringen. Ein solcher Schnellverschluss hat zum einen den Vorteil, dass sich die Verbindung sehr leicht und schnell herstellen bzw. wieder aufheben lässt und dass auch ein Verdrehen der beiden Gehäuseeinheiten 1, 2 gegeneinander problemlos möglich ist.
In der 2 ist die Fühleinheit 6 direkt mit der Elektronikeinheit 5 verbunden. In einer Ausgestaltung wird somit die bereits mit der Elektronikeinheit 5 und damit auch mit der ersten Gehäuseeinheit 1 verbundene Fühleinheit 6 in die zweite Gehäuseeinheit 2 eingebracht und die beiden Gehäuseeinheiten 1, 2 werden über die beiden Verbindungsbereiche 3, 4 miteinander mechanisch durch Schnellverschluss verbunden. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn die Fühleinheit 6 in der zweiten Gehäuseeinheit 2 drehbar ist.
In der 3 – die sich im Wesentlichen nicht von der 2 unterscheidet – findet eine elektrische Kontaktierung zwischen der Elektronikeinheit 5 und der Fühleinheit 6 über zwei elektrische Verbindungseinheiten 7 statt. Die Verbindungseinheiten 7 sind beispielsweise ein Steckkontakt und eine passend Aufnehmeeinheit oder zwei Kontaktstellen für eine kapazitive, induktive oder optische Signal- und/oder Energieübertragung. Die beiden elektrische Verbindungseinheit 7 sind dabei insbesondere derartig ausgestaltet, dass sie eine Drehung um die Längsachse L (vgl. 1) des Messgerätes erlauben.
In der 4 ist eine Variante gezeigt, in welcher die Kupplung, welche für den Schnellverschluss erforderlich ist, durch eine Kupplungseinheit 8 gegeben ist. Diese Kupplungseinheit 8 wird passend mit der zweiten Gehäuseeinheit 2 verbunden, entweder fest oder ebenfalls reversibel, und befähigt somit die Herstellung eines Schnellverschlusses mit der ersten Gehäuseeinheit 1. D. h. durch die Kupplungseinheit 8 wird die zweite Gehäuseeinheit 2 passend vorbereitet zur Anbindung an die erste Gehäuseeinheit 1.
In der 5 ist der zur 4 umgekehrte Fall gezeigt, dass durch die Kupplungseinheit 8 ein Schnellverschluss mit der zweiten Gehäuseeinheit 2 hergestellt wird. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn öfters ein Austauschen des Schutzrohres 2 erforderlich ist.
In den beiden Ausgestaltungen der 4 und 5 weist also zumindest die erste Gehäuseeinheit 1 oder die zweite Gehäuseeinheit 2 die Kontur für den Schnellverschluss auf. Die Kupplung selbst wird durch die Kupplungseinheit 8 bereitgestellt. Somit sind also die Verbindungsabschnitte 3, 4 einfacher herzustellen. Die Verbindung der Kupplungseinheit 8 mit der jeweils anderen Gehäuseeinheit 2 bzw. 1 kann beispielsweise über ein Gewinde erzeugt werden. In der 4 wird somit beispielsweise durch ein Gewinde die Verbindung zwischen der Kupplungseinheit 8 und der zweiten Gehäuseeinheit 2 erzeugt. Diese Kombination aus Kupplungseinheit 8 und zweiter Gehäuseeinheit 2 erlaubt dann die reversible Verbindung mit der ersten Gehäuseeinheit 1 über den Schnellverschluss, wobei die erste Gehäuseeinheit 1 nur die passende Kontur hierfür aufweist. Entsprechend verhält sich dazu die Ausgestaltung in 5, welche die praktische Verbindung mit unterschiedlichen Schutzrohren 2 erlaubt.

1: Erste Gehäuseeinheit
2: Zweite Gehäuseeinheit
3: Verbindungsabschnitt der ersten Gehäuseeinheit
4: Verbindungsabschnitt der zweiten Gehäuseeinheit
5: Elektronikeinheit
6: Fühleinheit
7: Elektrische Verbindungseinheit
8: Kupplungseinheit
9: Öse
10: Behälter
11: Medium
12: Überwachungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004014600 A1 [0016]
- DE 10355784 A1 [0016]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer ersten Gehäuseeinheit (1), und mit mindestens einer zweiten Gehäuseeinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäuseeinheit (1) und die zweite Gehäuseeinheit (2) mindestens über einen Schnellverschluss mechanisch miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäuseeinheit (1) mindestens eine Kontur, welche für einen Schnellverschluss erforderlich ist, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäuseeinheit (1) mindestens eine Kupplung, welche für einen Schnellverschluss erforderlich ist, aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Prozessgröße um die Temperatur handelt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Prozessgröße um den Druck, den Durchfluss, den Füllstand, eine chemische oder um eine elektrische Messgröße handelt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäuseeinheit (1) mindestens zur Aufnahme einer Elektronikeinheit (5) oder einer elektromechanischen Einheit dient.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gehäuseeinheit (2) mindestens zur Aufnahme einer Fühleinheit (6) in Bezug auf die Prozessgröße dient.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrische Verbindungseinheit (7) vorgesehen ist, welche der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Gehäuseeinheit (1) und der zweiten Gehäuseeinheit (2) dient.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungseinheit (7) derartig ausgestaltet ist, dass sie Drehungen der ersten Gehäuseeinheit (1) und/oder der zweiten Gehäuseeinheit (2) um mindestens eine Längsachse (L) erlaubt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kupplungseinheit (8) vorgesehen ist, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Kupplungseinheit (8) der Erzeugung eines Schnellverschlusses zwischen der ersten Gehäuseeinheit (1) und der zweiten Gehäuseeinheit (2) dient.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (8) derartig ausgestaltet ist, dass die Kupplungseinheit (8) die Kupplung zur Erzeugung eines Schnellverschlusses bereitstellt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Überwachungseinheit (12) vorgesehen ist, welche den Zustand einer Dichtfunktion zwischen der ersten Gehäuseeinheit (1) und der zweiten Gehäuseeinheit (2) zumindest überwacht.