DE102007038022B4 - Device for determining and / or monitoring a process variable - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße,
mit mindestens einem Leiterelement (1), wobei es sich bei dem Leiterelement (1) um eine flexible Leiterplatte oder um zumindest ein Kabel handelt,
wobei mindestens ein Gehäuse (3) vorgesehen ist, in welchem das Leiterelement (1) zumindest teilweise angeordnet ist, wobei das Gehäuse (3) teilweise mit einer Vergussmasse (9) gefüllt ist,
wobei das Leiterelement (1) teilweise in einem von der Vergussmasse (9) gefüllten Teilbereich (12) des Gehäuses (3) und teilweise in einem von der Vergussmasse (9) freien Teilbereich (13) des Gehäuses (3) angeordnet ist,
wobei mindestens ein Führungselement (2) vorgesehen ist, welches zumindest teilweise in dem Gehäuse (3) angeordnet ist,
wobei das Führungselement (2) derartig ausgestaltet ist, dass durch das Führungselement (2) mindestens eine Bewegung des Leiterelements (1) in mindestens eine Richtung begrenzt ist,
wobei das Führungselement (2) mindestens eine Fläche (15) aufweist, und wobei das Führungselement (2) derartig ausgestaltet und angeordnet ist, dass das Leiterelement (1) zumindest abschnittsweise durch die Fläche (15) des Führungselements (2) abgestützt ist.
Device for determining and / or monitoring at least one process variable,
with at least one conductor element (1), the conductor element (1) being a flexible printed circuit board or at least one cable,
wherein at least one housing (3) is provided in which the conductor element (1) is at least partially arranged, wherein the housing (3) is partially filled with a potting compound (9),
wherein the conductor element (1) is arranged partly in a sub-area (12) of the housing (3) filled by the potting compound (9) and partly in a sub-area (13) of the housing (3) free of the potting compound (9),
at least one guide element (2) being provided, which is at least partially arranged in the housing (3),
wherein the guide element (2) is designed in such a way that the guide element (2) limits at least one movement of the conductor element (1) in at least one direction,
wherein the guide element (2) has at least one surface (15), and wherein the guide element (2) is designed and arranged in such a way that the conductor element (1) is at least partially supported by the surface (15) of the guide element (2).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einem Leiterelement. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Füllstand, die Dichte, die Viskosität, den Leitwert, den pH-Wert, den Druck oder den Durchfluss eines Mediums. Bei dem Medium handelt es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit, um ein Schüttgut, um ein Gas oder allgemein um ein Fluid.The invention relates to a device for determining and / or monitoring at least one process variable, with at least one conductor element. The process variable is, for example, the level, the density, the viscosity, the conductance, the pH value, the pressure or the flow rate of a medium. The medium is, for example, a liquid, a bulk material, a gas or generally a fluid.
In der modernen Prozess- und Automatisierungstechnik gibt es eine Vielzahl von Messgeräten, welche der Bestimmung und/oder Überwachung von Prozessgrößen dienen. Solche Messgeräte weisen meist eine Sensoreinheit und eine Elektronikeinheit auf. Die Elektronikeinheit befindet sich üblicherweise in einem Gehäuse, welches gegenüber der Außenwelt bzw. auch gegenüber dem Medium abgedichtet ist. Um die Elektronik im Gehäuseinneren besonders zu schützen, wird der Innenraum meist mit einer Vergussmasse verfüllt. Eine solche Vergussmasse kann jedoch üblicherweise nicht im Bereich von Steckern angebracht werden, da zu vermeiden ist, dass die Vergussmasse in die Steckkontakte eindringt und somit eine elektrische Verbindung aufhebt. Daher sind im Bereich der Stecker üblicherweise Hohlräume vorgesehen, welche frei von der Vergussmasse sind. Solche Hohlräume sind auch dafür erforderlich, die Ausdehnung der Vergussmasse aufgrund von Temperatureinwirkungen aufzunehmen. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Vergussmasse kann es durch unterschiedliche Temperaturzyklen dazu kommen, dass Pumpeffekte auftreten. Somit ist der Fall möglich, dass auf elektrische Verbindungen wie beispielsweise Drähte oder auch flexible Leiterplatten abwechselnd Zug und Druck einwirkt, wodurch es möglicherweise zu Bruchstellen kommen kann.In modern process and automation technology there is a large number of measuring devices which are used to determine and / or monitor process variables. Such measuring devices usually have a sensor unit and an electronics unit. The electronics unit is usually located in a housing which is sealed off from the outside world and also from the medium. In order to protect the electronics inside the housing in particular, the interior space is usually filled with a potting compound. However, such a potting compound cannot usually be applied in the area of plugs, since the potting compound must be prevented from penetrating into the plug contacts and thus breaking an electrical connection. Therefore, cavities which are free of the potting compound are usually provided in the area of the plug. Such cavities are also required to accommodate the expansion of the casting compound due to the effects of temperature. Depending on the properties of the casting compound, different temperature cycles can lead to pumping effects. It is therefore possible that electrical connections such as wires or flexible printed circuit boards act alternately in tension and pressure, which can possibly lead to breaks.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Messgerät vorzuschlagen, welches zumindest teilweise mit einer Vergussmasse ausgefüllt ist und bei welchem die mechanische Belastung insbesondere auf ausgesuchte elektrische Verbindungen verhindert bzw. minimiert wird.The object of the invention is to propose a measuring device which is at least partially filled with a potting compound and in which the mechanical load, in particular on selected electrical connections, is prevented or minimized.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Führungselement vorgesehen ist, welches derartig ausgestaltet ist, dass durch das Führungselement mindestens eine Bewegung des Leiterelements in mindestens eine Richtung begrenzt ist. Das Leiterelement erfährt somit durch das Führungselement in zumindest eine Richtung eine Führung bzw. das Leiterelement wird in einer Richtung abgestützt bzw. das Leiterelement wird in einer Richtung quasi fixiert, so dass keine Bewegungen in diese Richtung möglich sind. Insbesondere ist das Führungselement derartig ausgestaltet und angeordnet bzw. ist es derartig orientiert, dass ein Knicken oder Zusammenfalten des Leiterelements verhindert oder zumindest stark vermindert wird. Das Führungselement besteht dabei aus einem entsprechend temperaturbeständigen Material, so dass es auch in dem Messgerät anwendbar ist. Beispielsweise besteht das Führungselement aus ULTEM oder Polyetherimid (PEI).The object is achieved according to the invention in that at least one guide element is provided which is designed in such a way that at least one movement of the conductor element in at least one direction is limited by the guide element. The conductor element is thus guided by the guide element in at least one direction or the conductor element is supported in one direction or the conductor element is quasi fixed in one direction, so that no movements in this direction are possible. In particular, the guide element is designed and arranged or is oriented in such a way that kinking or folding of the conductor element is prevented or at least greatly reduced. The guide element consists of a correspondingly temperature-resistant material so that it can also be used in the measuring device. For example, the guide element consists of ULTEM or polyetherimide (PEI).
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Leiterelement um eine flexible Leiterplatte. Das Leiterelement ist somit eine sog. Flexleiterplatte. Alternativ handelt es sich bei dem Leiterelement um zumindest ein Kabel.According to the invention, the conductor element is a flexible printed circuit board. The conductor element is thus a so-called flexible circuit board. Alternatively, the conductor element is at least one cable.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein Gehäuse vorgesehen ist, in welchem das Leiterelement und das Führungselement zumindest teilweise angeordnet sind.According to the invention, at least one housing is provided in which the conductor element and the guide element are at least partially arranged.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse teilweise mit einer Vergussmasse gefüllt. Bei der Vergussmasse handelt es sich beispielsweise um ein Silikongel. Der Verguss dient dabei dem Schutz vor Feuchtigkeit. According to the invention, the housing is partially filled with a potting compound. The potting compound is, for example, a silicone gel. The encapsulation serves to protect against moisture.
Erfindungsgemäß ist das Leiterelement teilweise in einem von der Vergussmasse gefüllten Teilbereich des Gehäuses und teilweise in einem von der Vergussmasse freien Teilbereich des Gehäuses angeordnet.According to the invention, the conductor element is arranged partially in a sub-area of the housing filled with the potting compound and partially in a sub-area of the housing free of the potting compound.
Erfindungsgemäß weist das Führungselement mindestens eine Fläche auf, und das Führungselement ist derartig ausgestaltet und angeordnet, dass das Leiterelement zumindest abschnittsweise durch die Fläche des Führungselements abgestützt ist. Die Bewegung des Leiterelements wird somit durch das Führungselement derartig begrenzt, dass das Leiterelement auf der Fläche des Führungselements ruht und somit in dieser Richtung sich im Wesentlichen nicht bewegen kann.According to the invention, the guide element has at least one surface, and the guide element is designed and arranged in such a way that the conductor element is supported at least in sections by the surface of the guide element. The movement of the conductor element is thus limited by the guide element in such a way that the conductor element rests on the surface of the guide element and can therefore essentially not move in this direction.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Kontakteinheit vorgesehen ist, und dass das Leiterelement mechanisch und/oder elektrisch mit der Kontakteinheit verbunden ist. Bei der Kontakteinheit handelt es sich beispielsweise um den Übergang zwischen dem Leiterelement, also den direkten elektrischen Verbindungen und einem Stecker, an welchem beispielsweise eine Elektronikeinheit anschließbar ist, wobei die Elektronikeinheit beispielsweise der Steuerung der Messung und/oder der Aus- bzw. Weiterverarbeitung der Messsignale dient.One embodiment of the invention provides that at least one contact unit is provided and that the conductor element is mechanically and / or electrically connected to the contact unit. The contact unit is, for example, the transition between the conductor element, i.e. the direct electrical connections, and a plug to which, for example, an electronics unit can be connected, the electronics unit being used, for example, to control the measurement and / or to process the measurement signals serves.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Kontakteinheit derartig ausgestaltet ist, dass das Leiterelement zumindest abschnittsweise durch mindestens eine Fläche der Kontakteinheit abgestützt ist. Im Falle der flexiblen Leiterplatte handelt es sich bevorzugt um eine im Wesentlichen ebene Fläche der Kontakteinheit, auf welcher das Leiterelement somit liegt bzw. ruht oder abgestützt wird.One embodiment of the invention includes that the contact unit is designed in such a way that the conductor element is supported at least in sections by at least one surface of the contact unit. In the case of the flexible printed circuit board it is it is preferably an essentially flat surface of the contact unit on which the conductor element thus lies or rests or is supported.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Führungselement und die Kontakteinheit derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass das Führungselement eine sich an die Kontakteinheit anschließende Verlängerung der Kontakteinheit erzeugt. Das Führungselement bewirkt somit eine Verlängerung der Kontakteinheit, wobei sich dies insbesondere auf die Führung des Leiterelements bezieht.One embodiment of the invention provides that the guide element and the contact unit are designed and coordinated with one another in such a way that the guide element creates an extension of the contact unit that adjoins the contact unit. The guide element thus brings about an extension of the contact unit, this particularly relating to the guidance of the conductor element.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Führungselement und die Kontakteinheit derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass das Führungselement eine sich an die Kontakteinheit anschließende Verlängerung der Fläche der Kontakteinheit erzeugt. Ruht somit die Leitereinheit auf der Fläche der Kontakteinheit, so wird durch die Führungseinheit diese Fläche bzw. deren Wirkung über die Kontakteinheit hinaus verlängert.One embodiment of the invention includes that the guide element and the contact unit are designed and coordinated with one another in such a way that the guide element creates an extension of the surface of the contact unit adjoining the contact unit. If the conductor unit rests on the surface of the contact unit, then this surface or its effect is extended beyond the contact unit by the guide unit.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Führungselement mindestens eine Fläche aufweist, und dass das Führungselement und die Kontakteinheit derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Fläche des Führungselements an die Kontakteinheit anschließt.One embodiment of the invention provides that the guide element has at least one surface and that the guide element and the contact unit are designed and coordinated with one another in such a way that the surface of the guide element adjoins the contact unit.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Führungselement mindestens eine Fläche aufweist, und dass das Führungselement und die Kontakteinheit derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Fläche des Führungselements sich derartig an die Kontakteinheit anschließt, dass das mit der Kontakteinheit kontaktierte Leiterelement durch die Fläche des Führungselements abgestützt ist.An embodiment of the invention includes that the guide element has at least one surface, and that the guide element and the contact unit are designed and coordinated with one another in such a way that the surface of the guide element adjoins the contact unit in such a way that the conductor element contacted with the contact unit passes through the surface of the guide element is supported.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Führungselement derartig ausgestaltet ist, dass das Leiterelement zumindest teilweise in dem von der Vergussmasse freien Teilbereich des Gehäuses und zumindest teilweise in dem mit der Vergussmasse gefüllten Teilbereich des Gehäuses abgestützt ist.One embodiment of the invention provides that the guide element is designed in such a way that the conductor element is supported at least partially in the portion of the housing free of the potting compound and at least partially in the portion of the housing filled with the potting compound.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Hülse vorgesehen ist, und dass das Leiterelement zumindest teilweise in der Hülse angeordnet ist. Eine solche Hülse dient beispielsweise dazu, eine kompakte Baugruppe zu erzeugen, die die Fertigung vereinfacht.One embodiment of the invention includes that at least one sleeve is provided and that the conductor element is at least partially arranged in the sleeve. Such a sleeve is used, for example, to produce a compact assembly that simplifies manufacture.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Führungselement mindestens ein Arretierungselement aufweist, über welches das Führungselement in der Hülse fixierbar ist.One embodiment of the invention provides that the guide element has at least one locking element by means of which the guide element can be fixed in the sleeve.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Führungselement im Wesentlichen radial elastisch ausgestaltet ist. Dies dient der erleichterten Einbringung in die Hülse und der anschließenden Fixierung.One embodiment of the invention includes that the guide element is designed to be essentially radially elastic. This is used to facilitate introduction into the sleeve and subsequent fixation.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist.One embodiment of the invention provides that the housing is designed to be essentially cylindrical.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Hülse im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist.One embodiment of the invention includes that the sleeve is designed to be essentially cylindrical.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Antriebs-/Empfangseinheit vorgesehen ist. Bei einer solchen Antriebs-/Empfangseinheit handelt es sich beispielsweise um ein piezoelektrisches Element, welches der Umwandlung zwischen elektrischen Signalen und mechanischen Schwingungen dient.One embodiment of the invention provides that at least one drive / receiver unit is provided. Such a drive / receiver unit is, for example, a piezoelectric element which is used to convert electrical signals and mechanical vibrations.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Leiterelement zumindest teilweise mit der Antriebs-/Empfangseinheit verbunden ist.One embodiment of the invention includes that the conductor element is at least partially connected to the drive / receiver unit.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine mechanisch schwingfähige Einheit vorgesehen ist.One embodiment of the invention provides that at least one mechanically oscillatable unit is provided.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Antriebs-/Empfangseinheit mit der mechanisch schwingfähigen Einheit verbunden ist, und dass die Antriebs-/Empfangseinheit die mechanisch schwingfähige Einheit zu mechanischen Schwingungen anregt und/oder dass die Antriebs-/Empfangs-einheit mechanische Schwingungen von der mechanisch schwingfähigen Einheit empfängt.One embodiment of the invention includes that the drive / receiver unit is connected to the mechanically oscillatable unit, and that the drive / receiver unit excites the mechanically oscillatable unit to mechanical oscillations and / or that the drive / receiver unit generates mechanical oscillations from the mechanically oscillatable unit receives.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass es sich bei der mechanisch schwingfähigen Einheit um einen Membranschwinger oder um einen Einstab oder um eine Schwinggabel handelt.One embodiment of the invention provides that the mechanically oscillatable unit is a membrane oscillator or a single rod or an oscillating fork.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgen-den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine schematische Darstellung eines Messgerätes, -
2 : eine perspektivische Darstellung eines Führungselements, -
3 : eine Explosionsdarstellung einer Baugruppe eines erfindungsgemäßen Messgerätes, und -
4 : die Baugruppe der3 in zusammengefügter Ausgestaltung.
-
1 : a schematic representation of a measuring device, -
2 : a perspective view of a guide element, -
3 : an exploded view of an assembly of a measuring device according to the invention, and -
4th : the assembly of the3 in an assembled configuration.
Die
Das hier dargestellte Messgerät arbeitet dergestalt, dass die mechanisch schwingfähige Einheit
Dargestellt ist hier ein so genanntes Kompaktmessgerät, d.h. der eigentliche Sensor (hier die schwingfähige Einheit aus Schwinggabel und Membran) und die Elektronik zur Ansteuerung des Sensors bzw. zur Auswertung oder Weiterbearbeitung des eigentlichen Messsignals sind in einer Einheit zusammengefasst. Das Messgerät wird üblicherweise derart eingebaut, dass die mechanisch schwingfähige Einheit
Die Elektronikeinheit befindet sich hier in einem Gehäuse
In dem Gehäuse
Durch die Einwirkung der Temperatur kann es dazu kommen, dass das Vergussmaterial
Um dieser Problematik zu begegnen, ist erfindungsgemäß das Führungselement
Wie in der
In der
In der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LeiterelementLadder element
- 22
- FührungselementGuide element
- 33
- Gehäusecasing
- 44th
- KontakteinheitContact unit
- 55
- Antriebs-/EmpfangseinheitDrive / receiver unit
- 66th
- Mechanisch schwingfähige EinheitMechanically oscillatable unit
- 77th
- Membranmembrane
- 88th
- HülseSleeve
- 99
- VergussmasseCasting compound
- 1010
- Fläche der KontakteinheitContact unit area
- 1111
- ArretierungselementLocking element
- 1212
- TeilbereichSection
- 1313
- TeilbereichSection
- 1414th
- AussparungRecess
- 1515th
- Fläche des FührungselementsFace of the guide element
- 1616
- Ringring
- 1717th
- Anschlagattack
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