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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen wenigstens einer chemischen und/oder physikalischen Messgröße.
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Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung, sowie eine Einzugshilfe und die Verwendung der Einzugshilfe zur Herstellung der Vorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik wie bspw. der
US 2006/010543 A1 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die mehrere Temperatursensoren beinhaltet, die in verschiedenen Höhen in einem Messelement angeordnet sind, so dass die Temperatur in unterschiedlichen Höhen in einem Tank gemessen werden kann. Ähnliche Vorrichtungen sind aus der
US 2,792,481 ; der
US 3,380,304 ; der
US 3,986,393 ; der
US 4,554,650 und der
US 3,398,357 bekannt geworden. Dabei werden entweder ein Sensorelement oder mehrere Sensorelemente in einer Hülse angeordnet und durch einen Verguss oder eine Füllung in thermischen Kontakt mit dem Messstoff gebracht.
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Werden mehrere Sensorelemente wie oben geschildert räumlich getrennt in ein Messelement verbaut, dann können z. B. durch mechanische Einflüsse unterschiedliche Längenausdehnungen des Messelements auftreten. Die mechanischen Einflüsse können von der zu messenden Prozessgröße wie bspw. einer Erwärmung, aber auch bspw. von der Zugkraft, die bspw. von einem Schüttgut in einem Silo auf das Messelement wirkt, herrühren. Dadurch kann die von den Sensorelementen gebildete Messkette zerstört werden. Aufgrund der genannten Längenausdehnung des Messelements verändert sich auch die Position des Sensorelements bzw. der Sensorelemente bspw. innerhalb des Messelements und/oder innerhalb des Silos.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bei denen bspw. ein Pulver oder ein Verguss verwendet wird, können allerdings zu einem Ausfall des Messelements führen, da es aufgrund der angesprochenen Längenausdehnung zu einem Abriss bspw. von elektrischen Anschlussleitungen eines Sensorelements bzw. der Sensorelemente kommt oder die Anschlussleitungen bspw. durch das verwendetes Pulver ab- und/oder durchgescheuert werden.
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Ferner treten beim Herstellen eines Messelements Zugkräfte auf, wenn ein Sensorelement bzw. mehrere Sensorelemente in einen Hohlkörper wie bspw. ein Kabel, eine Hülse oder ähnliches eingezogen werden. Dadurch können sogar beim Herstellen, d. h. beim Einziehen des Sensorelements bzw. der Sensorelemente in einen Hohlkörper Beschädigungen auftreten und die Anschlussleitungen des Sensorelements bzw. der Sensorelement abreißen.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung Mittel anzugeben, die die Herstellung eines insbesondere gegenüber Zugbelastungen robusteren Messelements ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, ein Verfahren, eine Einzugshilfe und die Verwendung der Einzugshilfe gelöst Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung umfassend eine Einzugshilfe und wenigstens ein Sensorelement gelöst, wobei Einzugshilfe und Sensorelement in einem länglichen Hohlkörper anordenbar sind, wobei die Einzugshilfe aus einem Seil besteht, welches Seil mit dem Sensorelement wenigstens zeitweise mechanisch zusammenwirkt und dazu dient, das wenigstens eine Sensorelement in den länglichen Hohlkörper entlang einer vorgegebenen Einzugsrichtung einzuziehen.
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Durch das Vorsehen einer Einzugshilfe wird die mechanische Belastung beim Herstellen der Vorrichtung, wie bspw. einem Messelement, auf das Sensorelement bzw. deren Anschlussleitungen zumindest verringert. Dabei wird die Einzugshilfe bspw. zumindest zeitweise mit dem wenigstens einem Sensorelement verbunden, wirkt also mit dem Sensorelement in definierter Weise insbesondere kraftschlüssig zusammen, so dass Beschädigungen durch das Einziehen in den länglichen Hohlkörper vermieden werden können.
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Bei dem wenigstens einen Sensorelement handelt es sich bspw. um einen Sensor, der in eine Vergussmasse eingebettet ist, so dass das Sensorelement aus einem Vergusskörper besteht, in dem der Sensor zu Aufnahme der Messgröße angeordnet ist. Vorzugsweise dient der Sensor bzw. das Sensorelement zur Bestimmung einer Temperatur. Alternativ kann das Sensorelement auch zur Bestimmung eines Drucks oder aber auch anderer Messgrößen dienen.
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Bei dem länglichen Hohlkörper kann es sich um ein Kabel, ein Hohlkabel, eine Hülse, ein Rohr insbesondere ein Schutzrohr oder allgemein um einen länglichen im Wesentlichen zylindrischen Hohlkörper handeln. Dabei sind das Sensorelement und die Einzugshilfe, insbesondere deren Umfang, so dimensioniert, dass sie, insbesondere vollständig, in den länglichen Hohlkörper einführbar sind.
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Bei der Einzugshilfe handelt es sich um ein Seil, das bspw. mit dem wenigstens einen Sensorelement zumindest zeitweise zusammenwirkt, verbindbar ist bzw. verbunden ist. Das Seil kann auch dauerhaft mit dem Sensorelement verbunden sein. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine mechanische bzw. kraftschlüssige Verbindung oder ein mechanisches bzw. kraftschlüssiges Zusammenwirken. Die Verbindung bzw. das Zusammenwirken zwischen Einzugshilfe und Sensorelement bzw. mehreren Sensorelementen kann dabei bevorzugt durch Ziehen der Einzugshilfe in die vorgegebenen Einzugsrichtung bestehen oder hervorgerufen werden. Entgegengesetzt der vorgegebenen Einzugsrichtung kann die Einzugshilfe bspw. derartig ausgestaltet sein, das die Verbindung zwischen der Einzugshilfe und dem Sensorelement bzw. den Sensorelementen gelöst wird und die Einzugshilfe entfernt werden kann, wenn sie entgegengesetzt der vorgegebenen Einzugsrichtung bewegt wird.
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Die Einzugshilfe kann bspw. über das Seil mit dem aus einer Vergussmasse bestehenden Vergusskörper des Sensorelements verbunden sein, indem das Seil bspw. teilweise in den Vergusskörper des Sensorelements eingebettet wird. Dadurch können Belastungen, die bspw. vom Zug an der Vorrichtung, bei der es sich bspw. um ein Messelement handelt, herrühren und deren negative Auswirkungen auf das Sensorelement und für den Fall, dass mehrere Sensorelemente über Anschlussleitungen miteinander oder einem Messumformer verbunden sind, verhindert oder verringert werden. Bei dieser Art der (dauerhaften) Verbindung zwischen Einzugshilfe und Sensorelement bzw. Sensorelementen kann die Einzugshilfe auch zum Entfernen des Sensorelements bzw. der Sensorelemente dienen, indem die Einzugshilfe entgegengesetzt zur vorgegebenen Einzugsrichtung gezogen wird. Dadurch kann das Sensorelement bzw. können die Sensorelemente in dem Hohlkörper positioniert werden bzw. die Positionierung verändert werden.
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Durch die vorgeschlagene Einzugshilfe kann das Sensorelement also in den Hohlkörper eingebracht, bevorzugt eingezogen, werden, indem die Einzugshilfe entlang der vorgegebenen Einzugsrichtung gezogen wird. Der längliche Hohlkörper, weist bspw. eine erste Öffnung auf, um das Sensorelemente bzw. die Sensorelemente aufzunehmen und eine zweite Öffnung, insbesondere an einem der ersten Öffnung entgegengesetzten Ende des länglichen Hohlkörpers auf, durch die hindurch die Einzugshilfe gezogen werden kann. Der Hohlkörper ist bspw. vor dem Einziehen des Sensorelements bzw. der Sensorelemente mit Luft gefüllt, um ein einfaches problemloses Einziehen des Sensorelements bzw. der Sensorelemente zu ermöglichen. Auch nach dem Einziehen des Sensorelements bzw. der Sensorelemente bleibt der Hohlkörper vorzugsweise frei von einem Verguss, so dass Leerräume zwischen dem wenigstens einen Sensorelementen bzw. den Sensorelementen weiterhin nur mit Luft gefüllt sind. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Beschädigung des Hohlkörpers oder bspw. des Schutzrohrs in den der Hohlkörper eingebracht ist der Messstoff nicht verunreinigt wird. Alternativ kann der längliche Hohlkörper vakuumisiert werden oder mit einem Fluidum, wie bspw. einem Öl, das die thermische Kontaktierung verbessert, gefüllt werden.
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Die vorgeschlagene Einzugshilfe kann aus einem Stab bestehen, durch den ein Sensorelement bzw. mehrere Sensorelemente in den Hohlkörper eingeschoben werden können. Dies ist bspw. bei einem Hohlkörper, der nur eine Öffnung aufweist, von Vorteil. Dieser Stab, der bspw. aus einem Metall wie Stahl besteht, kann zu diesem Zweck ebenfalls wenigstens einen oder aber auch mehrere Anschläge, die zur Mitnahme des wenigstens einen bzw. im Fall von mehreren Sensorelementen von jeweils genau einem oder wenigstens einem Sensorelement dienen. Somit kann die Einzugshilfe auch zum Einschieben des Sensorelements bzw. der mehreren Sensorelemente dienen. Vorgenannte und nachfolgende Ausführungsformen sind somit auch in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Stab anstelle des Seils als Einzugshilfe ausführbar.
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In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist das Sensorelement mit einer Anschlussleitung, die zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements dient, verbunden. Die Anschlussleitung kann wie erwähnt dazu dienen, das wenigstens eine Sensorelement elektrisch zu kontaktieren. Über die Anschlussleitung kann das Sensorelement dann mit einem anderen Sensorelement und/oder mit einer Messsignale oder Messwerte des wenigstens einen Sensorelements verarbeitenden Einheit wie bspw. einem Messumformer verbunden sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind mehrere Sensorelemente vorgesehen, die mechanisch wenigstens zeitweise über die Einzugshilfe und elektrisch über die Anschlussleitung miteinander verbunden sind. Die Anschlussleitung bzw. die Anschlussleitungen können dann zum Anschluss des Sensorelements bzw. der Sensorelemente an die Messsignale und/oder Messwerte verarbeitende Einheit dienen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind zwei benachbarte Sensorelemente miteinander über die Anschlussleitung elektrisch verbunden. Bei der Anschlussleitung zwischen den Sensorelementen bzw. zwischen zwei benachbarten Sensorelementen kann es sich bspw. um ein Flachbandkabel handeln. Die mehreren Sensorelemente können bspw. über ein insbesondere digitales Bussystem miteinander verbunden sein, so dass die von den Sensoren bzw. Sensorelementen aufgenommenen Messsignale und/oder Messwerte an eine die Messsignale und/oder Messwerte verarbeitende Einheit, wie bspw. einen Messumformer, übertragen werden können. Die Sensorelemente können also über eine einzige Anschlussleitung, die zu allen Sensorelementen geschlauft ist, miteinander verbunden sein. Die Sensorelemente werden dann zusätzlich bspw. mit einer Busadresse versehen. Ein Verfahren zur Inbetriebnahme bzw. zum Betreiben einer solchen Vorrichtung ist bspw. aus der
EP 2318813 A2 bekannt geworden. und kann in Verbindung mit der vorgeschlagenen Vorrichtung verwendet werden. Somit kann im Fall von mehreren Sensorelementen auf eine Adressierung verzichtet werden, indem diese bspw. nur sequentiell aktiviert oder mit Energie versorgt werden. Diverse Möglichkeiten hierzu sind in der
EP 2318813 A2 genannt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Länge der Anschlussleitung zwischen zwei benachbarten Sensorelementen länger als die Länge des Seils zwischen den zwei benachbarten Sensorelementen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Zugkraft beim Einziehen oder bei Längenausdehnungen des Hohlkörpers von der Einzugshilfe und nicht von der Anschlussleitung des Sensorelements aufgenommen wird. Anders gesagt ist die Länge des Seils zwischen zwei benachbarten Sensorelementen kürzer als die Länge der Anschlussleitung zwischen den zwei benachbarten Sensorelementen. Dies trifft wie bereits erwähnt auch auf die Variante bei der ein Stab als Einzugshilfe dient zu, in welcher Variante die Länge des Stabes zwischen zwei benachbarten Anschlägen kürzer ist als die Länge der Anschlussleitung/en zwischen zwei benachbarten Sensorelementen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung ferner ein Schutzrohr, in welchem das wenigstens eine in den länglichen Hohlkörper eingezogene Sensorelement einsetzbar ist. Sensorelemente und länglicher Hohlkörper können also eine Art Messeinsatz bilden, der in ein Schutzrohr, welches dem Messstoff ausgesetzt ist, eingesetzt werden kann. In einer anderen Ausführungsform können die Sensorelemente direkt in das Schutzrohr eingeführt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Federelement vorgesehen, das Teil des Sensorelements ist und zur Halterung des wenigstens einen Sensorelements in dem Hohlkörper dient. Das Federelement kann zur kraftschlüssigen Verbindung des wenigstens einen Sensorelements bzw. bei mehreren Sensorelementen des jeweiligen Sensorelements dienen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung dient das Federelement dazu den thermischen Kontakt zwischen dem wenigstens einen Sensorelement und dem Hohlkörper herzustellen. Dazu wird das Sensorelement bspw. durch das Federelement gegen die Wandung des Hohlkörpers gedrückt. Da der Hohlkörper auf der anderen Seite der Wandung entweder direkt mit dem Messstoff in Kontakt kommt oder wenigstens thermisch bspw. über das o. g. Schutzrohr mit dem Messstoff in Kontakt kommt, gelangt auch das Sensorelement thermisch über die Wandung des Hohlkörpers mit dem Messstoff in Kontakt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Einzugshilfe bzw. das Seil wenigstens einen Anschlag auf, der zumindest während des Einziehens mit dem wenigstens einen Sensorelement zusammenwirkt, um das Sensorelement in den Hohlkörper einzuziehen. Die Einzugshilfe kann bspw. einen oder mehrere Anschläge, die mit dem Seil verbunden sind oder aus dem Seil bestehen, aufweisen, die dazu dienen, mechanisch mit einem oder mehreren bzw. mit jeweils einem der Sensorelemente zusammenzuwirken, um das wenigstens eine Sensorelement bzw. das jeweilige der Sensorelemente in den Hohlkörper einzuziehen. Der wenigstens eine Anschlag kann ferner über das Federelement mit dem Sensorelement mechanisch oder kraftschlüssig zusammenwirken. das Federelement kann dabei Bestandteil eines Sensorelements sein oder mit diesem verbunden sein. Anstelle des Seils kann auch ein Stab mit entsprechenden Anschlägen verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung dient das wenigstens eine Sensorelement dazu, einen Wert der Messgröße in der Umgebung des Sensorelements auf der Höhe, in der es in dem länglichen Hohlkörper angeordnet ist, aufzunehmen. Wie bspw. aus dem Stand der Technik bekannt, sind Messelemente bekannt geworden die insbesondere räumlich voneinander getrennt entlang eines länglichen Hohlkörpers angeordnet sind, um Temperaturen in verschiedenen Höhen bspw. eines Tanks zu bestimmen, um dadurch bspw. ein Temperaturprofil zu erstellen. Durch die Einzugshilfe kann das Sensorelement bzw. die Sensorelemente entsprechend einer vorgegeben Position in dem Hohlkörper eingezogen bzw. angeordnet werden. Vorzugsweise wird durch den Abstand der Anschläge der Einzugshilfe, die dann als Abstandshalter zwischen bspw. jeweils zwei benachbarten Sensorelementen dienen, die Position der Sensorelemente zueinander und dadurch die Höhe auf dem länglichen Hohlkörper, auf der eine Messgröße bestimmt wird, vorgegeben. Dabei können jeweils zwei benachbarte Sensorelemente denselben abstand zueinander aufweisen. Es ist aber auch möglich jeweils zwei benachbarte Sensorelemente vermittels der Einzugshilfe in unterschiedlichen Abständen zueinander anzuordnen.
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Verbleibt die Einzugshilfe nach dem Einziehen des Sensorelements in dem Hohlkörper oder kann nicht mehr entfernt werden, weil sie bspw. wie oben beschrieben dauerhaft mit dem wenigstens einen Sensorelement verbunden ist, dient die Einzugshilfe dann während des Betriebs der Vorrichtung zum bestimmen der Messgröße zum nachträglichen Positionieren und/oder der Zugentlastung der Sensorelemente in dem länglichen Hohlkörper.
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Aufgrund des mechanischen Zusammenwirkens der Einzugshilfe mit dem Sensorelement, bspw. über das Federelement oder unmittelbar, wird das Sensorelement in einer vorgegebenen Position in dem Hohlkörper angeordnet bzw. falls mehrere Sensorelemente vorgesehen sind, dienen dann bspw. mehrere mit jeweils einem Sensorelement zusammenwirkende Anschläge der Einzugshilfe dazu, den Abstand zwischen den verschiedenen Sensorelementen entsprechend dem durch die Anschläge vorgegebenen Abstand konstant zu halten, so dass die Position der Sensorelemente zueinander im Wesentlichen unverändert bleibt und die Anschlussleitung insbesondere zwischen den Sensorelementen nicht beschädigt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei den Sensorelementen um im Wesentlichen baugleiche Sensorelemente.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren gelöst, bei dem wenigstens ein Sensorelement durch eine Einzugshilfe bestehend aus einem Seil, das mit dem Sensorelement wenigstens zeitweise mechanisch zusammenwirkt, in einen Hohlkörper eingezogen wird, indem die Einzugshilfe entlang einer vorgegebenen Einzugsrichtung in dem Hohlkörper eingeführt wird und dadurch das Sensorelement in den Hohlkörper eingeführt wird.
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Die verschiedenen in Zusammenhang mit der Vorrichtung genannten Ausführungsformen der Erfindung können vorteilhaft auch in Zusammenhang mit dem Verfahren angewandt werden.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Einzugshilfe gelöst, die dazu dient, wenigstens ein insbesondere mit einer Anschlussleitung verbundenes Sensorelement in einen Hohlkörper einzuziehen, wobei die Einzugshilfe aus einem Seil oder einem Stab besteht, welches Seil bzw. welcher Stab wenigstens einen Anschlag aufweist, welcher Anschlag zur Mitnahme des wenigstens einen Sensorelementes in eine vorgegebene Einzugsrichtung dient.
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In einer Ausführungsform der Einzugshilfe weist das Seil bzw. der Stab mehrere Anschläge in einem vorgegebenen Abstand zueinander auf, die als Abstandshalter dienen. Die Abstandhalter dienen wie erwähnt dazu, den Abstand zwischen zwei benachbarten Sensorelementen vorzugeben und Zugbelastungen abzufangen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Einzugshilfe ist durch den wenigstens einen Anschlag bzw. die Anschläge ein Abstand zwischen mehreren Sensorelementen beim Einziehen und damit innerhalb des Hohlkörpers vorgebbar. Die Sensorelemente können bspw. in einem gleich bleibenden Abstand zueinander in dem Hohlkörper angeordnet werden. Es ist aber auch möglich, die Abstände zwischen zwei in dem Hohlkörper angeordneten Sensorelementen zu variieren, indem die Anschläge in entsprechenden Abständen zueinander an dem Seil der Einzugshilfe angeordnet werden. So ist es bspw. möglich in einem Teilbereich des Hohlkörpers mehr Sensorelemente anzuordnen als in einem anderen Teilbereich des länglichen Hohlkörpers. dadurch ist eine Anpassung der Vorrichtung an bestimmte Anwendungen möglich. So können bspw. unterschiedliche Einzugshilfen hergestellt und/oder vertrieben werden, die sich hinsichtlich des Abstands der Anschläge zueinander unterscheiden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Einzugshilfe ist der wenigstens eine Anschlag bzw. die Anschläge so geformt, dass beim Einziehen in Einzugsrichtung zur Mitnahme der Sensorelemente dient und entgegen der Einzugsrichtung aus dem Hohlkörper entfernt werden kann, ohne eines der Sensorelement mitzunehmen.
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Die beschriebene Einzugshilfe kann natürlich in einer oben beschriebenen Vorrichtung zu Einsatz kommen, um das wenigstens eine Sensorelement bzw. die Sensorelemente einzuziehen.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch die Verwendung einer Einzugshilfe zur Herstellung einer Vorrichtung in einer der oben beschriebenen Ausführungsformen gelöst.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1: zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein in einem Messelement angeordnetes Sensorelement,
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2: zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch das in dem Messelement angeordnete Sensorelement aus 1,
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3: zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch ein in einem Schutzrohr angeordnetes Messelement mit mehreren Sensorelementen, die miteinander über ein Anschlussleitungen verbunden sind
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4: zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem Schutzrohr in das ein Messelement mit mehreren miteinander über Anschlussleitungen und einer Einzugshilfe verbundenen Sensorelementen eingebracht ist,
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5: zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem Schutzrohr in das ein Messelement mit mehreren Sensorelementen, die miteinander über Anschlussleitungen und eine Einzugshilfe verbunden sind, eingebracht ist,
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6: zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Ausführungsform einer Einzugshilfe,
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7: zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Einzugshilfe, bei der mehrere Anschläge in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein Messelement, das in ein Schutzrohr 2 eingebracht ist. Das Messelement dient zur Bestimmung einer Messgröße insbesondere der Temperatur in der Umgebung des Schutzrohrs 2. Zur Aufnahme der Messgröße ist ein Sensorelement 10 vorgesehen, das in einen Hohlkörper 3, in diesem Fall ein Hohlkabel eingezogen ist. Das Sensorelement 10 umfasst einen Sensor 4, der zur Aufnahme der Messgröße dient und vollständig in einen Verguss eingebettet ist. Bei dem Sensor 4 kann es sich um einen temperaturabhängigen Widerstand, ein Thermoelementenpaar etc. handeln. Bei dem Sensor 4 kann es sich insbesondere um einen Sensorchip handeln. Der Sensorchip ist dabei bspw. auf einer Leiterplatte aufgebracht, die Kontakte für Anschlussleitungen 6 aufweist. Der Vergusskörper in den der Sensor 4 eingebettet ist, ist dabei wenigstens teilweise an die Form des Hohlkörpers 3 an der inneren Wandung des Hohlkörpers 3 angepasst, um das Einziehen des Sensorelements 10 zu vereinfachen und wie bspw. im Fall der Temperaturbestimmung den thermischen Kontakt zwischen dem Sensorelement 10 und dem Hohlkörper 3 zu verbessern. Damit das Sensorelement 10 mit dem Hohlkörper 3, hier mit der Wandung auf der Innenseite des Hohlkörpers 3 in Kontakt kommt, ist ein Federelement 1 vorgesehen, durch das das Sensorelement 10 an den Hohlkörper 3 gepresst wird. Das Federelement 1 kann dabei Teil des Sensorelements 10 sein oder nachträglich mit diesem verbunden werden. Das Federelement 1 dient dabei also zur thermischen Kontaktierung sowie zur Fixierung des Sensorelements 10.
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Der Leerraum 15 zwischen dem Sensorelement 10 und dem Hohlkörper 3 ist dabei vorzugsweise frei von einem Verguss und nur mit Luft gefüllt. Dadurch kann sich die Vergussmasse des Sensorelements 10 bspw. im Fall dass sie einer thermischen Ausdehnung unterliegt in den Leerraum 15 ausbreiten, ohne eine Beschädigung oder einen Abriss der Anschlussleitungen 6 des Sensorelements 10 zu verursachen.
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Der längliche Hohlkörper 3 selbst ist dabei, wie erwähnt, in einem Schutzrohr 2 eingebracht, das bspw. einem Messstoff ausgesetzt ist.
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Alternativ kann auf das Schutzrohr 2 verzichtet werden und das Sensorelement 10 in ein insbesondere flexibles Kabel eingezogen werden, welches dem Messstoff direkt ausgesetzt ist. Dies ist bspw. bei wenig aggressiven Messstoffen möglich.
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In 1 bzw. 2 ist das Sensorelement 10 selektiv vergossen, wobei die Form des Vergusses einem Kreissegment entspricht, um eine optimale Auflagefläche zum länglichen Hohlkörper 3, der in der in 1 gezeigten Ausführungsform einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, zu gewährleisten. Der dauerhafte thermische Kontakt, sowie die stabile mechanische Fixierung des Sensorelements 10 im Messelement werden dabei durch das Federelement 1 erreicht, das bspw. teilweise in den Vergusskörper 7 integriert ist. Der Vergusskörper 7 selbst sichert den Schutz des Sensorelements 10 vor Feuchtigkeit und mechanischer Belastung und bietet zudem eine Zugentlastung der Lötverbindung 5 der Anschlussleitungen 6 mit dem Sensor bzw. den Sensoren. Bei der Anschlussleitung 6 kann es sich bspw. um ein mehradriges Flachbandkabel handeln.
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3 zeigt einen Längsschnitt eines Messelements, das in einem Schutzrohr 2 angeordnet ist. Das Messelement weist mehrere Sensorelemente 10 auf. Durch die schematische Darstellung in 3 wird illustriert, dass bei der Herstellung des Messelements auf einen ausreichenden Dehnungsüberschuss der Anschlussleitungen 6 geachtet werden muss, damit eine Ausdehnung bzw. ein Zusammenziehen des Schutzrohrs 2 ausglichen werden kann. Wird dies bei der Herstellung nicht beachtet, kann dies während des Betriebs zu einer Beschädigung bzw. einem Ausfall des Messelements führen. Dies ist durch die gespannte und daher abrissgefährdete Anschlussleitung 6 illustriert. Der Doppelpfeil in 3 gibt die Richtung der anliegenden Zugkraft an. Das in 3 gezeigte Messelement weist keine Einzugshilfe 12 auf, um die Zugkraft zu kompensieren.
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Die in 3, 4 und 5 gezeigten Sensorelemente 10 sind dabei im Wesentlichen entsprechend denen aus 1 und 2 aufgebaut.
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4 zeigt ein in einem Schutzrohr 2 angeordnetes Messelement, das über mehrere Sensorelemente 10 verfügt. Die in dem Messelement eingezogenen Sensorelemente 10 sind mittels einer Einzugshilfe 12 in das Messelement eingezogen. Die Einzugshilfe 12 dient dazu, einen gleichmäßigen Abstand insbesondere mit ausreichend Dehnungsspielraum zwischen den einzelnen Sensorelementen 10 in dem länglichen Hohlkörper 3 zu gewährleisten. Das Einziehen oder Einschieben der Sensorelemente 10 in den Hohlkörper 3 kann daher mittels der vorgeschlagenen Einzugshilfe 12 erfolgen. Zu diesem Zweck kann das Federelement 1 auf die Einzugshilfe 12 abgestimmt werden. Bei der Einzugshilfe 12 kann es sich bspw. um ein Seil handeln, an dem in einem vorgegebenen Abstand jeweils ein Anschlag 11 angebracht ist. Der Anschlag 11 dient dann als Abstandshalter durch den ein insbesondere maximaler Abstand zwischen den Sensorelementen 10 insbesondere zwischen zwei benachbarten Sensorelementen vorgegeben ist.
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Im in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wirkt die Einzugshilfe 12 dabei mit den Federelementen 1 der jeweiligen Sensorelemente 10 zusammen. Beim Einziehen der Sensorelemente 10 vermittels der Einzugshilfe 12 können die Anschläge 11 dann dazu dienen, die Federelemente 1 niederzudrücken, so dass die Sensorelemente 10 eingeführt werden können, ohne dass sie durch die Federelemente 1 gegen den Hohlkörper 3 gedrückt und dadurch fixiert werden.
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Somit wird eine einfache die Sensorelemente 10 und Anschlussleitungen 6 schonende Herstellung eines Messelements ermöglicht. Durch Ziehen der Einzugshilfe 12 entlang der vorgegebenen Einzugsrichtung lassen sich die Sensorelemente 10 also einfach in dem Hohlkörper 3 verschieben bzw. anordnen. Die Funktionsweise der Einzugshilfe 12 in Zusammenhang mit dem Federelement 1 ist in 6 nochmals in größerem Detail illustriert.
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Durch den getrennten Aufbau von Einzugshilfe 12 und Sensorelement 10 bzw. Sensorelementen kann der Abstand zwischen einzelnen Sensorelementen 10 speziell auf eine Anwendung abgestimmt werden und eine entsprechend ausgestaltete Einzugshilfe 12 verwendet werden.
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Ferner kann bspw. ein keilförmiger Anschlag 11 verwendet werden, der als Mitnehmer zur Mitnahme eines Sensorelements 10 dient. Ferner kann die Einzugshilfe 12 nach der Montage bzw. Herstellung des Messelements wieder entfernt werden, insbesondere ohne dabei die Position der Sensorelemente 10 zu verändern. Eine solche Ausführungsform der Einzugshilfe ist in 6 und in 7 gezeigt. Dabei kann die Form des Anschlags auf die Form des Federelements 1 und/oder des Sensorelements 10 abgestimmt werden. Wie in 6 gezeigt, ist das Federelement 1 so geformt, dass der Anschlag 11 eine Fläche aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zur Einzugsrichtung R ausgebildet ist und in Einzugsrichtung R mit einer korrespondierenden Fläche des Federelements 1 zusammenwirkt, die ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Einzugsrichtung R ausgebildet ist. Entgegengesetzt zur Einzugsrichtung R weist der Anschlag 11 bspw. eine Schräge auf, die mit einer Schräge des Federelements 1 zusammenwirkt, um ein Entfernen der Einzugshilfe 12 zu ermöglichen, ohne dabei die Anordnung der Sensorelemente 10 zu verändern oder diese zu beschädigen. In Einzugsrichtung R wird das Federelement 1 also durch den Anschlag mitgenommen und in Einzugsrichtung gezogen, während entgegengesetzt zur Einzugsrichtung R der Anschlag 11 über das Federelement hinübergleitet, wie in 6 durch die Pfeile angegeben. Gemäß der Ausführungsform in 7 kann eine Einzugshilfe 12 mehrere der beschriebenen Anschläge 11 aufweisen. Durch den Abstand d zweier benachbarter Anschläge 11 der Einzugshilfe 12 zueinander kann der Abstand d zweier benachbarter Sensorelemente 10 in dem Messelement, d. h. in dem länglichen Hohlkörper 3, vorgegeben werden.
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Gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform kann die Einzugshilfe 12 auch direkt zusammen mit dem Sensorelement 10 abschnittsweise vergossen werden. Die Einzugshilfe 12 verbleibt dann auch nach der Montage, d. h. nach dem Einziehen der Sensorelemente 10, in dem länglichen Hohlkörper 3. Dadurch wird auch während des Betriebs des Messelements eine Zugentlastung der Sensorelemente 10 gewährleistet Durch die Fixierung der Einzugshilfe mit den Sensorelementen ist dabei eine Zugentlastung in Einzugsrichtung als auch entgegengesetzt der Einzugsrichtung gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federelement
- 2
- Schutzrohr
- 3
- Hohlkörper
- 4
- Sensor
- 5
- Lötverbindung
- 6
- Anschlussleitung
- 7
- Vergusskörper
- 8
- abrissgefährdete Anschlussleitung
- 10
- Sensorelement
- 11
- Anschlag
- 12
- Einzugshilfe
- 15
- Leerraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/010543 A1 [0003]
- US 2792481 [0003]
- US 3380304 [0003]
- US 3986393 [0003]
- US 4554650 [0003]
- US 3398357 [0003]
- EP 2318813 A2 [0018, 0018]
