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Die Erfindung betrifft einen Tauchfühler, wie er mit einem im Kunststoff-Spritzguss erstellten Schaltungs-Gehäuse handelsüblich ist. Im Gehäuse-Boden ist typischerweise eine metallische schlanke rohrförmige Schutz-Hülse zur Aufnahme eines an eine Auswerteschaltung im Gehäuse angeschlossenen Messfühlers befestigt, etwa in Form eines aktiven Sensors oder eines passiven Sensors, insbesondere eines temperaturabhängigen Widerstandes. Für den messtechnischen Einsatz des Tauchfühlers wird die Schutz-Hülse in eine, gewöhnlich ebenfalls metallene, rohrförmige Tauch-Hülse bis zum Stirn-Anschlag eingeführt. Die Tauch-Hülse ihrerseits ist mit einem Montage-Stutzen fluiddicht in eine Behälterwandung eingebaut; bei ebenfalls fluiddichtem Verschluss des in das Fluid im Behälter hinein ragenden Stirnendes der Tauch-Hülse. Bei dem Behälter kann es sich gleichermaßen etwa um eine Rohrleitung für ein strömendes Fluid wie auch um einen Speicherkessel oder dergleichen für ein stationäres Fluid handeln. Üblicherweise werden beide Hülsen mittels einer Feststellschraube, die eine Gewindebohrung im Stutzen bis zur Anlage gegen die Außenmantelfläche der Schutz-Hülse radial durchgreift, kraftschlüssig miteinander verbunden, wie aus der
DE 2 01 16 351 U1 ersichtlich.
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Beim Einsatz solchen Tauchfühlers hat sich die Halterung der Schutz-Hülse kleinen Durchmessers in dem vergleichsweise dünnen Kunststoff-Boden des Schaltungs-Gehäuses als problematisch erwiesen. Denn in der Praxis ist es bei der mechanischen und/oder bei der elektrischen Montage des Tauchfühlers, etwa auf einer Baustelle oder bei Wartungs- und Reparaturarbeiten in einem schlecht zugänglichen Bereich einer verfahrenstechnischen Anlage, oft nicht zu vermeiden, dass vorübergehend ein Biegemoment zwischen dem Gehäuse und der Schutz-Hülse auftritt; mit der Folge, dass eine Undichtigkeit zwischen der Schutz-Hülse und ihrem Eingriff in den Gehäuse-Boden eintritt; wenn nicht sogar die Schutz-Hülse sogleich – oder, für den Betrieb der Anlage noch gravierender, unter Vibrationseinflüssen womöglich erst später – aus dem Boden ausbricht. Zwar lässt sich solches Biegemoment von einer großflächigen Beilagscheibe aufnehmen, wenn dieses Ende der Schutz-Hülse mit einem Gewinde ausgestattet ist, an dem sie mit einer Mutter hinter dem Boden verschraubt ist. Aber das ist eine kostspielige Lösung; und solche Verschraubung kann sich lösen, wenn etwa bei den dargestellten Montageverhältnissen ein entsprechend orientiertes Drehmoment zwischen dem Gehäuse und der, in der stabil montierten Tauch-Hülse festgelegten, Schutz-Hülse auftritt; etwa infolge Verdrehens des Gehäuses, um noch nach dessen Montage zu bewirken, dass eine externe Kabelzuführung mit der Längsachse einer Kabelmuffe am Eintritt durch eine Gehäuseseitenwand hindurch fluchtet.
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In Erkenntnis solcher Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine mechanisch stabilere Verankerung der Schutz-Hülse am Gehäuse zu schaffen und damit zugleich die mechanischen Verhältnisse hinsichtlich der in die Tauch-Hülse eingreifenden Schutz-Hülse zu verbessern.
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Das ist nach der
US 4,984,904 A noch nicht erreicht. Dort ist zwar unter dem Gehäuse-Boden eine Manschette zur Aufnahme der Schutz-Hülse angeformt, die aber nur unter geringfügigem axialem Eingriff darin verschraubt ist. Nach dem Einsetzen der Schutz-Hülse in die an der Messstrecke montierte Tauch-Hülse liegt die Manschette stirnseitig stumpf gegen einen Aufnahme-Stutzen auf der Tauch-Hülse an. Unterhalb dieser Anlage ist der Aufnahme-Stutzen mit einer radial orientierten Feststellschraube ausgestattet. Mittels derer wird die Tauch-Hülse gegen die in sie eingeführte Schutz-Hülse verspannt, indem die Feststellschraube gegen die Schutz-Hülse angezogen wird. Wenn danach, etwa service-bedingt, das Gehäuse auf der Schutz-Hülse gegenüber der verdrehfest montierten Tauch-Hülse verschwenkt wird, besteht die beschriebene Gefahr einer Beschädigung, zumindest Lockerung der Verbindung zwischen Gehäuse und Schutz-Hülse.
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Das ist erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale überwunden.
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Danach ist an der Außenfläche des Gehäuse-Bodens eine Manschette vorgesehen, vorzugsweise angeformt, die nicht nur das axial in sie eingeführte und darin form-, kraft- oder stoffschlüssig gehalterte Ende der mit dem Messfühler bestückten Schutz-Hülse aufnimmt, sondern außerdem mit ihrem freien, also vom Gehäuse-Boden abgelegenen Stirnende in den mit der Feststellschraube ausgestatteten Stutzen an der Tauch-Hülse, beziehungsweise gegebenenfalls deren Verlängerung in Form eines Halsrohres, eingreift.
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Dieser so bestückte Stutzen ist deren Montage-Stutzen, wenn der am dem Gehäuse benachbarten Stirnende der Tauch-Hülse liegt. Wenn sich hier aber noch das – eine Wandungsisolierung durchragende – Halsrohr anschließt, ist erst in einem Aufnahme-Stutzen an dessem freien, dem Gehäuse benachbarten Stirnende die radial orientierte Feststellschraube angeordnet.
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Entscheidend ist, dass die Feststellschraube nun nicht mehr gegen die Schutz-Hülse anliegt, sondern gegen die Manschette des Gehäuses. Deren größerer Durchmesser kann ein vorübergehend auftretendes Biegemoment problemlos aufnehmen. Und vor allem wird bei nachträglichem Verdrehen des Gehäuses gegenüber der, mit ihrem Montage-Stutzen fest im Behälter montierten, Tauch-Hülse die Schutz-Hülse nun nicht mehr mit einem Drehmoment beaufschlagt, weil die Feststellschraube nun nicht mehr gegen die Schutz-Hülse angezogen ist, sondern unmittelbar gegen die Gehäuse-Manschette. Das Stirnende des Schraubenbolzens verlagert sich deshalb nun bei einem Verdrehen des Gehäuses peripher längs der Außenmantelfläche der vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse ausgeführten Kunststoff-Manschette – also ohne die Schutz-Hülse in der Manschette mit einem Drehmoment zu beaufschlagen.
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Die den Stutzen beim gehäuseseitigen Stirnende der Tauch-Hülse beziehungsweise ihres Halsrohres radial durchgreifende Feststellschraube ist allerdings, zumal bei beengten Einbauverhältnissen, unter dem Boden des Gehäuses für die Klinge eines Schraubendrehers schlecht zugänglich. Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird deshalb beim Eingreifen der Manschette in den Stutzen ein axialer Abstand der Feststellschraube zum Gehäuse-Boden eingehalten. Dieser freie axiale Abstand ergibt sich bei entsprechender Längenbemessung der beiden Hülsen, wenn die Schutz-Hülse stirnseitig bis zum Anschlag, also „auf Block”, gegen das geschlossene Stirnende der Tauch-Hülse in diese axial eingeführt wird. Dieser Anschlag fördert auch den Wärmeübergang von der Tauch-Hülse über die Schutz-Hülse zu einem Temperatur-Messfühler direkt hinter dem geschlossenen Stirnende der Schutz-Hülse.
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Zusätzliche Weiterbildungen und Abwandlungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung deren Vorteilen, aus nachstehender Beschreibung eines bevorzugten Realisierungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt, nicht ganz maßstabsgerecht und unter Beschränkung auf das Funktionswesentliche skizziert, einen erfindungsgemäß ausgestalteten Tauchfühler im Axial-Längsschnitt.
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Der skizzierte Tauchfühler 11 weist als Messfühler 12 einen aktiven oder passiven, etwa temperaturabhängigen Sensor beim gehäuseabgelegen geschlossenen Stirnende 13 einer schlanken, dünnwandig rohrförmigen Schutz-Hülse 14 auf. Durch diese hindurch führen Leitungen 15 zu einer Steuer- oder Auswerte-Schaltung 16 in einem in Kunststoff-Spritzgusstechnik erstellten Schaltungs-Gehäuse 17. Außen an dessen Boden 18 ist eine Manschette 19 angeformt, in der die Schutz-Hülse 14 stoff-, form- oder kraftschlüssig gehaltert ist.
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Erfasst werden soll eine physikalische Größe, hier beispielsweise die Temperatur, eines Fluid 20 in einem Umfeld, das hier durch eine Rohrleitungs-Wandung 21 begrenzt ist. In diese Wandung 21 ist ein Gewindeloch 22 eingeschnitten, in das ein Stutzen 23 mit seinem Außengewinde 24 fluiddicht eingeschraubt ist. Der Stutzen 23 ist mit einer hohlzylindrischen Tauch-Hülse 25 bestückt, die gehäuseabgelegen mit ihrem verschlossenen Stirnende 26 in das Fluid 20 eintaucht.
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In die Tauch-Hülse 25 ist die schlanke Schutz-Hülse 14, im Interesse guten Wärmüberganges bis zu axialer Anlage der beiden verschlossenen Stirnenden gegeneinander, eingeführt. Dieser gegenseitige Stirn-Anschlag ist durch die Längenbemessung der beiden Hülsen 14/25 in Bezug zueinander gewährleistet, wodurch vor dem gehäuseseitigen Stirnende des Stutzens 23 (beziehungsweise gegebenenfalls 30) ein Ringspalt 32 zu axialer Aufnahme von Fertigungstoleranzen freigespart bleibt. Ebenfalls im Interesse guten Wärmüberganges weist Schutz-Hülse 14 einen gegenüber dem Innendurchmesser der Tauch-Hülse 25 nur geringfügig geringeren Außendurchmesser auf. Zur Förderung des Wärmeüberganges zwischen diesen beiden Mantelflächen ist der verbleibende zylindrische Ringspalt zwischen ihnen mit Wärmeleitpaste 27 beschickt.
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Normalerweise liegt der mit einer Feststellschraube 31 bestückte Montage-Stutzen 23 der Tauch-Hülse 25 dem Gehäuse-Boden 18 axial distanziert benachbart.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung gemäß dem skizzierten Beispielsfalle ist die Wandung 21, in der die rohrförmige Tauch-Hülse 25 mittels ihres Montage-Stutzens 23 verschraubt ist, außen mit einer dicken Isolierschicht 28 bestückt. Bei derartigem Sonderfall liegt der Montage-Stutzen 23 nicht in der Nähe des Bodens 18, und eine den Stutzen 23 radial durchragende Feststellschraube 31 wäre nur unter örtlicher Beschädigung der Isolierschicht 28 zugänglich. Die Distanz durch die Isolierschicht 28 hindurch wird in diesem Falle von einer Fortsetzung der Tauch-Hülse 25 in Form eines so genannten Halsrohres 29 überbrückt, dessen unteres, vom Gehäuse 17 abgelegenes Ende mittels der radial zum Halsrohr 29 orientierten Feststellschraube 31 kraftschlüssig im Montage-Stutzen 23 verankert ist. Zum Gehäuse 17 hin endet das Halsrohr 29 mit einem aufgeweiteten Aufnahme-Stutzen 30, der ebenfalls mit einer derartigen Feststellschraube 31 bestückt ist. Mittels dieser ist die in der Wandung 21 verankerte Tauch-Hülse 25 über die Manschette 19 kraftschlüssig mit dem Gehäuse 17 verbunden; an dem die gehäuseseitig aus der Tauch-Hülse 25 und gegebenenfalls ihrem Halsrohr 29 herausragende Schutz-Hülse 14 ihrerseits über die Manschette 19 gehaltert ist. Die nimmt somit nun auf die Schutz-Hülse 14 etwa ausgeübte Biegemomente und auf die Tauch-Hülse 25 etwa ausgeübte Drehmomente auf.
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Ein axialer Ringspalt 32 zwischen dem gehäuseseitigen Stirnende des Stutzens 23 (beziehungsweise 30) und dem Gehäuseboden 18, nämlich hier einer an der Innenmantelfläche des Stutzens 23/30 oder – wie skizziert – an der Außenmantelfläche der Manschette 19 angeformten stufenförmigen Querschnitts-Verjüngung, stellt sicher, dass die gehäuseabgelegenen verschlossenen Stirnenden 13, 26 der Hülsen 14, 25 trotz unvermeidlicher Fertigungstoleranzen flächig gegeneinander zu liegen kommen. Für solche Optimierung des Wärmeüberganges sind die abgelängten Rohre der Hülsen 14, 25 vorzugsweise wie skizziert durch ebene, stumpf davor montierte (geklebte oder geschweißte) kreisscheibenförmige Stirnböden verschlossen.
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Die axiale Länge der Manschette 19 vom Gehäuse-Boden 18 bis zur obersten Feststellschraube 31 gewährleistet den für das Hantieren an der Feststellschraube 31 praktikablen axialen Abstand zwischen dem die Manschette 19 übergreifenden, mit der Feststellschraube 31 bestückten Stutzen 23 (beziehungsweise 30) und dem Boden 18.
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Bei einem Tauchfühler 11 mit einer am Gehäuse 17 gehalterten, in die Tauch-Hülse 25 einzusetzenden Schutz-Hülse 14 für einen Messfühler 12 ist das Gehäuse 17 also erfindungsgemäß mit einer vorzugsweise angeformten Manschette 19 ausgestattet. Die Manschette 19 dient der axialen Aufnahme der Schutz-Hülse 14, und sie greift axial in die Tauch-Hülse 25 ein, nämlich in einen Stutzen 23, 30 am gehäuseseitigen, offenen Ende der Tauch-Hülse 25 beziehungsweise ihrer Verlängerung in Form eines Halsrohres 29. Der zum Gehäuse 17 nächstgelegene und deshalb die Manschette 19 aufnehmende der Stutzen 23 beziehungsweise 30 wird von einer Feststellschraube 31 radial durchgriffen. Die wird deshalb nun nicht mehr gegen die Schutz-Hülse 14 in der Tauch-Hülse 25 verspannt, sondern sie liegt gegen die Gehäuse-Manschette 19 an. Dadurch werden Momentenbeanspruchungen zwischen Tauch-Hülse 25 und Gehäuse 17 problemlos, insbesondere ohne Belastung der Schutz-Hülse 14, über die Manschette 19 auf das Gehäuse 17 abgeleitet.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Tauchfühler
- 12
- Messfühler (bei 13 in 14)
- 13
- Stirnende (von 14)
- 14
- Schutz-Hülse (in 25, an 17, für 12)
- 15
- Leitungen (von 12 durch 14 nach 16)
- 16
- Schaltung (für 12 in 17)
- 17
- Gehäuse (auf 14)
- 18
- Boden (von 17)
- 19
- Manschette (an 18/17)
- 20
- Fluid (innerhalb 21 um 25/26)
- 21
- Wandung (mit 22)
- 22
- Gewindeloch (in 21 für 23)
- 23
- Montage-Stutzen (für 25 in 21)
- 24
- Aussengwinde (von 23 in 22)
- 25
- Tauch-Hülse (an 23 um 14)
- 26
- Stirnende (von 25 in 20)
- 27
- Wärmeleitpaste (zwischen 14 und 25)
- 28
- Isoliermaterial (außerhalb 21, um 11)
- 29
- Halsrohr (von 25; durch 28)
- 30
- Aufnahme-Stutzen (für 19 an 29)
- 31
- Feststellschraube (durch 30 – gegebenenfalls 23 – gegen 19)
- 32
- Ringspalt (zwischen 18/19 und 25/23 beziehungsweise 29/30)
