DE102013114140A1 - Sensor housing and sensor arrangement with a sensor housing - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messfühlergehäuse (5) und eine Messfühleranordnung (1) mit einem Messfühlergehäuse (5). Das Messfühlergehäuse (5) zur Halterung zumindest eines Messfühlers (2) in einem Messgehäuse (10), weist eine Mantelfläche, eine Messfühlerseite und einen Deckel (7) auf, wobei in dem Deckel (7) eine Öffnung (7a) vorliegt, in der zumindest ein elektrisches Anschlusselement (4) formschlüssig befestigt ist. Dabei ist an einer in das Gehäuse (5) weisenden Seite des Deckels (7) ein Federelement angeordnet.The present invention relates to a sensor housing (5) and a sensor arrangement (1) with a sensor housing (5). The sensor housing (5) for holding at least one sensor (2) in a measuring housing (10), has a lateral surface, a sensor side and a lid (7), wherein in the lid (7) an opening (7a) is present in the at least one electrical connection element (4) is fastened in a form-fitting manner. In this case, a spring element is arranged on a side of the cover (7) which points into the housing (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Messfühlergehäuse und eine Messfühleranordnung mit einem Messfühlergehäuse.The invention relates to a sensor housing and a sensor arrangement with a sensor housing.
Aus der Messtechnik, insbesondere der Temperaturmesstechnik sind verschiedene Kompaktthermometer bekannt, die mittels Schutzrohren und einem umgebenden Gehäuse vor den Prozessbedingungen in Bezug auf Temperatur und Druck geschützt werden. Das gleiche gilt für andere Messfühler, die bspw. Druck oder den pH-Wert messen. Erstausrüster von Anlagen oder Maschinen, in denen solche Messfühler eingesetzt werden, müssen für jede Art von zu überwachendem Prozess eine Vielzahl an Messfühlern bevorraten, die verschiedene Längen, unterschiedliche Prozessanschlüsse, Schutzrohre etc. aufweisen.Various compact thermometers are known from measurement technology, in particular temperature measurement technology, which are protected by means of protective tubes and a surrounding housing from the process conditions with regard to temperature and pressure. The same applies to other sensors that measure pressure or pH, for example. OEMs of equipment or machinery using such sensors must stock a variety of probes, each with different lengths, process connections, thermowells, etc., for each type of process to be monitored.
Für jede Maschine oder Anlage müssen daher Einzellösungen gefunden werden, um die unterschiedlichen Messfühler geeignet einzubauen. Dies ist entsprechend aufwändig und teuer.Therefore individual solutions have to be found for each machine or plant in order to install the different sensors appropriately. This is correspondingly complicated and expensive.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, Messfühler unterschiedlicher Bauart kostengünstig und einfach in Messanlagen einzubauen.Based on this prior art, the present invention has the object to provide a way to incorporate sensors of different types inexpensive and easy in measuring systems.
Diese Aufgabe wird durch ein Messfühlergehäuse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und eine Messfühleranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst.This object is solved by a sensor housing having the features of
Bevorzugte Ausführungsformen des Messerfühlergehäuses und der Messfühleranordnung werden durch die Unteransprüche beschrieben.Preferred embodiments of the blade sensor housing and the sensor arrangement are described by the subclaims.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Messfühlergehäuse zur Halterung eines oder mehrerer Messfühler(s) in einem Messgehäuse, weist eine Mantelfläche, eine Messfühlerseite und einen Deckel auf, wobei in dem Deckel eine Öffnung vorliegt, in der ein oder mehrere elektrische(s) Anschlusselement(e) formschlüssig befestigt ist/sind. Erfindungsgemäß ist an einer Gehäuseinnenseite des Deckels ein Federelement angeordnet.An embodiment according to the invention of a sensor housing for holding one or more sensors in a measuring housing has a lateral surface, a sensor side and a lid, wherein an opening is present in the lid, in which one or more electrical connecting element (s) is positively attached / are. According to the invention, a spring element is arranged on a housing interior side of the cover.
Das erfindungsgemäße Messfühlergehäuse ermöglicht damit einen federnd gelagerten Messfühlereinsatz, der im Gehäuse geschützt ist und an die äußeren Prozessbedingungen angekoppelt werden kann. Diese Art der Gehäuse ist daher vor allem für Kompaktthermometer und Druckmessfühler geeignet.The sensor housing according to the invention thus enables a spring-mounted sensor insert, which is protected in the housing and can be coupled to the external process conditions. This type of housing is therefore particularly suitable for compact thermometer and pressure sensor.
Die Erfindung kann bevorzugt vorsehen, dass das Federelement an der Deckelinnenseite befestigt ist. Das Federelement ist damit Teil des Gehäuses und ermöglicht eine einfache Montage auf Messfühlerseite. Alternativ kann das Federelement frei in das Gehäuse eingelegt werden, wodurch das Federelement auch ausgetauscht werden kann. Mittels des Federelements kann ein Anpressdruck auf einen Messfühlereinsatz ausgeübt werden, der im Zusammenspiel mit einem Schutzrohr dem Messfühler eine gute Ankopplung an die Prozessbedingungen ermöglicht.The invention may preferably provide that the spring element is attached to the inside of the cover. The spring element is thus part of the housing and allows easy mounting on the sensor side. Alternatively, the spring element can be freely inserted into the housing, whereby the spring element can also be replaced. By means of the spring element, a contact pressure can be exerted on a sensor insert, which, in conjunction with a protective tube, allows the sensor to have a good coupling to the process conditions.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Federelement eine Spiralfeder ist. Derartige Federn sind kostengünstig und einfach in der Handhabung. Auch andere Federformen, wie Fingerfedern sind möglich. Alternativ kann das Federelement eine Dichtscheibe sein, die aus einem elastischen Material, bevorzugt Silikon oder auch Gummi, besteht. Es können auch andere Materialien vorgesehen sein, die ähnliche elastische Eigenschaften aufweisen.According to the invention it can be provided that the spring element is a spiral spring. Such springs are inexpensive and easy to use. Other spring shapes, such as finger springs are possible. Alternatively, the spring element may be a sealing disc, which consists of an elastic material, preferably silicone or rubber. Other materials may be provided which have similar elastic properties.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Erfindung vorsehen, dass der Deckel mit dem Gehäuse einstückig verbunden ist. Er kann hierbei einen oberen Deckabschluss des Gehäuses bilden und den elektrischen Anschluss formschlüssig umgeben. In einer alternativen Ausführungsform kann der Deckel eigenständig ausgebildet sein, wobei er in den oberen Teil des Gehäuses eingesetzt, bevorzugt eingeschraubt ist. Ein loser Deckel kann eine Rändelschraube mit einem Gewinde sein, das in ein Gewinde des Gehäuses eingreift. Der Aufbau des Gehäuses kann dadurch einfach gehalten werden.In a preferred embodiment, the invention may provide that the lid is integrally connected to the housing. In this case, it can form an upper cover of the housing and surround the electrical connection in a form-fitting manner. In an alternative embodiment, the lid may be designed independently, wherein it is inserted into the upper part of the housing, preferably screwed. A loose cover may be a threaded thumbscrew that engages a thread of the housing. The structure of the housing can be kept simple.
Eine erfindungsgemäße Messfühleranordnung weist ein vorgenanntes Messfühlergehäuse, einen oder mehrere Messfühler mit einer Elektronikeinheit und ein den einen oder die mehreren Messfühler ganz oder zumindest teilweise umgebendes Schutzrohr auf. Dabei umfasst das Gehäuse die vorgenannten Komponenten jeweils ganz oder zumindest teilweise. Das Federelement ist erfindungsgemäß unter Aufbringen eines Anpressdrucks auf den Messfühler zwischen der in das Gehäuse weisenden Seite des Deckels und der Elektronikeinheit abgestützt.A sensor arrangement according to the invention has an aforementioned sensor housing, one or more sensors with an electronics unit and a protective tube that completely or at least partially surrounds the one or more sensors. In this case, the housing comprises the aforementioned components each completely or at least partially. The spring element according to the invention by applying a Contact pressure on the probe supported between the side of the lid and the electronics unit pointing into the housing.
Der Messfühler wird mittels des Federelements an einen Boden des Schutzrohres gedrückt, wodurch eine schnelle thermische Ansprechzeit und folglich eine sehr gute thermische Ankopplung an die äußeren Prozessbedingungen in einem Messgehäuse erreicht wird.The sensor is pressed by means of the spring element to a bottom of the protective tube, whereby a fast thermal response time and thus a very good thermal coupling to the external process conditions in a measuring housing is achieved.
In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung weist das Gehäuse einen Befestigungsabschnitt auf, der mit einem Befestigungsabschnitt des Schutzrohres verbunden ist. Vorteilhaft sind Gewinde vorgesehen, die ineinander eingreifen. Auch andere Befestigungen, wie Verrastungen, Kulissenführungen oder Flanschverbindungen können verwendet werden. Die beiden Befestigungsabschnitte können ferner auch miteinander verpresst oder auch mittels eines Schrumpfschlauches verbunden werden. Vorteilhaft können durch die einfache Art der Verbindung Messfühler einfach montiert, für eine Re-Kalibrierung entnommen oder auch ausgewechselt werden.In a development according to the invention, the housing has a fastening section which is connected to a fastening section of the protective tube. Advantageously, threads are provided which engage with each other. Other fasteners, such as latches, slotted guides or flange connections can be used. The two fastening sections can also be pressed together or also connected by means of a shrink tube. Advantageously, by the simple nature of the connection probes easily mounted, removed for re-calibration or even replaced.
In die Befestigungsabschnitte bzw. den Deckel können jeweils Dichtungen vorgesehen sein, die die empfindlichen Komponenten Messfühler und Elektronikeinheit gegen die herrschenden Prozessbedingungen zuverlässig abdichten.In each case, seals may be provided in the fastening sections or the cover which reliably seal the sensitive components measuring sensor and electronic unit against the prevailing process conditions.
Das verwendete Schutzrohr kann dabei aus Einzelteilen geschweißt bzw. tiefgezogen sein oder gespritzt bzw. aus Vollmaterial hergestellt werden. Letzteres ermöglicht einen guten Schutz für den Messfühler und es kann kompakt hergestellt werden. Die Abmessungen des Schutzrohres werden je nach Anwendung, u. a. zu messendem Medium angepasst. Je dünner das Schutzrohr im Bereich der Messfühlerspitze und je besser die Messfühlerspitze gegen den Innenteil des Schutzrohres angepresst ist, desto kürzer ist die thermische Ansprechzeit und desto genauer kann gemessen werden. Bei aggressiven Medien ist es von Vorteil im Hinblick auf die Lebensdauer des Messfühlers ein dickeres Schutzrohr zu wählen.The protective tube used can be welded or thermoformed from individual parts or sprayed or made of solid material. The latter allows good protection for the probe and it can be made compact. The dimensions of the protective tube are depending on the application, u. a. adapted to the medium to be measured. The thinner the protective tube in the region of the probe tip and the better the probe tip is pressed against the inner part of the protective tube, the shorter the thermal response time and the more accurate can be measured. In the case of aggressive media, it is advantageous to choose a thicker protective tube with regard to the service life of the sensor.
Vorteilhaft können in der erfindungsgemäßen Messfühleranordnung standardisierte Komponenten, bspw. Standard-Kompaktthermometer und Schutzrohre, eingesetzt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass eine stets gleichartige Messstelle mit geringer Einbautiefe entsteht und ein Erstausrüster beim Einbau von unterschiedlichen Messfühlern weniger variieren muss. Messtechnisch können im Vergleich zu bestehenden Lösungen gleiche Messeigenschaften bei gleichzeitiger Kostenreduzierung realisiert werden.Advantageously, standardized components, for example standard compact thermometers and protective tubes, can be used in the probe arrangement according to the invention. As a result, it is possible to achieve a measuring location of the same kind with a low installation depth and that an original equipment manufacturer has to vary less when installing different sensors. In terms of metrology, the same measuring characteristics can be realized with simultaneous cost reduction compared to existing solutions.
Weitere Ausführungsformen, sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung deutlich und besser verständlich. Unterstützend hierbei ist auch der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder sehr ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Es zeigt:Other embodiments, as well as some of the advantages associated with these and other embodiments, will become apparent and better understood by the following detailed description. Supporting here is the reference to the figures in the description. Items or parts thereof that are substantially the same or very similar may be given the same reference numerals. It shows:
Die Elektronikeinheit
An einem oberen Ende des Gehäuses
Zwischen Elektronikeinheit
Die Messfühleranordnung
Um das Schutzrohr mit dem Gehäuse
Erfindungsgemäß kann das Schutzrohr
Beim Zusammenbau der Einzelteile werden die Messfühlerkomponenten in das Gehäuse
In
Der Befestigungsabschnitt
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |