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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung einer Prozessgröße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Elektronische Temperaturmessgeräte, wie sie insbesondere in der Prozess- und Verfahrenstechnik eingesetzt werden, sind typischerweise dafür vorgesehen, fest an einem Behälter montiert die Temperatur eines in dem Behälter befindlichen Mediums zumeist kontinuierlich zu erfassen. Hierfür ist das aus einer stabförmig ausgebildeten Messeinheit mit einem Temperatursensor, bspw. einem Platinmesswiderstand, und einem Gehäuse zur Aufnahme von Mitteln zur elektronischen Verarbeitung der vom Temperatursensor generierten Messsignale bestehenden Messgerät mittels eines Prozessanschlusses mit dem Behälter verbunden. Häufig ist hierfür eine Überwurfmutter vorgesehen, die eine Durchgangsbohrung aufweist, durch die die stabförmige Messeinheit geführt ist. Auf ihrer dem Messgerätgehäuse abgewandten Seite weist die Überwurfmutter ein Innengewinde auf, so dass das Messgerät auf einen Adapter, bspw. in Form eines Anschlussstutzens, am Behälter mit komplementärem Außengewinde aufschraubbar ist. Ein derartiges Messgerät ist bspw. aus dem deutschen Patent
DE 198 08 878 B4 (vgl.
5 und
7) bekannt.
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Eine wichtige Eigenschaft der in Rede stehenden Messgeräte ist die Vibrations- und Schockfestigkeit. Vor allem in rauer Industrieumgebung ist es für den Anwender wichtig zu wissen, bis zu welcher Beschleunigung die Geräte die Vibrations-bzw. Schockbelastung überstehen ohne Schaden zu nehmen. Typische Werte für die Vibrationsfestigkeit, bspw. der von der Anmelderin vertriebenen Temperaturmessgeräte vom Typ TAxxxx und TNxxxx, liegen zwischen 10 g und 20 g. Die Hersteller derartiger Messgeräte sind daher bestrebt, eine möglichst hohe Festigkeit gegenüber diesen Einflüssen zu erreichen, um dem Anwender eine breite Einsatzmöglichkeit zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Weise die Vibrations- und Schockfestigkeit von Temperaturmessgeräten der eingangs genannten Art zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß umfasst die aus dem Temperaturmessgerät und dem Adapter bestehende Anordnung zunächst Mittel zur Fixierung des Temperaturmessgeräts und zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Temperaturmessgeräts in den Adapter. Vorzugsweise ist hierfür um die stabförmige Messeinheit herum eine Scheibe angeordnet, deren Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung der Überwurfmutter ist, so dass die Beweglichkeit der Überwurfmutter auf der Messeinheit in beide Richtungen begrenzt ist. Darüber hinaus kann die Einschraubtiefe in einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die Messeinheit in eine Schutz- bzw. Tauchhülse eingeführt ist, auch über die Länge dieser Schutzhülse begrenzt werden. Diese Schutzhülsen kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Temperatur eines chemisch aggressiven Mediums gemessen werden soll oder die Messeinheit vor mechanischen Einflüssen geschützt werden soll, bspw. wenn es sich um ein strömendes Medium handelt und ein abrasiver Effekt zu befürchten ist.
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Erfindungsgemäß weist des Weiteren die Überwurfmutter an der Innenseite der Durchgangsbohrung wenigstens ein Dämpfungselement aus einem elastischen Material auf, welches vorzugsweise als O-Ring, weiter bevorzugt mit wenigstens zwei O-Ringen ausgeführt ist oder eine längsgestreckte, hülsenförmige Gestalt aufweist.
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Entscheidend ist dabei, dass zum einen die Mittel zur Begrenzung der Einschraubtiefe sowie zur Fixierung einerseits und das Dämpfungselement andererseits räumlich getrennt voneinander angeordnet sind und dass zum anderen nur das Dämpfungselement die Oberfläche der stabförmigen Messeinheit berührt, wobei diese Berührung quasi kraftlos erfolgt. Nur durch die räumliche Trennung kann eine stabile Fixierung des Messgeräts in dem Adapter und gleichzeitig eine elastische, Schocks und Vibrationen abdämpfende, quasi kraftlose Berührung erreicht werden. Durch die quasi kraftlose Berührung des Dämpfungselements mit der Messeinheit wird zum einen aufgrund der erhöhten Elastizität eine verbesserte Abfederung bzw. Dämpfung erreicht und zum anderen die Drehbarkeit der Überwurfmutter nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus wird deutlich, dass durch die quasi kraftlose Berührung das Dämpfungselement keinen Dichteffekt entfaltet.
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Im Ergebnis ist damit die Messeinheit von der Überwurfmutter mechanisch entkoppelt, so dass sich von dem Behälter bzw. der dahinterstehenden Anlage ausgehende Schocks, Erschütterungen und Vibrationen zwar über den Adapter auf die Überwurfmutter, dann aber nicht mehr unmittelbar auf die Messeinheit bzw. das gesamte Messgerät übertragen. Schocks, Erschütterungen und Vibrationen werden über das Dämpfungselement gewissermaßen abgefedert und damit letztendlich deutlich abgemildert an das Messgerät weitergegeben. Damit ist das Messgerät in Umgebungen einsetzbar, in denen erheblich größere Schocks, Erschütterungen und Vibrationen auftreten als es die Festigkeit des Messgeräts an sich zulassen würde, weil es diesen Einflüssen nicht im tatsächlichen Maße ausgesetzt ist. Tests haben ergeben, dass die Vibrationsfestigkeit damit auf >35 g erhöht werden konnte. Somit ist durch eine einfache Maßnahme eine wirkungsvolle Verbesserung der Schock- und Vibrationsfestigkeit des Messgeräts erreicht worden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen schematisch:
- 1 einen Behälter mit zwei erfindungsgemäßen Anordnungen,
- 2 eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß einer ersten Ausführung,
- 3 eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß einer zweiten Ausführung.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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1 zeigt sehr schematisch wie zwei erfindungsgemäße Anordnungen 1, die aus einem Temperaturmessgerät 10 und einem Adapter 20 bestehen, in bzw. an einem Behälter 2 angeordnet sind. Der Behälter 2 ist vorliegend in Form eines Tanks dargestellt. Selbstverständlich kommen dabei alle möglichen Behälterformen inklusive Rohrleitungen in Frage, wie sie in der Prozess- und Verfahrenstechnik üblich sind.
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Die untere der beiden Anordnungen 1 zeigt dabei eine erste Ausführung mit einem Einschweißadapter 21, während die obere der beiden Anordnungen 1 eine zweite Ausführung mit einer Tauch- bzw. Schutzhülse 22 zeigt.
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Die 2 und 3 zeigen jeweils ein Schnittbild einer erfindungsgemäßen Anordnung 1, wobei 2 die Ausführung mit Einschweißadapter 21 und 3 die Ausführung mit Tauch- bzw. Schutzhülse 22 zeigt.
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Das Temperaturmessgerät 10 an sich besteht im Wesentlichen aus einer stabförmig ausgebildeten Messeinheit 11 mit einem Temperatursensor (nicht gezeigt), welcher bspw. als Platinmesswiderstand ausgeführt sein kann, und einem Gehäuse 12 zur Aufnahme von Mitteln (nicht gezeigt) zur elektronischen Verarbeitung der vom Temperatursensor generierten Messsignale. Mittels eines Prozessanschlusses 13, vorliegend in Form einer Überwurfmutter dargestellt, ist das Messgerät 10 über einen Adapter 20 mit dem Behälter 2 verbunden. Der Adapter 20 ist dabei mit dem Behälter 2 verschweißt und kann in Form eines einfachen Einschweißadapters 21 oder einer Schutzhülse 22 ausgeführt sein. Schutzhülsen 22 kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Temperatur eines chemisch aggressiven Mediums gemessen werden soll oder die Messeinheit 11 vor mechanischen Einflüssen geschützt werden soll, bspw. wenn es sich um ein strömendes Medium handelt und ein abrasiver Effekt zu befürchten ist.
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Die Überwurfmutter 13 weist eine Durchgangsbohrung 14 auf, durch die die stabförmige Messeinheit 11 geführt ist. Mittels einer Schraubverbindung 3 ist die Überwurfmutter 13 mit dem Adapter 20 und damit das gesamte Messgerät 10 mit dem Behälter 2 verbunden.
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Darüber hinaus ist zur Fixierung des Temperaturmessgeräts 10 und zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Temperaturmessgeräts 10 in den Adapter 20 um die stabförmige Messeinheit 11 herum eine Scheibe 4 angeordnet, deren Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 14 der Überwurfmutter 13 ist, so dass die Beweglichkeit der Überwurfmutter 13 auf der Messeinheit 11 in beide Richtungen begrenzt ist. Darüber hinaus kann in der Ausführung mit Schutzhülse 22 die Einschraubtiefe auch über die Länge dieser Schutzhülse 22 begrenzt werden.
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Das erfindungswesentliche Element, mit dem die Schock- und Vibrationsfestigkeit erhöht bzw. verbessert wird, ist das Dämpfungselement 15 aus einem elastischen Material, welches an der Innenseite der Durchgangsbohrung 14 der Überwurfmutter 13 angeordnet ist. In den Figuren sind jeweils zwei Dämpfungselemente 15 in Form jeweils eines O-Rings dargestellt. Grundsätzlich würde ein O-Ring ausreichen, aber zur Verbesserung der Stabilität gegenüber dem durch das Gewicht des Gehäuses 12 einwirkenden Drehmoment bietet sich die Ausführung mit zwei O-Ringen an. Denkbar ist auch ein Dämpfungselement mit einer längsgestreckten, hülsenförmigen Gestalt, die flächig zwischen der Innenseite der Durchgangsbohrung 14 und der stabförmigen Messeinheit 11 angeordnet ist.
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Entscheidend ist dabei, dass zum einen die Scheibe 4, durch die die Messeinheit 11 in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt wird, und das Dämpfungselement 15 räumlich getrennt voneinander angeordnet sind und dass zum anderen nur das Dämpfungselement 15 die Oberfläche der stabförmigen Messeinheit 11 berührt, wobei diese Berührung quasi kraftlos erfolgt. Nur durch die räumliche Trennung kann eine stabile Fixierung des Messgeräts 10 in dem Adapter 20 und gleichzeitig eine elastische, Schocks und Vibrationen abdämpfende, quasi kraftlose Berührung erreicht werden. Durch die quasi kraftlose Berührung des Dämpfungselements 15 mit der Messeinheit 11 wird zwar aufgrund der erhöhten Elastizität eine verbesserte Abfederung bzw. Dämpfung erreicht und die Verdrehbarkeit der Überwurfmutter 13 nicht beeinträchtigt, es wird dadurch aber kein Dichteffekt erreicht.
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Im Ergebnis ist damit die Messeinheit 11 von der Überwurfmutter 13 mechanisch entkoppelt, so dass sich von dem Behälter 2 bzw. der dahinterstehenden Anlage ausgehende Schocks, Erschütterungen und Vibrationen zwar über den Adapter 20 auf die Überwurfmutter 13, dann aber nicht mehr unmittelbar auf die Messeinheit 11 bzw. das gesamte Messgerät 10 übertragen. Schocks, Erschütterungen und Vibrationen werden über das Dämpfungselement 15 gewissermaßen abgefedert und damit letztendlich deutlich abgemildert an das Messgerät 10 weitergegeben. Damit ist das Messgerät 10 in Umgebungen einsetzbar, in denen erheblich größere Schocks, Erschütterungen und Vibrationen auftreten als es die Festigkeit des Messgeräts 10 an sich zulassen würde, weil es diesen Einflüssen nicht im tatsächlichen Maße ausgesetzt ist. Somit ist durch eine einfache Maßnahme eine wirkungsvolle Verbesserung der Schock- und Vibrationsfestigkeit des Messgeräts 10 erreicht worden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung aus Messgerät und Adapter
- 2
- Behälter
- 3
- Schraubverbindung
- 4
- Mittel zur Fixierung des Messgeräts und zur Begrenzung der Einschraubtiefe
- 10
- Messgerät
- 11
- stabförmige Messeinheit
- 12
- Gehäuse
- 13
- Prozessanschluss, Überwurfmutter
- 14
- Durchgangsbohrung
- 15
- Dämpfungselement
- 20
- Adapter
- 21
- Einschweißadapter
- 22
- Schutzhülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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