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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensorhalter mit einem Sensor zur Erfassung einer Prozessgröße innerhalb eines industriellen Behältnisses gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein solcher Sensor kann beispielsweise ein Füll- oder Grenzstandsensor sein. Sensoren zur Erfassung eines Füll- oder Grenztandes und auch Sensoren zur kontinuierlichen Erfassung eines Füllstandes von Füllgut in einem Behälter sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.
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Solchen Sensoren ist gemein, dass diese derart montiert werden müssen, dass sie in Richtung des zu messenden Füllguts ausgerichtet sind und dieses ohne Hindernisse erfassen können. Insbesondere werden die Sensoren dazu direkt an oder in den Behältern montiert, in welchen sich das Füllgut befindet. In der Praxis sind dabei verschiedene Befestigungssysteme bekannt: unter anderem kann der Sensor mittels eines Flansches und einem korrespondierenden, an dem Behälter angeordneten Gegenflansch verschraubt werden. Alternativ wird in eine Öffnung im Behälter ein Innengewinde eingebracht, so dass der Sensor mit einem korrespondierenden Außengewinde in die Öffnung eingeschraubt werden kann. Ferner sind noch verschiedenen Klammern oder Bügel zur Befestigung des Sensors an dem Behälter bekannt.
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Aus
DE 10 2013 113 766 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Messung eines Füllstands eines Füllguts in einem industriellen Behälter bekannt, wobei die Vorrichtung einen Sensor umfasst, der über ein Laufzeitdifferenz-Messverfahren oder ein kapazitives Messverfahren den Füllstand bestimmt. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Grenzstandsensor zum Überwachen eines Grenzstandes des Füllguts. Ferner soll der Vorrichtung eine Elektronikeinheit zugeordnet sein, welche sowohl zur Bestimmung des Füllstandes anhand der Messdaten des Füllstandsensors als auch zur Überwachung des Grenzstandes anhand der Messdaten des Grenzstandsensors vorgesehen ist.
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Im Stand der Technik wird, wenn keine passende Montagemöglichkeit, also bspw. ein Flansch oder Gewindestutzen, vorhanden ist, ein spezieller Montageflansch an dem Behälter angebracht oder ein Gewinde in den Behälter eingebracht. Flansche müssen häufig an den Behältern angeschweißt werden während Gewinde zur Montage der Sensoren am Sensor an- und/oder in den Behälter bzw. dessen Wandung eingebracht werden müssen. Dieses Vorgehen ist unwirtschaftlich und bedeutet einen höheren Fertigungsaufwand, der häufig manuelle Eingriffe erfordert. Je nach Behälterausführung ist eine Flansch- oder Gewindemontage technisch nicht möglich. Beispielsweise dünnwandige Bleche oder Kunststoffbehälter können das Anschweißen eines Flansches oder das Einbringen eines Gewindes erschweren oder unmöglich machen. In diesen Fällen müssen individuelle Befestigungsmöglichkeiten geschaffen werden, die ggf. eine weitere Erhöhung des Fertigungsaufwands bedeuten. Diese aufwendigen Veränderungen an den Behältern zur Montage der Sensoren sind teuer und in vielen Fällen nicht wirtschaftlich.
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Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Sensorhalter mit einer Befestigungseinrichtung bereit zu stellen, die sich kostengünstig und mit geringem Aufwand an einem industriellen Behältnis anbringen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Sensorhalter mit einer Sensoraufnahme zur Anordnung eines Sensors in einer Öffnung des industriellen Behältnisses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
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Der erfindungsgemäße Sensorhalter zur Verbindung eines Sensors zur Erfassung einer Prozessgröße innerhalb eines industriellen Behältnisses, mit einer Sensoraufnahme zur Anordnung des Sensors in einer Öffnung des industriellen Behältnisses, und mit einer Behälterverbindung zur Verbindung des Sensorhalters mit dem industriellen Behältnis, zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens die Behälterverbindung und/oder die Sensoraufnahme des Sensorhalters derart flexibel ausgebildet ist, und dass der Sensorhalter abdichtend mit dem Behältnis verbindbar ist.
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Der Sensorhalter kann mittels der Sensoraufnahme einen Sensor aufnehmen, welcher insbesondere ein Füll- oder Grenzstandsensor sein kann. Die Erfassung eines Füllstandes oder eines Erreichens eines Grenzstandes kann dabei mittels unterschiedlicher Typen von Sensoren realisiert werden. Beispielsweise kann der Füllstandsensor als Radarfüllstandmessvorrichtung ausgebildet sein, wobei nach dem Laufzeitprinzip arbeitende Füllstandmessgeräte, elektromagnetische Strahlungspulse einer bestimmten Wellenlänge emittieren und dann den zeitlichen Verlauf der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung als Echokurve detektieren. Ein solcher Sensor umfasst insbesondere eine zu dem zu messenden Füllgut gerichtete Antenne zum Senden und Empfangen der elektromagnetischen Strahlung. Somit ist die Sensoraufnahme vorzugsweise dazu eingerichtet einen Füll- oder Grenzstandsensor aufzunehmen.
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Alternativ kann der Füll- bzw. Grenzstandsensor beispielsweise als kapazitiver Sensor, als Ultraschallsender und/oder Empfänger und/oder Drucksensor ausgebildet sein.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Füllstandsensor, mittels welchem Füllstände von Füllgut in einem Innenraum eines industriellen Behältnisses gemessen werden können. Die Füllhöhe bzw. der Füllstand des in dem industriellen Behältnis befindlichen Füllguts wird dabei insbesondere kontinuierlich bestimmt. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Grenzstandsensor, wobei mithilfe eines Grenzschalters das Erreichen einer vordefinierten Füllhöhe erfasst wird, wenn nicht wie bei der kontinuierlichen Füllstandmessung jede beliebige Füllhöhe gemessen werden soll. Füll- und Grenzstanderfassungen sind insbesondere bei Flüssigkeiten, Pasten, Pulvern oder groben Schüttgütern möglich.
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Der Sensor kann medienberührend, das heißt das Füllgut berührend ausgeführt sein, oder aber so angeordnet werden, dass der Sensor das Füllgut nicht berührt.
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Ein industrielles Behältnis kann im Grunde jedes Behältnis einer Industrieanlage sein. Im Speziellen kann ein solches industrielles Behältnis zum Beispiel ein Vorratsbehälter, ein Kessel, ein Tank, ein Silo, ein Rührwerk, eine Verrohrung, ein IBC-Behälter etc. sein, die insbesondere Schüttgüter, Futter- und/oder Düngemittel aufnehmen und deren Innenräume mithilfe des Sensors überwacht werden sollen. Vorzugsweise werden die genannten industriellen Behältnisse aus Kunststoff und/oder Verbundmaterial hergestellt.
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Die Befestigung soll an einer Öffnung des industriellen Behältnisses erfolgen. Eine solche Öffnung kann insbesondere ein kreisrunder, ovaler, rechteckiger oder vieleckiger Ausschnitt in einer Wandung des industriellen Behältnisses sein. Somit ist der Sensorhalter vorzugsweise dazu eingerichtet den Sensor in einer kreisrunden Öffnung in der Wandung des industriellen Behältnisses anzuordnen. Es ist aber auch jede andere Form für die Öffnung denkbar, im Speziellen kann eine beliebige Öffnung verwendet werden, die bereits im industriellen Behältnis vorhanden ist. Wichtig für die Erfindung kann es sein, dass die Öffnung möglichst einfach und kostengünstig in die Wandung des industriellen Behältnisses eingebracht werden kann. Vorzugsweise wird dazu ein im Wesentlichen kreisrundes Loch mithilfe einer Lochsäge in die Wandung des industriellen Behältnisses eingebracht, da diese Lösung einfach und kostengünstig zu realisieren ist und auch nachträglich an dem Behältnis durchgeführt werden kann.
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Um den Sensorhalter mit dem industriellen Behältnis zu verbinden, wird die Behälterverbindung in der Nähe des Randes der Öffnung mit der Wandung des industriellen Behältnisses verbunden, so dass der Sensorhalter im Wesentlichen über der Öffnung positioniert ist. Die Verbindung kann dabei insbesondere geschraubt, geklebt, geschweißt, gesteckt, formschlüssig, kraftschlüssig und/oder geklemmt ausgeführt sein.
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Unter anderem damit die Verbindung zwischen Sensorhalter und industriellem Behältnis abgedichtet ist, ist die Behälterverbindung und/oder die Sensoraufnahme flexibel ausgestaltet.
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Als abdichtende Verbindung ist insbesondere eine Verbindung anzusehen, wenn von außen keine Feststoffe wie zum Beispiel Staub oder Flüssigkeiten wie Wasser oder Regen die Verbindungsstelle passieren können und von innen kein Füllgut nach außen gelangen kann. Die Verbindung muss dazu nicht zwingend gasdicht sein oder Differenzdrücken zwischen Innenraum des industriellen Behältnisses und der Umwelt standhalten. Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn die Verbindung für Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase bei einem vorliegenden Differenzdruck von bis zu 1 Bar, insbesondere einem Differenzdruck von bis zu 3 bar, dicht ist.
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Durch eine Flexibilität der Behälterverbindung ist diese in der Lage den Kontaktbereich zwischen Behälterverbindung und industriellem Behältnis abzudichten. Auf diese Weise kann sich die Behälterdichtung auch einer äußeren Kontur des industriellen Behältnisses anpassen, zum Beispiel wenn der Sensorhalter an einer Zylinderwand eines Silos befestigt werden soll. In diesem Fall passt sich die Behälterverbindung der Rundung der Zylinderwand an und dichtet die Öffnung so ab. Auch Unebenheiten wie Falze oder Oberflächen Strukturen können in einer Ausgestaltung durch den flexiblen Aufbau ausgeglichen und abgedichtet werden.
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Sofern die Sensoraufnahme mit der Wandung des industriellen Behältnisses in Kontakt steht, beispielsweise am Rand der Öffnung, ist es von Vorteil, wenn die Sensoraufnahme flexibel ausgestaltet ist. So kann die Sensoraufnahme den Kontaktbereich zwischen Sensoraufnahme und industriellem Behältnis abdichten. Die Sensoraufnahme ist dann genau so wie die Behälterverbindung in der Lage Unebenheiten, Konturunterschiede oder der gleichen auszugleichen und abzudichten. Insbesondere ist es hier nicht nötig, dass auch der Kontaktbereich zwischen Sensoraufnahme und Behälterverbindung abgedichtet wird, da die Sensoraufnahme die Öffnung bereits abdichtet, kann aber von Vorteil sein. Es ist auch denkbar, dass die Sensoraufnahme einen mechanisch stabileren, härteren Teil umfasst, welcher von einem weicheren Teil umschlossen ist. Dabei kann der weichere Teil die oben beschriebene Abdichtfunktion erfüllen.
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Vorteilhaft ist, wenn durch Verbindung der Behälterverbindung mit dem industriellen Behältnis eine Kraft auf die Sensoraufnahme ausgeübt wird, die die Sensoraufnahme gegen die Wandung bzw. den Randbereich der Öffnung presst, so dass auf diese Weise die Abdichtung zwischen Sensoraufnahme und industriellem Behältnis erreicht wird.
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Flexibel bedeutet hier auch verformbar. Diese Eigenschaft der Behälterverbindung und/oder Sensoraufnahme kann durch die Herstellung der Bauteile unter anderem aus verformbaren Materialien wie zum Beispiel Kunststoff mit einer Verformbarkeit und gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften, Kautschuk mit einer hohen Verformbarkeit und dadurch guten Anpassbarkeit an Konturen der Wandung, Naturkautschuk als Naturprodukt, Silikon mit sehr gutem Abdichtungsverhalten etc. geschehen.
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Die Behälterverbindung und/oder die Sensoraufnahme können auch nur in Teilbereichen verformbar ausgestaltet sein. Zum Beispiel ist denkbar, dass die Bauteile nur in den Kontaktbereichen untereinander und/oder zum industriellen Behältnis verformbar bzw. flexibel ausgestaltet sind. Hier bietet es sich an die Sensoraufnahme vorzugsweise in einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren herzustellen. Dazu weist die Sensoraufnahme im inneren eine mechanisch stabilere Komponente auf, welche durch eine zweite weichere Komponente mit Dichtwirkung in den Kontaktbereichen zu weiteren Bauteilen umschlossen wird. Die mechanisch stabilere Komponente kann bspw. eine Aufnahme und/oder ein Gewinde zur Aufnahme des Sensors aufweisen. Die mechanisch weichere Komponente ist vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, dass sie eine Öffnung in dem Behälter abdichten kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die in den Unteransprüchen einzeln aufgeführten Merkmale können in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander als auch mit den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterten Merkmale kombiniert werden und andere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass ein Teil einer Innenkontur der Behälterverbindung im Kontaktbereich zur Sensoraufnahme im Wesentlichen der Form eines Teils einer Kugeloberfläche entspricht, wobei vorzugsweise die Sensoraufnahme um einen Mittelpunkt der Kugeloberfläche zur Ausrichtung des Sensors drehbar ist. Durch das Verwenden eines Kugelprofils kann die Sensoraufnahme schwenkbar um den Mittelpunkt des Kugelprofils gelagert werden. Dies ermöglicht ein Ausrichten des Sensors, so dass dieser in einem bestimmten Winkel zur Wandung des Behältnisses positioniert werden kann. Das hat den Vorteil, dass die Signale des Sensors an Hindernissen im Behältnis vorbei gelenkt werden können und so trotz Hindernissen ein Erfassen der Prozessgröße möglich ist.
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Es ist denkbar, dass die Sensoraufnahme während des Verbindungsprozesses von Behälterverbindung und industriellem Behältnis schwenkbar ist und dabei ausgerichtet werden kann, wobei nach Abschluss des Verbindungsprozesses die Sensoraufnahme fixiert ist und nicht mehr verschwenkt werden kann. Beispielsweise wird eine Schraubverbindung der Behälterbefestigung zunächst nicht ganz angezogen, die Sensoraufnahme ausgerichtet und dann durch Festziehen der Schraubenverbindung festgeklemmt und damit fixiert. Es ist aber ebenfalls denkbar, dass die Sensoraufnahme auch bei abgeschlossener Verbindung von Behälterverbindung und industriellem Behältnis schwenkbar bzw. drehbar bleibt. So kann die Sensoraufnahme auch zu einem späteren Zeitpunkt verschwenkt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass ein Teil einer Außenkontur der Sensoraufnahme im Wesentlichen der Form eines Teils einer Kugeloberfläche entspricht, wobei vorzugsweise die Sensoraufnahme um einen Mittelpunkt der Kugeloberfläche zur Ausrichtung des Sensors drehbar ist. Um eine besser geführte Schwenkbewegung zu ermöglichen, kann es von Vorteil sein, wenn sowohl die Behälterbefestigung als auch die Sensoraufnahme ein Kugelprofil aufweisen. So wird die Sensoraufnahme über dieses Kugelprofil beim Verschwenken geführt.
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Die Behälterbefestigung muss aber nicht zwangsläufig ebenfalls ein Kugelprofil aufweisen, wenn die Sensoraufnahme ein Kugelprofil aufweist. Die Sensoraufnahme kann über deren Kugelprofil auch durch beispielsweise einen Linienkontakt mit der Behälterbefestigung in Kontakt stehen. Dies kann zum Beispiel durch ein Kegelprofil, ein Kreisprofil oder mindestens drei Kontaktpunkte in der äußeren Form des Behälterprofils erreicht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Sensoraufnahme durch ein Befestigungselement an der Dreh- und Schwenkbewegung gehindert wird. Dazu kann vorzugsweise die Sensoraufnahme durch eine kraftschlüssige Verbindung an der Dreh- und Schwenkbewegung gehindert werden. Ein solches Befestigungselement kann zum Beispiel ein durch ein Gewinde getriebenes Klemmelement sein, welches die Behälterverbindung mit der Sensoraufnahme verspannt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass ein Teil einer Innenkontur der Behälterverbindung einem Kegelabschnitt entspricht und der Sensorhalter durch Kontakt mit dem Kegelabschnitt am Behältnis befestigbar ist. Sofern der Sensorhalter einen Durchmesser aufweist, der größer als der kleinste Kegelabschnitt-Durchmesser ist, lässt sich der Sensorhalter durch die Behälterbefestigung verspannen. Das Verspannen kann dabei insbesondere derart geschehen, dass der Kegelabschnitt entlang seiner Symmetrieachse relativ zur Sensoraufnahme verschoben wird. Vorzugsweise weist der Sensorhalter in dieser Ausführungsform eine kugelige Oberfläche auf, so dass der Kegelabschnitt mit dieser kugeligen Oberfläche in Kontakt steht. Es ist ebenfalls denkbar, dass auch die Sensoraufnahme ein Kegelabschnitt-förmige Form aufweist, die mit der Form der Behälterbefestigung korrespondiert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass eine Außenkontur der Sensoraufnahme durch Verformung an die Behälterverbindung angepasst ist. Vorzugsweise wird so eine Dichtfunktion zwischen Behälterverbindung und Sensoraufnahme erzielt. Durch die Verformung der Sensoraufnahme kann auf eine zusätzliche Dichtung zwischen Sensoraufnahme und Behälterbefestigung verzichtet werden, da die Dichtfunktion durch die verformbare Sensoraufnahme erfüllt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Behälterverbindung in einem Kontaktbereich zur Sensoraufnahme an die Kontur der Sensoraufnahme angepasst ist. Vorzugsweise entspricht der Kontaktbereich im Wesentlichen der Form eines Teils einer Kugeloberfläche. Durch die Anpassung der Sensoraufnahme wird ein besserer Sitz der Sensoraufnahme in der Behälterbefestigung erzielt. Dies erhöht die Kontaktfläche zwischen Sensoraufnahme und Behälterbefestigung, so dass auch die Reibung erhöht und damit der Sitz verbessert wird. Eine solche Anpassung kann zum Beispiel sein, dass ein Teil der äußeren Form der Sensoraufnahme einer Negativform eines Teils der äußeren Form der Behälterbefestigung entspricht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Behälterverbindung zwei Öffnungen zur Aufnahme der Sensoraufnahme aufweist, die kleiner sind als die Sensoraufnahme. So kann die Sensoraufnahme innerhalb der Behälterverbindung positioniert werden und zum Beispiel durch eine der Öffnungen hindurch nach Art einer Schnappverbindung mit der Behälterverbindung zusammengefügt werden. Durch eine solche Ausgestaltung wird erreicht, dass die Sensoraufnahme nach dem Zusammenfügen von Behälterverbindung und Sensoraufnahme die Sensoraufnahme nicht ohne Weiteres aus der Behälterverbindung herausfallen kann.
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Vorzugsweise ist eine der Öffnungen und/oder die Sensoraufnahme derart verformbar, dass die Sensoraufnahme und die Behälterverbindung eine Schnappverbindung ausbilden. Sofern zum Beispiel die Behälterverbindung flexibel gestaltet ist, und damit auch die Öffnungen dehnbar sind, kann die Sensoraufnahme mit einem gewissen Kraftaufwand durch eine der Öffnungen gedrückt werden, wobei die Öffnung beim Durchdrücken vergrößert wird und sich danach wieder auf ein geringeres Maß verkleinert. Ebenso könnte der Sensorhalter flexibel gestaltet sein und sich beim Durchdrücken durch die Öffnung verkleinern um sich anschließend wieder auszudehnen. Auf diese Art kann eine Schnapp-Verbindung zwischen Sensorhalter und Behälterverbindung realisiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoraufnahme ist die Behälterverbindung derart gestaltet, dass die Behälterverbindung die Sensoraufnahme durch eine Schnapphaken oder eine Klemmverbindung an der Öffnung des industriellen Behältnisses positioniert. Vorzugsweise wird durch das Verbinden der Behälterverbindung mit der Sensoraufnahme die Schnapphakenverbindung mit dem Behältnis eingegangen. Dazu können beispielsweise Haken an der Behälterverbindung vorgesehen sein, die in die Öffnung des industriellen Behältnisses eingreifen. Die Haken werden dazu zunächst von der Sensoraufnahme zurückgehalten und der Eingriff der Haken in die Öffnung zur Befestigung an dieser erfolgt erst, wenn die Sensoraufnahme und/oder der Sensor in eine Endposition relativ zur Behälterbefestigung gebracht wird. Eine Endposition kann zum Beispiel die Position sein, in der die Sensoraufnahme den Sensor in eine Position bring, in der der Sensor die Messungen durchführen soll. Bspw. können die Haken durch ein Einsetzen des Sensors in die Sensoraufnahme gespannt und der Sensorhalter so an dem Behältnis befestigt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Behälterverbindung ein Verstärkungselement an der Öffnung umfasst, welche dem Behältnis zugewandt ist, wobei das Verstärkungselement die Öffnung derart verstärkt, dass die Öffnung auch bei einer Verformung kleiner als die Sensoraufnahme bleibt. Die Verstärkung an der dem Behältnis zugewandten Seite ist so ausgebildet, dass die Sensoraufnahme diese Öffnung nicht passieren kann. So wird sichergestellt, dass die Sensoraufnahme nicht in das Innere des Behältnisses durchfallen kann. Ist die Behälterverbindung beispielsweise aus einem Gummi, kann dies zum Beispiel durch ein Verstärkungselement in Form eines Metalleinlegers realisiert werden. Der Metalleinleger kann dann einen Ring umfassen, der einen geringeren Durchmesser als die Sensoraufnahme aufweist, wodurch die Sensoraufnahme das Verstärkungselement und damit auch die Öffnung nicht mehr passieren kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass Teilbereiche der Behälterverbindung, die in Kontakt mit der Sensoraufnahme und dem Behältnis stehen, aus einem Dichtungsmaterial gefertigt sind. Vorzugsweise sind die Teilbereiche aus einem Kautschuk und/oder Elastomer gefertigt. Auch andere Dichtungswerkstoffe wie Silikon sind denkbar. Durch die Ausführung der Teilbereiche in einem Dichtungsmaterial kann die Dichtwirkung verbessert werden, während andere Teilbereiche in anderen Materialien gefertigt werden können, die der mechanischen Festigkeit des Bauteils zuträglich sind. So können die Vorteile verschiedener Werkstoffe miteinander kombiniert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Behälterverbindung Dichtungselemente zur Abdichtung zwischen Behälterverbindung und Sensoraufnahme und/oder zwischen Behälterverbindung und Behältnis umfasst. Ein Dichtungselement kann beispielsweise eine Dichtlippe, ein Kragen, eine Wulst oder dergleichen sein. Diese Dichtungselemente können, je nach Aufbau der Sensoreinheit an jenen Stellen eingesetzt werden, die abgedichtet werden sollen. Dies kann zum Beispiel an den oben erwähnten Kontaktstellen zwischen Sensoraufnahme und Behälterbefestigung, oder Behälterbefestigung und Sensoraufnahme der Fall sein. Auch im Kontaktbereich zwischen Sensoraufnahme und Sensor kann ein Dichtelement von Vorteil für die Abdichtung sein. Bei dem Einsatz von Dichtelementen wird die Dichtwirkung erhöht, während die Behälterverbindung und die Sensoraufnahme im Wesentlichen aus anderen Materialien gefertigt werden können. Das schließt nicht aus, dass die Bauteile als Ganzes dennoch flexibel ausgestaltet sind. Als Dichtelement wird vorzugsweise ein Expansions-Dichtband verwendet, welches sich nach erfolgter Montage des Sensorhalters am industriellen Behältnis ausdehnt und so den Sensorhalter mit dem industriellen Behältnis abdichtet. Ein solches Expansions-Dichtband kann den Dichtbändern aus dem Gebäudefenster-Bau nachempfunden sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Behälterverbindung durch eine Schraubverbindung mit dem Behältnis verbunden wird. Eine Schraubverbindung hat den Vorteil, dass diese an verschiedenen Stellen und genau dort wo Kräfte eingeleitet werden sollen zum Einsatz kommen können. So kann die Verformung bei der Montage durch die Schraubverbindung optimiert werden, indem die Schrauben an entsprechenden Stellen eingesetzt werden.
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Vorzugsweise umfasst die Schraubverbindung Spreizdübel zur Befestigung am Behältnis. Spreizdübel haben den Vorteil, dass die Schraubverbindungen gänzlich von außerhalb des industriellen Behältnisses realisiert werden können, da von innen zum Beispiel nicht mit einer Mutter gekontert werden muss, oder zusätzliche Gewinde in die Wandung des Behältnisses eingebracht werden müssen. Dazu werden die Spreizdübel durch die Behälterverbindung in Löcher in der Wandung gesteckt. Durch das Anziehen der Schraube im Spreizdübel spreizt sich der Spreizdübel hinter dem Loch, also innerhalb des Behältnisses auf. Dadurch kann die Schraube mit dem Spreizdübel nicht mehr durch das Loch nach außen gezogen werden und verspannt die Behälterverbindung mit der Wandung des Behältnisses.
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Vorzugsweise sind die Spreizdübel derart gestaltet, dass diese das Loch in der Behälterwandung nach erfolgter Montage abdichten. Dies kann durch ein entsprechendes abdichtendes Material des Spreizdübels erfolgen, oder durch zusätzlich Dichtelemente zum Beispiel aus einem typischen Dichtungsmaterial wie Kautschuk oder Silikon.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Sensoraufnahme eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines Sensors aufweist. Vorzugsweise weist die Durchgangsbohrung ein Innengewinde für einen Sensor mit Außengewinde auf. In die Bohrung ist in dieser Ausführungsform ein Innengewinde eingebracht, so dass der Sensor mit einem korrespondierenden Außengewinde in die Öffnung eingeschraubt werden kann. Es ist aber auch denkbar, dass der Sensor durch eine Klammer oder Bügel in einer Bohrung statt einem Gewinde fixiert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass die Behälterverbindung ein Montageelement umfasst, welches Kräfte zur Befestigung am Behältnis und/oder zur gezielten Verformung bestimmter Bereiche oder Bauteile der Behälterverbindung aufnimmt. Ein solches Montageelement macht beispielsweise dann Sinn, wenn die Behälterverbindung im Wesentlichen aus einem flexiblen Material gefertigt ist, welches in bestimmten Bereichen zur Befestigung verstärkt werden muss. Ein solches Montageelement kann beispielsweise ein Einleger aus Metall oder Kunststoff sein, der die punktuell eingeleiteten Kräfte der Schraubverbindung aufnimmt und homogener in das restliche Bauteil, welches zum Beispiel aus Gummi gefertigt sein kann, einleitet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass das Montageelement nach Aufbringung der Kräfte zur Befestigung der Behälterverbindung die Dreh- und Schwenkbewegung der Sensoraufnahme erschwert oder verhindert. Sofern die Sensoraufnahme schwenkbar gelagert ist, kann es von Vorteil sein, diese zu fixieren, damit die Position des Sensors sich während des Betriebs zum Beispiel durch Vibrationen nicht verändert.
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Vorzugsweise wird die Fixierung durch Verformung eines Teils der Behälterverbindung erreicht. Bei der Montage der Behälterverbindung kann der Sensor noch schwenkbar sein und ausgerichtet werden. Wird die Behälterverbindung dann festgezogen, kann diese durch Verformung die Sensoraufnahme fixieren. So ist diese gegen ein Verschwenken und damit verstellen im späteren Betrieb gesichert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorhalters zeichnet sich dieser dadurch aus, dass ein Schwenkwinkel des Sensors durch ein Kragen und/oder eine Anformung an der Sensoraufnahme begrenzt ist. Vorzugsweise verhindert der Kragen oder die Anformung ein Durchrutschen des Sensorhalters durch die Öffnung hindurch in das industrielle Behältnis. In der Regel steht die Messrichtung des Sensors orthogonal auf der Wandung. Diese Messerichtung kann durch Schwenken des Sensors um einen Schwenkwinkel verändert werden. Die Größe des Schwenkwinkels wird durch den Kragen und/oder die Anformung begrenzt.
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Eine erfindungsgemäße Messanordnung mit einem Füll- oder Grenzstandsensor und einem Sensorhalter zeichnet sich dadurch aus, dass der Füll- oder Grenzstandsensor an dem Sensorhalter befestigt und der Sensorhalter gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet ist. Durch die Kombination eines Füll- oder Grenzstandsensors mit dem Sensorhalter kann der Füll- oder Grenzstandsensor einfach und kostengünstig an einem Behältnis befestigt werden.
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Eine erfindungsgemäße Messanordnung mit einem Füll- oder Grenzstandsensor, einem industriellen Behältnis und einem Sensorhalter zeichnet sich dadurch aus, dass der Füll- oder Grenzstandsensor mittels des Sensorhalters in einer Öffnung des industriellen Behältnisses angeordnet und der Sensorhalter gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet ist.
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Weitere praktische Ausführungsformen sind im Folgenden in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform eines Sensorhalters mit einer flexiblen Sensoraufnahme,
- 2 eine zweite Ausführungsform eines Sensorhalters mit einer flexiblen Behälterverbindung.
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In den Figuren bezeichnen - soweit nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit gleicher Funktion.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Sensorhalters mit einer flexiblen Sensoraufnahme 1 zur Befestigung an einem industriellen Behältnis 3. Die Sensoraufnahme 1 weist in einem Teil ihrer äußeren Form eine kugelförmige Oberfläche auf. Die kugelförmige Oberfläche ist derart gelagert, dass sie um den Mittelpunkt der so gebildeten Kugeloberfläche gedreht werden kann. Dadurch kann die Sensoraufnahme 1 zusammen mit dem Sensor bis zur endgültigen Montage der Behälterverbindung 2 ausgerichtet werden. Zur Aufnahme des Sensors befindet sich eine Bohrung 4 mit einem Innengewinde in der Sensoraufnahme 1. Hier kann ein Sensor mit einem entsprechenden Außengewinde eingeschraubt werden.
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An der kugelförmigen Oberfläche der Sensoraufnahme 1 greift eine Behälterverbindung 2 an. Die Behälterverbindung ist als Blechbauteil ausgeführt und weist einen kegelabschnitt-förmigen Kragen 5 auf, dessen kleinster Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der kugelförmigen Oberfläche der Sensoraufnahme 1. Wird die Behälterverbindung 2 mit der Wandung 6 des industriellen Behältnisses 3 an den Durchgangsbohrungen 7 verschraubt, presst der kegelabschnitt-förmige Kragen 5 die Sensoraufnahme 1 nach unten in Richtung der Durchgangsbohrungen 7 gegen die Öffnung 8 in der Wandung 6 des industriellen Behältnis 3. So entsteht ein Linienkontakt zwischen Öffnung 8 und Sensoraufnahme 1, welcher in Verbindung mit dem flexiblen Material der Sensoraufnahme 1 abdichtet. Für die Schraubverbindung 10 werden in die Durchgangsbohrungen 7 Spreizdübel 11 verwendet. In 1 exemplarisch nur an einer Durchgangsbohrung 7 gezeigt. Die Spreizdübel 11 vergrößern ihren Durchmesser beim Einführen einer Schraube 12 über den Durchmesser der Durchgangsbohrung 7 hinaus und können sich so nicht mehr durch die Durchgangsbohrung 7 bewegen. Werden für die Befestigung in den Durchgangsbohrungen 7 abdichtenden Spreizdübel 11 verwendet, ist der Sensorhalter auch an dieser Stelle bereits abgedichtet.
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Sofern die Behälterverbindung 2 fest verschraubt ist, ist die Sensoraufnahme 1 zwischen der Behälterbefestigung 2 und dem industriellen Behältnis 3 eingeklemmt und damit fixiert. Ein Verschwenken der Sensoraufnahme 1 ist so nicht mehr möglich. Zum Verschwenken müssen die Schraubverbindungen 10 gelöst werden.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Sensorhalters mit einer flexiblen Behälterverbindung 2 und einer unflexiblen Sensoraufnahme 1. Die Behälterverbindung 2 ist im Wesentlichen flexibel, weist aber ein Montageelement 9 auf, welches im Vergleich zur restlichen Behälterverbindung 2 deutlich steifer ist. Es nimmt die punktuell eingeleiteten Kräfte der Schraubverbindungen 10 auf und verteilt diese flächig in der Behälterverbindung 2. So sorgt das Montageelement 9 für einen gleichmäßigeren Anpressdruck zwischen Wandung 6 und Behälterverbindung 2. Durch das Anpressen der Behälterverbindung 2 an die Wandung 6 wird die Kontaktstelle abgedichtet.
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Das Montageelement 9 ist derart gestaltet, dass es einen flexiblen Teil der Behälterverbindung 2 gegen die Sensoraufnahme 1 presst und damit auch diesen Kontaktbereich abdichtet. Dies geschieht in dem Bereich, der der Kontur der kugelförmigen Oberfläche der Sensoraufnahme 1 angepasst ist. Durch das Pressen wird die Öffnung des Montageelements 9 in diesem Bereich verkleinert und die in 2 dargestellte Lücke zwischen Montageelement 9 und Sensoraufnahme 1 geschlossen.
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An den Kontaktstellen der Bauteile können Dichtlippen vorgesehen werden, die den Anpressdruck an der Kontaktstelle erhöhen und so die Dichtwirkung verbessern. Auch Unebenheiten zum Beispiel in den Oberflächen können leichter von einer solchen Dichtlippe ausgeglichen und abgedichtet werden.
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Die Behälterverbindung 2 weist zwei Öffnungen auf, deren Durchmesser kleiner als der maximale Durchmesser der Sensoraufnahme 1 sind. Da die Behälterverbindung 2 flexibel ist und damit auch die Öffnungen dehnbar sind, kann die Sensoraufnahme 1 durch eine der Öffnungen hindurchgepresst werden und wird so nach Art einer Schnappverbindung mit der Behälterverbindung 2 verbunden.
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Zusätzlich ist eine verschwenkte Position der Sensoraufnahme 1 dargestellt, die den Sensor und damit die Richtung der ausgestrahlten Messsignale verändert. Der Winkel, um den die Sensoraufnahme 1 verschwenkt werden kann, ist durch die Anschläge 13 auf der kugelförmigen Oberfläche der Sensoraufnahme 1 begrenzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensoraufnahme
- 2
- Behälterverbindung
- 3
- industrielles Behältnis
- 4
- Bohrung
- 5
- kegelabschnitt-förmiger Kragen
- 6
- Wandung
- 7
- Durchgangsbohrung
- 8
- Öffnung
- 9
- Montageelement
- 10
- Schraubverbindung
- 11
- Spreizdübel
- 12
- Schraube
- 13
- Anschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013113766 A1 [0004]