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Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur umfassend ein Gehäuse mit einem Durchgang für ein Fluid und ein in dem Durchgang angeordnetes Absperrorgan, das zum Öffnen und Schließen des Durchgangs mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Betätigungseinrichtung verbunden ist, die zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung bewegbar ist. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Anordnung, bei der eine erfindungsgemäße Absperrarmatur in der Zuleitung einer Notdusche angeordnet ist.
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Gattungsgemäße Absperrarmaturen sind bekannt und werden beispielsweise eingesetzt, um Rohrleitungen manuell oder mit Hilfe eines Antriebs gesteuert abzusperren bzw. zu öffnen. Häufig besteht ein Interesse, Informationen über den Zustand des durch die Absperrarmatur fließenden Mediums zu erhalten, z. B. über Druck, Temperatur oder Durchflussmenge. Um derartige Informationen zu erhalten, sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Messfühler direkt oder indirekt mit dem durchströmenden Medium in Kontakt ist.
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So beschreibt die Offenlegungsschrift
DE 43 28 879 A1 eine Absperrarmatur, bei der das Absperrorgan über eine Spindel oder Welle betätigbar ist. Um Informationen über den Zustand des durch das Absperrorgan fließenden oder am Absperrorgan anstehenden Mediums zu erhalten, ist die Spindel oder Welle hohl ausgeführt und in dem Hohlraum ein Messfühler zur Erfassung der entsprechenden Information angeordnet.
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Nicht immer sind jedoch detaillierte Informationen erforderlich. In etlichen Anwendungen ist bereits die Information ausreichend, ob die Armatur geöffnet oder geschlossen ist. Eine Erfassung dieses Zustands mittels oben genannter Armaturen ist für diese Anwendung unnötig aufwändig.
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Es stellte sich die Aufgabe, eine gattungsgemäße Absperrarmatur mit Betätigungseinrichtung derart weiterzubilden, dass Informationen über ihren Öffnungszustand konstruktiv einfach, robust und zuverlässig ermittelt sowie informationstechnisch erfasst werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Absperrarmatur gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Absperrarmatur sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung gemäß den Ansprüchen 9 bis 11, die eine erfindungsgemäße Absperrarmatur sowie eine Notdusche umfasst.
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Die erfindungsgemäße Absperrarmatur umfasst ein Gehäuse mit einem Durchgang für ein Fluid sowie ein in dem Durchgang angeordnetes Absperrorgan, das zum Öffnen und Schließen des Durchgangs mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Betätigungseinrichtung verbunden ist, die zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung bewegbar ist. Erfindungsgemäß weist die Absperrarmatur weiterhin einen Sensor und ein Referenzbauteil auf, wobei der Sensor am Gehäuse und das Referenzbauteil an der Betätigungseinrichtung angeordnet sind, oder der Sensor an der Betätigungseinrichtung und das Referenzbauteil am Gehäuse angeordnet sind. Der Sensor und das Referenzbauteil sind in beiden Varianten derart aufeinander abgestimmt, dass bei einer Bewegung der Betätigungseinrichtung von der Geschlossenstellung in die Offenstellung aufgrund einer Relativbewegung zwischen Sensor und Referenzbauteil ein elektronisch verarbeitbares Signal erzeugt wird.
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Gehäuse mit einem Durchgang für ein Fluid sowie einem in dem Durchgang angeordneten Absperrorgan sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele für Absperrorgane sind Sitz und Teller bei Ventilen oder Schließelemente wie Kugel, Küken, Kolben oder Zylinder bei Absperrhähnen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor am Gehäuse angeordnet, während das Referenzbauteil an der Betätigungseinrichtung angeordnet ist. Die Relativbewegung zwischen Sensor und Referenzbauteil kommt dadurch zustande, dass sich das Referenzbauteil bei einer Bewegung der Betätigungseinrichtung von der Geschlossenstellung in die Offenstellung relativ zum ortsfesten Sensor bewegt.
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In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor an der Betätigungseinrichtung angeordnet, während das Referenzbauteil am Gehäuse angeordnet ist. Die Relativbewegung zwischen Sensor und Referenzbauteil kommt bei dieser Variante dadurch zustande, dass sich der Sensor bei einer Bewegung der Betätigungseinrichtung von der Geschlossenstellung in die Offenstellung relativ zum ortsfesten Referenzbauteil bewegt.
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Sensor und Referenzbauteil sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei einer Relativbewegung zwischen Sensor und Referenzbauteil ein elektronisch verarbeitbares Signal erzeugt wird. Als Messprinzipien kommen grundsätzlich all jene in Frage, bei denen aufgrund einer Änderung des Abstands oder der relativen Lage von Sensor und Referenzbauteil ein Signal erzeugt wird.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform steht der Sensor in der Geschlossenstellung mit dem Referenzbauteil in Kontakt, sodass ein elektrischer Schaltkreis geschlossen ist. Bei einer Bewegung der Betätigungseinrichtung in die Offenstellung wird der Kontakt gelöst und somit der Schaltkreis geöffnet, wodurch ein elektronisch verarbeitbares Signal erzeugt wird.
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In alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist die Signalerzeugung berührungslos realisiert, beispielsweise durch optische, kapazitive oder induktive Messprinzipien des Sensors.
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In einer bevorzugten Ausführungsform basiert der Sensor auf dem Induktionsprinzip, und bei der Relativbewegung löst eine Veränderung des Abstands zwischen Sensor und Referenzbauteil die Signalerzeugung aus. Der sogenannte Schaltabstand, bei dessen Überschreitung das Signal erzeugt wird, hängt von der Bauart des Sensors ab. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Schaltabstand in einem Bereich von 0 mm bis 0,65 mm gewählt. Dabei entspricht ein Schaltabstand von 0 mm einem Kontaktschalter, bei dem sich Sensor und Referenzbauteil in der Geschlossenstellung berühren. Sobald sie durch eine Relativbewegung voneinander getrennt werden, wird ein Signal erzeugt. Ein Schaltabstand in dem bevorzugten Bereich hat den Vorteil, dass sich eine kompakte Bauweise der Absperrarmatur erreichen lässt.
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Die Anordnung des Sensors am Gehäuse oder an der Betätigungseinrichtung kann unmittelbar durch Befestigung des Sensors am entsprechenden Bauteil erfolgen. Alternativ kann die Anordnung mittelbar mit Hilfe von Befestigungselementen erfolgen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Absperrarmatur ist am Gehäuse oder an der Betätigungseinrichtung ein Klemmring befestigt, der mit dem Sensor verbunden ist. Geeignete Klemmringe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie weisen häufig an der Innenseite des Rings eine Anpressfläche auf, die das Bauteil umschließt, an dem der Klemmring befestigt werden soll. Durch Verspannen des Klemmrings verringert sich der innere Querschnitt, sodass die Anpressflächen eng an das zu verbindende Bauteil gezogen werden. Der Klemmring ermöglicht eine einfache und robuste Anbringung des Sensors am Gehäuse oder an der Betätigungseinrichtung. Auch ist eine Justierung des Sensors einfach möglich und auch nachträglich korrigierbar.
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Besonders bevorzugt weist der Klemmring in seinem Ringkörper eine Bohrung auf, in der der Sensor angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist die Befestigung des Sensors im Klemmring unabhängig von der Befestigung des Klemmrings am Gehäuse oder an der Betätigungseinrichtung. Insbesondere beim Einsatz von druckempfindlichen Sensoren ist diese Anordnung von Vorteil, da sich Spannungszustände beim Anpressen des Klemmrings an das zu verbindende Bauteil nicht oder nur in sehr geringem Umfang auf den Sensor auswirken.
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Das Referenzbauteil kann hinsichtlich seiner Form und des Materials unterschiedlich ausgestaltet sein. Es muss lediglich geeignet sein, derart mit dem Sensor in Wechselwirkung zu treten, dass aufgrund einer Relativbewegung zwischen Sensor und Referenzbauteil ein elektronisch verarbeitbares Signal erzeugt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Absperrarmatur ist eine Scheibe als Referenzbauteil an der Betätigungseinrichtung oder am Gehäuse angeordnet.
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Bei Verwendung eines auf dem Induktionsprinzip basierenden Sensors ist die Scheibe vorzugsweise aus einem rostfreien Metall gefertigt, insbesondere aus Edelstahl oder Messing. Die Abmessungen und die Anordnung der Scheibe werden so gewählt, dass eine zuverlässige Funktionsweise des Sensors gewährleistet ist.
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Ebenso wie der Sensor kann das Referenzbauteil unmittelbar oder mittelbar am Gehäuse oder an der Betätigungseinrichtung angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Referenzbauteil mit einem Klemmring verbunden, der seinerseits am Gehäuse oder an der Betätigungseinrichtung befestigt ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung weist das Referenzbauteil einen Bund auf, der mit einer Gewindebohrung versehen ist. In der Gewindebohrung befindet sich ein Gewindestift, mittels dessen das Referenzbauteil am Gehäuse oder an der Betätigungseinrichtung verspannt werden kann.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Betätigungseinrichtung von einem Antrieb bewegt, vorzugsweise von einem elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Betätigungseinrichtung manuell bewegt, vorzugsweise mittels eines Drehgriffs, Handrads, Hebels oder einer Zugstange.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Absperrarmatur umfasst die Betätigungseinrichtung einen Griff, der über eine Spindel mit dem Absperrorgan verbunden ist. Durch eine Drehung des Griffes kann das Absperrorgan geöffnet oder geschlossen werden. Bevorzugt ist der Sensor am Gehäuse angeordnet, wohingegen das Referenzbauteil an der Spindel befestigt ist. Besonders bevorzugt ist hierbei das Referenzbauteil an einem weiteren Klemmring befestigt, der mit der Spindel verbunden ist.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der oben beschriebenen Variante mit Griff und Spindel ist das Referenzbauteil als Schutzkappe ausgestaltet. Vorzugsweise weist die Schutzkappe eine scheibenförmige Stirnfläche mit einer Bohrung auf, durch die die Spindel geführt ist, und von der Stirnfläche ausgehend erstreckt sich eine hohlzylindrische Mantelfläche in Richtung des Gehäuses. Der am Gehäuse angeordnete Sensor wird dabei zumindest teilweise von der Mantelfläche der Schutzkappe umfasst.
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Die Schutzkappe kann einteilig oder mehrteilig, materialeinheitlich oder aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Stirnfläche aus einem anderen Material bestehen als die Mantelfläche.
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Bei einer Ausgestaltung mit einem auf dem Induktionsprinzip basierenden Sensor ist zumindest die Stirnfläche vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzkappe aus einem oder mehreren metallischen Werkstoffen gefertigt. Sie kann dabei einteilig oder mehrteilig gestaltet sein, solange sichergestellt ist, dass eine leitende Verbindung zwischen der Mantelfläche und der Stirnfläche besteht. Diese Variante ist insbesondere für den Einsatz in eine explosionsgefährdeten Umgebung (sogenannter „Ex-Bereich”) geeignet.
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Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schutzkappe eine metallische Stirnfläche, die von einer Mantelfläche aus Kunststoff umgeben ist. Im Hinblick auf eine möglichst einfache und kostengünstige Fertigung ist bei dieser Ausführungsform besonders bevorzugt, dass die Schutzkappe komplett aus Kunststoff gefertigt ist und die metallische Stirnfläche als scheibenförmiger Einleger oder als Beschichtung in der Schutzkappe ausgeführt ist.
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Die erfindungsgemäße Absperrarmatur ist jedoch nicht auf die beiden beschriebenen Varianten beschränkt, andere Materialkombinationen oder konstruktive Ausgestaltungen der Schutzkappe sind ebenfalls von der Erfindung umfasst.
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Gegenüber bekannten Vorrichtungen weist die erfindungsgemäße Absperrarmatur den Vorteil auf, dass sie einfach und kostengünstig zu fertigen sind. Auch eine Nachrüstung vorhandener Armaturen ist in vielen Fällen problemlos möglich. In der Anwendung sind die Absperrarmaturen robust und unanfällig gegen Störungen. Der Einsatz einer Schutzkappe, die den Sensor umfängt, bewirkt weiterhin einen Schutz sowohl gegen Umwelteinflüsse oder gegen Beschädigungen des Sensors, als auch einen Schutz vor Verletzungsgefahren für den Bediener der Armatur.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass zur Signalerzeugung nicht in den Medienfluss eingegriffen wird. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn es sich bei dem Medium um Trinkwasser handelt, bei dem Normen wie die DVGW-Richtlinien oder die Trinkwasserverordnung zu beachten sind.
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Die Absperrarmatur lässt sich überall dort vorteilhaft einsetzen, wo eine Überwachung des Öffnungszustandes erforderlich oder gewünscht ist. Ein Anwendungsgebiet sind Armaturen zur Befüllung oder Entleerung von Behältern, beispielsweise Kesseln, Rührbehältern, Kesselwagen oder Tankzüge.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Armaturen, die nur in einer Notsituation geöffnet oder geschlossen werden. Bei derartigen Anwendungen ist es von besonderem Interesse, ihre Betätigung zu überwachen, z. B. um Hilfe anzufordern.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, die eine erfindungsgemäße Absperrarmatur sowie eine Notdusche umfasst, wobei die Absperrarmatur in der Zuleitung zur Notdusche angeordnet ist, und zur Bedienung der Notdusche eine Bewegung der Betätigungseinrichtung der Absperrarmatur von der Geschlossenstellung in die Offenstellung erforderlich ist.
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Notduschen werden beispielsweise in Laboratorien und Fertigungsbetrieben eingesetzt, in denen Substanzen gehandhabt werden, die bei Kontakt mit dem menschlichen Körper für diesen schädlich sind. Bei einer Kontamination werden Notduschen verwendet, um die schädlichen Substanzen abzuwaschen oder zumindest zu verdünnen, bis ärztliche Hilfe eintrifft. Notduschen werden üblicherweise am Trinkwassernetz angeschlossen.
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Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Anordnung weiterhin eine Einrichtung zur elektronischen Datenübertragung sowie eine Meldeeinrichtung, wobei das vom Sensor der Absperrarmatur erzeugte Signal über die Datenübertragungseinrichtung an die Meldeeinrichtung leitbar ist.
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Besonders bevorzugt umfasst die Meldeeinrichtung eine optisch und/oder akustisch wahrnehmbare Anzeige in einem Prozessleitsystem oder einem Gebäudeleitsystem.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Meldeeinrichtung in unmittelbarer Nähe der Notdusche angebracht und dient dazu, über akustische und/oder optische Signale im Nahbereich der Notdusche auf deren Betätigung aufmerksam zu machen.
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Beispiel
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Beispiels mit Verweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind als Prinzipdarstellungen zu verstehen. Sie stellen keine Beschränkung der Erfindung dar, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Ausgestaltungsvarianten. Es zeigen:
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1: Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Absperrarmatur (Explosionszeichnung)
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2: Teilgeschnittene Ansicht der zusammengesetzten Ausführungsform gemäß 1
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3: Bemaßte Detaildarstellung eines Klemmrings
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4: Bemaßte Detaildarstellung einer Schutzkappe
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse der Absperrarmatur
- 3
- Anschluss für Rohrleitung
- 5
- Rohrleitung
- 7
- Spindel
- 9
- Betätigungseinrichtung
- 11
- Klemmring
- 13
- Bohrung im Klemmring
- 15
- Sensor
- 17
- Abstand zwischen Sensor und Referenzbauteil
- 19
- Verbindungskabel
- 21
- Referenzbauteil
- 23
- Klemmring
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1 zeigt schematisch als Explosionszeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absperrarmatur. In einem Gehäuse 1 ist ein Durchgang für ein Fluid vorgesehen, der jeweils in einen Anschluss 3 für eine Rohrleitung 5 mündet. Anstelle einer Rohrleitung kann auch ein Schlauch oder dergleichen angeschlossen sein. In dem Durchgang ist ein Absperrorgan angeordnet, das zum Öffnen und Schließen des Durchgangs mit einer außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Betätigungseinrichtung 9 verbunden ist. Die Betätigungseinrichtung 9 ist in diesem Beispiel als Griff ausgebildet, der über eine Spindel 7 mit dem Absperrorgan verbunden ist. Der Griff ist durch Drehen um die Spindelachse manuell zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung bewegbar, wie durch den Doppelpfeil in 1 angedeutet.
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An dem Gehäuse 1 ist ein Klemmring 11 befestigt, der in seinem Ringkörper eine Bohrung 13 aufweist, in der ein Sensor 15 angeordnet ist. Ein Referenzbauteil 21 ist an einem weiteren Klemmring 23 befestigt, der seinerseits mit der Spindel 7 verbunden ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Referenzbauteil 21 als Schutzkappe ausgestaltet, die eine scheibenförmige Stirnfläche mit einer Bohrung aufweist, durch die die Spindel 7 geführt ist. Ausgehend von der Stirnfläche der Schutzkappe erstreckt sich in Richtung des Gehäuses 1 eine hohlzylindrische Mantelfläche, die so bemessen ist, dass der Sensor 15 von der Mantelfläche der Schutzkappe umfasst wird.
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2 zeigt schematisch die Absperrarmatur gemäß 1 im zusammengebauten Zustand in der Ansicht, wobei die Schutzkappe im Längsschnitt dargestellt ist. Zwischen dem Sensor 15 und der Stirnfläche des Referenzbauteils 21 besteht ein definierter Abstand 17. Bei einer Bewegung der Betätigungseinrichtung 9 von der Geschlossenstellung in die Offenstellung verändert sich dieser Abstand 17 aufgrund einer axialen Relativbewegung zwischen dem Sensor 15 und der Stirnfläche um einen ebenfalls definierten Mindestwert.
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Der Sensor 15 basiert auf dem Induktionsprinzip und ist derart ausgewählt, dass er bei der vorliegenden Änderung des Abstands 17 ein elektronisch verarbeitbares Signal erzeugt. Der Sensor ist über ein Verbindungskabel 19 als Datenübertragungseinrichtung mit einer Meldeeinrichtung verbunden, z. B. in einem Prozessleitsystem.
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In 3 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Klemmrings zur Aufnahme eines Sensors als bemaßte Konstruktionszeichnung dargestellt. In den 1 und 2 ist dieser Klemmring mit dem Bezugszeichen 11 dargestellt. Die Bemaßungen sind in der Einheit Millimeter angegeben.
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4 zeigt eine entsprechende bemaßte Detailzeichnung für ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Schutzkappe, wie sie in den 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 21 dargestellt ist. Auch hier sind die Maße in der Einheit Millimeter angegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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