DE69524770T2

DE69524770T2 - Messwertgeber mit feuchtigkeitsableitendem gehäuse und verbessertes verfahren zur montage von rfi filtern

Info

Publication number: DE69524770T2
Application number: DE69524770T
Authority: DE
Inventors: D. Johnson; R. Kirkpatrick
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2015-08-02
Also published as: US5546804A; DE69524770D1; WO1996005483A1; JPH10504106A; EP0775292B1; EP0775292A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Meßwertgeber bzw. Wandler, die in industriellen Prozeßsteuersystemen bzw. Prozeßüberwachungssystemen Anwendung finden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Prozeßvariable-Meßwertgeber, der für Betriebsbedingungen einer Umgebung hoher Feuchtigkeit oder einer nassen Umgebung geeignet ist.

Hintergrund der Erfindung

Meßwertgeber erfassen Prozeßvariablen in einer Vielzahl von Anwendungen wie Öl- und Gasraffinerien, chemischen Lagerbehälteranlagen oder chemischen Verarbeitungsanlagen. Eine Prozeßvariable (PV) ist ein erfaßter Parameter eines Prozesses oder eine erfaßte Eigenschaft eines Produkts, einschließlich Absolutdruck, Differenzdruck, Temperatur, Fluß, Materialpegel etc. Eine übliche Meßwertgeberanwendung verwendet einen Meßwertgeber zum Erfassen einer für einen Prozeß repräsentativen PV und überträgt die erfaßte PV über eine Verkabelung zu einer Steuereinrichtung bzw. Überwachungseinrichtung. Für einen Zweileitungsmeßwertgeber ist die Verkabelung ein Kabelsatz mit zwei verdrillten Leitungen. Der Meßwertgeber und die Steuereinrichtung sind elektrisch in Reihe zur Bitdung einer Stromschleife verkabelt. Der Meßwertgeber empfängt keine externe Stromversorgung und leitet seine gesamte Betriebsstromversorgung von der Stromschleife ab. Typischerweise reguliert der Meßwertgeber die Größe des Stroms in der Stromschleife als eine Funktion der erfaßten PV. In einem Standardprotokoll liegt der Strom in einem Bereich zwischen 4 und 20 mA.
Meßwertgeber mit drei oder vier Leitungen verwenden in geeigneter Weise eine andere Verkabelung.
Meßwertgeber besitzen üblicherweise ein zylindrisch geformtes Gehäuse mit einer Trennwand, welche das Gehäuse in zwei Kammern trennt, wobei jede Kammer durch eine Schraubabdeckung abgedeckt ist. Ein "Zylinder", wie in dieser Beschreibung verwendet, bezeichnet einen Körper, der durch eine vorgegebene gekrümmte Oberfläche und zwei parallele Ebenen begrenzt ist. Eine Elektronickammer beherbergt Elektronik zum Erfassen und Kompensieren der PV und eine Anschlußkammer beherbergt Anschlüsse zum Koppeln der kompensierten PV mit der Verkabelung. Die Trennwand besitzt eine Elektronikdurchführung zwischen den Kammern. Die Anschlußkammer weist einen extern mit Gewinde versehenen Zugangskanal auf, durch welchen die Verkabelung in das Meßwertgebergehäuse eintritt, um mit dem Meßwertgeber in Verbindung zu treten. Viele Meßwertgebergehäuse besitzen zwei mit Gewinde versehene Zugangskanäle in der Anschlußkammer zum Verbinden mit einer externen hohlen elektrischen Leitung. Die Hohlleitung bildet eine Passage zwischen der Steuereinrichtung und dem Meßwertgeber, welche die Verkabelung innen schützt. Die Verkabelung enthält typischerweise zwei Leiter für einen Zweileitungsmeßwertgeber. Der Ort der Zugangskanäle variiert auf den Meßwertgebergehäusen, im Bereich von der Oberseite bis zur Unterseite des Gehäuses. Bei Temperaturmeßwertgebern ist die Oberseite diejenige Seite des Meßwertgebergehäuses, die dem Montageansatz entgegengesetzt ist. Für Druck- und andere Arten von Meßwertgebern ist die Oberseite diejenige Seite des Meßwertgebergehäuses, die dem Prozeßsensorort entgegengesetzt ist.
Wenngleich Meßwertgeber im allgemeinen in verschiedenen rauen industriellen Anwendungen eingesetzt werden, sind Probleme aufgetaucht, wenn ein Meßwertgeber in einer feuchten Betriebsumgebung oder einer Betriebsumgebung mit hoher Feuchtigkeit installiert ist. Mit der Ausnahme von hermetisch abgedichteten Meßwertgebern ist eine Feuchtigkeitsansammlung in der Anschlußkammer ein verbreitetes Problem, dem man bei Meßwertgeberdesigns begegnet. Hermetisch abgedichtete Meßwertgeber sind teuer und schwer zu konfigurieren oder zu reparieren, da die hermetische Abdichtung typischerweise ein Zuschweißen darstellt. In nicht-hermetisch abgedichteten Meßwertgebern kondensiert Feuchtigkeit in dem Gehäuse, was das Gehäuse manchmal füllt, falls keine regelmäßige Drainage durchgeführt wird. Diese Feuchtigkeitsansammlung verursacht elektrisches Kurzschließen zwischen Anschlüssen in der Anschlußkammer, ein Übersprechen oder ein Wachstum von organischem oder dendritisch-metallischem Material, was die Leistungseigenschaften des Meßwertgebers degradiert. Ein dendritisches Wachstum wird bewirkt durch ein Metallfilament, welches von Metallionen gebildet wird, die durch eine Flüssigkeit an einer isolierenden Oberfläche transportiert werden, wobei das Filament unter dem Einfluß einer Gleichvorspannung wächst. Falls das Filament zwischen Leitern überbrückt, kann es Leckagepfade mit niedriger Impedanz schaffen. Ein zu der Kondensatansammlung in Beziehung stehendes Problem ist das Eindringen von Feuchtigkeit in den Meßwertgeber. Ein nicht abgedichteter oder sogar ein nicht ordnungsgemäß hermetisch abgedichteter Meßwertgeber sammelt im Inneren Feuchtigkeit, falls einer gerichteten Feuchtigkeit ausgesetzt, wie einem Druckwaschen oder einem Treibregen. Die schädlichen Wirkungen von angesammelter Feuchtigkeit sind die gleichen wie bei Kondensatansammlung. In der Fig. 1, die Stand der Technik betrifft, besitzt ein allgemein bei 50 gezeigter Meßwertgeber eine Anschlußkammer 52, von welcher eine Drainage von angesammelter Feuchtigkeit schwierig durchzuführen ist. Ein Paar von Zugangskanalöffnungen 54 sind an einer Oberseite 56 des Meßwertgebers 50 angeordnet, so daß jegliche durch die Zugangskanäle 54 eintretende Feuchtigkeit zum Boden der Anschlußkammer 52 fällt und eingeschlossen ist. Selbst falls der Meßwertgeber 50 gedreht und in eine 90º-Orientierung montiert wird, bleibt die Anschlußkammer 52 teilweise gefüllt bis zu einer Wasserlinie 58, da die Zugangskanäle 54 eingeschlossene Feuchtigkeit nicht vollständig drainieren bzw. ableiten. Eine Wandstruktur 60 im Meßwertgebergehäuse ragt von den inneren Oberflächen der Kammer 52 heraus, so daß, selbst wenn der Meßwertgeber 50 seitwärts montiert wird, vor einem Drainieren Feuchtigkeit sich bis zu dem Pegel der Wasserlinie 58 ansammeln muß.
Feuchtigkeit kann auch die Wirksamkeit eines Hochfrequenzstörungs (RFI)-Filters oder von Durchführungen in einem Meßwertgeber verschlechtern. Um die Effekte einer elektrisch verrauschten Prozeßumgebung zu minimieren, sind PV-Elektroniken üblicherweise abgeschirmt in einem Faradaykäfig, der in dem Meßwertgeber durch die Elektronikkammer, eine Zugangsabdeckung sowie RFI-Filtern an elektrischen Signalverbindungen gebildet wird. Falls irgendein Element des Faradaykäfigs beeinträchtigt wird, wird die gewünschte Isolation unwirksam gemacht und werden die Meßwertgeberleistungseigenschaften verschlechtert. RFI-Filter weisen typischerweise ein mechanisches Gehäuse mit einem mit Gewinde versehenen Äußeren auf zum Schrauben des RFI-Filters in die Trennwand. Feuchtigkeit wird ein Problem für den RFI-Filter, wenn Feuchtigkeit sich zwischen dem Leiter und der RFI-Filterummantelung ansammelt. Ein Leckagepfad mit kleiner Impedanz kann zwischen der Ummantelung des RFI-Filters und dem Leiter gebildet werden, wodurch die elektrische Isolation des Leiters beeinträchtigt wird. Ein weiteres Problem für den RFI-Filter taucht auf, wenn die Trennwand wasserdicht gehalten wird. Das RFI-Filter läßt sich in die Trennwand schrauben, wobei Leiter auf jeder Seite der Trennwand freiliegen, wobei eine Dichtung geschaffen wird. Die Dichteinsatzkraft oder das Drehmoment, das zum Einschrauben der gewindeten RFI-Filter erforderlich ist, belastet die RFI-Filter jedoch in unerwünschter Weise. Ein belasteter RFI-Filter kann manchmal die Meßwertgeberleistungseigenschaften verschlechtern, indem nicht die gewünschte elektrische Isolation geschaffen wird, und kann, falls dies während des Zusammenbaus festgestellt wird, ein erhebliches Nachbessern beim Herstellungsprozeß erfordern.
Druckmeßwertgeber nach dem Stand der Technik der oben diskutierten Art sind offenbart in dem Produkthandbuch für den Absolut- oder Kalibrierdruck-Meßwertgeber Modell 2088 des Anmelders.
Es ist daher ein Meßwertgeber wünschenswert, der das Drainieren von angesammelter Feuchtigkeit aus dem Inneren des Meßwertgebers unterstützt. Eine weitere gewünschte Eigenschaft des Meßwertgebers ist eine zuverlässige Durchführungsschaltung, die in einer Art und Weise zusammengesetzt wird, daß während des Zusammensetzens die Komponenten nicht belastet werden.

Abriß der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Meßwertgeber zum Übertragen einer Prozeßvariablen über eine Verkabelung bereitgestellt, umfassend:
einen Sensor;
ein zylindrisches Gehäuse mit einer Prozeßhalterung, die an einer Basis des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine erste Kammer und eine zweite Kammer besitzt, wobei die zweite Kammer durch eine Abdeckung abgedeckt ist, und wobei die erste und die zweite Kammer durch eine innere Trennwand getrennt sind;
einen ersten Zugangskanal, der an dem Gehäuse in der zweiten Kammer und der Prozeßhalterung benachbart angeordnet ist, wobei der erste Zugangskanal verbindbar ist mit einer externen elektrischen Leitung, welche die Verkabelung enthält;
eine die Prozeßvariable kompensierende Schaltung in der ersten Kammer, wobei die Schaltung mit einer Durchführungsschaltung in der Trennwand verbunden ist, um die kompensierte Prozeßvariable zu der Durchführungsschaltung zu liefern; und ein Paar von Anschlüssen in der zweiten Kammer, die mit der Durchführungsschaltung und einem Paar von Leitern in der Verkabelung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß:
eine integrale Rückhaltewand an einer Oberfläche der Trennwand in der zweiten Kammer gebildet ist, wobei die Rückhaltewand dazu ausgebildet ist, die Trennwand in einen Komponentenanbringungsbereich und einen Entwässerungsbereich zu teilen, wobei der Komponeritenanbringungsbereich zum Anbringen der Anschlüsse vorgesehen ist und der Entwässerung bereich zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der zweiten Kammer aufgenommen sein kann, in den Zugangskanal vorgesehen ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Meßwertgebergehäuse bereitgestellt, umfassend:
eine innere Trennwand zum Trennen des Gehäuses in eine Anschlußkammer und eine Elektronikkammer;
eine Anbringungsplatte zum Anbringen eines Satzes von Hochfrequenzstörungsfiltern, wobei jeder Hochfrequenzstörungsfilter eine Ummantelung und einen entlang einer Länge des Filters angeordneten Leiter besitzt, wobei die Anbringungsplatte mit der Ummantelung von jedem der Hochfrequenzstörungsfilter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Trennwand eine durchgehende Öffnung sowie eine Rückhaltewand in der Anschlußkammer zum Trennen der Trennwand in einen Komponentenanbringungsbereich und einen Entwässerungsbereich besitzt, wobei der Entwässerungsbereich vorgesehen ist zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der Anschlußkammer aufgenommen sein kann, in den Zugangskanal,
die Anbringungsplatte in der Öffnung der Trennwand angebracht ist, und ein Einbettungsmittel vorgesehen ist, welches den Komponentenanbringungsbereich im wesentlichen bis zu einer Oberseite der Rückhaltewand füllt, um die Kammern dichtend voneinander zu trennen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammensetzen eines Meßwertgebergehäuses bereitgestellt, umfassend:
Anordnen eines Hochfrequenzstörungsfilters in einer Anbringungsplatte, wobei der Filter eine Ummantelung und einen entlang einer Länge des Filters angeordneten Leiter besitzt, wobei die Ummantelung des Filters mit der Anbringungsplatte verbunden wird;
Befestigen der Anbringungsplatte in einer Öffnung einer Trennwand in dem Gehäuse, welche Trenn Wand das Meßwertgebergehäuse in zwei Kammern trennt, wobei die Anbringungsplatte mit einem Ende des Leiters in einer Kammer und dem anderen Ende des Leiters in der anderen Kammer angeordnet wird, gekennzeichnet durch:
Bereitstellen einer Rückhaltewand an der Trennwand zum Trennen einer der Kammern in einen Komponentenanbringungsbereich und einen Entwässerungsbereich, wobei der Entwässerungsbereich zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der einen der Kammern aufgenommen sein kann, in einen Zugangskanal vorgesehen ist, und
Füllen des Komponentenanbringungsbereichs mit einem Einbettungsmittel, um eine Kammer dichtend von der anderen Kammer zu trennen:
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Meßwertgeber zum Übertragen einer Prozeßvariablen über einen Leiter bereitgestellt, umfassend:
einen Sensor,
ein Gehäuse mit einer Prozeßhalterung, die an einer Basis des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine erste Kammer und eine zweite Kammer besitzt, die durch eine innere Trennwand getrennt sind;
einen Zugangskanal, der an dem Gehäuse benachbart der Prozeßhalterung angeordnet ist und eine Öffnung in die zweite Kammer begrenzt, wobei der Zugangskanal verbindbar ist mit einer externen elektrischen Leitung, die den Leiter enthält;
eine Elektronik in der ersten Kammer zum Bereitstellen eines Signals, welches repräsentativ für eine kompensierte Prozeßvariable ist;
eine Durchführungsschaltung umfassend einen Hochfrequenzstörungsfilter mit einer Ummantelung und einem Signalstift, der entlang einer Länge des Filters angeordnet ist, wobei ein Ende des Signalstifts in der ersten Kammer angeordnet und mit der Elektronik verbunden ist; und.
einem Anschluß in der zweiten Kammer, der mit dem Leiter und mit dem Signalstift verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Trennwand eine Öffnung darin aufweist mit einer in der Öffnung angeordneten Durchführungsschaltung,
die Trennwand eine daran angeordnete Rückhaltewand besitzt, um die zweite Kammer in einen Komponentenanbringungsbereich und einen Entwässerungsbereich zu trennen, wobei der Entwässerungsbereich vorgesehen ist zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der zweiten Kammer aufgenommen sein kann, in den Zugangskanal, und
ein Einbettungsmittel vorgesehen ist, welches im wesentlichen den Komponentenanbringungsbereich bis zu einer Oberseite der Rückhaltewand füllt.
Ein Meßwertgeber, der eine erfaßte Prozeßvariable über einen Leiter überträgt, weist somit ein zylindrisches Gehäuse mit einer Anschlußkammer und mit einer Elektronikkammer auf, die durch eine Trennwand getrennt sind. Die Anschlußkammer, die für eine Leiterverbindung verwendet wird, unterliegt einer Feuchtigkeitsansammlung. Ein Zugangskanal kreuzt eine innere Oberfläche der Anschlußkammer völlig derart, daß über einen Bereich von Anbringungsorientierungen der Zugangskanal Feuchtigkeit aus der Anschlußkammer ableitet. Der Meßwertgeber weist eine Schaltung in der Elektronikkammer auf, um eine Anschlußvariable zu kompensieren und die kompensierte Prozeßvariable über einen Durchführungsanschluß in einer Trennwand, die in einer Ausführungsform einen eingekapselten Hochfrequenzstörungsfilter aufweist, zu Prozeßanschlüssen in der Anschlußkammer zu liefern für eine Kopplung an einen Leiter, der mit einer externen Steuereinrichtung bzw. Überwachungseinrichtung verbunden ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Ansicht einer Anschlußkammer eines Meßwertgebers nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Meßwertgebers der vorliegenden Erfindung, die eine Anschlußkammer zeigt;
Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Meßwertgebers der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4A und 4B sind Schnittansichten des Meßwertgebers der vorliegenden Erfindung in einer aufrechten und einer seitlichen Anbringungsorientierung, welche das Feuchtigkeitsableitungspotential und die Verkabelungsschnittstelle in der Anschlußkammer darstellen;
Fig. 4C ist eine Detailansicht des Meßwertgebers von Fig. 48, die eine weitere Ausführungsform mit erhöhtem Ableitungspotential zeigt;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des in Fig. 4A gezeigten Meßwertgebers; und
Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Meßwertgebers der vorliegenden Erfindung, die eine Durchführungsschaltung an der Verwendungsstelle zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen In den Fig. 2 und 3 umfaßt ein Meßwertgeber 100 ein Gehäuse 102. Das Gehäuse 102 besitzt zwei durch eine Trennwand 106 getrennte Kammern; eine Elektronickammer 108 sowie eine Anschlußkammer 110. Das Gehäuse 102 besitzt eine Oberseite 112, eine Basis 114, ein mit Gewinde versehenes Anschlußende 116 und ein mit Gewinde versehenes Elektronikende 118. Die Basis 114 des Gehäuses 102 besitzt einen geeigneten Montageansatzbereich 126, der in das Gehäuse 102 gearbeitet ist. Das Gehäuse 102 ist in seiner Form zylindrisch mit einer Mittelachse der Zylinderform, die von den Mittelpunkten des runden Elektronikendes 118 und des runden Anschlußendes 116 aus verläuft. Die Anschlußkammer 110 wird gebildet durch Abdecken des Anschlußendes 116 mit einer Abdeckung 128. Die Elektronikkammer 108 wird gebildet durch Abdecken des Elektronikendes 118 mit einer Abdeckung 130. Die Anschlußkammer 110 und die Elektronikkammer 108 teilen sich eine Trennwand 106, welche die Rückseite jeder Kammer 108, 110 bildet. Die Oberfläche der Trennwand 106 in der Anschlußkammer besitzt eine daran ausgebildete Rückhaltewand 120. Die Rückhaltewand 120 ist integral an die innere Oberfläche der Anschlußkammer 110 angebunden. Die Oberfläche der Trennwand 106 in der Elektronikkammer 108 besitzt einen daran angeordneten Durchführungsanbringungsansatz 124. Eine Durchführungsschaltungsöffnung 141 ist durch die Trennwand 106 hindurch ausgebildet, um den Austausch elektrischer Signale zwischen den Kammern 108, 110 zu vereinfachen. Das Gehäuse 102 ist vorzugsweise durch ein Form- oder Druckgußverfahren hergestellt und dann bearbeitet, um Montageansätze 126, 124 und Komponentenbereiche 108, 1 10 in eine gewünschte Toleranz und einen glatten Endzustand zu bringen. Die Abdeckungen 128, 130 weisen vorzugsweise einen Außengewindesatz 129A, 131 A sowie eine Innengewindesatz 129B, 131 B auf, der in einem Innenrand der Kammern 108, 110 enthalten ist die besondere Gewindegrenzfläche der Abdeckungen 128, 130 stellt eine stärkere Barriere für Flammwege bereit als eine andere Gewindegrenzfläche. In dem unwahrscheinlichen Fall einer Explosion in dem Meßwertgeber drängt der Überdruck die Gewinde 129A-B, 131 A-B eher gegeneinander als daß diese voneinander weg gedrängt werden.
In den Fig. 4A-B weist eine Anschlußkammer 110 einen Anschlußblockaufbau 132 auf zum Verbinden eines ein Paar von Leitern 134A-B enthaltenden Kabels 134 mit einer Steuereinrichtung bzw. Überwachungseinrichtung (nicht gezeigt). Eine integrale Rückhaltewand 120 teilt die Anschlußkammer 110 in einen Komponentenanbringungsbereich 138 und einen Entwässerungsbereich 140 auf. Ein Paar von Zugangskanälen 136, 137 treten in das Gehäuse 102 ein durch die Wand der Anschlußkammer 110 an der Basis 114 des Meßwertgebers 100. Bei der Installation wird eine Leitung 158 durch einen NPT-Verbinder 160 oder dergleichen in einen der Zugangskanäle 136, 137 geschraubt und werden Leiter 134A-B einzeln mit Anschlüssen 132A-B an dem Anschlußblockaufbau 132 angeschlossen. Ein Entwässerungsbereich 140, welcher der Bereich unterhalb der Rückhaltewand 120 ist, weist die internen Öffnungen der Zugangskanäle 136, 137 sowie eine Kabelführung 156 auf.
In fig. 3 weist die Elektronikkammer 108 eine Prozeßvariablen (PV)-Elektronik 104 einer geeigneten Auslegung auf. Die Elektronik 104 empfängt ein Erfassungstemperatursignal von einem Temperatursensor (nicht gezeigt). Die Elektronik 104 kompensiert das Erfassungstemperatursignal hinsichtlich bekannter Wiederholungsfehler und gibt ein für die erfaßte Temperatur repräsentatives Stromsignal an den Anschlußblock 132 aus. Die Elektronik 104 und die Leiter 134A-B, die an dem Anschlußblock 132 angefügt sind, sind durch die Trennwand 106 hindurch mittels eines Durchführungsschaltungsaufbaus 142 elektrisch angeschlossen, der acht RFl-Filter 144 und eine Anbringungsplatte 166 aufweist. Alle elektrischen Signale, die an die Elektronik 104 angekoppelt werden, laufen durch Signalstifte an den RFI-Filtern 144. Die Elektronikkammer 108 ist durch eine Zugangsabdeckung 130 vor der Umgebung geschützt. Der Durchführungsschaltungsaufbau 142 und die Durchführungsschaltungsöffnung 141 sind gefüllt oder vergossen mit einem Einbettungsmittel 154, welches die Trennwand 106 und die Elektronikkammer 1 10 abdichtet. Der Meßwertgeber 100 kann dazu ausgebildet sein, eine Ausgabe bereitzustellen, die repräsentativ ist für andere erfaßte Prozeßvariablen wie Absoluttemperatur, Differenztemperatur, Differenzdruck, Absolut- oder Kalibrierdruck, Fluß, pH oder andere, bei Verwendung mit geeigneter Elektronik 104.
In den Fig. 4A-B sind ein Paar von Standardmontageanordnungen gezeigt, wobei der Meßwertgeber 100 an einem Träger 162 angebracht ist, der an den Montageansatz 126 angefügt ist. Der Träger 162 ist an einem Mast 164 oder dergleichen angefügt. In jeder Montageorientierung ist einer der Zugangskanäle 136, 137 mit der Leitung 158 verbunden und wirkt als eine Ableitung. In einer aufrechten Montageorientierung, wie in Fig. 4A gezeigt, funktioniert jeder Zugangskanal 136 oder 137 gleichermaßen als die Ableitung. Wenn der Meßwertgeber 100 in einer Richtung von der Aufrechtrichtung im Uhrzeigersinn (oder Gegenuhrzeigersinn) montiert wird, ist der untere der Zugangskanäle 136, 137 die Ableitung. Die Fig. 4A-B zeigen beide eine unterste Stelle 149, welches die Stelle ist, zu welcher Feuchtigkeit vor einem Verlassen der Kammer 110 in dem Meßwertgeber 100 abgeleitet wird. Die unterste Stelle 149 verändert ihren Ort mit einer Montage des Meßwertgebers 100 in verschiedenen Montageorientierungen.
Die Drainage- bzw. Ableitungsstruktur der Kammer 110 umfaßt eine Rückhaltewand 120, einen Entwässerungsbereich 140 und Zugangskanäle 136, 137. Alle inneren Oberflächen der Kammer 110 sind geglättet, um eine kontinuierlich geformte Oberfläche zum Konzentrieren von Feuchtigkeit in den Entwässerungsbereich 140 vorzusehen. Alle Verbindungsoberflächen in der Kammer 110 sind zu dem gleichen Zweck ausgerundet. Glatte Oberflächen und ausgerundete Verbindungen begrenzen den zur Verfügung stehenden Bereich für ein Anhängen von Tröpfchen, und Drängen, mittels der Schwerkraft, gebildete Tröpfchen zum Entwässerungsbereich 140 hin.
Die Kreuzungen der Zugangskanäle 136, 137 mit der inneren Oberfläche der Anschlußkammer 110 sind bündig mit den inneren Oberflächen der Kammer 110. Keine weitere Struktur in der Kammer 110, wie die bei 60 in der Fig. 1 des Stands der Technik gezeigte, behindert eine Drainage von Feuchtigkeit aus den Kanälen 136, 137. Vorzugsweise sind diejenigen Abschnitte der Kanäle 136, 137, die sich außerhalb des Gehäuses 102 erstrecken, nach unten geneigt, um eine gesteigerte Drainage zu fördern. In Fig. 4A leitet der Meßwertgeber 100 vollständig Feuchtigkeit ab in einem 120 Grad-Montagebereich (d. h. 60 Grad-Verlagerung in jeder Richtung von der aufrechten Richtung), wie es durch eine gestrichelte Linie 147 gekennzeichnet ist. In der gleichen Zeichnung ermöglicht der Meßwertgeber 100 die Ansammlung einer kleinen Menge an Feuchtigkeit in der Kammer 110, jedoch nicht genug, um in Kontakt mit Elektronik oder Anschlüssen zu treten, wenn eine Montage über volle 180 Grad vorgesehen ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4C gezeigt, welche den Bereich in Fig. 4B um die Kreuzung der Zugangskanäle 136, 137 mit der Innenoberfläche der Kammer 110 vergrößert darstellt. Im besonderen wurden die Ecken in dem bei 145 in Fig. 4C bezeichneten Raum egalisiert und aufgeweitet, und die sich ergebende Oberfläche geglättet, um eine Drainage über einen vollen 180 Grad-Bereich von Montageorientierungen zu ermöglichen (d. h. 90 Grad-Verlagerung in jeder Richtung von der aufrechten Richtung). Der obere Abschnitt der inneren Kreuzung der Zugangskanäle 136, 137 mit der Innenwand der Kammer 110 wurde aufgeweitet, um das Niveau der Wasserlinie 143 (in Fig. 4ß gezeigt) zu verringern auf das Niveau der Wasserlinie 151. Der Anschlußblock 132 und Leiter 132A-G sind permanent über der Wasserlinie 151 und können durch angesammelte Feuchtigkeit nicht benetzt werden. Alle elektrischen Verbindungen zwischen dem Anschlußblock 132 und den Leitern 134 A-B sind über den Zugangskanälen 136, 137 gebildet, was die elektrischen Verbindungen trocken hält. Erweiterte Bereiche 136A und 137A (nicht gezeigt) werden beim Gießen gebildet oder danach gearbeitet, sind jedoch in der bestehenden Wandstruktur gebildet ohne Hinzufügung von Material zu dem Gehäuse 102. Die erweiterten Bereich 136A, 137A können schmale Kanäle sein, die in der Innenwand der Kammer 110 gebildet sind und sich von den Zugangskanälen 136, 137 zu der untersten Stelle 149 erstrecken, oder können verbreiterte Drainage-Flußwege sein, wie in Fig. 4C gezeigt. In allen Fällen gehen die erweiterten Bereiche 136A, 137A in die Innenoberfläche des Entwässerungsbereichs 140 über, um scharfe Kanten zu reduzieren und eine Feuchtigkeitsdrainage zu fördern.
Die Kabelführung 156 lenkt das eingesetzte verdrillte Paar von Leitern 134A-B um in Richtung zu dem Anschlußblockaufbau 132. Die Umlenkung der Verkabelung 134 vereinfacht die Verteilung der Leiter 134A-B und verhindert, daß die Leiter sich verheddern. Die Zugangskanäle 136, 137 sind vorzugsweise einander entgegengesetzt angeordnet, auf der Basis 114 der Anschlußkammer 110, um zu ermöglichen, daß eine Kabelführung 156 die Verkabelung für beide Kanäle 136, 137 führt. Die Kabelführung 156 ist gegossen oder angebracht an der Innenoberfläche der Kammer 110 zwischen den Zugangskanälen 136, 137 und ist abgeschrägt, um zu ermöglichen, daß Feuchtigkeit aus der Kabelführung 156 in die Zugangskanäle 136, 137 fließt. Die Leiter 134A-B sind auswärts zu separaten Verbindungen an dem Anschlußblock 132· gespreizt. Die Leiter 134A-B sind typischerweise von gleicher Länge, und jeder Leiter besitzt insgesamt eine überschüssige Länge von wenigstens dem längsten Verbindungsweg zu dem Anschlußblock 132. Ein Anschlußblockfrontring 131 ist aus einem nichtleitenden Kunststoff hergestellt und besitzt eine hufeisenförmige Gestalt, um eine zentrische Verteilung der Leiter zu erlauben. Die Überschußlängen der Leiter 134A-B sind in der Kammer 110 gelagert. Eine Entfernung von unwesentlicher Struktur im Entwässerungsbereich 140 und die Gestaltung des Anschlußblockaufbaus 132 ermöglichen mehr Raum in der Kammer 110 zum Lagern der Überschußlängen der Leiter, wodurch einem Kurzschließen vorgebeugt wird, welches hervorgerufen wird durch geklemmte Leiter, wenn die Abdeckung installiert wird.
In den Fig. 3 und 6 läßt sich eine Schnittstellenschaltungskarte 152 in den Komponentenanbringungsbereich 138 in der Kammer 108 einsetzen, und dann wird der Kunststoffring 131 über die Karte 152 gesetzt, wobei die Schraubanschlüsse 132 durch den Frontring 131 vorstehen. Der Frontring 131 isoliert und beabstandet die Anschlüsse 132 und schützt außerdem die elektrischen Komponenten auf der Schnittstellenschaltungskarte 152. Die Ummantelung von jedem der RFI-Filter 144 ist in eine leitfähige Anbringungsplatte 166 gelötet, um eine vollständige Durchführungsschaltungsbaugruppe 142 zu bilden. Die Baugruppe 142 ist durch eine Öffnung 141 in der Trennwand 106 eingesetzt und mit Metallschrauben an einem integralen Anbringungsansatz 124 angebracht. Die Anbringungsplatte 166 positioniert außerdem die RFI-Filter 144 für die Einbettung. Die Schrauben, welche die Baugruppe 142 an der Trennwand 106 befestigen, fegen die Ummantelung der Filter 144 elektrisch auf Masse zu dem Gehäuse 102. Die Schnittstellenschaltungskarte 152 stellt mechanische Halterungen für die Schraubanschlüsse 132 bereit und verbindet Signalstifte an den Filtern 144 elektrisch, von welchen einige die kompensierte Prozeßvariable repräsentieren, mit den Schraubanschlüssen.
Ein Einbettungsmittel 154 ist um die Schaltungsbaugruppe 142, auf der Seite der Anschlußkammer 110 der Trenn Wand 106, eingebracht, um eine Kammer vollständig zu der anderen Kammer hin abzudichten. Das Einbettungsmittel 154 ist vorzugsweise eine Epoxidvergußmasse, kann jedoch auch aus irgendeiner härtbaren Vergußmasse hergestellt sein. Der Komponentenanbringungsbereich 138 ist mit ausreichend Einbettungsmittel 154 gefüllt, um sich zu dem Niveau der Höhe der Rückhaltewand 120 zu erheben. Nach Füllung gibt es keine Aussparungen oder Hohlräume in dem Komponentenanbringungsbereich 138, an denen sich Feuchtigkeit sammeln kann und welche zu einer elektrischen Leckage beitragen. Jegliche Feuchtigkeit, die sich im Bereich 138 bilden könnte, wird, durch die Schwerkraft, in Richtung zu dem Entwässerungsbereich 140 und zu den Zugangskanälen 136, 137 heraus gedrängt. Abgesehen von der gesteigerten Drainageeigenschaft, die das Einbettungsmittel vorsieht, schafft das Einbettungsmittel 154 eine im wesentlichen unendliche Impedanz zwischen der Ummantelung und den Signalstiften der RFI-Filter, wodurch ein Leckagestrom zwischen Signalen und elektrischer Masse wesentlich beschränkt wird. Die vorliegende Erfindung installiert die RFI-Filter 144 permanent ohne einen möglicherweise schädigenden Drehvorgang, während die Umgebungsisolation zwischen den Kammern und die elektrische Isolation zwischen Signalen und Masse verbessert wird. Wenn das Einbettungsmittel 154 einmal aushärtet, werden die Signalstifte der Filter 144 auf der Seite der Anschlußkammer mit Signalanschlußpunkten an der Elektronik 104 angeschlossen.
Die RFI-Filter 144 sind typischerweise elektrisch zusammengesetzt aus den π-, L- oder C-Filtertypen zur Unterdrückung von Hochfrequenzrauschen. Eine kommerziell erhältliche Konfiguration eines RFI-Filters 144 besteht typischerweise aus einem Keramikkondensator, der als ein Hohlzylinder geformt ist. Ein leitfähiges Material sowohl auf der Innenoberftäche als auch der Außenoberfläche des Zylinders bildet den Kondensator. Die Außenoberfläche des Zylinders ist mit Masse verbunden zu der Ummantelung. Die Innenoberfläche des Zylinders ist elektrisch verbunden mit einem Leiter (d. h. dem Signalstift), der längs des Filters verläuft. Andere Ausführungen von RFI-Filtern 144 können eine Induktor/Kondensator-Kombination, einen Stromshunt, eine Reiheninduktivbarriere oder andere Arten von elektrischen Rauschfilterelektroniken umfassen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Meßwertgeberauslegung bereit, die elektrischen Fehlern aufgrund angesammelter Feuchtigkeit widersteht, indem über einen großen Bereich von Montageorientierungen Feuchtigkeit, wenn diese sich ansammelt, weg abgeleitet wird. Der Meßwertgeber der vorliegenden Erfindung drainiert Feuchtigkeit über einen großen Bereich von Montagekonfigurationen ohne zusätzliche externe Hardware oder spezielle Leitungsableitungen. Die Anordnung der entgegengesetzt angeordneten Zugangskanäle 136, 137 an der Basis 114 orientiert außerdem die in den Meßwertgeber 100 eintretende Verkabelung 134, was ein Verbinden der Leiter mit den Anschlüssen erleichtert. Die Einbettung 154 stellt eine verbesserte elektrische Isolation und Isolation gegenüber der Umgebung bereit, wobei die RFI-Filter 144 permanent positioniert werden und eine Drehbelastung bei der Installation vermieden wird. Ferner gewährleistet das Füllen des Komponentenanbringungsbereichs 138 mit dem Einbettungsmittel bis zu einem Niveau, welches mit der Höhe der Rückhaltewand 120 zusammenfällt, daß Feuchtigkeit in den Entwässerungsbereich 140 kanalisiert wird und schließlich aus den Zugangskanälen tritt.

Claims

1. Meßwertgeber (100) zum Übertragen einer Prozeßvariablen über eine Verkabelung (134), umfassend:

einen Sensor;

ein zylindrisches Gehäuse (102) mit einer Prozeßhalterung (126), die an einer Basis (114) des Gehäuses (102) angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine erste Kammer (108) und eine zweite Kammer (110) besitzt, wobei die zweite Kammer (110) durch eine Abdeckung (128) abgedeckt ist, und wobei die erste und die zweite Kammer (10'8, 110) durch eine innere Trennwand (106) getrennt sind;

einen ersten Zugangskanal (136, 137), der an dem Gehäuse (102) in der zweiten Kammer (110) und benachbart zu der Prozeßhalterung (126) angeordnet ist, wobei der erste Zugangskanal (136, 137) verbindbar mit einer externen elektrischen Leitung ist, welche die Verkabelung (134) enthält;

eine Schaltung (104) in der ersten Kammer (108), welche die Prozeßvariable kompensiert, wobei die Schaltung mit einer Durchführungsschaltung (142) in der Trennwand (106) verbunden ist, um die kompensierte Prozeßvariable zu der Durchführungsschaltung (142) zu liefern; und

ein Paar von Anschlüssen (132A, 132B) in der zweiten Kammer (110), die mit der Durchführungsschaltung (142) und mit einem Paar von Leitern (134A, 134B) in der Verkabelung (134) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß:

eine integrale Rückhaltewand (120) an einer Oberfläche der Trennwand (106) in der zweiten Kammer (110) gebildet ist, wobei die Rückhaltewand · dazu ausgebildet ist, die Trennwand in einen Komponentenanbringungsbereich (138) und einen Entwässerungsbereich (140) zu trennen, wobei der Komponentenanbringungsbereich zum Anbringen der Anschlüsse und der Entwässerungsbereich zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der zweiten Kammer aufgenommen sein kann, in den Zugangskanal vorgesehen ist.

2. Meßwertgeber nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Zugangskanal (136, 137) eine Kreuzung bildet, die im wesentlichen bündig mit einer Innenoberfläche der zweiten Kammer (110) ist.

3. Meßwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kammer den Sensor zum Erfassen der Prozeßvariablen sowie eine mit dem Sensor verbundene Passage aufweist, wobei die Passage und der Sensor in dem Meßwertgebergehäuse angeordnet sind.

4. Meßwertgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zugangskanal derart vollständig in die Innenoberfläche der zweiten Kammer in dem Entwässerungsbereich übergeht, daß wenn der Meßwertgeber mit dem Zugangskanal nach unten orientiert montiert ist, der Zugangskanal im wesentlichen die gesamte Feuchtigkeit aus dem Entwässerungsbereich empfängt.

5. Meßwertgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennwand (106) eine Öffnung (141) darin aufweist und wobei der Meßwertgeber ferner umfaßt:

eine Anbringungsplatte (166) mit wenigstens einem daran angeordneten Hochfrequenzstörungsfilter (144); und

ein Einbettungsmittel (154) zum Füllen des Komponentenanbringungsbereichs (138) bis zu einer Oberseite der integralen Rückhaltewand (120).

6. Meßwertgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend ein Paar von Verbindungsoberflächen in der zweiten Kammer, wobei die Oberflächen ausgerundet sind.

7. Meßwertgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Entwässerungsbereich (140) eine glatte Oberfläche aufweist, um ein Drainieren von Feuchtigkeit zu fördern.

8. Meßwertgeber nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen zweiten Zugangskanal (136, 137), der die Innenoberfläche der zweiten Kammer vollständig kreuzt, wobei der zweite Zugangskanal im wesentlichen dem ersten Zugangskanal entgegengesetzt angeordnet ist.

9. Meßwertgebergehäuse (102) umfassend:

eine innere Trennwand (106) zum Trennen des Gehäuses in eine Anschlußkammer (110) und eine Elektronikkammer (108);

eine Anbringungsplatte (166) zum Anbringen eines Satzes von Hochfrequenzstörungsfiltern (144), wobei jeder Hochfrequenzstörungsfilter eine Ummantelung und einen entlang einer Länge des Filters angeordneten Leiter besitzt, wobei die Anbringungsplatte mit der Ummantelung von jedem der Hochfrequenzstörungsfilter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Trennwand eine durchgehende Öffnung (141) sowie eine Rückhaltewand (120) in der Anschlußkammer (110) zum Trennen der Trennwand in einem Komponentenanbringungsbereich (138) und einen Entwässerungsbereich (140) aufweist, wobei der Entwässerungsbereich zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der Anschlußkammer aufgenommen sein kann, in einen Zugangskanal vorgesehen ist,

die Anbringungsplatte in der Öffnung in der Trennwand angebracht ist, und

ein Einbettungsmittel (154) vorgesehen ist, welches den Komponentenanbringungsbereich im wesentlichen bis zu einer Oberseite der Rückhaltewand füllt, um die Kammern dichtend voneinander zu trennen.

10. Verfahren zum Zusammensetzen eines Meßwertgebergehäuses (102), umfassend:

Anordnen eines Hochfrequenzstörungsfilters (144) in einer Anbringungsplatte (166), wobei der Filter eine Ummantelung und einen entlang einer Länge des Filters angeordneten Leiter besitzt, wobei die Ummantelung des Filters mit der Anbringungsplatte verbunden ist;

Befestigen der Anbringungsplatte in einer Öffnung (141) einer Trennwand (106) in dem Gehäuse, wobei die Trennwand das Meßwertgebergehäuse in zwei Kammern (108, 110) trennt und die Anbringungsplatte mit einem Ende des Leiters in einer Kammer und dem anderen Ende des Leiters in der anderen Kammer angeordnet wird, gekennzeichnet durch:

Bereitstellen einer Rückhaltewand (120) an der Trennwand, um eine der Kammern in einen Komponentenanbringungsbereich (138) und einen Entwässerungsbereich (140) zu trennen, wobei der Entwässerungsbereich zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der einen der Kammern aufgenommen sein kann, in einen Zugangskanal vorgesehen ist, und

Füllen des Komponentenanbringungsbereichs mit einem Einbettungsmittel (154), um eine Kammer von der anderen abdichtend zu trennen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Füllens des Komponentenanbringungsbereichs mit einem Einbettungsmittel (154) dazu vorgesehen ist, eine Migration von Feuchtigkeit in einer Kammer in die andere Kammer zu verhindern.

12. Meßwertgeber (100) zum Übertragen einer Prozeßvariablen über einen Leiter (134), umfassend:

einen Sensor;

ein Gehäuse (102) mit einer Prozeßhalterung (126), die an einer Basis (114) des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine erste Kammer (108) und eine zweite Kammer (110) besitzt, die durch eine innere Trennwand (106) getrennt sind;

einen Zugangskanal, der an dem Gehäuse benachbart der Prozeßhalterung angeordnet ist und eine Öffnung in die zweite Kammer begrenzt, wobei der Zugangskanal verbindbar ist mit einer externen elektrischen Leitung, welche den Leiter enthält;

eine Elektronik (104) in der ersten Kammer, um ein für eine kompensierte Prozeßvariable repräsentatives Signal bereitzustellen;

eine Durchführungsschaltung (142) umfassend einen Hochfrequenzstörungsfilter (144) mit einer Ummantelung und einem entlang einer Länge des Filters angeordneten Signalstift, wobei ein Ende des Signalstifts in der ersten Kammer angeordnet und mit der Elektronik verbunden ist; und

einen Anschluß in der zweiten Kammer, der mit dem Leiter und mit dem Signalstift verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Trennwand eine Öffnung (141) darin aufweist, wobei die Durchführungsschaltung (142) in der Öffnung angeordnet ist,

die Trennwand eine daran angeordnete Rückhaltewand (120) aufweist; um die zweite Kammer in einen Komponentenanbringungsbereich (138) und einen Entwässerungsbereich (140) zu trennen, wobei der Entwässerungsbereich (140) zum Drainieren von Feuchtigkeit, die in der zweiten Kammer aufgenommen sein kann, in den Zugangskanal vorgesehen ist, und

ein Einbettungsmittel (154) vorgesehen ist, das im wesentlichen den Komponentenanbringungsbereich bis zu einer Oberseite der Rückhaltewand füllt.

13. Meßwertgeber nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugangskanal (136, 137) eine Kreuzung ausbildet, die im wesentlichen bündig mit einer inneren Oberfläche der zweiten Kammer (110) ist.