SE460502B - Kapacitiv kaennare - Google Patents

Description

"4eo 502 - 2- 10 15 20 25 30 35 Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att plast- huset består av en rörformig huvuddel och en bägarformig huv, att kännarelektroden är en stötkraftstabil metalldel och an- ordnad i huven, att skärmelektroden är ett stötkraftstabilt metallrör och är anordnad i den rörformiga huvuddelen, att på insidan av huvuddelen ett anslag är anordnat, på vilket den bakre änden av den framifrån i huvuddelen införda skärm- elektroden vilar, och att den bägarformiga huven och den rör- formiga huvuddelen under införande av en isolerande distans- del mellan elektroderna är sammanfogade och tätt förbundna med varandra.

Vid den kapacitiva kännaren enligt uppfinningen är elektroderna inspända under införande av distansdelen mellan ändväggen av huven och det på insidan av huvuddelen anordnade anslaget, så att de bildar en inre rörställning, vilken upp- visar en stor hållfasthet mot allsidiga stötpåkänningar./Den kapacitiva kännaren uppfyller därför de för användning i ex- plosionsfarliga områden uppställda betingelserna. Den två- delade utformningen av huset möjliggör en enkel montering av kännaren, ty på grund av det i huvuddelen anbragta anslaget skulle det icke vara möjligt att införa elektroderna bakifrån.

Den tvådelade utformningen av huset ger vidare ytter- ligare avsevärda fördelar. Speciellt kan samma huvuddel ah- vändas tillsammans med olika huvar, vilka är utformade för upptagning av olika kännarelektroder. Också kan huvar använ- das, som har en annan färg än huvuddelen av huset, exempel- vis för karaktärisering av olika kännartyper.

De mellan elektroderna anordnade isolerade distansde- larna spelar likaledes med avseende på stötpâkänningarna en viktig roll. Eftersom de av metall bestående elektroderna är väsentligen odeformerbara i axialriktningen, övertager dis- tansdelarna de axiella deformationerna. Speciellt är det möj- ligt att åtminstone så utforma en av distansdelarna, att den bildar en veckningszon, som deformeras elastiskt under en änd- 1- sidestötbelastning.

Fördelaktiga utföranden och vidareutformningar av uppfin- ningen karaktäriseras i underpatentkraven. 10 B 20 25 30 35 460 502 Ytterligare kännetecken och fördelar med uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen av ett utförings- exempel, som visas på bifogade ritning. På ritningen visar: Fig. 1 en längssektion genom en kapacitiv kännare en- ligt uppfinningen i hopmonterat tillstånd och fig. 2 en längssektion genom de båda husdelarna med däri anordnade beståndsdelar före hopmonteringen.

Den i fig. 1 representerade kapacitiva kännaren har ett på ändsidan tillslutet rörformigt plasthus 10, som består av två delar, nämligen en rörformig huvuddel 11 och en bägarfor- mig huv 12. I det inre av huset 10 är tre elektroder anordna- de, nämligen en kännarelektrod 13, en skyddselektrod 14 och en skärmelektrod 15. Kännarelektroden 13 har formen av en plagt burk med en på insidan av ändväggen för huven 12 anlig- gande jämn botten 13a och en vinkelrätt därtill avböjd om- kretskant 13b. Skyddselektroden 14 är en rörformig metalldel av förhållandevis kort längd, som är anordnad med ringa av- stånd bakom sondelektroden i det inre av huven 12 och anligger mot dennas cylindriska innerytor. Mellan elektroderna 13 och 14 är en isolerande distansskiva 16 infogad, vilken håller de båda elektroderna på det önskade avståndet från varandra.

Skärmelektroden 15 är en rörformig metalldel med samma tvär- snittsdimensioner som skyddselektroden 14 dock med väsentligt större längd. Skärmelektroden 15 sträcker sig över den största delen av längden av den rörformiga huvuddelen 11 av huset 10 och skjuter vidare något in i huven 12, där den slutar på litet avstånd från skyddselektroden 14. Mellan skyddselektro- den 14 och skärmelektroden 15 är en distansring 17 infogad.

Elektroderna 13, 14 och 15 kan alla bestå av samma metall, företrädesvis av icke rostande eller förtent stål. Dessa me- talldelar är så formade och dimensionerade, att de är mycket stabila mot stötkrafter, Företrädesvis bildas elektroderna 13 och 14 genom avsnitt av ett stålrör, som exempelvis vid en diameter av 26 mm kan ha en väggtjocklek av 1,5 mm. Kän- narelektroden 13 kan vara utformad av stålplåt av samma tjock- lek.

I huvuddelen 11 av huset är en kopplingsplatta 20 anord- 10 15 20 25 30 35 502 nad, vars främre ändavsnitt skjuter in i huven 12 och anlig- ger mot distansskivan 16. Kopplingsplattan 20 uppbär be- ståndsdelarna hos den elektroniska kopplingen för den kapa- citiva kännaren, vilka icke visas i detalj. Kopplingsbe- ståndsdelarna är förbundna med varandra genom en på kopp- lingsplattan 20 anordnad icke visad tryckt koppling på er- forderligt sätt. Förbindningstrådar 21, 22 och 23 förbinder elektroderna 13, 14 och 15 med den tryckta kopplingen på kopplingsplattan 20.

Husdelarna 11 och 12 kan bestå av samma plast, som ut- väljes i motsvarighet till de erfordrade mekaniska, kemiska och elektriska egenskaperna eller också av olika plaster.

Såsom speciellt lämpat har visat sig polykarbonat, exempel- vis för den bägarformiga huven 12 polykarbonatplast Makrolon Typ 6030 och för den rörformiga huvuddelen 11 polykarbonat- plast Orgalon Typ I 2700. Husdelen 11 har en avstegad inner- diameter, som från den främre änden över den största delen av sin längd är lika med ytterdiametern för skärmelektroden 15, under det att det bakre ändavsnittet av husdelen 11 har en något mindre diameter, så att en ringformig ansats 24 föreligger, pà vilken den bakre ändytan av den rörformade skärmelektroden 15 under införande av en distansring 18 av elastisk plast, exempelvis av silikongummi, anligger. Vägg- tjockleken för den rörformiga husdelen 11 är ungefär likfor- så att det den rörformiga skärmelektroden 15 omgivande I detta avsnitt mig, avsnittet har en något större ytterdiameter. är en gänga 25 bildad, som tjänar för fastsättning av den kapacitiva kännaren i en väggöppning, exempelvis med hjälp av två gängan 25 påskruvade ringmuttrar 26 och 27. Den främre ändytan av den ringformiga husdelen 11 är försedd med en ring- formig utvidgning 28 (fig. 2), i vilken en på den bakre änd- ytan av huven 12 bildad ringformig ansats 29 ingriper. De båda husdelarna 11 och 12 förbindes med varandra genom ultra- ljudsvetsning, varigenom en fast förbindning uppnås mellan dessa husdelar.

Den bakre änden av husavsnittet 11 är snett avskuren under en vinkel av 45° och i den därigenom bildade sneda öpp- 10 15 20 25 30 35 460 502 ningen är en anslutningsplatta 30 av isolermaterial insatt Anslut- ningsplattan 30 uppbär anslutningsklämmor, med vilka den på och fäst däri, exempelvis genom ultraljudsvetsning. kopplingsplattan 20 anbragta elektroniska kopplingen är för- bunden. Fràn anslutningsplattan 30 står en med en innergänga försedd studs 31 ut under rät vinkel. Pâ den saede anslut- ningsplattan 30 kan en med en motsvarande sned yta försedd genomföringsdel 32 under införande av en tätning 33 fästas med en i gängstudsen 31 ingripande skruv 34 i två olika vin- kellägen, så att en pà genomföringsdelen 32 anbragt kabel- genomföring 35, antingen såsom visas i fig. 1 går vinkelrätt mot längsaxeln för huset 10 eller då genomföringsdelen 32 är vriden 1800 ligger i axiell förlängning av husaxeln. Genom- föringsdelen 32 tjänar för genomföring, tätning och dragav- lastande fastsättning av en kabel, som kan vara förbunden med anslutningsklämmorna hos anslutningsplattan 30 och däri- genom upprättar förbindelsen mellan kopplingsplattan 20 och yttre apparaten. Genom snedytförbíndningen mellan huset 10 och genomföringsdelen 32 kan utförandet av kabeln anpassas till de lokala omständigheterna.

Anslutningsplattan 30 uppbär även kopplingsplattan 20 medelst ett på afišiufflífiqšfiiattafl 36 fäst afisiueflinqsëeyeke 36, på vars fria ände en för uppstödning tjänande skummate- rialdel 37 är fäst.

Distansskivan 16 är en plastformdel av ett förhållande- vis hårt, elastiskt plastmaterial. Särskilt lämpliga är ter- moplastiskt bearbetbara polyuretanelastomerer, exempelvis den under benämningen Desmopan i handeln förekommande plas- ten med hårdheten 80 Shore. Plastmaterialformdelen har formen av ett platt skal med två på avstånd från varandra omkring omkretsen förlöpande ringformiga ribbor 40, vilka ligger mel- lan kännarelektroden 13 och skyddselektroden 14. En på dis- tansskivan 16 vidformad stympat konisk genomföring 41 uppta- ger förbindningstrâden 21, som förbinder kännarelektroden 13 med kopplingsplattan 20. Vidare är vid avstándsskivan 16 två utspràng 42 formade, vilka upptager och stöder ändavsnittet av kopplingsplattan 20 i hopmonterat tillstànd. De mot var- \ ' 460 502 10 15 20 25 30 35 andra vända ytorna av utsprången 42 är avsneddade för att underlätta införandet av kopplingsplattan 20 vid hopmonte- ringen.

Distansringen 17 mellan skyddselektroden 14 och skärm- elektroden 15 består liksom avståndsringen 18 av ett elas- tiskt. plastmaterial, exempelvis av ett silikongummi med' hårdheten 40 Shore.

Hopmonteringen av den kapacitiva kännaren skall beskri- vas i samband med fig. 2, som visar de båda husdelarna 11 och 12 med de däri anordnade beståndsdelarna före hopmonte- ringen.

Den med den elektroniska kopplingen bestyckade kopp- lingsplattan 20 fästes utanför huset 11 medelst anslutnings stycket 36 vid anslutningsplattan 30, varpå de erforderliga förbindelserna mellan kopplingsplattan 20 och de på anslut- ningsplattan 30 anbragta anslutningsklämmorna upprättas.

Skärmelektroden 15 inskjutes tillsammans med avståndsringen 18 från framsidan in i den rörformiga huvuddelen 11, tills dess bakre ändyta anligger över avståndsringen 18 mot den ringformiga ansatsen 24. Kopplingsplattan 20 införes bak- ifrån i huset, ända tills anslutníngsplattan 30 ligger rik- tigt i den sneda bakre öppningen av huvuddelen 11. Anslut- ningsplattan 30 förbindes sedan fast med husdelen 11 genom ultraljudsvetsning. Den på den främre änden av anslutnings- stycket 36 anbragta skummaterialdelen 37 ligger mot insidan av den rörformiga skärmelektroden 15 och tjänar för ytterli- gare mekanisk uppstödning av kopplingsplattan 20. Då kan för- bindelsen mellan kopplingsplattan 20 och skärmelektroden 15 upprättas medelst förbindningstråden 23. Därmed har de i hus- delen 11 införda beståndsdelarna av den kapacitiva kännaren uppnått det i fig. 2 visade tillverkningssteget. Den rörfor- miga skärmelektroden 15 skjuter ut något förbi den främre änden av den rörformiga huvuddelen 11 och kopplingsplattan 20. går förbi den främre änden av den rörformiga skärm- elektroden 15.

Kännarelektroden 30 med den därvid vidlödda förbind- 'ningstråden 21, avståndsskivan 16, den rörformiga skydds- 10 15 20 25 30 35 460 502 elektroden 14 med den därvid fastlödda förbindningstråden 22 och avståndsringen 17 införs i serie efter varandra i den bägarformiga huven 12, så att delarna intar det i fig. 2 vi- sade läget. Sedan förbindningstrådarna 21 och 22 fastlötts vid kopplingsplattan 20, instickes ansatsen 29 i utvidgningen 28, ända tills husdelen 11 och huven 12 fogfritt anligger mot varandra. Härvid sammantrycks de elastiska avstándsringarna 17 och 18, varigenom bestående toleranser utjämnas. Därefter förbindes husdelarna 11 och 12 genom ultraljudsvetsning vid förbindningsstället permanent med varandra. Slutligen kan hela innerrummet av huset 10 ingjutas genom en i anslutnings- plattan 30 anordnad (icke visat) öppning med en gjutmassa.

Därmed är monteringen av den kapacitiva kännaren avslutad.

I hopmonterat tillstånd såsom visas i fig. 1 är elektro- derna 13, 14 och 15 fast inspända mellan ändväggen av huven 12 och den ringformiga ansatsen 24 under infogande av dis- tansdelarna 16, 17 och 18. Den elastiska deformeringen av av- stàndsringarna 17 och 18 utjämnar bestående toleranser.

De tre elektroderna 13, 14 och 15 bildar tillsammans med distansdelarna 16, 17 och 18 en ställning, som tilldela: kän- naren en stor motståndsförmàga mot axiella och radiella stöt- påkänningar. Omkretskanten 13b av den burkformiga kännar- elektroden 13 åstadkommer, att mellan bottnen 13a och dis- tansskivan 16 ett hålrum 43 uppkommer, som upptager de av axiella stötkrafter orsakade elastiska deformationerna av bottnen 13a utan att fara föreligger för att skada distans- skivan 16. De mellan omkretskanten 13b och skyddselektroden 14 liggande ribborna 40 hos distansskivan 16 bildar en veck- ningszon, vilken upptager de över omkretskanten 13b överför- da axiella stötkrafterna. Ribborna 40 är så utbildade, att de elastiskt sammanpressas genom sådana axiella stötkrafter och efter belastningens upphörande åter intager den ursprung- liga formen och läget. Såsom vederlag för upptagandet av de axiella stötkrafterna tjänar ansatsen 24, på vilken stötkraf- terna överförs över de elektroderna 14 och 15 bildande stål- rören, varvid de däremellan infogade elastiska distansring- *arna 17 och 18 utövar en buffertverkan. l, i-460 502 (H 10 15 20 25 30 35 Skummaterialdelen 37 upptager axiella stötkrafter, som överförs genom gjutmassan, elastiskt och avleder dessa över anslutningsstycket 36 till anslutningsplattan 30, varigenom kopplingsplattan är skyddad mot axiella stötkrafter.

Radiellt verkande stötkrafter upptages i första hand av .skärmelektroden 15, som till följd av sin utformning som stålrör uppvisar en stor motståndsförmàga mot radiella pá- känningar. Det utskjutande främre ändavsnittet av den rör- formiga skärmelektroden 15 förstyvar förbindningsstället mel- lan husdelarna 11 och 12. Den bägarformiga huven 12 är lika- ledes mycket yäl förstyvad mot radiella stötpàkänningar genom den rörformiga skyddselektroden 14 och den burkformiga kän- narelektroden 13. Elektroderna 13, 14 och 15 är à ena sidan genom valet av materialet (stål) och å andra sidan genom formen och dimensioneringen så utbildade, att de elastiskt kan upptaga de uppkommande stötbelastningarna utan permanent deformation.

Den tvàdelade utformningen av huset 10 möjliggör och un- derlättar hopmonteringen av den kapacitiva kännaren. Till följd av ansatsen 24, som är anordnad såsom mekaniskt veder- lag för upptagningen av stötkrafterna, är nämligen en inbygg- nad av elektroderna från anslutningssidan, såsom är vanligt vid kända kapacitiva kännare, icke längre möjlig. Därutöver ger den tvådelade utformningen av huset ytterligare fördelar.

Sålunda är det möjligt att på samma husdel 11 med däri anord- nade skärmelektrod och.kopplingsplatta anbringa olika huvar 12. Dessa huvar kan exempelvis ha olika former för upptagande av olika sondelektroder och de kan för karaktärisering av olika sonder ha olika färger.

Den beskrivna utföringen av kännaren är naturligtvis icke inskränkt till det fallet, att tre elektroder, nämligen utom kännarelektroden och skärmelektroden, en däremellan lig- gande skyddselektrod,föreligger. Ändringen till den kapaciti- va kännare som blott har en kännarelektrod och en rörformig skärmelektrod är utan vidare uppenbar för fackmannen. I detta fall anordnas blott kännarelektroden med distansskivan i den bägarformiga huven och skärmelektroden sträcker sig ända till 460 502 distansskivan, vilket uppnås genom lämplig dimensionering av huven och/eller den utskjutande delen av skärmelektroden.

Naturligtvis kan också omkretskanten för den burkformiga kän- narelektroden vara motsvarande längre.

I varje fall uppvisar den kapacitiva kännaren en stor mekanisk hållfasthet och den är särskilt motståndskraftig mot axiella och radiella stötpåkänningar. Den kopplingsplat- tan omgivande rörformiga skärmelektroden åstadkommer en god elektrisk avskärmning av den elektroniska kopplingen.

Claims (13)

4:60 502 ' 10 PÅTENTKRAV

1. l. Kapacitiv kännare med ett rörformigt vid änden till- slutet plasthus, en i det inre av huset vid dess ändyta anordnad kännarelektrod, en i axiéll riktning med ringa av- stånd till kännarelektroden anslutande, och koaxiellt med denna i husets inre anordnad rörformig skärmelektrod, alter- nativt att mellan kännarelektroden och den rörformiga skärmel- ektroden en rörformig skyddselektrod är så anordnad koaxiellt med skärmelektroden,att den ligger med ringa avstånd från kännarelektroden och skärmelektroden, och med en i det inre av huset anordnad elektronisk koppling, som å ena sidan är förbunden med elektroderna och å andra sidan med en på baksidan av huset utgående kabel, k ä n n e t e c k n a d av att plast- huset (10) består av en rörformig huvuddel (ll) och en bägar- formig huv (l2), att kännarelektroden (13) är en stötkraftsta- bil metalldel, som är anordnad i'huven (12) vid dess ände, att skärmelektroden (15) är ett stötkraftstabilt metallrör, som är anordnat i den rörformiga huvuddelen (ll), att på insidan av huvuddelen (ll) ett anslag (24) är anordnat, mot vilket den bakre änden av den framifrån in i huvuddelen (ll) införda skärmelektroden (15) vilar, och att den bägarformiga huven (12) och den rörformigafhuvuddelen (ll) under infogande av en isolerande distansdel mellan elektroderna är sammanfogade och tätt förbundna med varandra.

2. Kännare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att skyddselektroden (14) är ett stötkraftstabilt metallrör, som under infogande av en isolerande distansdel (16) är anordnad i huven (12) i anslutning till kännarelektroden (13).

3. Kännare enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att kännarelektroden (13) är purkformig.

4. Kânnare enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k- n a d av att elektroderna (13, 14, 15) består av stål.

5. Kånnare enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k- n a d av att anslaget (24) bildas av en ringformig ansats i den rörformiga huvuddelen (ll).

6. Kännare enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att mellan skärmelektroden (15) och anslaget (24) är infogad en elastiskt deformerbar distansring (18).

7. Kännare enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k- n a d av att skärmelektroden (15) är så lång, att den stàr ut förbi den främre änden av den rörformiga huvuddelen (ll) då den är införd ända till anslaget (24).

8. Kännare enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k- n a d av att de isolerande distansdelarna (16, 17) mellan elek- troderna (13, 14, 15) är elastiskt deformerbara.

9. Kännare enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att minst en (17) av de mellan elektroderna (13, 14, 15) anordnade distansdelarna (16, 17) består av en elastomer, exempelvis av silikongummi.

10. Kännare enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att minst en (16) av de mellan elektroderna (13, 14, 15) anordnade distansdelarna (16, 17) är en plastformdel med en deformation möjliggörande formgivning.

11. ll. Kännare enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att plastformdelen (16) har två på avstånd från varandra liggande omkretsribbor (40), som ligger i mellanrummet mellan elektroder- na (13, 14) och under inverkan av en ändsidig stötpàkänning för bildande av en veckzon är elastiskt deformerbara på varandra.

12. Kännare enligt krav 10 eller ll, k ä n n e t e c k n a d av att plastmaterialformdelen (16) består av en polyuretanelastomer.

13. Kännare enligt något av kraven 10-12, vid vilken den el- ektroniska kopplingen är anordnad på en i det inre av huset (10) anordnad kopplingsplatta (20), k ä n n e t e c k n a d av att kopplingsplattan (20) är fäst i den rörformiga huvuddelen (ll) och är så lång, att den i husets (10) hopmonterade tillstànd när till den i huven (12) anordnade plastformdelen (16), och att på plastformdelen (16) är utformade utspràng (42), mellan vilka ândavsnittet av kopplingsplattan (20) är infört.