WO2012013444A1

WO2012013444A1 - Vorrichtung und verfahren zur sicherung der befestigung des koaxial um die messsonde angeordnete rohres einer messsondeneinheit des füllstandsmessgerät an einem prozessanschlusselement

Info

Publication number: WO2012013444A1
Application number: PCT/EP2011/061089
Authority: WO
Inventors: Dirk Osswald
Original assignee: Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-02-02
Also published as: CN103069257B; DE102010038732A1; CN103069257A; US20130127156A1; US9234783B2; DE102010038732B4

Abstract

Die Anmeldung beinhaltet ein Verfahren zur Befestigung eines koaxial um eine Messsonde angeordnete Rohres einer Messsondeneinheit eines Füllstandsmessgerät, wobei die Messsondeneinheit aus einer seil- oder stabförmigen Messsonde von einem um die Messsonde koaxial angeordneten Rohr umschlossen wird, wobei die Messsondeneinheit mittels einem Prozessanschlusselement an dem Behälter befestigt wird, wobei die Messsonde und das koaxial um die Messsonde angeordnete Rohr der Messsondeneinheit an dem Prozessanschlusselement lösbar befestigt wird. Die Anmeldung umfasst, dass in einem ersten Verfahrensschritt das koaxial angeordnete Rohres über einen formschlüssige Gewindeverbindung in einem definierten Befestigungsbereich an dem Prozessanschlusselement lösbar befestigt wird, und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die lösbaren, formschlüssigen Gewindeverschraubung des koaxial angeordnete Rohres an dem Prozessanschlusselement mittels einer radial einwirkenden Verformung des in dem Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement befestigten, koaxial angeordneten Rohres gesichert wird. Desweiteren beinhaltet und umfasst die Anmeldung eine entsprechende Vorrichtung zur Befestigung eines koaxial um eine Messsonde angeordneten Rohres einer Messsondeneinheit eines Füllstandsmessgeräts.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Sicherung der Befestigung des koaxial um die Messsonde angeordnete Rohres einer Messsondeneinheit des

Füllstandsmessgerät an einem Prozessanschlusselement

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur

Befestigung eines koaxial um die Messsonde angeordneten Rohres einer

Messsondeneinheit eines Füllstandsmessgeräts gemäß dem Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs 1 oder des Verfahrensanspruchs 5.

In der Automations- und Prozesssteuerungstechnik sind zwei unterschiedliche Messprinzipien bekannt, die es erlauben mittels einer in den Behälter eingeführten Messsonde den Füllstand eines Mediums im Behälter zu bestimmen. Die

Anmelderin ist im Bereich der industriellen Automations- und

Prozesssteuerungstechnik tätig und stellt industrielle Messgeräte, bzw. Feldgeräte her. Sie vertreibt diese Feldgeräte mit in den Behälter eingeführten Messsonden zur Füllstandsbestimmung bzw. Grenzstandbestimmung eines Mediums in einem Behälter u. a. unter dem Namen Levelflex, Liquicap oder Solicap.

Ein angewendetes Messprinzip beruht auf einer Kapazitätsmessung. In diesem Fall wird die Messsonde als kapazitive Sonde, bzw. als Elektrode verwendet. Sie wird in den Behälter eingeführt und eine Kapazität eines durch die Sonde und die diese umgebende Behälterwand gebildeten Kondensators gemessen. Die gemessene Kapazität entspricht der Summe aus einer Grundkapazität des leeren Behälters, dem Produkt aus einem füllgutspezifischen Kapazitätszunahmefaktor des Füllguts und dessen Füllhöhe.

Ein weiteres Messprinzip basiert auf einer Laufzeitmessung. Dabei erzeugt das Füllstandsmessgerät elektromagnetische Signale, die es entlang einer als

Wellenleiter dienenden Messsonde in den Behälter sendet. Ein Anteil dieser elektromagnetischen Signale wird wiederum aufgrund einer Änderung des

Dielektrizitätszahl des die Messsonde umgebenden Mediums an der Füllgutoberfläche des Füllguts zurück reflektiert, und dessen Echosignal nach einer vom Füllstand abhängigen Laufzeit wieder empfangen. Das Füllstandsmessgerät ermittelt aus der Laufzeitdifferenz, der zwischen dem Aussenden des Messsignals und dem Empfang des durch die Reflektion an der Füllgutoberfläche entstandenen Echosignals vergangenen Zeit, unter Berücksichtigung der

Ausbreitungsgeschwindigkeit des Messsignals den zurückgelegten Laufweg. Das FMCW-Verfahren - Frequency Modulated Continuous Waves- , bei dem der Frequenzbereich eines kontinuierlichen Messsignal verändert und die Distanz durch die Frequenzdifferenz des ausgesendeten zum reflektierten Messsignal gemessen wird, ist in dem Zusammenhang mit dem obigen Messprinzip und den obig beschriebenen Messsonden, Wellenleitern, Oberflächenwellenleiter oder Koaxialwellenleiter ebenfalls ausführbar.

Bei der Zeitbereichsreflektometrie - Time Domain Reflection - wird beispielsweise nach der Methode der geführten Mikrowelle, ein Hochfrequenzimpuls entlang eines Sommerfeldschen Wellenleiters, eines Goubauschen Wellenleiters oder eines Koaxialwellenleiters ausgesendet. Trifft dieses elektromagnetische Signal auf eine Füllgutoberfläche im Behälter, so wird zumindest ein Teil des Signals aufgrund des an dieser Mediengrenze bestehenden Impedanzsprunges zurückreflektiert. Die empfangene Signalamplitude als Funktion der Zeit stellt das Echosignal dar. Jeder Wert dieses Echosignals entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand vom Sende- und Empfangselement reflektierten Echos. Die Echosignale weisen ausgeprägte Maxima auf, die den jeweils an der Füllgutoberfläche reflektierten Anteilen der elektromagnetischen Signale entsprechen. Aus der Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden des elektromagnetischen Signals und dem Empfang der Maxima wird die Laufzeit ermittelt. Anhand der baulichen

Abmessungen der Messanordnung, insb. der Einbauhöhe des Füllstandmessgeräts im Bezug zu dem Behälter, und der Ausbreitungsgeschwindigkeiten der

elektromagnetischen Signale in einem oberhalb des oberen Füllguts befindlichen Medium, z.B. Luft, ergibt sich aus der Laufzeit die Füllhöhe des Füllguts im

Behälter und damit der im Behälter vorliegende Füllstand. In den folgenden Referenzen werden der Aufbau solcher Messsonden und die Einkopplung der Messsignale in diese Messsonden beschrieben.

In der DE 10 2004 060 1 19 A1 ist eine Einkoppeleinheit für ein

Zeitbereichsreflektometer aufgezeigt, bei der das Sondenelement über eine

Gewindeverschraubung mit der Einkoppeleinheit der Messsonde verbunden wird. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass sich das Sondenelement austauschen und vor Ort montieren lässt.

Weitere Verbindungen von Sondenelementen mit Einkoppeleinheiten sind in der US 6,178,817 B1 , DE 100 45 235 A1 und der DE 100 03 941 A1 gezeigt. Bei dieser Art von Messsondenverbindungen wird das Sondenelement mit einem

Gewindeansatz mittels eines Verbindungselements außerhalb der Einkoppeleinheit im Prozessraum miteinander verbunden.

Die oben beschriebenen Messsondenverschraubungen sind auch bei einem

Messgerät, das nach einer kapazitiven oder konduktiven Messmethode arbeitet, einsetzbar. In der DE 2003 00 901 U1 wird eine einfache Messsondenbefestigung für ein kapazitives Messgerät beschrieben.

Vorzugsweise werden sowohl für die kapazitive Füllstandsmessung als auch für die Füllstandsmessung nach dem Laufzeitprinzip so genannte koaxiale Sonden als Messsondeneinheiten eingesetzt. Diese umfassen einen Innenleiter als Messsonde und einen die Messsonde koaxial umgebendes Rohr als Schirmleiter. Koaxiale Sonden bieten den Vorteil, dass die damit ausgeführten Messungen vollständig unabhängig von der Einbausituation der Messsonde im Behälter erfolgen.

Demzufolge haben Form und elektrische Eigenschaften des Behälters keinerlei Einfluss auf die Messung mehr. Gleichzeitig wird durch den Schirmleiter ein

Maximum an Signalqualität erreicht. Einflüsse durch äußere Störungen und

Verlustleistungen werden hierdurch erheblich reduziert. Um eine solche koaxiale Sonde für eine kapazitive Füllstandsmessung und/oder eine Füllstandsmessung nach dem oben beschriebenen Laufzeitprinzip einsetzen zu können, ist es zwingend erforderlich, dass der Innenleiter bzw. Messsonde gegenüber dem koaxial angeordneten Rohr bzw. Schirmleiter galvanisch isoliert ist und dass der Schirmleiter elektrisch auf einem Bezugspotential, vorzugsweise auf Masse, liegt. Aus diesem Grund darf es auch bei einem Einsatz in einem mit einem elektrisch leitfähigen Füllgut gefüllten Behälter keine galvanische Verbindung zwischen dem Innenleiter und dem Schirmleiter entstehen. Eine solche galvanische Verbindung würde zu einem Kurzschluss führen, der sowohl die kapazitive

Füllstandsmessung als auch die Füllstandsmessung nach dem Laufzeitprinzip unmöglich macht.

Nach dem Stand der Technik gibt es verschiedene Ansätze für lösbare, galvanisch getrennte Befestigungen von der Messsonde und dem koaxial um die Messsonde angeordnetem Rohr der Messsondeneinheit eines Füllstandsmessgeräts. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sich die Messsonde oder das koaxial

angeordnetem Rohr durch Vibrationen oder durch eine außerordentliche

Krafteinwirkung auf deren Befestigungen eigenständig lösen können. Löst sich eine Messsonde oder ein koaxial um die Messsonde angeordnetes Rohr vollständig aus der Befestigung an dem Prozessanschlusselement, ist eine

Messung mit dieser Messsondeneinheit nicht mehr möglich: Des Weiteren kann eine abgefallene Messsonde oder ein abgefallenes, koaxiales Rohr der

Messsondeneinheit in einem Trichtersilo, die im unteren Bereich meist eine

Förderschnecke oder Pumpe aufweisen, einen großen Schaden anrichten.

In der DE 10 2006 053 399 A1 ist ein Messsondensicherung mittels einem

Sprengring oder einem O-Ring, welche zur Sicherung gegen selbständiges Lösen in die Ausnehmungen an der Messsonde und in der Messsondenhalterung eingreift. Wobei der Eingriff des Sprengrings oder des O-Rings in die Ausnehmung in der Messsondenhalterung durch Aufbringung einer vorgegeben axialen Zugkraft überwunden werden kann und somit die Messsonde von dem

Prozessanschlusselement separiert werden kann.

Eine Sicherung des koaxial um die Messsonde angeordneten Rohres gegen unbeabsichtigtes Lösen der Befestigung, insbesondere aufgrund von auftretenden Vibrationen am Messgerät oder Behälter, ist in dem Stand der Technik nicht gezeigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine koaxiale Messsondeneinheit aus einer Messsonde mit einer die Messsonde koaxial umgebenden Rohr für ein Messgerät zu schaffen, die eine einfache, sichere und kostengünstige Befestigung des koaxial um die Messsonde angeordneten, galvanisch getrennten Rohres ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Vorrichtungsanspruchs 1 , sowie durch den Gegenstand des Verfahrensanspruch 5.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindungen finden sich in den

Vorrichtungsmerkmalen der jeweils abhängigen Ansprüche 2 - 4 und den

Verfahrensmerkmalen 6 - 9 wieder.

Die Erfindung beinhaltet ein Füllstandsmessgerät, das einen Füllstand bzw.

Grenzstand eines im Prozessraum eines Behälters befindlichen Mediums mittels einem Mikrowellen-Laufzeitmessverfahren und/oder einem kapazitivem

Messverfahren ermittelt und/oder überwacht und zumindest aus einem

Messumformer und einer Messsondeneinheit besteht, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befestigung eines koaxial um die Messsonde angeordnete Rohres einer Messsondeneinheit, die zumindest aus einer seil- oder stabförmigen

Messsonde und einem um die Messsonde koaxial angeordneten Rohr aufgebaut ist, wobei die Befestigung der Messsondeneinheit an dem Behälter mittels einem Prozessanschlusselement ausgebildet ist, wobei die Messsonde und das koaxial um die Messsonde angeordnete Rohr der Messsondeneinheit über eine lösbare Befestigung an dem Prozessanschlusselement angebracht ist, wobei die lösbare Befestigung des koaxial angeordneten Rohres über einen formschlüssige

Gewindeverschraubung in einem definierten Befestigungsbereich an dem

Prozessanschlusselement ausgestaltet ist, und wobei eine Sicherung der lösbaren, formschlüssigen Gewindeverbindung des koaxial angeordnete Rohres an dem Prozessanschlusselement mittels einer radial einwirkenden Verformung des in dem definierten Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement befestigten, koaxial angeordneten Rohres ausgestaltet ist.

In einer ergänzenden Ausgestaltung ist die radial einwirkende Verformung des in dem definierten Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement

befestigten, koaxial angeordneten Rohres durch eine äußere Krafteinwirkung auf das koaxial angeordneten Rohres zumindest in dem definierten

Befestigungsbereich mittels Pressbacken vorgesehen.

In einer ersten Ausgestaltung ist die radial einwirkenden Verformung des in dem definierten Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement befestigten, koaxial angeordneten Rohres mittels Pressbacken mit einer mehreckigen

Aussparungsöffnung ausgestaltet.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung ist die radial einwirkenden Verformung des in dem definierten Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement

befestigten, koaxial angeordneten Rohres mittels Pressbacken mit einer ovalen Aussparungsöffnung ausgestaltet.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Pressbacken zumindest zweiteilig und/oder gleichförmig ausgestaltet und spiegelsymmetrisch angeordnet.

Desweiteren beinhalte die Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines koaxial um eine Messsonde angeordnete Rohres einer Messsondeneinheit eines

Füllstandsmessgerät, wobei das Füllstandsmessgerät zur Ermittlung und

Überwachung eines Füllstandes eines im Prozessraum eines Behälters befindlichen Mediums mittels einem Mikrowellen-Laufzeitmessverfahren und/oder einem kapazitivem Messverfahren verwendet wird, wobei die Messsondeneinheit aus einer seil- oder stabformigen Messsonde von einem um die Messsonde koaxial angeordneten Rohr umschlossen wird, wobei die Messsondeneinheit mittels einem Prozessanschlusselement an dem Behälter befestigt wird, wobei die Messsonde und das koaxial um die Messsonde angeordnete Rohr der Messsondeneinheit an dem Prozessanschlusselement lösbar befestigt wird, wobei in einem ersten Schritt das koaxial angeordnete Rohres über einen formschlüssige Gewindeverbindung in einem definierten Befestigungsbereich an dem Prozessanschlusselement lösbar befestigt wird, und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die lösbaren, formschlüssigen Gewindeverbindung des koaxial angeordnete Rohres an dem Prozessanschlusselement mittels einer radial einwirkenden Verformung des in dem Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement befestigten, koaxial angeordneten Rohres gesichert wird.

Gemäß einem weiteren Verfahrensschritt wird die radial einwirkende Verformung durch eine Krafteinwirkung auf das koaxial angeordneten Rohres mittels

Pressbacken des in dem definierten Befestigungsbereich des am

Prozessanschlusselement befestigten, koaxial angeordneten Rohres ausgeführt.

In einer ergänzenden Verfahrensschritt wird mittels der Pressbacken mit einer mehreckigen Aussparungsöffnung eine punktuelle, radial einwirkenden Verformung des in dem definierten Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement befestigten, koaxial angeordneten Rohres erzeugt.

In einer ergänzenden Verfahrensschritt wird dass mittels der Pressbacken mit einer ovalen Aussparungsöffnung eine flächige, radial einwirkenden Verformung des in dem definierten Befestigungsbereich des am Prozessanschlusselement

befestigten, koaxial angeordneten Rohres erzeugt. In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt werden die zumindest zweiteilig ausgebildeten Pressbacken mit der entsprechenden Aussparungsöffnung um das koaxial angeordnete Rohr im Befestigungsbereich mittels einer definierten Kraft geschlossen wird und durch die dadurch auftretende radial einwirkenden

Verformung des in dem definierten Befestigungsbereich des am

Prozessanschlusselement befestigten, koaxial angeordneten Rohres eine

Drehsicherung des Gewindeverbindung erzeugt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit den zugehörigen

Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Die Bauteile oder Bauteilgruppen der in den Figuren dargestellten

Ausführungsbeispiele, die sich in ihrem Aufbau und/oder in ihrer Funktion entsprechen, sind zur besseren Übersicht und zur Vereinfachung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Füllstandsmessgeräts der Prozessmesstechnik mit dem erfindungsgemäßen Messsondeneinheit,

Fig. 2 mehrere Darstellungen der Messsondeneinheit aus

Prozessanschlusselement, Messsonde und koaxial um die Messsonde

angeordnetem Rohr,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung A-A aus >Fig. 2 der erfindungsgemäßen Befestigung durch die Verformung des Rohres im Befestigungsbereich des Prozessanschlusses mittels Pressbacken, und

Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht und eine vergrößerte, dreidimensionale

Darstellung der mehreckigen Pressbacken zur Sicherung der lösbaren,

formschlüssigen Gewindeverbindung des koaxial angeordnete Rohres an dem Prozessanschlusselement mittels einer radial einwirkenden Verformung. In Fig. 1 ist eine ist ein Füllstandsmessgerät 2 als Zeitbereichsreflektometer bzw. TDR-Messsystem zur Ermittlung des kontinuierlichen Füllstandes F eines Mediums

5 im Prozessraum 6 eines Behälters 4 anhand der Laufzeitmessmethode eines Sendeimpulses M an einer Messsondeneinheit 7 dargestellt. Der

prozessberührende Teil der Messsonde 9, der üblicherweise als ein Stab oder ein Seil ausgebildet ist, stellt hierbei den messaktiven Bereich der Messsondeneinheit 7 dar. Der messinaktiven Bereich der Messsondeneinheit 7 dient im Wesentlichen zur Halterung der Messsonde 9 in einem Prozessanschlusselement 8 und zur Einkopplung bzw. Beaufschlagung des Sendeimpulses M in die Messsonde 9. Das Sondeneinkoppelelement bzw. das Prozessanschlusselement 8 des

Füllstandsmessgeräts 2 ist beispielsweise über ein Prozessgewinde 19 mit einem Flansch bzw. Prozesseinschraubung 20 verbunden, der wiederum an dem Behälter

6 angebracht ist. Der in das Prozessanschlusselement 8 hineinragende Teil der Messsonde 9 und die metallische Wand des Prozessadapters 22 bilden in diesem messinaktiven Bereich der Messsondeneinheit 7 einen koaxialen Wellenleiter. Es ist natürlich auch möglich, dass ein spezieller Außenleiter in dem

Prozessanschlusselement 8 integriert ist. Über das als Koaxialsystem ausgebildete Prozessanschlusselement 8 wird das in einer Hochfrequenzeinheit im

Messumformer 3 erzeugte hochfrequente Messsignal als Sendeimpuls M in die Messsonde 9 eingekoppelt. Dieses Koaxialsystem im messinaktiven Bereich der Messsondeneinheit 7 ist so ausgebildet, dass der Sendeimpuls M in diesem

Koaxialsystem nahezu verlustfrei eingekoppelt, ausgekoppelt und übertragen werden kann. Die Aufgrund von Änderungen des Wellenwiderstands zumindest teilweise reflektierten Nutzechosignale N laufen an der Messsonde 9 zurück und werden von der Messelektronik bzw. Hochfequenzeinheit im Messumformer 3 empfangen. Die Messsondeneinheit 7 ist in dieser Darstellung in Fig. 1 als koaxiale Messsondeneinheit 7, bestehend aus einer Messsonde 9 und einem die

Messsonde 9 koaxial umgebenden Rohr 10 bzw. rohrförmigen Außenleiter, dargestellt. Diese koaxiale Messsondeneinheit 7 haben wie schon beschrieben, den Vorteil, dass die kapazitive Füllstandsmessungen und Füllstandsmessungen mittels geführter Mikrowellen vollständig unabhängig von der Einbausituation der Messsondeneinheit 7 im Behälter 4 erfolgen. Demzufolge haben Form und elektrische Eigenschaften des Behälters 4 keinerlei Einfluss auf die Messung des Füllstands nach den beiden Messmethoden. Zugleich wird durch den Außenleiter ein Maximum an Signalqualität erreicht, da durch die Abschirmung mittels dem Außenleiter 10 elektromagnetischen Einflüsse durch äußere Störungen,

Fremdeinstrahlung und Verlustleistungen auf das Messsignal hierdurch erheblich reduziert werden können.

Die TDR-Messmethode arbeitet nach folgendem Messprinzip, dass über die Messsonde 9 hochfrequente Messsignale als ein Sendeimpuls M in Richtung des Mediums 5 bzw. in den Prozessraum 6 ausgesendet werden. Dieser Sendeimpuls M wird entweder aufgrund einem DK-Wert-Sprung bzw. einer Diskontinuität der Dielektrizitätskonstante zr des die Messsonde 9 umgebenden Stoffes bzw.

Mediums 5 als Nutzechosignal N oder aufgrund einer Änderung der Geometrie der Messsonde 9 teilweise als Störechosignal zurückreflektiert. Eine Diskontinuität der Dielektrizitätskonstanten zr bzw. des Wellenwiderstands liegt beispielsweise an der Grenzschicht 17 des Mediums 5 vor, wenn die Dielektrizitätskonstante zr2 der dem Medium 5 überlagerten Gasphase, insbesondere bei Luft zr2 gleich 1 , kleiner ist als die Dielektrizitätskonstante εΜ des Mediums 3. Mit Hilfe der gemessenen Laufzeit und der Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit des hochfrequenten Messsignals wird durch eine Umrechnungsformel die zurückgelegte einfache Laufstrecke ermittelt. Der Füllstand F des Mediums 5 im Behälter 4 entspricht der Höhe des Behälters 4 bzw. dem Ort der Einkopplung der hochfrequenten

Messsignale in die Messsonde 7 minus der zurückgelegten einfachen Laufstrecke der hochfrequenten Messsignale. Unter Berücksichtigung der Geometrie des Behälters 4 wird dann der Füllstand F des Mediums 5 als relative oder absolute Größe ermittelt. Damit das Medium 3 in dem Rohr 10 entsprechend dem Füllstand F aufsteigen kann, ist zumindest eine Öffnung 18 in dem Rohr 10 und/oder dem Prozessanschlusselement 8 eingebracht. Die empfangenen hochfrequenten Messsignale, bestehend aus Nutzechosignalen N, Sendeimpulsen M und Störechosignalen, werden darüber hinaus in einer Regel- /Auswerteeinheit im Messumformer 3 messtechnisch und signaltechnisch ausgewertet, indem diese beispielsweise gefiltert, zeittransformiert und geglättet werden. Der so erhaltenen Messwert des Füllstands F oder eine die gesamte Messsituation abbildende Echokurve werden beispielsweise über eine

Busschnittstelle auf den Feldbus 22 an beispielsweise eine Leitstelle und/oder weitere Feldgeräte weitergeleitet. Der Messwert des Füllstands 2 oder die

Echokurve können jedoch auch an einem integrierten Display oder einer Ausgabe- /Eingabeeinheit des Füllstandsmessgeräts 2 dargestellt werden. Die

Energieversorgung des Füllstandmessgeräts 2 wird beispielsweise mittels einer Zweidraht-Leitung realisiert. Eine zusätzliche Versorgungsleitung 21 zur

Energieversorgung entfällt, wenn es sich bei dem Füllstandmessgerät 2 um ein so genanntes Zweileiter-Messgerät handelt, dessen Kommunikation über den Feldbus 22 und die Energieversorgung über die Versorgungsleitung 21 ausschließlich und gleichzeitig über eine Zweidrahtleitung erfolgt. Die Datenübertragung bzw.

Kommunikation über den Feldbus 22 wird beispielsweise nach dem CAN-, HART-, PROFIBUS DP-, PROFIBUS FMS-, PROFIBUS PA-, oder FOUNDATION

FIELDBUS- Standard umgesetzt.

Das erfindungsgemäße Befestigungssystem dem die Messsonde 9 koaxial umgebenden Rohres 10 an dem Prozessanschlusselement 8 ist beispielsweise auch bei einem Füllstandsmessgerät 2, das nach einem kapazitiven Messverfahren arbeitet, einsetzbar. Mit dem kapazitiven Messverfahren ist sowohl eine

kontinuierliche Messung des Füllstandes F als auch die Signalisierung des

Erreichens eines vorgegebenen Grenzstandes eines Mediums 5 möglich. Dabei bilden das koaxiale Messsondeneinheit 7 aus einer Messsonde 9 und dem die Messsonde 9 umgebenden Rohr 10 einen Kondensator, dessen Kapazität von den Füllstand F des Mediums 5 in dem Behälter 4 welches als Dielektrikum abhängig ist. Aus der Änderung der Kapazität kann auf den Füllstand F geschlossen werden kann. Wenn sich der Bedeckungsgrad der Messsondeneinheit 7 mit dem Medium 5 bzw. der Füllstand F des Mediums 5 im Behälter 4 ändert, wird eine nahezu proportionale Änderung der Kapazität von diesem Messaufbau detektiert. Ein annähernd analoges Messprinzip beruht auf einem konduktivem Messverfahren, bei dem die Änderung der Leitfähigkeit in Abhängigkeit des Füllstands eines leitfähigen Mediums im Behälter ermittelt wird. Die unterschiedlichen

Ausführungsbeispiele zur Messung der Kapazität lassen sich beispielsweise den Offenlegungsschriften DE 101 57 762 A1 oder DE 101 61 069 A1 der Anmelderin entnehmen. Üblicherweise wird zur Messung des Kapazitätswerts der

Messsondeneinheit 7 mit einem Ansteuersignal beaufschlagt, bei dem es sich meist um eine elektrische Wechselspannung handelt. Die Messsonde 9 ist üblicherweise entweder als ein Stab oder ein Seil ausgebildet.

Vor der Montage des Füllstandsmessgeräts 2 an dem Flansch oder

Prozessverschraubung an dem Behälters 4 wird an dem Prozessanschlusselement 8 zuerst die Messsonde 9 und danach das koaxial um die Messsonde 9

angeordnete Rohr 10 mittels einer Befestigung 1 1 befestigt. Die Befestigung 1 1 ist beispielsweise als eine Gewindeverschraubung 12 mittels eines Gewindes an der Messsonde 9 und eines Gewindes an dem Prozessanschlusselement 8 in definierten Befestigungsbereich 13 vorgesehen.

In der DE 10 2006 053 399 A1 ist ein Sicherung der Messsonde 9 mittels einem Sprengring oder einem O-Ring, welche zur Sicherung gegen selbständiges Lösen in die Ausnehmungen an der Messsonde 9 und in der Prozessanschlusselement 8 eingreift, so dass durch Aufbringung einer vorgegeben axialen Zugkraft diese Sicherung überwunden werden kann und somit die Messsonde 9 von dem

Prozessanschlusselement 8 getrennt werden kann. Ein unabsichtliches Lösen der durch die Gewindeverschraubung in dem Prozessanschlusselements 8 gehaltenen Messsonde 9 aufgrund von Vibrationen und Erschütterungen wird durch dieses Sicherungselement als Sprengring verhindert. Die erfindungsgemäßen Sicherung des die Messsonde 9 koaxial angeordneten Rohr 10 ist in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt. Nachdem die Messsonde 9 in dem Prozessanschlusselement 8 befestigt und gesichert wurde, wird das koaxial um die Messsonde 9 angeordnete Rohr mittels einer Drehbewegung 25 mit der

Gewindeverschraubung 12 als Befestigung 1 1 an dem Prozessanschlusselement 8 fixiert. Zur einfacheren Montage des Rohres 10 an dem Prozessanschlusselement 8 ist vorgesehen, dass das Gewinde an dem Prozessanschlusselement 8 und das Gewinde in dem Rohr 10 den gleiche Nenndurchmesser, die gleiche Gangzahl, die gleiche Steigung der Gewindegänge und die gleiche Flankenform aufweisen. Da sich diese Gewindeverschraubung aufgrund von Vibrationen und Unterschiede in der thermischer Ausdehnung der Materialien lösen kann, ist erfindungsgemäß eine zusätzliche Sicherung der Gewindeverschraubung 12 vorgesehen. Zur Sicherung der leichtgängigen, formschlüssigen Gewindeverschraubung 12 zwischen dem Gewinde an dem Prozessanschlusselement 8 und dem Gewinde in dem Rohr 10 in einem Befestigungsbereich 13 ist erfindungsgemäß vorgesehen, durch eine zumindest partielle Verformung 14 des Querschnitts des Rohres 10 die einzelnen Gewindegänge gegeneinander zu verspannen, so dass in den verformten

Bereichen des Gewindes zum Teil die Gewindeflanken aufeinander gepresst werden. Ein solches Gewinde wird in der Fachsprache als„festgefressenes" Gewinde bezeichnet, da es sich nur unter verstärktem Kräfteaufwand wieder lösen oder gar nicht mehr lösen lässt. Aufgrund der erhöhten Kontaktkräfte zwischen den verformten Gewindeflanken der beiden Gewinde ist es auch möglich, dass es zu einer partiellen, stoffschlüssigen Kaltverschweißung zwischen dem Material des Rohres 10 und dem Materials des Prozessanschlusselements 8 kommt.

In Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A der

erfindungsgemäßen Sicherung der Gewindeverschraubung zwischen dem Rohr 10 und dem an dem Prozessanschlusselement 8 aus Fig. 2 gezeigt. In dem

Prozessanschlusselement 8 ist die Messsonde 9 zentrisch befestigt und gesichert. Die Messsonde 9 wird von einem Isolationselement 23 von dem metallischen Gehäuse 24 des Prozessanschlusselements 8 galvanisch getrennt positioniert. Das koaxial um die Messsonde 9 angeordnete Rohr 10 ist mittels einer

Gewindeverschraubung 12 von Gewinden, die nicht explizit in der Fig. 3 dargestellt sind, an dem Prozessanschlusselement 8 befestigt. Zur Sicherung bzw.

Verformung 14 der Gewindeverschraubung werden Pressbacken 15 mit einer beispielsweise achteckigen Aussparungsöffnung verwendet, die im geöffneten Zustand um das Rohr 10 in dem Befestigungsbereich 13 eng angelegt werden. Durch Aufbringen einer Presskraft auf die Pressbacken 15 wirkt dann eine definierte, partiell und radial wirkende Kraft K auf das kreisrunde Rohr 10, 10a mit dem Gewinde ein. Durch die partielle Einwirkung der Kräfte K verformt sich das Rohr 10,10b im Befestigungsbereich 13 und die Gewindeverschraubung 12 zwischen dem Gewinde an dem Prozessanschlusselement 8 und dem Gewinde an dem Rohr 10 wird gegeneinander verspannt. Die Verformung 14 des Rohres 10b ist in Fig. 3 verstärkt dargestellt.

In Fig. 4 ist eine Ausgestaltung der Pressbacken 15 mit einer sechseckigen

Aussparungsöffnung 16 dargestellt. Die Pressbacken 15 sind in dieser

Ausgestaltung über eine Gelenkverbindung einseitig miteinander verbunden, so dass die Pressbacken 15 nur auf der anderen Seite auseinander bewegt werden können. Zur Aufbringung der Kraft K auf diese Pressbacken 15 können bekannte kompakte Presswerkzeuge bzw. Pressmaschinen, so genannte„Pressgun", eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Füllstandsmessgerät

3 Messumformer

Behälter

5 Medium

6 Prozessraum

7 Messsondeneinheit

8 Prozessanschlusselement

9 Messsonde

10 Koaxial angeordnetes Rohr, Masserohr, Außenleiter,

1 1 Befestigung

12 Gewindeverbindung, Gewindeverschraubung

13 Befestigungsbereich

14 radial einwirkenden Verformung

15 Pressbacken

16 Aussparungsöffnung

17 Grenzschicht, Oberfläche

18 Öffnung

19 Prozessgewinde

20 Flansch, Prozesseinschraubung

21 Versorgungsleitung

22 Feldbus

23 Isolationselement

24 metallischen Gehäuse

25 Drehung

F Füllstand

£r1 Dielektrizitätskonstante des Mediums

£r2 Dielektrizitätskonstante der Gasphase

M Sendeimpuls N Nutzechosignale

Claims

Patentansprüche

1 . Vorrichtung zur Befestigung eines koaxial um eine Messsonde angeordnetem Rohres einer Messsondeneinheit eines Füllstandsmessgeräts, wobei das

Füllstandsmessgerät zur Ermittlung und Überwachung eines Füllstandes eines im Prozessraum eines Behälters befindlichen Mediums mittels einem Mikrowellen- Laufzeitmessverfahren und/oder einem kapazitivem Messverfahren ausgestaltet ist, wobei das Füllstandsmessgerät zumindest einen Messumformer und eine Messsondeneinheit umfasst, wobei die Messsondeneinheit zumindest aus einer seil- oder stabförmigen Messsonde und einem um die Messsonde koaxial angeordneten Rohr aufgebaut ist, wobei die Befestigung der Messsondeneinheit an dem Behälter mittels einem Prozessanschlusselement ausgebildet ist, wobei die Messsonde und das koaxial um die Messsonde angeordnete Rohr der

Messsondeneinheit über eine lösbare Befestigung an dem

Prozessanschlusselement angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die lösbare Befestigung (1 1 ) des koaxial angeordneten Rohres (10) über eine formschlüssige Gewindeverschraubung (12) in einem definierten

Befestigungsbereich (13) an dem Prozessanschlusselement (8) ausgestaltet ist, und

dass eine Sicherung der lösbaren, formschlüssigen Gewindeverschraubung (12) des koaxial angeordnete Rohres (10) an dem Prozessanschlusselement (8) mittels einer radial einwirkenden Verformung (14) des in dem definierten

Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) ausgestaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die radial einwirkende Verformung (14) des in dem definierten

Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) durch eine äußere Krafteinwirkung auf das koaxial angeordneten Rohres (8) zumindest in dem definierten Befestigungsbereich (13) mittels Pressbacken (15) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die radial einwirkenden Verformung (14) des in dem definierten

Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) mittels Pressbacken (15) mit einer mehreckigen

Aussparungsöffnung (16) ausgestaltet ist.

4. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die radial einwirkenden Verformung (14) des in dem definierten

Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) mittels Pressbacken (15) mit einer ovalen

Aussparungsöffnung (16) ausgestaltet ist.

5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Pressbacken (15) zumindest zweiteilig und/oder zumindest gleichförmig ausgestaltet sind und entsprechend spiegelsymmetrisch angeordnet sind.

6. Verfahren zur Befestigung eines koaxial um eine Messsonde angeordnete Rohres einer Messsondeneinheit eines Füllstandsmessgerät, wobei das

Füllstandsmessgerät zur Ermittlung und Überwachung eines Füllstandes eines im Prozessraum eines Behälters befindlichen Mediums mittels einem Mikrowellen- Laufzeitmessverfahren und/oder einem kapazitivem Messverfahren verwendet wird, wobei die Messsondeneinheit aus einer seil- oder stabförmigen Messsonde von einem um die Messsonde koaxial angeordneten Rohr umschlossen wird, wobei die Messsondeneinheit mittels einem Prozessanschlusselement an dem Behälter befestigt wird, wobei die Messsonde und das koaxial um die Messsonde angeordnete Rohr der Messsondeneinheit an dem Prozessanschlusselement lösbar befestigt wird,

dadurch gekennzeichnet,

dass in einem ersten Schritt das koaxial angeordnete Rohres (10) über eine formschlüssige Gewindeverschraubung (13) in einem definierten

Befestigungsbereich (13) an dem Prozessanschlusselement (8) lösbar befestigt wird, und

dass in einem zweiten Verfahrensschritt die lösbaren, formschlüssigen

Gewindeverschraubung (13) des koaxial angeordnete Rohres (10) an dem

Prozessanschlusselement (8) mittels einer radial einwirkenden Verformung (14) des in dem Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) gesichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die radial einwirkende Verformung (14) durch eine Krafteinwirkung auf das koaxial angeordneten Rohres (10) mittels Pressbacken (15) des in dem definierten Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) ausgeführt wird.

8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass mittels der Pressbacken (15) mit einer mehreckigen Aussparungsöffnung (16) eine punktuelle, radial einwirkenden Verformung (14) des in dem definierten Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement () befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) erzeugt wird.

9. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass mittels der Pressbacken (15) mit einer ovalen Aussparungsöffnung (16) eine flächige, radial einwirkenden Verformung (14) des in dem definierten Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) erzeugt wird.

10.Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die zumindest zweiteilig ausgebildeten Pressbacken (15) mit der

entsprechenden Aussparungsöffnung (16) um das koaxial angeordnete Rohr (10) im Befestigungsbereich (13) mittels einer definierten Kraft geschlossen werden und durch die dadurch auftretende radial einwirkenden Verformung (14) des in dem definierten Befestigungsbereich (13) des am Prozessanschlusselement (8) befestigten, koaxial angeordneten Rohres (10) eine Drehsicherung des

Gewindeverschraubung (12) erzeugt wird.