WO2013050443A1 - Isolierkörper für funksensoren - Google Patents

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WO2013050443A1
WO2013050443A1 PCT/EP2012/069582 EP2012069582W WO2013050443A1 WO 2013050443 A1 WO2013050443 A1 WO 2013050443A1 EP 2012069582 W EP2012069582 W EP 2012069582W WO 2013050443 A1 WO2013050443 A1 WO 2013050443A1
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insulating body
sensor
cavity
radio
radio sensor
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PCT/EP2012/069582
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Axel Weyer
Dieter Heesen
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Sms Siemag Ag
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0014—Devices for monitoring temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/12—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for removing parts of the articles by cutting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
    • G01K1/12—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
    • G01K1/125—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading for siderurgical use
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0003—Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value

Definitions

  • the invention relates to an insulating body for the protection of a radio sensor.
  • protection against short-term temperature increases or against hot metal sparks and spatters in metallurgical plants should be provided.
  • sensors are exposed to particularly harsh conditions.
  • more and more frequently radio sensors are used to measure temperatures, pressures or other parameters. The fact that such sensors wirelessly transmit signals, no disturbing and defective cables must be laid.
  • sensors of sensors are often designed to be very robust, but the associated electronic components, such as the transmission electronics of wireless sensors, are not designed for use under high temperatures, such as occur in particular for a short time in the production and processing of metals.
  • WO 03/060432 A1 discloses a device for determining characteristics of a molten metal.
  • a measuring device is introduced into the molten metal, by means of which Measurement data of the parameters generated and transmitted wirelessly to a processing device.
  • the protection of the device consists of a silicate-bound cardboard tube in which the electronic components are accommodated.
  • the upper end of the device is surrounded by cardboard, which may optionally have a ceramic coating. After a certain measuring time, the measuring device is automatically destroyed by the molten metal.
  • Such a device is not suitable for permanent use in the vicinity of plants for processing at least partly liquid metal.
  • the cardboard layer is destroyed over time and a possible ceramic layer has proven to be brittle or brittle, so that the disclosed protective measures are not sufficiently durable.
  • Radio signals of a radio sensor Furthermore, these cases have a high
  • the object of the invention is therefore to provide effective protection for radio sensors from short-term temperature increases, especially against hot metal sparks and spatters in metallurgical plants.
  • a radio transmission should be sufficiently ensured.
  • an insulating body for protecting a radio sensor preferably against temperature fluctuations, hot metal sparks or spatters in metallurgical equipment, which comprises according to the characterizing part of claim 1 ceramic fibers which are interconnected by a binder.
  • the insulator is formed of the ceramic fibers bonded by a binder.
  • the insulating body according to the invention comprises a cavity for at least partially enclosing the radio sensor.
  • This inventive design of the insulating insulation is provided, which can effectively prevent metal, slag sparks or sparks and yet ensures an unhindered exchange of radio signals. Furthermore, the material is very resistant to mechanical influences due to the construction of ceramic fibers and binders. In particular, it is not brittle like ceramic coatings. In addition, the material has a relatively low weight due to the combination of fibers and binder. Another advantage of the insulating body according to the invention is that it is easily adaptable to the shape of a sensor, which is more difficult to achieve in the case of metallic or purely ceramic materials.
  • the invention comprises an insulating body for protecting a radio sensor in metallurgical equipment, wherein the radio sensor at least koss- or transmitting components and the insulator by a binder interconnected ceramic fibers and a cavity for enclosing the data processing or transmitting components of the sensor for protection against hot metal sparks and Spatters.
  • the enclosing of the data processing or transmission components does not exclude, in particular, that a measuring sensor extends through the insulating body. Except for such a sensor, however, the data processing or transmission components of the sensor are preferably enclosed by the insulating body.
  • the ceramic fibers have a composition of 30-80% Al 2 O 3 and 70-20% SiO 2 . In a further preferred embodiment, the ceramic fibers have a composition of 45-47% CaO and 40-60% SiO 2 .
  • the insulating body is constructed of two half-shells or more than two shell elements, which, when assembled, comprise a cavity for at least partially enclosing the wireless sensor.
  • the ceramic fibers interconnected by the binder form a mesh, which comprises interspaces between the individual fibers.
  • the present invention comprises an insulated radio sensor device comprising a radio sensor and an insulating body for protecting the radio sensor according to one of the embodiments of the invention.
  • the advantages of this device essentially correspond to the advantages already mentioned above.
  • the radio sensor comprises a rod-like or wire-like measuring sensor and a transmitting component, wherein the transmitting component can be arranged within a cavity of the insulating body and the measuring sensor extends from the transmitting component through the insulating body to the outside.
  • the sensor may extend, for example, through a channel provided in the insulating body.
  • the sensor is a temperature sensor.
  • other sensors or sensors for the inventive use are conceivable.
  • the present invention also includes a method for producing an insulating body according to the invention, comprising the steps of: providing ceramic fibers; Bonding the ceramic fibers through a binder to a (solid) block and forming a cavity in the block to receive at least a portion of the radio sensor.
  • the cavity In particular, a data processing component and / or transmission component of the radio sensor or at least a part of the sensor can enclose.
  • the molding can preferably be done by milling.
  • the method further comprises the step of determining the outer contour (contour / shape) of the radio sensor.
  • the block is divided into two or more parts (which are reassemblable) prior to forming the cavity. Furthermore, molds are formed in these parts, which serve in assembling the parts a continuous cavity for receiving or enclosing at least part of the radio sensor in the insulating body.
  • a hardening of the insulating body takes place after the molding of the hollow space.
  • the cavity of the insulating body is preferably formed to receive and / or surround the sensor substantially complementary to the shape of the enclosed part of the wireless sensor.
  • Figure 1 shows a schematic perspective view of a two-part insulating body and a radio sensor arranged therein in an assembled state (left) and a state in which the two halves of the insulating body are shown separated from each other (right).
  • Figure 1 shows a schematic perspective view of a two-part insulating body and a radio sensor arranged therein in an assembled state (left) and a state in which the two halves of the insulating body are shown separated from each other (right).
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an insulating body 1 for a radio sensor 2 or a radio sensor device 10, comprising the insulating body 1 and the radio sensor 2.
  • the radio sensor 2 is preferably enclosed by the insulating body 1, wherein only the probe 1 1 of the radio sensor 2 from the insulating body 1 for measuring an environmental variable (for example, the temperature, the pressure, etc.) protrudes.
  • an environmental variable for example, the temperature, the pressure, etc.
  • the insulating body 1 may preferably be designed in several parts and in particular consist of two halves 3, 5. In the left part of the figure, the insulating body is shown in an assembled state of the halves 3, 5, whereas in the right part of the figure, the same or an analogous insulating body 1 together with the sensor 2 is shown in a split form.
  • the two halves 3, 5 or the individual parts 3, 5 each preferably comprise a trough, so that in the assembled state of the parts 3, 5 a cavity for receiving at least a part, in particular the transmitting part and / or the data processing part 13 of the sensor 2 is formed becomes.
  • the shape of the wells or the cavity can be adapted to the sensor 2 to be used.
  • the trough or the cavity can be formed depending on the size and shape of the probe 1 1 and the transmitting or data processing part 13.
  • the shape of the sensor 2 can be detected, for example, by a 3D scanner or taken into account on the basis of already existing design drawings of the sensor 2.
  • the ceramic fibers used to form the insulating body 1 are commercially available and are preferably made of aluminum and silicon oxide or of calcium and silicon oxide and are refractory or non-combustible.
  • binders for bonding the fibers both inorganic and organic binders can be used. From the fibers and the said binders blocks or solid blocks are then made. Subsequently, binder and fibers can optionally preheated and preferably in a next Step cut and / or milled and finally preferably hardened.
  • the blocks or solid blocks of fibers and binders may preferably have outer diameters between 5 and 20 cm. These blocks can then be divided into two or more parts 3, 5, in particular sawed. Subsequently, for example by milling troughs 7, 9 are formed in the parts 3, 5, so that when assembling the parts 3, 5 through the troughs 7, 9, a cavity 7, 9 is formed, which receive at least part of the sensor 2 or enclose. In particular, such a cavity 7, 9 enclose the data processing and / or transmitting components 13.
  • the shape of the cavity 7, 9 and / or the outer contour of the insulating body 1 can be adjusted by milling the shape of the sensor 2. As a result, both the weight and the space required for the insulation 1 can be further reduced.
  • the illustrated cuboid shape of the insulating body 1 or of its parts 3, 5 is not to be understood as limiting. Also different block shapes are possible, such as shapes with more or less than six side surfaces and curved or round shapes.
  • the enclosed by the cavity 7, 9 component 13 may in particular contain a power supply, for example in the form of a battery, as well as other necessary for the operation of the radio sensor 2 components. However, such concepts are known per se to the person skilled in the art.
  • the probe 1 1 which preferably extends from the component 13, can be formed as a piercing probe 1 1 and have substantially the shape of a rod or wire.
  • the sensor 1 1 can also be curved and / or plate-like or flat. Furthermore, also polygonal cross-sections of the probe 1 1 and corresponding (complementary) in the parts 3, 5 shaped troughs or cavities 7, 9 are conceivable.
  • Both radio sensors 2 and 1 1 sensor in the form shown are already commercially available and known in the art.
  • the invention may also include a receiver (not shown) corresponding to the radio sensor 2. Such receivers are also known in the art. Signals can be exchanged wirelessly between sensor 2 and receiver.
  • a sensor 2 according to the invention could be used, for example, in the temperature measurement of electric arc furnaces for monitoring the cooling water temperature.
  • Radio sensors 2 according to the invention can also be used for pressure, temperature, acceleration, torque or volume measurement or can also be used for chemical analyzes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper (1) zum Schutz eines Funksensors (2), vorzugsweise gegenüber Heißmetallfunken und -spritzern in hüttentechnischen Anlagen. Erfindungsgemäß umfasst der Isolierkörper (1) Keramikfasern, welche miteinander durch ein Bindemittel verbunden sind. Ferner umfasst der erfindungsgemäße Isolierkörper (1) einen Hohlraum (7, 9) zum Aufnehmen und zum zumindest teilweisen Umschließen des Funksensors (2).

Description

Isolierkörper für Funksensoren
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper zum Schutz eines Funksensors. Insbesondere soll ein Schutz vor kurzzeitigen Temperaturerhöhungen oder vor Heißmetallfunken und -Spritzern in hüttentechnischen Anlagen bereitgestellt werden. Stand der Technik
Gerade in den genannten hüttentechnischen Anlagen, zum Beispiel Stahlwerken, Metallgießanlagen, Walzwerken oder sonstigen Bandprozessanlagen, sind Sensoren besonders rauen Bedingungen ausgesetzt. Um einen reibungslosen Ablauf der Prozesse zu gewährleisten, werden immer häufiger Funksensoren zur Messung von Temperaturen, Drücken oder sonstigen Parametern verwendet. Dadurch, dass solche Sensoren drahtlos Signale übertragen, müssen keine störenden und defektanfälligen Kabel verlegt werden.
Problematisch ist allerdings die Wärmedämmung der Sensoren unter den erwähnten industriellen Bedingungen. Durch Funkenflug oder Metallschlackenspritzer können diese schwer beschädigt werden und möglicherweise ausfallen, wodurch zum Beispiel produzierte Werkstoffe in ihrer Qualität gemindert werden, Produktionsprozesse unterbrochen werden müssen, oder Anlagenpersonal durch fehlende Prozesskontrolle gefährdet wird.
Zudem sind Messfühler von Sensoren zwar häufig sehr robust ausgelegt, allerdings sind die zugehörigen Elektronikbauteile, wie in etwa die Sendeelektronik von Funksensoren, nicht für den Einsatz unter hohen Temperaturen konzipiert, wie sie insbesondere kurzzeitig bei der Herstellung und Bearbeitung von Metallen auftreten.
Die Veröffentlichung WO 03/060432 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Bestimmen von Kenngrößen einer Metallschmelze. Gemäß dieser Vorrichtung wird eine Messeinrichtung in die Metallschmelze eingebracht, mittels derer Messdaten der Kenngrößen generiert und drahtlos zu einer Verarbeitungseinrichtung übertragen werden. Der Schutz der Einrichtung besteht aus einem silikatgebundenen Papprohr in dem die elektronischen Bauteile aufgenommen werden. Um die Sendeantenne der Einrichtung vor Metallspritzern und Schlackepartikeln zu schützen, ist das obere Ende der Vorrichtung mit Pappe umgeben, welche wahlweise noch einen Überzug aus Keramik aufweisen kann. Nach einer gewissen Messzeit wird die Messeinrichtung automatisch durch die Metallschmelze zerstört.
Eine solche Vorrichtung eignet sich vor allem nicht für den dauerhaften Einsatz in der Nähe von Anlagen zur Verarbeitung von zumindest zum Teil flüssigem Metall. Die Pappschicht wird mit der Zeit zerstört und eine mögliche Keramikschicht hat sich als spröde bzw. brüchig erwiesen, so dass die offenbarten Schutzmaßnahmen nicht hinreichend langlebig sind.
Ferner sind aus dem Stand der Technik Vakuumisolierungen bekannt. Diese sind zwar äußerst wärmeisolierend, jedoch meist gegenüber mechanischen Einflüssen anfällig. Bereits kleine Beschädigungen der Isolierung führen zu deren Ausfall.
Zudem ist die Herstellung bzw. Installation solcher Isolierungen aufwendig.
Aus dem Stand der Technik ist darüber hinaus bekannt, Sensoren durch ein solides Metallgehäuse vor zu rauen Umweltbedingungen zu schützen, allerdings be- bzw. verhindern solche Metallgehäuse die einwandfreie Übertragung von
Funksignalen eines Funksensors. Ferner weisen diese Gehäuse ein hohes
Gewicht auf und weisen auch nur eine beschränkte Wärmedämmfähigkeit auf.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach einen effektiven Schutz für Funksensoren vor kurzzeitig auftretenden Temperaturerhöhungen bereitzustellen, insbesondere gegenüber Heißmetallfunken und -Spritzern in hüttentechnischen Anlagen. Zudem soll eine Funkübertragung hinreichend gewährleistet werden.
Alternativ soll mindestens einer der obengenannten Nachteile überwunden werden. Offenbarung der Erfindung Die obengenannte technische Aufgabe wird durch einen Isolierkörper zum Schutz eines Funksensors, vorzugsweise gegenüber Temperaturschwankungen, Heißmetallfunken oder -Spritzern in hüttentechnischen Anlagen, gelöst, welcher gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 Keramikfasern umfasst, die miteinander durch ein Bindemittel verbunden sind. Mit anderen Worten wird der Isolierkörper aus den durch ein Bindemittel verbundenen Keramikfasern gebildet. Ferner umfasst der erfindungsgemäße Isolierkörper einen Hohlraum zum zumindest teilweisen Umschließen des Funksensors.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Isolierkörpers wird eine Isolierung bereitgestellt, welche wirkungsvoll Metall-, Schlackenspritzer oder Funken abhalten kann und dennoch einen ungehinderten Austausch von Funksignalen gewährleistet. Ferner ist das Material durch den Aufbau aus keramischen Fasern und Bindemitteln sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischen Einflüssen. Es ist insbesondere nicht spröde wie keramische Beschichtungen. Zudem weist das Material durch die Kombination aus Fasern und Bindemittel ein verhältnismäßig geringes Gewicht auf. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Isolierkörpers besteht darin, dass er leicht an die Form eines Sensors anpassbar ist, was bei metallischen oder rein keramischen Materialien schwerer realisierbar ist.
Alternativ umfasst die Erfindung einen Isolierkörper zum Schutz eines Funksensors in hüttentechnischen Anlagen, wobei der Funksensor zumindest Datenverarbeitungs- bzw. Sendebauteile und der Isolierkörper durch ein Bindemittel miteinander verbundene Keramikfasern sowie einen Hohlraum zum Umschließen der Datenverarbeitungs- bzw. Sendebauteile des Sensors zum Schutz vor Heißmetallfunken und -Spritzern umfasst. Das Umschließen der Datenverarbeitungs- bzw. Sendebauteile schließt insbesondere nicht aus, dass sich ein Messfühler durch den Isolierkörper hindurch erstreckt. Bis auf einen solchen Fühler werden die Datenverarbeitungs- bzw. Sendebauteile des Sensors jedoch bevorzugt durch den Isolierkörper umschlossen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Keramikfasern eine Zusammensetzung von 30-80% AI2O3 und 70-20% SiO2 auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Keramikfasern eine Zusammensetzung von 45-47% CaO und 40-60% SiO2 auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Isolierkörper aus zwei Halbschalen oder mehr als zwei Schalenelementen aufgebaut, welche, wenn sie zusammengesetzt sind, einen Hohlraum zum zumindest teilweisen Umschließen des Funksensors umfassen. Durch diese Anordnung kann ein Funksensor leicht ein- oder ausgebaut werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden die durch das Bindemittel miteinander verbunden Keramikfasern ein Geflecht, welches zwischen den einzelnen Fasern Zwischenräume umfasst. Durch eine derartige Ausbildung wird zum einen eine gute Übertragung von Funkwellen sichergestellt und zum anderen die Dichte des Isolierkörpers verringert, jedoch zugleich eine hohe mechanische Belastbarkeit und eine gewisse Flexibilität gewährleistet.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung eine isolierte Funksensorvorrichtung umfassend einen Funksensor sowie einen Isolierkörper zum Schutz des Funksensors gemäß einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen. Die Vorteile dieser Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den bereits obengenannten Vorteilen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Sensorvorrichtung umfasst der Funksensor einen stab- oder drahtartigen Messfühler sowie ein Sendebauteil, wobei das Sendebauteil innerhalb eines Hohlraums des Isolierkörpers anordenbar ist und der Messfühler sich von dem Sendebauteil durch den Isolierkörper hindurch nach außen erstreckt. Der Fühler kann sich zum Beispiel durch einen in dem Isolierkörper vorgesehen Kanal erstrecken. Bevorzugt handelt es sich bei dem Messfühler um einen Temperaturfühler. Jedoch sind auch andere Fühler bzw. Sensoren für den erfindungsgemäßen Einsatz denkbar.
Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Isolierkörpers, umfassend die Schritte: Bereitstellen von Keramikfasern; Verbinden der Keramikfasern durch ein Bindemittel zu einem (Voll)Block und Formen bzw. Einbringen eines Hohlraums in den Block zur Aufnahme mindestens eines Teils des Funksensors. Der Hohlraum kann insbesondere ein Datenverarbeitungsbauteil und/oder Sendebauteil des Funksensors oder zumindest einen Teil des Messfühlers umschließen. Das Formen kann bevorzugt durch Fräsen erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens, umfasst das Verfahren zudem den Schritt des Ermitteins des Außenumrisses (Kontur / Form) des Funksensors.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird der Block vor dem Formen des Hohlraums in zwei oder mehr Teile geteilt (welche wieder zusammensetzbar sind). Ferner werden in diese Teile Mulden eingeformt, welche bei Zusammensetzen der Teile einen zusammenhängenden Hohlraum zur Aufnahme bzw. Zum Umschließen von zumindest einem Teil des Funksensors in dem Isolierkörper dienen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens erfolgt nach dem Formen des Hohlraums ein Härten des Isolierkörpers.
Im Falle des obigen Isolierkörpers, der obigen Funksensorvorrichtung oder des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist der Hohlraum des Isolierkörpers bevorzugt zum Aufnehmen und/oder Umschließen des Sensors, im Wesentlichen komplementär zu der Form des umschlossenen Teils des Funksensors, ausgebildet.
Die obigen Merkmale können im Übrigen miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden kurz die Figuren der Ausführungsbeispiele beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines zweiteiligen Isolierkörpers und eines darin angeordneten Funksensors in einem zusammengesetzten Zustand (links) und einem Zustand, in dem die beiden Hälften des Isolierkörpers voneinander getrennt dargestellt sind (rechts). Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Isolierkörpers 1 für einen Funksensor 2 bzw. einer Funksensorvorrichtung 10, umfassend den Isolierkörper 1 und den Funksensor 2.
Wie in der Figur 1 dargestellt, wird der Funksensor 2 durch den Isolierkörper 1 bevorzugt umschlossen, wobei lediglich der Messfühler 1 1 des Funksensors 2 aus dem Isolierkörper 1 zum Messen einer Umgebungsvariable (zum Beispiel der Temperatur, dem Druck, etc.) herausragt.
Der Isolierkörper 1 kann bevorzugt mehrteilig ausgebildet sein und insbesondere aus zwei Hälften 3, 5 bestehen. Im linken Teil der Abbildung ist der Isolierkörper in einem zusammengesetzten Zustand der Hälften 3, 5 dargestellt, wohingegen in dem rechten Teil der Abbildung derselbe bzw. ein analoger Isolierkörper 1 samt Sensor 2 in geteilter Form abgebildet ist.
Die beiden Hälften 3, 5 bzw. die einzelnen Teile 3, 5 umfassen jeweils bevorzugt eine Mulde, sodass im zusammengesetzten Zustand der Teile 3, 5 ein Hohlraum zur Aufnahme zumindest eines Teils, insbesondere des Sendeteils und/oder des Datenverarbeitungsteils 13 des Sensors 2 gebildet wird.
Die Form der Mulden bzw. des Hohlraums kann dem zu verwendenden Sensor 2 angepasst werden. Die Mulde bzw. der Hohlraum kann je nach Größe und Form des Messfühlers 1 1 und des Sende- bzw. Datenverarbeitungsteils 13 ausgebildet werden. Zur Fertigung des Isolierkörpers 1 kann die Form des Sensors 2 zum Beispiel durch einen 3D-Scanner erfasst werden oder anhand von bereits vorliegenden Konstruktionszeichnungen des Sensors 2 berücksichtigt werden. Die zur Ausbildung des Isolierkörpers 1 eingesetzten Keramikfasern sind kommerziell erhältlich und werden bevorzugt aus Aluminium und Siliziumoxid oder aus Calcium und Siliziumoxid hergestellt und sind feuerfest bzw. nicht brennbar. Als Bindemittel zur Verbindung der Fasern können sowohl anorganische als auch organische Bindemittel verwendet werden. Aus den Fasern und den genannten Bindemitteln werden dann Blöcke bzw. Vollblöcke gefertigt. Anschließend können Bindemittel und Fasern optional vorgeglüht und vorzugsweise in einem nächsten Schritt geschnitten und/oder gefräst werden und schließlich bevorzugt gehärtet werden.
Generell können die Blöcke bzw. Vollblöcke aus Fasern und Bindemitteln vorzugsweise Außendurchmesser zwischen 5 und 20 cm aufweisen. Diese Blöcke können dann in zwei oder mehr Teile 3, 5 geteilt, insbesondere zersägt werden. Anschließend können zum Beispiel durch Fräsen Mulden 7, 9 in die Teile 3, 5 geformt werden, so dass bei Zusammensetzen der Teile 3, 5 durch die Mulden 7, 9 ein Hohlraum 7, 9 geformt wird, welcher zumindest einen Teil des Sensors 2 aufnehmen bzw. umschließen kann. Insbesondere kann ein solcher Hohlraum 7, 9 die Datenverarbeitungs- und/oder Sendebauteile 13 umschließen.
Es ist zudem im Allgemeinen möglich, die Form des Hohlraums 7, 9 und/oder des Außenumrisses des Isolierkörpers 1 der Form des Sensors 2 anzupassen. Auch der Außenumriss der Teile 3, 5 kann durch Fräsen der Form des Sensors 2 angepasst werden. Dadurch kann sowohl das Gewicht als auch der Platzbedarf der Isolierung 1 weiter reduziert werden. Die dargestellte quaderartige Form des Isolierkörpers 1 bzw. von dessen Teilen 3, 5 ist nicht einschränkend zu verstehen. Auch andersartige Blockformen sind möglich, wie zum Beispiel Formen mit mehr oder weniger als sechs Seitenflächen sowie geschwungene bzw. runde Formen. Das durch den Hohlraum 7, 9 umschlossene Bauteil 13 kann insbesondere eine Spannungsversorgung, zum Beispiel in Form einer Batterie, enthalten sowie sonstige für den Betrieb des Funksensors 2 notwendige Bauteile. Solche Konzepte sind dem Fachmann allerdings an sich bekannt.
Im Allgemeinen kann der Messfühler 1 1 , welcher sich bevorzugt von dem Bauteil 13 aus erstreckt, als Einstichfühler 1 1 ausgebildet sein und im Wesentlichen die Form eines Stabs oder Drahts aufweisen. Der Fühler 1 1 kann auch gebogen und/oder plattenartig bzw. flächig ausgebildet sein. Ferner sind zudem auch mehreckige Querschnitte des Fühlers 1 1 und entsprechende (komplementär) in den Teilen 3, 5 geformte Mulden bzw. Hohlräume 7, 9 denkbar. Sowohl Funksensoren 2 als auch Messfühler 1 1 in der dargestellten Form sind bereits kommerziell erhältlich und dem Fachmann an sich bekannt. Im Allgemeinen kann die Erfindung auch einen dem Funksensor 2 entsprechenden Empfänger (nicht dargestellt) umfassen. Derartige Empfänger sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Zwischen Sensor 2 und Empfänger können Signale drahtlos ausgetauscht werden.
Ein erfindungsgemäßer Sensor 2 könnte zum Beispiel bei der Temperaturmessung von Elektrolichtbogenöfen zur Überwachung der Kühlwassertemperatur eingesetzt werden.
Erfindungsgemäße Funksensoren 2 können ferner zur Druck-, Temperatur-, Beschleunigungs-, Drehmoment- oder Volumenmessung eingesetzt werden oder auch für chemische Analysen in Einsatz kommen.
Die zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel beschriebenen Merkmale können in jeglicher Form miteinander kombiniert werden oder ebenfalls gegeneinander ausgetauscht werden.
Bezugszeichenliste
I Isolierkörper
2 Funksensor
3 Isolierkörperhälfte
5 Isolierkörperhälfte
7 Mulde
9 Mulde
10 Funksensorvorrichtung
I I Messfühler
13 Sende- / Datenverarbeitungsbauteil

Claims

Patentansprüche
1 . Isolierkörper (1 ) zum Schutz eines Funksensors (2), vorzugsweise
gegenüber Heißmetallfunken und -Spritzern in hüttentechnischen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolierkörper (1 ) durch ein Bindemittel miteinander verbundene
Keramikfasern umfasst und
einen Hohlraum (7, 9) zum Aufnehmen und zum zumindest teilweisen Umschließen des Funksensors (2) umfasst.
2. Der Isolierkörper (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei die Keramikfasern eine
Zusammensetzung von 30-80% AI2O3 und 70-20% SiO2 oder von 45-47% CaO und 40-60% SiO2 aufweisen.
3. Der Isolierkörper (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolierkörper (1 ) aus mehreren Teilen (3, 5), bevorzugt aus zwei Halbschalen (3, 5), aufgebaut ist welche, wenn diese zusammengesetzt sind, den Hohlraum (7, 9) zum zumindest teilweisen Umschließen des Funksensors (2) bilden.
4. Der Isolierkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Keramikfasern ein Geflecht bilden, welches zwischen den einzelnen Fasern Zwischenräume umfasst.
5. Eine isolierte Funksensorvorrichtung (10) umfassend:
einen Funksensor (2);
einen Isolierkörper (1 ) zum Schutz des Funksensors (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
6. Die Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, wobei der Funksensor (2) einen stab- oder drahtartigen Messfühler (1 1 ) sowie ein Sendebauteil (13) umfasst, wobei das Sendebauteil (13) innerhalb eines Hohlraums (7, 9) des Isolierkörpers (1 ) anordenbar ist und der Messfühler (1 1 ) sich von dem Sendebauteil (13) durch den Isolierkörper (1 ) hindurch nach außen erstreckt.
7. Die Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 6, wobei der Messfühler (1 1 ) ein Temperaturfühler (1 1 ) ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Isolierkörpers (1 ) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 4, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen von Keramikfasern;
Verbinden der Keramikfasern durch ein Bindemittel zu einem Block; und Formen eines Hohlraums (7, 9) in dem Block zur Aufnahme und zum Umschließen von zumindest einem Teil des Funksensors (2).
9. Das Verfahren zur Herstellung eines Isolierkörpers (1 ) gemäß Anspruch 8, welches vor dem Formen des Hohlraums (7, 9) weiterhin den folgenden Schritt umfasst:
Ermitteln des Außenumrisses des Funksensors (2).
10. Das Verfahren zur Herstellung eines Isolierkörpers (1 ) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Block vor dem Formen des Hohlraums (7, 9) in zwei oder mehr Teile (3, 5) geteilt wird und in den Teilen (3, 5) jeweils Mulden (7, 9) geformt werden, welche bei Zusammensetzen der Teile (3, 5) einen zusammenhängenden Hohlraum (7, 9) zur Aufnahme und zum
Umschließen von zumindest einem Teil des Funksensors (2) in dem
Isolierkörper (1 ) dienen.
1 1 . Das Verfahren zur Herstellung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei nach dem Formen des Hohlraums (7, 9) ein Härten des Isolierkörpers (1 ) erfolgt. Der Isolierkörper, die Funksensorvorrichtung oder das
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlraum des Isolierkörpers (1 ) zur Aufnahme des Funksensors (2) im Wesentlichen komplementär zu der Form des umschlossenen Teils des Funksensors (2) ausgebildet ist.
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