WO2020083803A1

WO2020083803A1 - Messvorrichtung zur bestimmung eines messwerts in feuchten umgebungsbedingungen

Info

Publication number: WO2020083803A1
Application number: PCT/EP2019/078482
Authority: WO
Inventors: Roland Stripf; Josef VIERLING; Jörn GÖGGE; Gerhard Hege; Frank Müller; Andreas Pfeiffer; Maximilian TEDJA
Original assignee: Sensus Spectrum Llc
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2020-04-30
Also published as: DE102018126608A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts in feuchten Umgebungsbedingungen, insbesondere Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids, umfassende eine Messapparatur, wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Messwerts, wobei der Messwert insbesondere mit dem Durchfluss eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids korrelierbar ist, eine Messelektronik mit einer Leiterplatte (44; 14), ein Gehäuse (12; 112) mit einer Gehäusewand (46, 47), wobei zumindest die Leiterplatte (44; 144) in dem Gehäuse (12; 112) vorgesehen und mit Abstand von der Gehäusewand (46, 47) angeordnet ist, wobei wenigstens ein Abstandshalter (48) vorgesehen ist, um die Leiterplatte (44; 144) in einem vordefinierten Abstand von der Gehäusewand (46, 47) zu halten.

Description

"Messvorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts in feuchten Umgebungsbedingungen" Beschreibung:

Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts in feuchten Umgebungsbedingungen, insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids.

Stand der Technik:

Bevorzugt werden Messvorrichtungen an den Orten eingesetzt, an denen die

Umgebungsbedingungen keinen Einfluss auf die Messvorrichtung und somit auf das

Messergebnis haben. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Situationen, in denen

Messvorrichtungen in Umgebungen eingesetzt werden müssen, in denen Bedingungen herrschen, die einen Einfluss auf die Messvorrichtung und somit auf das Messergebnis haben.

So stellt beispielsweise der Einsatz einer Messvorrichtung im Freien eine vergleichbar hohe Herausforderung an den Aufbau der Messvorrichtung dar. Im Freien ist die Messvorrichtung Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und gegebenenfalls Sonnenstrahlung ausgesetzt. Insbesondere bei Langzeitmessungen, bei denen die Messvorrichtung über einen langen Zeitraum im Freien installiert ist, können Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und gegebenenfalls Sonnenstrahlung zu Veränderungen an der Messvorrichtung führen.

Beispielsweise werden Messvorrichtungen zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids im Freien eingesetzt, so dass die

Messvorrichtungen Wasser oder Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Durchflussmessungen werden in der Regel über einen sehr langen Zeitraum durchgeführt. Über sehr lange Zeiträume können sich bekanntermaßen Materialien verändern. Materialien können brüchig werden oder korrodieren, so dass geringe Wassermengen auch bei ursprünglich wasserdichten Anordnungen in das Innere einer Messanordnung gelangen.

Diese geringfügigen Wassermengen können jedoch einen negativen Einfluss auf die

Messvorrichtung, insbesondere auf die Funktionsfähigkeit einer Messvorrichtung haben.

Insbesondere zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Messverfahren und eine Vielzahl unterschiedlicher Messvorrichtungen.

Allen Messvorrichtungen ist gemeinsam, dass eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Messwertes vorliegt, wobei der von der Sensoreinheit erfasste Messwert mit dem Durchfluss eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids korrelierbar ist.

Die Sensoreinheit kann beispielsweise Ultraschallsensoren umfassen. Alternativ kann die Messung des Durchflusses auch durch magnetisch induktive Verfahren bestimmt werden oder mittels Turbinen, die in einem Messrohr angeordnet sind. Die Sensoreinheit steht

üblicherweise mit einer Messelektronik in Verbindung, um die erfassten Messwerte

beispielsweise zu speichern, auszuwerten und an eine entfernt liegende Datensammelstation zu übertragen.

Üblicherweise umfasst die Messelektronik eine Leiterplatte mit entsprechenden

Kabelanschlüssen. Bekanntermaßen reagiert eine Messelektronik sehr empfindlich auf Feuchtigkeit und Wasser. Feuchtigkeit und Wasser können die Funktionsweise der

Messelektronik negativ beeinflussen und sogar dazu führen, dass die Messelektronik ausfällt.

Darstellung der Erfindung:

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts in feuchten Umgebungsbedingungen, insbesondere eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids bereitzustellen, welche auch unter feuchten Umgebungsbedingungen, insbesondere im Freien langfristig zuverlässig funktioniert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts in feuchten Umgebungsbedingungen, insbesondere durch eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids, umfassend eine Messapparatur, wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Messwerts, wobei der Messwert insbesondere mit dem Durchfluss eines durch einen

Rohrabschnitts hindurchströmenden Fluids korrelierbar ist, eine Messelektronik mit einer Leiterplatte, ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, wobei zumindest die Leiterplatte in dem Gehäuse vorgesehen und mit Abstand von der Gehäusewand angeordnet ist, wobei wenigstens ein Abstandshalter vorgesehen ist, um die Leiterplatte in einem vordefinierten Abstand von der Gehäusewand zu halten. Bei dem Gehäuse kann es sich um das Gehäuse der Messvorrichtung handeln, oder um ein separates Gehäuse, welches wiederum in das Gehäuse der Messvorrichtung eingeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Gehäuse Einfluss auf die

Funktionsfähigkeit der Messelektronik hat, wenn die Leiterplatte unmittelbar an der

Gehäusewand anliegt. So wurde festgestellt, dass beim Einsatz einer Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids als Wasserzähler im Freien Wasserdiffusion durch die Gehäusewand eines aus einem

Kunststoff hergestellten Gehäuses auftritt. Aufgrund der Wasserdiffusion durch die

Gehäusewand gelangt Feuchtigkeit auf die Leiterplatte, was wiederum zur Folge hat, dass die Leistungsfähigkeit der Messelektronik beeinflusst wird bzw. die Messelektronik beschädigt wird. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass ein Gehäuse aus Metall die elektrischen Signale, die auf der Leiterplatte weitergegeben werden, beeinflusst.

Um sicherzustellen, dass die Leiterplatte nicht mit der Gehäusewand in Berührung kommt, sind daher Abstandshalter vorgesehen. Die Abstandshalter halten die Leiterplatte in einem vordefinierten Abstand von der Gehäusewand.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest die Leiterplatte mit einem fluiddichten gießbaren Material umgeben. Dieses Vergussmaterial schützt die Leiterplatte zusätzlich vor in das Gehäuse eindringender Feuchtigkeit. Die im Gehäuse vorgesehenen Abstandshalter haben in diesem Fall zusätzlich den Vorteil, dass beim Einbringen der Vergussmasse in das Gehäuse die Leiterplatte in ihrer bestimmungsgemäßen Position bleibt und nicht versehentlich mit der Gehäusewand in Berührung kommt. Das fluiddichte gießbare Material ist vorzugsweise ein optisch transparentes Material, um beispielsweise offensichtliche Fehler auf der

Leiterplatte optisch erkennen zu können.

Bei der Verwendung von Messvorrichtungen zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids in freiem Gelände ist es von Vorteil, dass das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt ist. Kunststoff neigt im Gegensatz zu Metall nicht zu Korrosion in feuchten Umgebungen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der wenigstens eine Abstandshalter ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende mit der Leiterplatte fest verbunden ist und das zweite Ende mit dem Gehäuse wechselwirkt. Da der Abstandshalter bereits an der Leiterplatte fest angebracht ist, kann die Leiterplatte zusammen mit dem Abstandshalter einfach in ein Gehäuse eingeführt werden, um dann in der gewünschten Position an dem Gehäuse positioniert zu werden. Da das zweite Ende des Abstandshalters mit dem Gehäuse wechselwirkt, kann die Leiterplatte auch in der gewünschten Position gehalten werden.

Hierdurch kann die Leiterplatte fest mit dem Gehäuse verbunden werden oder alternativ vorübergehend fixiert werden, bis eine weitere Maßnahme zur Befestigung der Leiterplatte in dem Gehäuse erfolgt ist. Eine solche Maßnahme zur Befestigung der Leiterplatte könnte das Einfüllen von Vergussmasse sein.

Beispielsweise ist der wenigstens eine Abstandshalter aus Metall ein Metallstift. Der Metallstift lässt sich einfach an der Leiterplatte, beispielsweise mittels Löten, befestigen.

Es ist weiter bevorzugt, dass das Gehäuse ein Führungselement aufweist, das mit dem wenigstens einen Abstandshalter wechselwirkt. Das Führungselement kann einerseits dazu dienen, die Leiterplatte mit dem wenigstens einen Abstandshalter während der Montage an die gewünschte Position zu bringen und andererseits die Leiterplatte mit dem wenigstens einen Abstandshalter an dem Gehäuse zu befestigen oder zumindest so lange an dem Gehäuse zu fixieren, bis eine endgültige Befestigung der Leiterplatte mit dem wenigstens einen Abstandshalter an dem Gehäuse erfolgt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Führungselement eine Schiene, die an der Gehäusewand vorgesehen ist. Das Ende eines Metallstifts kann entlang dieser Schiene geführt werden.

Um den Einbau einer Leiterplatte in ein Gehäuse mit einem vorgegebenen Abstand zur Gehäusewand zu erleichtern, ist es von Vorteil, dass das Führungselement wenigstens eine Einführhilfe aufweist.

Der Erfindung liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, dass die Position der Kabel in dem Gehäuse einer Messvorrichtung einen Einfluss auf die Funkübertragung von Daten, wie etwa die von einer Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen

Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids erfassten Messergebnisse, hat.

Da die Sensoreinheit mit der Messelektronik verbunden ist und gegebenenfalls zusätzliche Sensoren in der Messvorrichtung vorgesehen sind, ergeben sich eine Vielzahl von Kabeln, die in dem Gehäuse untergebracht werden müssen. Bei einer Messvorrichtung zur

Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids, bei der die von der Sensoreinheit erfassten Daten bzw. die von der Messelektronik

gespeicherten und/oder ausgewerteten Daten mittels einer in der Messvorrichtung

vorhandenen Funkeinheit an eine Datensammelstelle übermittelt werden, besteht somit das Problem, dass die aus Metall bestehenden Kabel das Funkfeld beeinflussen.

Um die Beeinflussung des Funkfelds aufgrund der Kabel in dem Gehäuse zu minimieren bzw. um eine vergleichbare Funkleistung von einem Gerät zu einem anderen zu erhalten, ist es von Vorteil, dass in dem Gehäuse wenigstens eine Kabelführungshilfe vorgesehen ist. Die wenigstens eine Kabelführungshilfe kann beispielsweise ein Zapfen oder ein Haken sein, die im Gehäuse vorgesehen sind. Zusätzlich oder alternativ kann die wenigstens eine

Kabelführungshilfe eine Bohrung in der Gehäusewand sein. Die Position der wenigstens einen Kabelführungshilfe kann so gewählt werden, dass die Beeinflussung der Kabel auf das Funkfeld minimiert ist. Bei gleicher Position der wenigstens einen Kabelführungshilfe bei einer Vielzahl von Messvorrichtungen ist zumindest sichergestellt, dass der Einfluss der Kabel auf das Funkfeld bei den einzelnen Messvorrichtungen vergleichbar ist.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung umfasst die Messvorrichtung ein elektronisches Bauteil mit einem Bauteilkopf. Ein solches Bauteil kann beispielsweise ein Datenübertragungsmodul sein, welches die von der Sensoreinheit erfassten Daten, die wiederum von der Messelektronik gespeichert und gegebenenfalls verarbeitet wurden, an eine entfernt liegende Datensammeleinheit per Funk überträgt. Weiterhin weist die

Messvorrichtung ein Gehäuse mit einer Außenseite auf, an der eine sacklochartige Öffnung vorgesehen ist. In dieser Öffnung ist zumindest der Bauteilkopf des Bauteils angeordnet. Mit Hilfe dieses Bauteil kann beispielsweise eine Fernübertragung von Daten aus der

Messvorrichtung zu einer Datensammelstation durchgeführt werden.

Um zu verhindern, dass sich zwischen Bauteilkopf und Gehäuse Schmutz, Feuchtigkeit oder dergleichen sammelt, ist es von Vorteil, dass zumindest der Bauteilkopf des elektronischen Bauteils fluiddicht in der sacklochartigen Öffnung eingesetzt ist. Vorzugsweise ist hierfür zwischen dem elektronischen Bauteil und der Innenwand der sacklochartigen Öffnung eine Dichtung, insbesondere ein umlaufender Dichtring vorgesehen.

Um beispielsweise optische Signale zwischen der Leiterplatte im Innern des Gehäuses und dem elektronischen Bauteil austauschen zu können, ist es von Vorteil, dass das elektronische Bauteil zumindest im Bereich des Bauteilkopfs aus einem transparenten Material,

insbesondere aus einem transparenten Kunststoff hergestellt ist und dass das Gehäuse zumindest im dem Bereich der sacklochartigen Öffnung aus einem transparenten Material, insbesondere aus einem transparenten Kunststoff hergestellt ist.

Unter transparentem Material wird ein Material verstanden, welches elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht durchlässt.

So ist es von Vorteil, dass in dem Gehäuse und in dem Bauteilkopf des elektronischen

Bauteils jeweils eine Einheit einer gemeinsamen Kommunikationseinheit angeordnet ist, wobei jede Einheit ausgelegt ist, ein elektromagnetisches Signal, insbesondere ein optisches Signal abzugeben und/oder zu empfangen, und dass zwischen den beiden Einheiten ein Signalweg vorgesehen ist, der sowohl durch den Bereich des Gehäuses führt, der aus einem

transparenten Material hergestellt ist, als auch durch den Bereich des Bauteilkopfs, der aus einem transparenten Material hergestellt ist.

Mit Hilfe der beschriebenen Ausführungsform ist eine zuverlässige Kommunikation zwischen der Messelektronik im Inneren des Gehäuses und dem elektronischen Bauteil mittels einer optischen Kommunikationseinrichtung möglich. Da der Bauteilkopf des elektronischen Bauteils fluiddicht in der sacklochartigen Öffnung des Gehäuses angeordnet ist, wird verhindert, dass Schmutz oder Wasser zwischen das elektronische Bauteil und das Gehäuse gelangt.

Insbesondere beim Einsatz der Messvorrichtung im Freien gelangt kein Schmutz oder Wasser zwischen elektronisches Bauteil und Gehäuse, so dass auch hier die optische

Kommunikationseinheit zuverlässig über einen langen Zeitraum Informationen übertragen kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

Fig. 1 eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen

Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids,

Fig. 2 einen ersten Querschnitt entlang einer ersten Seite durch die in Fig. 1

dargestellte Messvorrichtung,

Fig. 3 einen zweiten Querschnitt entlang einer zweiten Seite durch die in Fig. 1

dargestellte Messvorrichtung, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Vorderseite des in Fig. 1 dargestellten Gehäusekopfs,

Fig. 5 eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Abstandselementen in einer

Ansicht von Vorne,

Fig. 6 die erste Gruppe von Abstandselementen,

Fig. 7 die erste Gruppe von Abstandselementen in Kombination mit der zweiten

Gruppe von Abstandselementen in einer Ansicht von der Seite,

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Gehäusekopf,

Fig. 9 eine erste Ausführungsform einer Kabelführungshilfe,

Fig. 10 eine zweite Ausführungsform einer Kabelführungshilfe,

Fig. 1 1 eine dritte Ausführungsform einer Kabelführungshilfe,

Fig. 12 einen Teil einer zweiten Ausführungsform der Messvorrichtung mit einem

elektronischen Bauteil,

Fig. 13 den Bauteilkopf des elektronischen Bauteils und

Fig. 14 die Öffnung im Gehäuse in einer Draufsicht.

Wege zur Ausführung der Erfindung und gewerbliche Verwertbarkeit:

Fig. 1 zeigt eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids 10, von dem in Fig. 1 ein Gehäuse 12 mit einem Gehäusekopf 14 und einem Gehäuseunterteil 16 zu erkennen sind. Das Gehäuseunterteil 16 umgreift eine Messapparatur in Form eines Messrohrs 18, an dem beidseitig

Befestigungsflansche 20 für den Einbau in ein bestehendes Rohrsystem befestigt sind. An der Oberseite 22 des Gehäusekopfes 14 ist ein Fenster 24 vorgesehen, um Informationen auf einem unterhalb des Fensters 24 angeordneten Anzeigeelement 26 erkennen zu können.

Der Gehäusekopf 14 und das Gehäuseunterteil 16 sind aus Kunststoff hergestellt und als zwei verschiedene Bauteile gefertigt, die fest miteinander verbunden sind. Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, handelt es sich bei der dargestellten Messvorrichtung 10 um einen Durchflussmesser, bei dem Ultraschallsensoren eingesetzt sind, um die

Strömungsgeschwindigkeit des Fluids nach dem Laufzeitdifferenzverfahren zu erfassen.

Hierbei sind drei Ultraschallelemente 28 in gleichmäßigen Abständen entlang des Umfangs des Messrohrs 18 angeordnet. Die Ultraschallelemente 28 sind in Öffnungen des Messrohrs 18 eingesetzt. Das Messrohr 18 umfasst ein Außenrohr 30 und ein Innenrohr 32, wobei die Ultraschallelemente 28 bündig an der Innenseite des Innenrohrs 32 angeordnet sind.

Weiterhin ist ein Sensor 34 mit Sensorkopf 36 zur Messung von Temperatur und/oder Druck am Messrohr 18 angeordnet.

Das Messrohr 18, die Ultraschallelemente 28 sowie der Sensorkopf 36 des Sensors 34 werden von einem Halteelement 38 umgriffen. Das Messrohr 18 mit den Ultraschallelementen 28 und dem Halteelement 38 sind in dem Gehäuseunterteil 16 angeordnet. Der Sensorkopf 36 des Sensors 34 befindet sich ebenfalls im Gehäuseunterteil 16, wobei die Stromversorgung des Sensors 34 in Form eines Kabels 40 in den Gehäusekopf 14 geführt wird. Die mit den Ultraschallelementen 28 verbundenen Kabel 42 werden von dem Gehäuseunterteil 16 in den Gehäusekopf 14 geführt.

In dem Gehäusekopf 14 befindet sich eine Leiterplatte 44 und das Anzeigeelement 26.

Weiterhin ist eine Stromversorgungseinheit in Form einer Batterie 45 in dem Gehäusekopf 14 vorgesehen.

Zumindest der Hohlraum um die Leiterplatte 44 und das Anzeigenelement 26, welcher nach dem Einbau der für den Betrieb der Messvorrichtung 10 notwendigen Bauteile in den

Gehäusekopf 14 verbleibt, wird mit einem Vergussmaterial ausgefüllt. Bei dem

Vergussmaterial handelt es sich um ein transparentes Vergussmaterial. Die Verwendung eines transparenten Materials gewährleistet, dass die auf dem Anzeigeelement 26 enthaltenen Informationen durch das Fenster 24 erfassbar, insbesondere lesbar sind.

Wie insbesondere in Fig. 4 zu erkennen, ist das Anzeigeelement 26 mit Abstand von der Leiterplatte 44 parallel zu der Leiterplatte 44 angeordnet und an dieser befestigt, wobei das Anzeigeelement 26 mit Abstand von der oberen Wand 46 Gehäuses 12 und parallel zu der oberen Wand 46 des Gehäuses 12 ausgerichtet ist.

Die Leiterplatte 44 befindet sich unterhalb des Anzeigeelements 26 und ist somit mit Abstand von der oberen Wand 46 des Gehäusekopfes 14 angeordnet. Darüber hinaus besteht ein vorgegebener Abstand zwischen der Leiterplatte 44 und den Seitenwände 47 des

Gehäusekopfs 14.

Um die Leiterplatte 44 in einem vordefinierten Abstand von den Außenwänden des Gehäuses 12 zu halten, sind Abstandshalter 48 vorgesehen.

Den Fig. 5 bis 7 ist zu entnehmen, dass die Abstandshalter 48 aus einer Gruppe von

Abstandselementen gebildet werden. Hierbei ist eine erste Gruppe 50 von Abstandselementen oberhalb der Leiterplatte 44 und eine zweite Gruppe 51 von Abstandselementen unterhalb der Leiterplatte 44 angeordnet. Oberhalb bezeichnet hier die Seite der Leiterplatte 44 die dem Anzeigeelement 26 zugewandt ist. Unterhalb entspricht der Seite der Leiterplatte 44, die dem Anzeigeelement 26 abgewandt ist.

Die Leiterplatte 44 weist eine Vorderseite, zwei Längsseiten und eine Rückseite auf, wobei bei der Montage die Rückseite der Leiterplatte 44 zuerst in das Gehäuse 12 geschoben wird. Im Bereich der Vorderseite ist an beiden Längsseiten der Leiterplatte 44 jeweils eine erste Gruppe 50 von Abstandselementen vorgesehen. Die zweite Gruppe 51 von

Abstandselementen ist ebenfalls an der Längsseite der Leiterplatte angeordnet, wobei sich die zweite Gruppe 51 von Abstandselementen in Richtung Rückseite der Leiterplatte 44 versetzt von der ersten Gruppe 50 von Abstandselementen befindet.

Wie insbesondere in Fig. 6 dargestellt, umfasst die erste Gruppe 50 von Abstandselementen vier rechtwinklig gebogene Metallstifte 52 einer ersten Art, wobei jeder Metallstift 52 der ersten Art einen ersten Schenkel 54 mit einem ersten Ende 56 und einen zweiten Schenkel 58 mit einem zweiten Ende 60 aufweist. Der erste Schenkel 54 ist mit der Leiterplatte 44 fest verbunden, insbesondere verlötet und der zweite Schenkel 58 ist mit einem freien Ende ausgebildet.

Der zweite Schenkel 58 weist bei jedem Metallstift 52 von der Leiterplatte 44 nach außen in Richtung Längsseite der Leiterplatte 44, ragt über die Längsseite der Leiterplatte 44 hinaus und wechselwirkt mit einem Führungselement in Form einer ersten Führungsschiene 62 an dem Gehäuse 12. Die Länge des zweiten Schenkels 58 ist ein Maß für den Abstand der Leiterplatte 44 zu der seitlichen Gehäusewand 47, an der die Führungsschiene 62 angebracht ist. Die Länge des ersten Schenkels 54 kann gleich der Länge des zweiten Schenkels 58 sein. Je nach baulichen Bedingungen im Inneren des Gehäuses können die Längen des ersten Schenkels 54 und die Länge des zweiten Schenkels 58 auch unterschiedlich sein. io

Die vier rechtwinklig gebogene Metallstifte 52 der ersten Art sind paarweise nebeneinander angeordnet und bilden auf der Leiterplatte die Ecken eines Rechtecks. Hierbei sind zwei verschiedene Größen von Metallstiften 52 vorgesehen, die sich in der Länge der ersten und zweiten Schenkel 54, 58 unterscheiden, wobei das Längenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Schenkel 54 und 58 idealerweise bei allen Metallstiften gleich ist.

Ein Metallstift mit kurzen Schenkeln 64 und ein Metallstift mit langen Schenkeln 66 bildet ein Metallstiftepaar.

Die beiden ersten Schenkel 54 eines jeden Metallstiftepaars sind entlang der Vorderseite der Leiterplatte 44 mit Abstand voneinander angeordnet, wobei der Metallstift mit den kurzen Schenkeln 64 näher an der Längsseite der Leiterplatte 44 angeordnet ist als der Metallstift mit den langen Schenkeln 66.

Die beiden zweiten Schenkel 58 jedes Metallstiftepaars sind in einer senkrecht auf die Leiterplatte 44 stehenden Ebene übereinander und mit Abstand voneinander angeordnet, wodurch die beiden Metallstifte 52 eines Metallstiftepaars eine Ebene aufspannen, die senkrecht zur Leiterplatte 44 und senkrecht zur Seitenwand 47 des Gehäuse 12 steht.

Die Länge der beiden zweiten Schenkel 54 eines jeden Metallstiftepaars ist hierbei so angepasst, dass das zweite Ende 60 eines Metallstifts mit kurzen Schenkeln 64 und das zweite Ende 60 eines Metallstifts mit langen Schenkeln 66 in einer Ebene senkrecht zur Leiterplatte 44 liegen.

Der Abstand der beiden zweiten Schenkel 58 eines Metallstiftepaars ist geringfügig größer als die Höhe der an der Gehäusewand 47 angebrachten ersten Führungsschiene 62, so dass die Führungsschiene 62 zwischen die beiden Metallstifte 52 eines Metallstiftepaars passt und die beiden Metallstifte 52 eines Metallstiftepaars entlang der ersten Führungsschiene 62 verschoben werden können. Um eine möglichst passgenaue und positionssichere Führung entlang der ersten Führungsschiene 62 sicherzustellen, ist ein Fixierungselement 68 zwischen den beiden Metallstiften eines Metallstiftepaars vorgesehen. Das Fixierungselement sorgt im Detail dafür, dass der Abstand zwischen den beiden zweiten Schenkeln 58 eines

Metallstiftepaars über die Länge der Schenkel gleich bleibt.

In der ersten Gruppe 50 von Abstandselementen sind zwei Metallstiftepaare parallel und im Abstand voneinander entlang der Längsseite der Leiterplatte 44 auf der Leiterplatte 44 angeordnet. Es können jedoch bei einer nicht dargestellten Ausführungsform auch mehrere Metallstiftepaare vorgesehen sein, die parallel zueinander entlang der Längsseite der

Leiterplatte angeordnet sind.

Das an der Seitenwand 47 des Gehäuses 12 angebrachte Führungselement, mit dem die zweiten Schenkel der ersten Gruppe 50 von Metallstiften 52 wechselwirken, umfasst die oben genannte Führungsschiene 62 und einen Anschlag, der oberhalb der ersten Führungsschiene 62 in Form einer einseitig geschlossenen Nut 70 ausgebildet ist.

Bei der ersten Gruppe 50 von Abstandselementen liegt die erste Führungsschiene 62 im montierten Zustand zwischen den Metallstiften 52 eines jeden Metallstiftepaars, wobei sich ein oberhalb der ersten Führungsschiene 62 befindlicher Schenkel am Ende der Nut 70 und somit am Anschlag befindet.

Die Länge der zweiten Schenkel 58, die Position der ersten Führungsschiene 62 sowie die Länge der ersten Nut 70 geben den optimalen Abstand der Leiterpatte 44 zu den vier

Seitenwänden 47 und der Oberseite 48 des Gehäusekopfs 14 vor. Der optimale Abstand zu den Seitenwänden 47 bzw. zur Oberseite 48 eines Gehäuses 12 beträgt vorzugsweise wenigstens 2,5 mm, idealerweise wenigstens 3,0 mm.

Mittels der ersten Gruppe 50 von Abstandselementen erfolgt eine Ausrichtung der Leiterplatte 44 im Gehäuse 12. Um ein Verkippen größerer Leiterplatten 44 zu verhindern, ist zusätzlich die zweite Gruppe 51 von Abstandselementen vorgesehen, die auf der Unterseite der Leiterplatte 44 befestigt ist.

Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, umfasst die zweite Gruppe 51 von Abstandselementen zwei Metallstiftepaare 74. Jedes Metallstiftepaar 74 weist zwei Metallstifte 76, 78 auf, die an einem Ansatz 80 befestigt sind, wobei der Ansatz 80 wiederum an der Leiterplatte 44 befestigt ist. Jeder Metallstift 76, 78 hat einen freien Schenkel 82, 84, wobei die beiden freien Schenkel 82, 84 mit Abstand zueinander und parallel zu der Leiterplatte 44 ausgerichtet sind. Der Abstand der freien Schenkel 82, 84 ist so gewählt, dass eine zweite Führungsschiene 86 zwischen den beiden Schenkel 82, 84 durchführbar ist. Der Abstand der Schenkel 82, 84 ist somit geringfügig größer als die Höhe der zweiten Führungsschiene 86.

Die beiden Metallstiftepaare 74 sind nebeneinander entlang der Längsseite der Leiterplatte 44 angeordnet. Die Länge der freien Schenkel 82, 84 ist ein Maß für den Abstand der Leiterplatte 44 zu der Seitenwand 47 des Gehäuses, an der die zweite Führungsschiene 86 angebracht ist.

Zur Montage wird die Leiterplatte 44 zusammen mit den daran befestigten Halteelementen 48 in den Gehäusekopf 14 eingeschoben. Hierbei umfassen die Metallstifte 52, 76, 78 der ersten und zweiten Gruppe von Abstandselementen 50, 51 die entsprechende erste bzw. zweite Führungsschiene 62, 86, so dass die Leiterplatte 44 entlang der ersten bzw. zweiten

Führungsschienen 62, 86 geführt wird.

Die Länge der zweiten Schenkel 58 der ersten Gruppe 50 von Abstandselementen und die Länge der freien Schenkel 82, 84 der zweiten Gruppe 51 von Abstandselementen sind aufeinander abgestimmt, so dass sowohl die erste Gruppe 50 von Abstandselementen als auch die zweite Gruppe 51 von Abstandselementen an den entsprechenden

Führungsschienen 62, 86 bestimmungsgemäß anliegen.

Um die Montage der Leiterplatte 44 zu erleichtern, sind mehrere Führungsschrägen 90 vorgesehen, die die Leiterplatte 44 zu den Führungsschienen 62, 86 führen.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der auf einer Längsseite eine erste Gruppe 50 von Abstandselementen und auf der der Längsseite entgegengesetzt liegenden Längsseite eine zweite Gruppe 51 von Abstandselementen angeordnet ist.

Wie auch in Fig. 8 zu erkennen ist, verfügt jede Gruppe von Abstandselementen 50, 51 über ein Führungselement an der Gehäuseseite, bei der eine einseitig geschlossenen Nut 70, 88 vorgesehen ist, die einen Anschlag für die Abstandshalter 48 gemäß der ersten Gruppe 50 von Abstandselementen und zweiten Gruppe 51 von Abstandselementen bildet.

Wenn auch nicht dargestellt, so kann bei einer Ausführungsform nur die erste oder zweite Gruppe von Abstandselementen vorgesehen sein. Weiterhin kann die Position der ersten oder zweiten Gruppe von Abstandselementen auch an einer anderen Stelle an der Längsseite der Leiterplatte 44 als der gezeigten Stelle sein. Insbesondere können die einzelnen Gruppen von Abstandselementen auch weiter in Richtung Rückseite der Leiterplatte 44 vorgesehen sein. Es versteht sich, dass dann die Führungsschiene im Gehäuse, insbesondere der Anschlag an die neue Position der Gruppen von Abstandselementen angepasst ist.

Weiterhin können auch mehrere Gruppen von Abstandselementen vorgesehen sein, wobei dann wiederum die Geometrie der ein oder mehreren Führungsschienen an die Anzahl und Position der Gruppen von Abstandselementen angepasst werden muss. Bei der dargestellten Ausführungsform wurde die Leiterplatte direkt in den Gehäusekopf eingesetzt. Alternativ kann eine Kunststoffbox vorgesehen sein, in der die Leiterplatte gegebenenfalls zusammen mit einem Anzeigeelement in der beschriebenen Art und Weise mit Abstand von den Wänden der Kunststoffbox eingefügt ist, wobei die so gefertigte

Kunststoffbox beliebig in den Gehäusekopf eingesetzt ist. Hierbei kann die Leiterplatte gegebenenfalls zusammen mit dem Anzeigeelement auch mit einer Vergussmasse überzogen sein. Bei dieser Ausführungsform kann die Kunststoffbox direkt an der Gehäusewand des Gehäusekopfs anliegen.

Um die mit der Leiterplatte verbundenen Kabel insbesondere während des Transports sicher an einer vorgegebenen Position in dem Gehäuse zu halten, sind Kabelführungselemente im Gehäusekopf vorgesehen. In Fig. 9 ist ein Zapfen 92 vorgesehen, um den ein Kabel 94 geführt wird. Der Zapfen 92 kann an dem Gehäuse oder einem Bauteil im Inneren des

Gehäuses befestigt sein.

Zusätzlich oder alternativ können die in Fig. 10 dargestellten Haken 96 vorgesehen sein, in die die Kabel 94 eingedrückt werden. An der Stelle, an der die Kabel 94 das Gehäuse 12 verlassen, können entsprechende Bohrungen 98 in der Gehäusewand vorgesehen sein, um die Kabel 94 zu fixieren (siehe Fig. 1 1 ).

Wenn sich die Kabel 94 mittels der Kabelführungshilfen an der gewünschten Position befinden, können die Hohlräume um die Kabel 94 auch mit einer Vergussmasse ausgefüllt werden, um zusätzlich zu verhindern, dass sich die Kabel 94 beispielsweise während des Transports verlagern.

In den Figuren 12 bis 14 ist eine weitere Ausführungsform einer Messvorrichtung zur

Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids 1 10 dargestellt.

Zusätzlich zu den in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen

Merkmalen umfasst die in den Figuren 12 bis 14 dargestellte Ausführungsform einer

Messvorrichtung 1 10 ein elektronisches Bauteil 150, welches in eine sacklochartige Öffnung 152 an der Außenseite des Gehäuses 1 12 der Messvorrichtung 1 10 eingesetzt ist.

Das elektronische Bauteil 150 ist ein Kommunikationsmodul, welches Daten, die in der sich im Inneren des Gehäuses 1 12 befindlichen Messelektronik gespeichert sind, an eine Datensammelstation überträgt, insbesondere sendet und Informationen von der

Datensammelstation an die sich im Inneren des Gehäuses 1 12 befindliche Messelektronik weitergibt.

In Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des Bauteils 150 dargestellt. Das Bauteil 150 umfasst einen Bauteilkopf 154 und eine Bauteilbasis 156. Im Querschnitt hat das Bauteil 150 eine ovale Grundform, wobei der Bauteilkopf 154 einen geringeren Umfang als die Bauteilbasis 156 aufweist, so dass zwischen der Bauteilbasis 156 und dem Bauteilkopf 154 ein Absatz 158 ausgebildet ist, an dem ein umlaufender Dichtring 160 anliegt. Die Stirnseite 162 des Bauteilkopfs 154 ist als ebene Fläche ausgebildet. An den Seitenflächen des

Bauteilkopfs 154 sind zwei entgegengesetzt zueinander liegende Kerben 164 vorgesehen. Die obere Seitenfläche 166 des Bauteilkopfs 156 ist abgeflacht und aus einem transparenten Material, insbesondere aus einem transparenten Kunststoff hergestellt. Alternativ kann der gesamte Bauteilkopf 154 oder sogar das gesamte Bauteil 150 aus einem transparenten Material hergestellt sein.

Die Öffnung 152 in dem Gehäuse 1 12 der Messvorrichtung 1 10 weist die komplementäre Form zu dem Bauteilkopf 154 einschließlich Dichtring 160 auf, wobei die an dem Bauteilkopf 154 vorgesehenen Kerben 164 mit Vorsprüngen 168 in den Öffnungen 154 wechselwirken, um eine Verdrehsicherheit des Bauteils 150 gegenüber dem Gehäuse 1 12 zu gewährleisten. Der Bauteilkopf 154 ist somit passgenau in die Öffnung 152 eingefügt und mittels des

Dichtrings 160 nach außen fluiddicht abgedichtet, so dass keine Feuchtigkeit oder Schmutz an den Bauteilkopf 154 gelangt.

Das Gehäuse 1 12 weist im Bereich der Öffnung 152, an der der Bauteilkopf 154 anliegt, ebenfalls Abschnitte auf, die aus einem transparenten Material hergestellt sind. Die aus dem transparenten Material hergestellten Abschnitte der Öffnung 152 liegen an transparenten Abschnitten des Bauteilkopfs 154 an.

Im Inneren des Bauteilkopfes 154 befindet sich eine elektronische Einheit mit einem optischen Kommunikationsteil 170. Das optische Kommunikationsteil 170 kann beispielsweise eine Lampe oder LED sein. Dieses Kommunikationsteil 170 kommuniziert mit einem zweiten Kommunikationsteil 172, welches an der Leiterplatte 144 im Inneren des Gehäuses 1 12 angebracht ist.

Um Daten bzw. Informationen zwischen dem elektronischen Bauteil 150 und der

Messelektronik im Inneren des Gehäuses 1 12 auszutauschen, werden optische Signale von einem Kommunikationsteil 170, 172 zum anderen Kommunikationsteil 170, 173 mittels eines vorgegebenen Signalwegs übermittelt. Zumindest im Bereich des Signalwegs sind sowohl das Bauteil 150 als auch das Gehäuse 1 12 aus einem transparenten Material hergestellt, so dass eine optische Kommunikation zwischen dem ersten Kommunikationsteil und dem zweiten Kommunikationsteil erfolgen kann.

Optische Signale sind hierbei nicht nur auf den sichtbaren Wellenlängenbereich begrenzt, sondern umfassen auch Wellenlängen, die an den optisch sichtbaren Bereich angrenzen.

Die optischen Signale könne beispielsweise Infrarotstrahlung oder sichtbares Licht aus LEDs ein.

Wenn das Gehäuse, insbesondere der Gehäusekopf, auch im Zusammenhang mit einer Messvorrichtung beschrieben wurde, bei der Ultraschallsensoren eingesetzt werden, so kann der Gehäusekopf auch in ein Gehäuse einer Messvorrichtung integriert werden, bei der andere Messverfahren verwendet werden, wie beispielsweise elektromagnetische Induktion oder Turbinen. Allgemein ausgedrückt, kann der beschriebene Gehäusekopf bei jeder Messvorrichtung eingesetzt werden, bei der Messdaten in feuchten Umgebungsbedingungen erfasst werden.

Die in Zusammenhang mit den in den Ausführungsformen dargestellten Merkmale können auch unabhängig voneinander in einer Messvorrichtung eingesetzt werden. So kann beispielsweise das elektronische Bauteil auch in einer Messvorrichtung eingesetzt werden, bei der an der Leiterplatte keine Abstandshalter vorgesehen sind und/oder bei der keine

Kabelführungshilfen vorhanden sind. Das gleiche gilt für die Kabelführungshilfen. Auch diese können in einer Ausführungsform einer Messvorrichtung eingesetzt werden, bei der an der Leiterplatte keine Abstandshalter vorgesehen sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Messvorrichtung zur Bestimmung eines Messwerts in feuchten

Umgebungsbedingungen, insbesondere Messvorrichtung zur Bestimmung des Durchflusses eines durch einen Rohrabschnitt hindurchströmenden Fluids, umfassend eine Messapparatur,

wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Messwerts, wobei der Messwert insbesondere mit dem Durchfluss eines durch einen Rohrabschnitt

hindurchströmenden Fluids korrelierbar ist,

eine Messelektronik mit einer Leiterplatte (44; 1 14),

ein Gehäuse (12; 1 12) mit einer Gehäusewand (46, 47), wobei zumindest die

Leiterplatte (44; 144) in dem Gehäuse (12; 1 12) vorgesehen und mit Abstand von der Gehäusewand (46, 47) angeordnet ist, wobei wenigstens ein Abstandshalter (48) vorgesehen ist, um die Leiterplatte (44; 144) in einem vordefinierten Abstand von der Gehäusewand (46, 47) zu halten.

2. Messvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Leiterplatte (44; 144) mit einem fluiddichten gießbaren Material umgeben ist

3. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12; 1 12) aus Kunststoff hergestellt ist.

4. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abstandhalter (48) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende mit der Leiterplatte (44; 144) fest verbunden ist und das zweite Ende mit dem Gehäuse (12; 1 12) wechselwirkt.

5. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abstandshalter (48) aus Metall hergestellt und insbesondere ein Metallstift (52, 76, 78) ist.

6. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12; 1 12) ein Führungselement aufweist, das mit dem wenigstens einen Abstandshalter (48) wechselwirkt, wobei das Führungselement vorzugsweise eine Schiene (68, 86) ist, die an der Gehäusewand (47) vorgesehen ist.

7. Messvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das

Führungselement wenigstens eine Einführhilfe (90) aufweist.

8. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (12; 1 12) wenigstens ein Kabel (94) vorgesehen ist und dass in dem Gehäuse (12; 1 12) wenigstens eine

Kabelführungshilfe vorgesehen ist.

9. Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kabelführungshilfe als Zapfen (92) oder Haken (96), die im Gehäuse (12; 1 12) vorgesehen sind, ausgebildet ist oder eine Bohrung (98) in der Gehäusewand ist.

10. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass ein elektronisches Bauteil (150) mit einem Bauteilkopf (154) vorgesehen ist und dass das Gehäuse (1 12) an seiner Außenseite eine sacklochartige Öffnung (152) aufweist, in der zumindest der Bauteilkopf (154) des Bauteils (150) angeordnet ist.

1 1. Messvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Bauteilkopf (154) des elektronischen Bauteils (150) fluiddicht in der sacklochartigen Öffnung (152) eingesetzt ist.

12. Messvorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen

elektronischem Bauteil (150) und Innenwand der sacklochartigen Öffnung (152) eine Dichtung (160) vorgesehen ist.

13. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronischen Bauteil (150) zumindest im Bereich des Bauteilkopfes (154) aus einem transparenten Material, insbesondere aus einem transparenten Kunststoff hergestellt ist und dass das Gehäuse (1 12) zumindest in dem Bereich der

sacklochartigen Öffnung (152) aus einem transparenten Material, insbesondere aus einem transparenten Kunststoff hergestellt ist.

14. Messvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1 12) und in dem Bauteilkopf (150) des elektronischen Bauteils (150) jeweils eine Einheit (170, 712) einer gemeinsamen Kommunikationseinheit angeordnet ist, wobei jede Einheit (170, 712) ausgelegt ist, ein elektromagnetisches Signal, insbesondere ein optisches Signal abzugeben und/oder zu empfangen, und dass zwischen den beiden Einheiten (170, 712) ein Signalweg vorgesehen ist, der sowohl durch den Bereich des Gehäuses (1 12) führt, der aus einem transparenten Material hergestellt ist, als auch durch den Bereich des Bauteilkopfs (150), der aus einem transparenten Material hergestellt ist.