DE10316299A1

DE10316299A1 - Measuring device for determining and / or monitoring a process variable

Info

Publication number: DE10316299A1
Application number: DE2003116299
Authority: DE
Inventors: Amir Vahid-Yousefnia
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: DE10316299B4; WO2004090480A2; WO2004090480A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße, mit einem Sensor (1), der über einen Sensorhals (5) verfügt, und mit einem Gehäuse (10), das über einen Verbindungsabschnitt (15) verfügt. Die Erfindung beinhaltet, dass der Sensorhals (5) und der Verbindungsabschnitt (15) derartig ausgestaltet sind, dass der Sensorhals (5) in den Verbindungsabschnitt (15) oder dass der Verbindungsabschnitt (15) in den Sensorhals (5) einführbar ist, dass der Sensorhals (5) oder der Verbindungsabschnitt (15) über einen Gewindeeingriff (20) verfügt, dass eine Überwurfmutter (25) vorgesehen ist, die an den Gewindeeingriff (20) anschraubbar ist, dass ein Klemmring (30) zwischen der Überwurfmutter (25) und dem Gewindeeingriff (20) vorgesehen ist, und dass die Überwurfmutter (25) derartig ausgestaltet ist, dass ein Anschrauben der Überwurfmutter (25) an den Gewindeeingriff (20) den Klemmring (30) gegen den Sensorhals (5) und/oder gegen den Verbindungsabschnitt (15) drückt.The invention relates to a measuring device for determining and / or monitoring a process variable, comprising a sensor (1) which has a sensor neck (5) and a housing (10) which has a connecting section (15). The invention includes that the sensor neck (5) and the connecting section (15) are designed in such a way that the sensor neck (5) can be inserted into the connecting section (15) or that the connecting section (15) can be inserted into the sensor neck (5) such that the Sensor neck (5) or the connecting section (15) has a threaded engagement (20) that a union nut (25) is provided that can be screwed onto the threaded engagement (20), that a clamping ring (30) between the union nut (25) and the threaded engagement (20) is provided, and that the union nut (25) is designed such that screwing the union nut (25) onto the threaded engagement (20) the clamping ring (30) against the sensor neck (5) and / or against the connecting section (15) presses.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße eines Mediums, mit mindestens einem Sensor, der mindestens über einen vom Prozess abgewandten Sensorhals verfügt, und mit mindestens einem Gehäuse, das mindestens über einen dem Prozess zugewandten Verbindungsabschnitt für die Verbindung des Sensors mit dem Gehäuse verfügt. Bei dem Messgerät handelt es sich beispielsweise um ein Füllstandmessgerät. Bei den Prozessgrößen kann es sich außer dem Füllstand beispielsweise auch um Druck, Viskosität oder um die Dichte z.B. einer Flüssigkeit in einem Behälter handeln.The Invention relates to a measuring device for determination and / or monitoring a physical or chemical process variable of a medium, with at least a sensor that is at least over has a sensor neck facing away from the process, and with at least one Housing that at least about a connection section facing the process for the connection of the sensor with the housing features. With the measuring device it is, for example, a level measuring device. Both Process sizes can it except the level for example also about pressure, viscosity or density e.g. one liquid in a container act.

Von der Anmelderin werden unter der Bezeichnung „Micropilot" Messgeräte zur Bestimmung des Füllstandes hergestellt und vertrieben. Bei diesen Mess- oder Feldgeräten wird ein Mikrowellensignal in Richtung des Mediums abgestrahlt und z.B. aus der Laufzeit des reflektierten Signals wird der Füllstand berechnet. Solche und auch viele andere Messgeräte bestehen zumindest aus dem eigentlichen Messsensor, in dem sich beispielsweise Sender und Empfänger befinden, und einem Gehäuse, in dem z.B. die Auswerteelektronik und eine Anzeige- oder sonstige Kommunikationseinheit untergebracht sind. Diese modulare Gestaltung des Messgerätes erlaubt es, Gehäuse und Sensor getrennt auszuwechseln. Wichtig ist jedoch, dass Sensor und Gehäuse gut und sicher miteinander verbunden werden müssen. Dabei sind mehrere Punkte zu beachten. Um eine einfache Austauschbarkeit auch vor Ort zu gewährleisten, sollte die Verbindung möglichst leicht lösbar sein. Sinnvoll ist es auch, wenn das Gehäuse gegenüber dem eingebauten Sensor verdrehbar bleibt, so dass beispielsweise die Anzeigeeinheit so ausgerichtet werden kann, dass sie für den Benutzer gut zugänglich ist. Weiterhin sind der Sensor und das Gehäuse über Kabel und Leitungen miteinander verbunden. Daher sollte die Verbindung so sein, dass die Kabel beim Zusammenbau nicht oder möglichst kaum gegeneinander verdreht werden. Die Verbindung sollte auch eine Abdichtung des Innenraums aus Sensor und Gehäuse gegenüber Umwelteinflüssen und gegenüber dem Medium erlauben.Of of the applicant, under the name "Micropilot", measuring devices for determining the filling level manufactured and distributed. These measuring or field devices use a microwave signal radiated in the direction of the medium and e.g. from the term of the reflected signal becomes the level calculated. Such and many other measuring devices consist at least of the actual measuring sensor, in which, for example, the transmitter and receiver are located, and a case, in which e.g. the evaluation electronics and a display or other Communication unit are housed. This modular design of the measuring device allowed it, housing and replace sensor separately. However, it is important that the sensor and housing must be connected well and securely. There are several points to consider. To ensure easy interchangeability on site, the connection should be as possible easily detachable his. It also makes sense if the housing is opposite the built-in sensor remains rotatable, so that, for example, the display unit is aligned that they can be for easily accessible to the user is. Furthermore, the sensor and the housing are connected to each other via cables and wires connected. Therefore, the connection should be such that the cables at the Do not assemble or if possible hardly be twisted against each other. The connection should also be a seal of the interior of the sensor and housing against environmental influences and across from allow the medium.

Gemäß dem Stand der Technik ist eine Variante, dass z.B. der Sensor in das Gehäuse eingeführt wird. Durch das Gehäuse wird dann eine Gewindeschraube gegen den Sensorhals geschraubt. Ein Nachteil ist, dass eine solche Verbindung bei unterschiedlichen Materialien – z.B. Metall und Kunststoff – von Sensor und Gehäuse nicht unproblematisch ist. Weiterhin wird der Übergangsbereich Sensor-Gehäuse meist durch einen O-Ring gegen die Umgebung abgedichtet und z.B. durch einen Gewindestift mechanisch fixiert. Durch den punktuellen einseitigen Druck des Gewindestifts auf den O-Ring bildet sich meist auf der gegenüberliegenden Seite des O-Ringes eine undichte Stelle. Somit ist dieses Verfahren durchaus unbefriedigend. Eine weitere Variante ist, dass Sensor und Gehäuse mittels Gewinden ineinander verschraubt werden. Nachteilig ist, dass dies ein schnelles Trennen verhindert und dass das Drehen Schwierigkeiten für die Verkabelung bereitet.According to the state technology is a variant that e.g. the sensor is inserted into the housing. Through the housing a threaded screw is then screwed against the sensor neck. A disadvantage is that such a connection with different Materials - e.g. Metal and plastic - from Sensor and housing is not without problems. Furthermore, the transition area sensor housing is mostly sealed from the environment by an O-ring and e.g. by mechanically fixed a grub screw. Due to the selective one-sided Pressure of the grub screw on the O-ring is usually formed on the opposite one Leak on the side of the O-ring. So this is procedure quite unsatisfactory. Another variant is that sensor and housing can be screwed together using threads. The disadvantage is that this prevents quick disconnection and that turning is difficult for the Preparing wiring.

Somit ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache Verbindung zwischen Sensor und Gehäuse zu ermöglichen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.Consequently it is an object of the invention to provide a simple connection between Sensor and housing to allow which overcomes the disadvantages of the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sensorhals und der Verbindungsabschnitt derartig ausgestaltet sind, dass der Sensorhals in den Verbindungsabschnitt einführbar ist, oder dass der Verbindungsabschnitt in den Sensorhals einführbar ist, dass der Sensorhals und/oder der Verbindungsabschnitt über einen Gewindeeingriff verfügt, dass eine Überwurfmutter vorgesehen ist, die an den Gewindeeingriff anschraubbar ist, dass ein Klemmring zwischen der Überwurfmutter und dem Gewindeeingriff vorgesehen ist, und dass die Überwurfmutter derartig ausgestaltet ist, dass ein Anschrauben der Überwurfmutter an den Gewindeeingriff den Klemmring gegen den Sensorhals und/oder gegen den Verbindungsabschnitt drückt. Zunächst wird also der Sensorhals in den Verbindungsabschnitt oder der Verbindungsabschnitt wird in den Sensorhals eingeführt. Mindestens das jeweils andere Bauteil, also z.B. der Verbindungsabschnitt, wenn der Sensorhals in ihn eingeführt wird, weist einen Gewindeeingriff, also ein Außengewinde auf. Der Gewindeeingriff und die Überwurfmutter sind so ausgestaltet, dass die Überwurfmutter auf den Gewindeeingriff geschraubt wird. Die eigentliche und den Sensor haltende Verbindung kommt dann über den Klemmring zustande. Dieser Klemmring besteht beispielsweise aus einem Metall. Durch das Anschrauben der Überwurfmutter wird der Klemmring gegen den Gewindeeingriff und gegen den Sensorhals oder gegen den Verbindungsabschnitt gedrückt. Letzteres hängt davon ab, ob der Sensorhals in den Verbindungsabschnitt oder ob der Verbindungsabschnitt in den Sensorhals eingeführt worden ist. Es dürfte der fachlich qualifizierten Person jedoch leichtfallen, sich entsprechend wirkende Ausgestaltungen zu überlegen. Durch diesen Druck des Klemmrings ergibt sich eine Reibeverbindung, die ein Herausrutschen verhindert. Der Vorteil liegt darin, dass diese Befestigung auf den vollem Umfang des eingeführten Bauteils wirkt und nicht nur punktuell. Weiterhin kann immer noch das Gehäuse problemlos gedreht werden, um z.B. die Anzeigeeinheit optimal auszurichten. Ein Vorteil ist auch das sehr leichte Lösen der Verbindung, wobei ein Anlockern der Überwurfmutter ausreicht. Weiterhin bereiten unterschiedliche Materialien von Sensor und Gehäuse keinerlei Schwierigkeiten.The The object is achieved in that the sensor neck and the connecting section are configured in this way are that the sensor neck can be inserted into the connecting section, or that the connecting section can be inserted into the sensor neck, that the sensor neck and / or the connecting section via a Thread engagement, that a cap nut is provided, which can be screwed onto the thread engagement, that a clamping ring between the union nut and the threaded engagement is provided, and that the union nut is designed such that the union nut is screwed on to the threaded engagement, the clamping ring against the sensor neck and / or against presses the connecting portion. First of all thus the sensor neck in the connecting section or the connecting section is inserted into the sensor neck. At least the other component, e.g. the connecting section, when the sensor neck is inserted into it has a threaded engagement, so an external thread on. The thread engagement and the union nut are designed that the cap nut is screwed onto the thread engagement. The real and the The sensor-holding connection is then established via the clamping ring. This clamping ring consists for example of a metal. By screwing on the union nut the clamping ring against the thread engagement and against the sensor neck or pressed against the connecting portion. The latter depends on it whether the sensor neck in the connecting section or whether the connecting section inserted into the sensor neck has been. It should however, it is easy for the professionally qualified person to adapt accordingly consider effective configurations. By this pressure of the clamping ring results in a friction connection that prevents slipping out. The advantage is that this Attachment works on the full extent of the inserted component and not only selectively. Furthermore, the housing can still be rotated without any problems, to e.g. to optimally align the display unit. Another advantage is the very easy release the connection, loosening the union nut is sufficient. Farther do not prepare different materials from sensor and housing Trouble.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Gewindeeingriff mindestens eine Abschrägung aufweist. Damit verbunden ist eine Ausgestaltung, die beinhaltet, dass die Abschrägung des Gewindeeingriffs einen Winkel von ungefähr 45° aufweist. Diese Ausgestaltungen dienen dazu, dass der Klemmring gegen den Sensorhals, bzw. gegen den Verbindungsabschnitt gedrückt wird.A An advantageous embodiment provides that the thread engagement is at least a bevel having. Associated with this is an embodiment which includes that the bevel of the thread engagement has an angle of approximately 45 °. These configurations serve that the clamping ring against the sensor neck, or against pressed the connecting portion becomes.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwurfmutter mindestens einen Abschnitt mit einem geringeren Innendurchmesser als das Innengewinde der Überwurfmutter aufweist. Dieser Abschnitt kann zum einen vor dem Verschrauben dazu dienen, dass der Klemmring nicht herunterfallen kann. Zum anderen ist dieser Abschnitt eine sehr einfache Ausgestaltung, durch die der Klemmring gegen den Gewindeeingriff und gegen Sensorhals oder Verbindungsabschnitt gedrückt wird.A An advantageous embodiment provides that the union nut has at least one Section with a smaller internal diameter than the internal thread the cap nut having. On the one hand, this section can be used before screwing that the clamping ring cannot fall off. On the other hand, this is Section a very simple design through which the clamping ring against thread engagement and against sensor neck or connecting section depressed becomes.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwurfmutter mindestens eine Abschrägung aufweist. Eine weitere Ausgestaltung beinhaltet, dass die Überwurfmutter in dem Abschnitt mit dem geringeren Innendurchmesser eine Abschrägung aufweist. Durch diese Ausgestaltungen der Abschrägungen beim Gewindeeingriff, bzw. bei der Überwurfmutter kann die parallel zur Sensorachse wirkende Schraubkraft optimal und konzentrisch auf den Klemmring abgelenkt werden. Mit den letzten beiden Ausgestaltungen ist auch eine weitere Ausgestaltung verbunden, die beinhaltet, dass die Abschrägung der Überwurfmutter einen Winkel von ungefähr 45° aufweist. Bei diesen Abschrägungen – bei der Überwurfmutter und beim Gewindeeingriff – befindet sich jeweils der enge Bereich in Außenrichtung und die Abschrägungen öffnen sich in Richtung des Innenraums von Sensor und Gehäuse. Durch den Winkel im Bereich von 45° findet vor allem eine sehr gute konzentrische Kraftübertragung und Kraftwirkung auf den Klemmring statt, die eine radiale Fixierung von Sensor und Gehäuse ermöglicht.A An advantageous embodiment provides that the union nut has at least one bevel having. Another embodiment includes that the union nut has a bevel in the section with the smaller inner diameter. Through these configurations of the bevels during thread engagement, or with the union nut the screwing force acting parallel to the sensor axis can be optimal and be deflected concentrically on the clamping ring. With the last two A further embodiment is also connected to embodiments involves the bevel the cap nut has an angle of approximately 45 °. With these bevels - with the union nut and during thread engagement - is each the narrow area in the outer direction and the bevels open towards the interior of the sensor and housing. Through the angle in the area of 45 ° above all a very good concentric power transmission and power effect on the clamping ring instead, which is a radial fixation of the sensor and casing allows.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass eine Aussparung im Sensorhals und/oder im Verbindungsabschnitt für einen O-Ring vorgesehen ist. Dies ermöglicht die Abdichtung des Sensors und des Gehäuses z.B. gegenüber dem Eindringen des Mediums.A advantageous embodiment includes that a recess in the sensor neck and / or is provided in the connecting section for an O-ring. this makes possible the sealing of the sensor and the housing e.g. compared to the Penetration of the medium.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The Invention is explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

1: eine Ausgestaltung der Verbindung von Sensor und Gehäuse; 1 : an embodiment of the connection of sensor and housing;

1a: eine Vergrößerung eines Abschnitts der 1; und 1a : an enlargement of a section of the 1 ; and

2: eine andere Ausgestaltung der Erfindung. 2 : another embodiment of the invention.

1 zeigt eine Ausgestaltung des Messgerätes bestehend aus dem Sensor 1 und dem Gehäuse 10, in dem sich z.B. Auswertelektronik, Kommunikationselektronik, Schnittstellen, Bedien- und Anzeigeeinheiten befinden. Vergrößert ist in 1a der Abschnitt A der 1 dargestellt. In dieser Ausgestaltung ist der Sensorhals 5 in den Verbindungsabschnitt 15 des Gehäuses 10 eingeführt. Der Sensorhals 5 und der Verbindungsabschnitt 15 ist im hier gezeigten Fall im Bereich der Verbindung von Sensor 1 und Gehäuse 10 zylindrisch ausgeführt. Der Verbindungsabschnitt 15 weist daher auch den Gewindeeingriff 20 auf, an den die Überwurfmutter 25 angeschraubt ist. Durch das Befestigen der Überwurfmutter 25 an dem Gewindeeingriff 20 wird Druck auf den Klemmring 30 ausgeübt. Dieser Klemmring 30 kann beispielsweise aus Metall bestehen. Die Druckausübung wird optimiert durch die Ausgestaltung der Abschrägungen 27 und 21 der Überwurfmutter 25 und des Gewindeeingriffs 20. Diese Abschrägungen bewirken auch eine breite Fläche, an der der Klemmring 30 an dem Sensorhals 5 anliegt. Durch diesen Druck wird eine Reibeverbindung zwischen dem Sensor 1 und dem Gehäuse 10 geschaffen. Oberhalb des Klemmrings 30 in Richtung des Gehäuses 10 befindet sich in einer entsprechend ausgebildeten Aussparung 35 ein O-Ring 40, der das Gehäuse 10 und den Sensor 1 abdichtet. 1 shows an embodiment of the measuring device consisting of the sensor 1 and the housing 10 , which contains, for example, evaluation electronics, communication electronics, interfaces, operating and display units. Is enlarged in 1a Section A of 1 shown. In this embodiment, the sensor neck 5 in the connection section 15 of the housing 10 introduced. The sensor neck 5 and the connecting section 15 is in the case shown here in the area of the connection of the sensor 1 and housing 10 cylindrical. The connecting section 15 therefore also shows the thread engagement 20 to which the cap nut 25 is screwed on. By attaching the union nut 25 on the thread engagement 20 there is pressure on the clamping ring 30 exercised. This clamp ring 30 can be made of metal, for example. The pressure exerted is optimized by the design of the bevels 27 and 21 the cap nut 25 and the thread engagement 20 , These bevels also create a wide area on which the clamping ring 30 on the sensor neck 5 is applied. This pressure creates a friction connection between the sensor 1 and the housing 10 created. Above the clamping ring 30 towards the case 10 is located in an appropriately designed recess 35 an O-ring 40 which is the housing 10 and the sensor 1 seals.

2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Verbindung, wobei im gezeigten Fall der Verbindungsabschnitt 15 in den Sensorhals 5 eingeführt wird. Diese Ausgestaltung ist also quasi eine gespiegelte Ausführung des Beispieles in 1. Dementsprechend sitzt der Abschnitt 26 mit geringerem Innendurchmesser der Überwurfmutter 25 auch von der Gehäuseseite her auf dem Gewindeeingriff 5 auf, und der O-Ring 40 in der Aussparung 35 befindet sich in Richtung des Sensors 1 und somit in Richtung des Prozesses. 2 shows a further embodiment of the connection, the connection section in the case shown 15 in the sensor neck 5 is introduced. This configuration is thus a mirrored version of the example in FIG 1 , The section fits accordingly 26 with a smaller inside diameter of the union nut 25 also from the housing side on the thread engagement 5 on, and the O-ring 40 in the recess 35 is in the direction of the sensor 1 and thus towards the process.

11: Sensorsensor
55: Sensorhalssensor neck
1010: Gehäusecasing
1515: Verbindungsabschnittconnecting portion
2020: Gewindeeingriffthread engagement
2121: Abschrägung des GewindeeingriffsBevel of threaded engagement
2525: ÜberwurfmutterNut
2626: Abschnitt mit geringerem Innendurchmesser der Überwurfmuttersection with a smaller inside diameter of the union nut
2727: Abschrägung der ÜberwurfmutterBevel of the union nut
3030: Klemmringclamping ring
3535: Aussparungrecess
4040: O-RingO-ring

Claims

Measuring device for determining and / or monitoring a physical or chemical process variable of a medium, with at least one sensor ( 1 ), which has at least one sensor neck facing away from the process ( 5 ), and with at least one housing ( 10 ), which is connected via at least one connection section facing the process ( 15 ) for the connection of the sensor ( 1 ) with the housing ( 10 ), characterized in that the sensor neck ( 5 ) and the connecting section ( 15 ) are designed such that the sensor neck ( 5 ) in the connecting section ( 15 ) is insertable, or that the connecting section ( 15 ) in the sensor neck ( 5 ) it can be inserted that the sensor neck ( 5 ) and / or the connecting section ( 15 ) via a thread engagement ( 20 ) has a union nut ( 25 ) is provided, which is connected to the thread engagement ( 20 ) that a clamping ring ( 30 ) between the union nut ( 25 ) and the thread engagement ( 20 ) is provided and that the union nut ( 25 ) is designed such that screwing on the union nut ( 25 ) to the thread engagement ( 20 ) the clamping ring ( 30 ) against the sensor neck ( 5 ) and / or against the connecting section ( 15 ) presses.

Device according to claim 1, characterized in that the thread engagement ( 20 ) at least one bevel ( 21 ) having.

Device according to claim 2, characterized in that the bevel ( 21 ) of the thread engagement ( 20 ) has an angle of approximately 45 °.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the union nut ( 25 ) at least one section ( 26 ) with a smaller inner diameter than the internal thread of the union nut ( 25 ) having.

Device according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the union nut ( 25 ) at least one bevel ( 27 ) having.

Device according to claim 4, characterized in that the union nut ( 25 ) in the section ( 26 ) with the smaller inner diameter a bevel ( 27 ) having.

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the bevel ( 27 ) the union nut ( 25 ) has an angle of approximately 45 °.

Device according to claim 1, characterized in that a recess ( 35 ) in the sensor neck ( 5 ) and / or in the connecting section ( 15 ) for an O-ring ( 40 ) is provided.