DE102023136259A1

DE102023136259A1 - Elektrischer Verbinder und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Info

Publication number: DE102023136259A1
Application number: DE102023136259.3A
Authority: DE
Inventors: Walter Rombach; Fred Kappertz; Markus Rüfenacht; Steffen Ziegler; Lars Dreher
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2023-12-21
Filing date: 2023-12-21
Publication date: 2025-06-26
Also published as: WO2025131456A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder zum Verbinden eines Messumformers (MU) mit einem Messaufnehmer (MA) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts, wobei der Messaufnehmer (MA), eine magnetfelderzeugende Vorrichtung, eine erste Messelektrode (1030)n und eine zweite Messelektrode (1031) umfasst, wobei der Messumformer (MU) eine Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) mit einem Schirmtreiber umfasst, wobei der elektrische Verbinder umfasst:- einen Verbinder-Schutzmantel; - eine Außen-Abschirmung (2), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb des Verbinder-Schutzmantels erstreckt, wobei die Außen-Abschirmung (2) dazu eingerichtet ist, mit einem elektrischen Referenzpotential verbunden zu werden; - ein erstes Koaxialkabel (KK1), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstreckt, wobei das erste Koaxialkabel (KK1) einen Koaxialkabel-Innenleiter und einen Koaxialkabel-Außenleiter umfasst, wobei der Koaxialkabel-Innenleiter des ersten Koaxialkabels (KK1) dazu eingerichtet ist, die erste Messelektrode (1030) mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden, wobei der Koaxialkabel-Außenleiter des ersten Koaxialkabels (KK1) dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden; - ein zweites Koaxialkabel (KK2), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstreckt, wobei das zweite Koaxialkabel (KK2) einen Koaxialkabel-Innenleiter und eine Koaxialkabel-Außenleiter umfasst, wobei der Koaxialkabel-Innenleiter des zweiten Koaxialkabels (KK2) dazu eingerichtet ist, die zweite Messelektrode (1031) mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden, wobei der Koaxialkabel-Außenleiter mit des zweiten Koaxialkabels (KK2) dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden; und - ein Signalkabel, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstrecken, wobei das Signalkabel (SK) zwei isolierte Signalkabel-Innenleiter (SI1, SI2) umfasst, welche miteinander verdrillt sind, wobei die Signalkabel-Innenleiter (SI1, SI2) dazu eingerichtet sind, die magnetfelderzeugende Vorrichtung mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischer Verbinden zum Verbinden eines Messumformers mit einem Messaufnehmer eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts und magnetisch-induktives Durchflussmessgerät.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und/oder des Volumendurchflusses eines Mediums in einem Messrohr eingesetzt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst eine magnetfelderzeugende Vorrichtung, die ein Magnetfeld senkrecht zur Querachse des Messrohres erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne oder mehrere Spulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Messrohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse verlaufen. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Elektrodenpaar greift eine induktiv erzeugte elektrische Messspannung ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Richtung der Längsachse fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday'schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der Messspannung die Durchflussgeschwindigkeit und, mit Hinzunahme eines bekannten Messrohrquerschnitts, der Volumendurchfluss des Mediums ermittelt werden.
Anwendungsbedingt kann es vorteilhaft sein den Messumformer des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes abgesetzt vom Messaufnehmer anzuordnen. Das heißt, dass der Messumformer weder unmittelbar noch mittelbar mit dem Messaufnehmer verbunden ist. Dafür ist ein elektrischer Verbinder notwendig, welcher das Betriebssignal vom Messumformer zum Messaufnehmer leitet und das Messignal vom Messaufnehmer zum Messumformer übermittelt. Herkömmliche elektrische Verbinder verursachen einen Nullpunktfehler. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dem Problem Abhilfe zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch den elektrischen Verbinder nach Anspruch 1 und das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 7.
Der erfindungsgemäße elektrischer Verbinder zum Verbinden eines Messumformers mit einem Messaufnehmer eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts, wobei der Messaufnehmer, eine magnetfelderzeugende Vorrichtung, eine erste Messelektroden und eine zweite Messelektrode umfasst, wobei der Messumformer eine Mess- und/oder Betriebselektronik mit mindestens einen Schirmtreiber aufweist, umfasst:

- einen Verbinder-Schutzmantel;
- eine Außen-Abschirmung, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb des Verbinder-Schutzmantels erstreckt, wobei die Außen-Abschirmung dazu eingerichtet ist, mit einem elektrischen Referenzpotential verbunden zu werden,
- ein erstes Koaxialkabel, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung erstreckt, wobei das erste Koaxialkabel einen Koaxialkabel-Innenleiter und einen Koaxialkabel-Außenleiter umfasst, wobei der Koaxialkabel-Innenleiter des ersten Koaxialkabels dazu eingerichtet ist, die erste Messelektrode mit der Mess- und/oder Betriebselektronik zu verbinden, wobei der Koaxialkabel-Außenleiter des ersten Koaxialkabels dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden;
- ein zweites Koaxialkabel, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung erstreckt, wobei das zweite Koaxialkabel einen Koaxialkabel-Innenleiter und eine Koaxialkabel-Außenleiter umfasst, wobei der Koaxialkabel-Innenleiter des zweiten Koaxialkabels dazu eingerichtet ist, die zweite Messelektrode mit der Mess- und/oder Betriebselektronik zu verbinden, wobei der Koaxialkabel-Außenleiter mit des zweiten Koaxialkabels dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden;
- ein Signalkabel, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung erstrecken, wobei das Signalkabel zwei isolierte Signalkabel-Innenleiter umfasst, welche miteinander verdrillt sind, wobei die Signalkabel-Innenleiter dazu eingerichtet sind, die magnetfelderzeugende Vorrichtung mit der Mess- und/oder Betriebselektronik zu verbinden.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Signalkabel einen Signalkabel-Außenleiter umfasst,
wobei sich die Signalkabel-Innenleiter zumindest abschnittsweise innerhalb des Signalkabel-Außenleiter erstrecken,
wobei der Signalkabel-Außenleiter im elektrischen Kontakt mit der Außen-Abschirmung steht.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass wobei der Messaufnehmer eine Referenzelektrode umfasst,
wobei der elektrische Verbinder weiterhin umfasst:

- ein drittes Koaxialkabel, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung erstreckt,

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass wobei der Messaufnehmer eine Füllstandsüberwachungselektrode umfasst,
wobei der elektrische Verbinder weiterhin umfasst:

- ein viertes Koaxialkabel, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung erstreckt,

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Messaufnehmer einen Temperatursensor umfasst,
wobei der elektrische Verbinder weiterhin umfasst:

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Verbinder-Schutzmantel, die Koaxialkabel und das Signalkabel so dimensioniert sind, dass der elektrische Verbinder durch eine PG Kabelverschraubung durchführbar ist.
Das erfindungsgemäße Durchflussmessgerät, insbesondere das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät, umfasst:

- Messaufnehmer,

- Messumformer,

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

1: einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung des elektrischen Verbinders;
2: einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung des elektrischen Verbinders;
3: ein Messaufnehmer, welcher über einen erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder mit einer abgesetzten Messumformer verbunden ist; und
4: einen Querschnitt durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät.

Einige Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben. Die Figuren zeigen einige, aber nicht alle Ausgestaltungen der Offenbarung. In der Tat können diese Offenbarungen in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hier dargelegten Ausgestaltungen beschränkt sind. Unterschiedliche Ausgestaltungen, die jeweils einzelne Details des erfindungsgemäßen Gegenstands zeigen, lassen sich miteinander zu neuen nicht in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen kombinieren.
Die in den Figuren dargestellten Komponenten stellen Komponenten dar, die in verschiedenen Ausgestaltungen der hierin beschriebenen vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können oder auch nicht, so dass die Ausgestaltungen weniger oder mehr Komponenten als die in den Figuren dargestellten enthalten können, ohne dass dadurch der Umfang der vorliegenden Offenbarung verlassen wird. Einige Komponenten können in einer oder mehreren Figuren weggelassen oder gestrichelt dargestellt werden, um die darunter liegenden Komponenten sichtbar zu machen. Gleiche Nummern beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
Die Ausdrücke „in einer beispielhaften Ausgestaltung“, „einige Ausgestaltungen“, „verschiedene Ausgestaltungen“ und dergleichen bedeuten im Allgemeinen, dass das bestimmte Merkmal, die Struktur oder die Eigenschaft, die dem Ausdruck folgt, in mindestens einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung enthalten sein kann und in mehr als einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung enthalten sein kann. Solche Ausdrücke müssen sich nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausgestaltung beziehen.
Das Wort „Beispiel“ oder „exemplarisch“ wird hier im Sinne von „als Beispiel oder als Illustration dienend“ verwendet. Jede hier als „beispielhaft“ beschriebene Implementierung ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen zu verstehen.
Wenn in der Figurenbeschreibung angegeben wird, dass eine Komponente, ein Bauteil oder ein Merkmal „vorzugsweise“, „möglicherweise“, „typischerweise“, „optional“ oder „zum Beispiel“ (oder eine andere derartige Formulierung) enthalten ist oder ein Merkmal enthalten sein „kann“, ein Merkmal eine Eigenschaft haben „könnte“ oder „sollte“, so ist es nicht erforderlich, dass eine bestimmte Komponente oder ein bestimmtes Merkmal enthalten ist oder das Merkmal aufweist. Solche Komponenten oder Merkmale können in einigen Ausgestaltungen optional enthalten sein, aber sie können auch ausgeschlossen sein. Eine nicht in den Figuren enthaltene Ausgestaltung kann auch alle Merkmale - soweit sie sich nicht widersprechen - der gezeigten Ausgestaltungen enthalten.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung des elektrischen Verbinders EV. Der elektrische Verbinder EV dient dazu einen Messumformer mit einem Messaufnehmer eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts so zu verbinden, dass ein mit dem Messaufnehmer gemessene Messsignal zum Messumformer übermittelt und der Messaufnehmer mit einem vom Messumformer erzeugten Betriebssignal betrieben werden kann. Der Messumformer weist eine Mess- und/oder Betriebselektronik auf, die dazu eingerichtet ist anhand dem gemessenen und übermittelten Messsignal Messwerte einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße zu ermitteln. Der Messaufnehmer weist erfindungsgemäß eine magnetfelderzeugende Vorrichtung, eine erste Messelektroden und eine zweite Messelektrode auf (siehe 4). Weiterhin weist die Mess- und/oder Betriebselektronik mindestens einen Schirmtreiber auf, der dazu eingerichtet ist ein Schirmsignal auf mindestens eine Abschirmung des elektrischen Verbinders EV aufzuprägen.
Der elektrische Verbinder EV umfasst einen Verbinder-Schutzmantel 1, der dazu eingerichtet ist, die ummantelten Signalkabel und Koaxialkabel vor mechanischen Einflüssen zu schützen. Der Verbinder-Schutzmantel 1 ist aus einem Isolierstoff, insbesondere aus Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Gummi oder Polyurethan (PUR) gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Verbinder-Schutzmantel 1 ein Gewebe umfassen, welches die mechanische Festigkeit erhöht.
Ein Teil des elektrischen Verbinders EV ist zudem eine Außen-Abschirmung 2, welche sich zumindest abschnittsweise innerhalb des Verbinder-Schutzmantels 1 erstreckt. Die Außen-Abschirmung ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und dient als Abschirmung von externen elektrischen Feldern und zur Abschirmung der durch Signalkabel und Koaxialkabel erzeugten elektrischen Feldern nach außen hin. Dafür ist die Außen-Abschirmung 2 dazu eingerichtet, mit einem elektrischen Referenzpotential verbunden zu werden, wenn der Messaufnehmer mit dem Messumformer über den elektrischen Verbinder verbunden ist. Das elektrische Referenzpotential kann am Messaufnehmer oder am Messumformer bereitgestellt werden.
Der elektrische Verbinder EV weist ein erstes Koaxialkabel KK1 auf, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung 2 erstreckt. Koaxialkabel sind zweipolige Kabel mit einem konzentrischen Aufbau. Sie bestehen üblicherweise aus einem Innenleiter, der in konstantem Abstand von einem hohlzylindrischen Außenleiter umgeben ist. Der Außenleiter dient dazu den Innenleiter vor elektromagnetischer Störung abzuschirmen. Der, insbesondere hohlzylindrische, Zwischenraum zwischen Innenleiter und Außenleiter ist mit einem Isolator bzw. Dielektrikum gefüllt. Meistens ist der Außenleiter durch einen isolierenden, korrosionsfesten und wasserdichten Schutzmantel nach außen hin geschützt. Das erste Koaxialkabel KK1 umfasst einen ersten Koaxialkabel-Innenleiter KI1 und einen ersten Koaxialkabel-Außenleiter KA1. Im Einsatz ist der erste Koaxialkabel-Innenleiter KI1 des ersten Koaxialkabels KK1 dazu eingerichtet, die erste Messelektrode mit der Mess- und/oder Betriebselektronik des Messumformers zu verbinden. Über den ersten Koaxial-Innenleiter KI1 wird das, mittels der ersten Messelektrode ermittelte Messsignal an die Mess- und/oder Betriebselektronik geleitet. Der erste Koaxialkabel-Außenleiter KA1 des ersten Koaxialkabel KK1 hingegen ist dazu eingerichtet, mit einem Schirmtreiber der Mess- und/oder Betriebselektronik verbunden zu werden.
Der Schirmtreiber ist dazu eingerichtet das über den Innenleiters übertragene Messsignal oder ein daraus abgeleitetes und verstärktes Schirmsignal auf den entsprechenden Außenleiter aufzuprägen.
Ein dafür geeigneter Schirmtreiber wird in der WO2011051004A1 gelehrt. Es können erfindungsgemäß mehrere Schirmtreiber vorgesehen sein, insbesondere ein Schirmträger für jedes Koaxialkabel, bei dem der Außenleiter zum Abschirmen des Innenleiters eingesetzt wird.
Der elektrische Verbinder EV weist weiterhin ein zweites Koaxialkabel KK2 auf, welches sich ebenfalls zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung 2 erstreckt. Das zweite Koaxialkabel KK2 weist einen zweiten Koaxialkabel-Innenleiter KI2 und einen zweiten Koaxialkabel-Außenleiter KA2 auf. Dabei ist der zweite Koaxialkabel-Innenleiter KI2 des zweiten Koaxialkabels KK2 dazu eingerichtet, die zweite Messelektrode des Messaufnehmers mit der Mess- und/oder Betriebselektronik des Messumformers elektrisch zu verbinden, wenn der Messumformer mit dem Messaufnehmer über den elektrischen Verbinder EV verbunden ist. Der zweite Koaxialkabel-Außenleiter KA2 des zweiten Koaxialkabels KK2 ist dazu eingerichtet, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden, wenn der elektrische Verbinder EV den Messaufnehmer mit dem Messumformer verbindet.
Erfindungsgemäß weist der elektrische Verbinder EV ein Signalkabel SK auf, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung 2 erstreckt. Das Signalkabel SK dient zum Übertragen des Betriebssignales mit dem die magnetfelderzeugende Vorrichtung betrieben wird. Bei dem Betriebssignal kann es sich um zeitlich veränderliches Stromsignal bzw. Spannungssignal handeln. Das Signalkabel SK umfasst zwei isolierte Signalkabel-Innenleiter SI1, SI2, welche miteinander verdrillt sind. Im Einsatz verbinden die beiden Signalkabel-Innenleiter SI1, SI2 die magnetfelderzeugende Vorrichtung mit der Mess- und/oder Betriebselektronik. Das Signalkabel SK kann ebenfalls einen Schutzmantel umfassen, der die verdrillten Signalkabel-Innenleiter SI1, SI2 radial umgibt. Das Signalkabel SK kann einen reduzierten Kabelquerschnitt von kleiner 0,5 mm², insbesondere von 0,38 mm² aufweisen.
In dem Falle, dass der Messaufnehmer MA eine Referenzelektrode zum Einstellen eines Referenzpotentials im fließenden Medium umfasst, weist der elektrische Verbinder EV weiterhin ein drittes Koaxialkabel KK3 auf, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung 2 erstreckt. Das dritte Koaxialkabel KK3 umfasst einen dritten Koaxialkabel-Innenleiter KI3 und einen dritten Koaxialkabel-Außenleiter KA3. Dabei ist der dritte Koaxialkabel-Innenleiter KI3 des dritten Koaxialkabels KK3 dazu eingerichtet, die Referenzelektrode mit der Mess- und/oder Betriebselektronik elektrisch zu verbinden, wenn der Messaufnehmer mit dem Messumformer über den elektrischen Verbinder EV verbunden ist. Der dritte Koaxialkabel-Außenleiter KA3 des dritten Koaxialskabels KK3 ist dazu eingerichtet, mit dem Schirmtreiber der Mess- und/oder Betriebselektronik verbunden zu werden. Alternativ kann an Stelle eines Koaxialkabels auch eine Litze eingesetzt werden um die Referenzelektrode mit einem Referenzpotential zu verbinden.
Im Fall, dass der Messaufnehmer eine Füllstandsüberwachungselektrode umfasst, weist der elektrische Verbinder weiterhin ein viertes Koaxialkabel KK4 auf, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung 2 erstreckt. Dabei umfasst das vierte Koaxialkabel KK4 einen vierten Koaxialkabel-Innenleiter KI4 und einen vierten Koaxialkabel-Außenleiter KA4. Der vierte Koaxialkabel-Innenleiter KI4 des vierten Koaxialkabels KK4 ist dazu eingerichtet, die Füllstandsüberwachungselektrode mit der Mess- und/oder Betriebselektronik zu verbinden, wenn der elektrische Verbinder den Messaufnehmer mit dem Messumformer verbindet. Zuden ist der vierte Koaxialkabel-Außenleiter KA4 des vierten Koaxialskabels KK4 dazu eingerichtet, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden, wenn es zu einer Verbindung zwischen Messaufnehmer und Messumformer kommt. Der Schirmtreiber ist entsprechend dazu eingerichtet, ein Schirmsignal in Abhängigkeit des übermittelten Messsignals zu erzeugen und auf den Koaxialkabel-Außenleiter KA4 aufzuprägen.
Umfasst der Messaufnehmer einen Temperatursensor (siehe 1060 der 4) an Stelle einer Füllstandsüberwachungselektrode, so weist der elektrische Verbinder EV ein viertes Koaxialkabel KK4 auf, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung 2 erstreckt. Das vierte Koaxialkabel KK4 umfasst einen vierten Koaxialkabel-Innenleiter KI4 und einen vierten Koaxialkabel-Außenleiter KA4. Dabei ist der vierte Koaxialkabel-Innenleiter KI4 des vierten Koaxialkabels KK4 dazu eingerichtet, einen ersten Temperatursensor-Messausgang des Temperatursensors mit einem ersten Temperatursensor-Messeingang der Mess- und/oder Betriebselektronik zu verbinden, wenn der Messaufnehmer und der Messumformer in Kommunikation stehen. Der vierte Koaxialkabel-Außenleiter KA4 des vierten Koaxialskabels KK4 ist dazu eingerichtet, einen zweiten Temperatursensor-Messausgang des Temperatursensors mit einem zweiten Temperatursensor-Messeingang der Mess- und/oder Betriebselektronik zu verbinden. Die Mess- und/oder Betriebselektronik wiederum ist dazu eingerichtet anhand der übermittelten Messsignal eine die aktuelle Temperatur des Mediums darstellenden Messwert zu ermitteln.
Alternativ kann der Temperatursensor auch zusätzlich zur Füllstandsüberwachungselektrode vorgesehen sein. In dem Fall ist ein weiteres fünftes Koaxialkabel (nicht abgebildet) für die Temperaturmessung notwendig. Alternativ kann für die Übertragung der Messsignale des Temperatursensors ein Signalkabel mit zwei Signalkabel-Innenleiter eingesetzt werden an Stelle eines Koaxialkabels.
Die Schwierigkeit beim Auslegen des elektrischen Verbinders EV ist das Aufrechterhalten eines im Wesentlichen runden Querschnittes. Dies ist notwendig um den elektrischen Verbinder EV durch eine PG Kabelverschraubung führen und diesen abdichten zu können. Der Verbinder-Schutzmantel 1, die Koaxialkabel KK1, KK2, KK3, KK4 und das Signalkabel SK sind deshalb so dimensioniert, dass der elektrische Verbinder EV durch eine PG Kabelverschraubung KV (z.B. mit 10,5 mm Öffnung) durchführbar und darin zudem abdichtbar ist.
2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung des elektrischen Verbinders EV. Der abgebildete elektrische Verbinder EV weist im Wesentlichen die Merkmale der ersten Ausgestaltung nach 1 auf. Zudem weist das Signalkabel SK einen Signalkabel-Außenleiter SKA auf, innerhalb den sich die Signalkabel-Innenleiter SI1, SI2 zumindest abschnittsweise erstrecken. Der Signalkabel-Außenleiter SKA ist im elektrischen Kontakt, und insbesondere auch im mechanischen Kontakt, mit der Außen-Abschirmung 2 und dazu eingerichtet die Signalkabel-Innenleiter SI1, SI2 vor Störungen abzuschirmen.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Messaufnehmer MA, welcher über einen erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder (1 oder 2) mit einen abgesetzten Messumformer MU verbunden ist. Das Messsignal und Prozessdaten werden über den elektrischen Verbinder EV an den Messumformer MU gesendet. Weiterhin wird der Messaufnehmer MA durch den elektrischen Verbinder EV mit Energie und einem Betriebssignal versorgt. Der Messumformer MU selbst kann einen Energiespeicher (z.B. Akkumulator, Batterie) aufweisen und/oder über ein Versorgungskabel mit elektrischer Energie versorgt werden. Weiterhin kann der Messumformer MU ein darin angeordnetes Funkmodul aufweisen, über welches eine drahtlose Verbindung mit einem externen Empfänger 400 herstellbar ist. Bei dem externen Empfänger 400 kann es sich um ein Handheld, insbesondere um ein Smartphone oder ein Tablett, handeln. Im Gehäuse des Messumformers MU angeordnet ist die Mess- und Betriebselektronik MBE mit mindestens einem Schirmtreiber.
4 zeigt einen Querschnitt durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1000. Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 1000 weist einen Messaufnehmer MA auf, welcher dazu eingerichtet ist eine strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße eines Mediums zu ermitteln, welches durch ein Messrohr 1001 geführt wird. Das Messrohr 1001 kann aus Kunststoff, Glas oder Keramik gebildet sein oder einen metallisches Trägerrohr aufweisen, welches an der inneren Mantelfläche eine elektrisch isolierende Innenverkleidung (Liner) aus Kunststoff, Keramik oder Glas aufweist. Um die strömungsgeschwindigkeitsabhängig Messgröße zu ermitteln, weist der Messumformer MU eine magnetfelderzeugende Vorrichtung 1010 und mindestens zwei gegenüberliegend angeordnete Messelektroden 1030, 1031 zum Abgreifen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messspannung im zu führenden Medium auf. Bei der magnetfelderzeugenden Vorrichtung 1010 handelt es sich in der abgebildeten Ausgestaltung um ein Zwei-Spulen-System, welches zwei Spulen (z.B. Zylinderspulen) mit jeweils einem Polschuh umfasst, die gegenüberliegend am Messrohr 1001 angeordnet sind, und ein Magnetfeldführungssystem aufweist, welches die beiden Spulen miteinander mechanisch verbindet. Altemativ kann die magnetfelderzeugende Vorrichtung 1010 auch nur eine Spule aufweisen oder mindestens eine bzw. genau zwei Sattelspulen umfassen. Sind Sattelspulen vorgesehen, so kann auf das Magnetfeldführungssystem und die Polschuhe verzichtet werden. Die beiden Messelektroden 1030, 1031 sind jeweils in einer Öffnung im Messrohr 1001 angeordnet, so dass sie bei fließenden Medium mediumsberührend sind. Alternativ können die Messelektroden 1030, 1031 auch dazu eingerichtet, eine strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße kapazitiv zu ermitteln. In dem Fall wäre das Messrohr 1001 vollständig elektrisch isolierend ausgebildet und die Messelektroden 1030, 1031 würden nicht in Kontakt mit dem zu führenden Medium gelangen. Alternativ können auch mehr als nur zwei Messelektroden 1030, 1031 vorgesehen sein.
Die mindestens zwei Messelektroden 1030, 1031 und die magnetfelderzeugende Vorrichtung 1010 selbst sind in einem Sensor-Gehäuse 1022 so angeordnet, dass sie radial und parallel zu einer Längsrichtung des Messrohres 1001 im Wesentlichen vollständig durch das Sensor-Gehäuse 1022 umschlossen bzw. verdeckt sind. Eine Füllstandsüberwachungselektrode 1060 und eine Referenzelektrode 1040 sind gegenüberliegend in jeweiligen Öffnungen im Messorhr 1001 angeordnet und jeweils elektrisch mit der Betriebs- und Messelektronik des Messumformers verbunden.
Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 1000 weist weiterhin ein Elektronik-Gehäuse 1070 auf, in dem eine Messaufnehmer-Messumformer-Schnittstelle 1024 angeordnet ist. Die Messaufnehmer-Messumformer-Schnittstelle 1024 weist zwei Leiterplatten 1032', 1032" auf, die im Wesentlichen parallel zueinander im Inneren des Elektronik-Gehäuses 1070 angeordnet sind. Alternativ können auch drei Leiterplatten oder mehr vorgesehen sein. Dies kann insbesondere dann notwendig sein, wenn auf Grund der Vorgabe größerer Abstände zwischen den Elektronikkomponenten und Geräteanschlüssen mehr Platz notwendig ist. Alternativ kann die zusätzliche dritte Leiterplatte nicht-parallel zu den anderen beiden parallel angeordneten Leiterplatten 1032', 1032" angeordnet sein, d.h. z.b. 90° oder 45°.
Die mindestens zwei Messelektroden und die beiden Spulen sind jeweils über Kabel mit der Messaufnehmer-Messumformer-Schnittstelle 1024 elektrisch verbunden. Die Messaufnehmer-Messumformer-Schnittstelle 1024 ist mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder EV verbunden, welcher die Messaufnehmer-Messumformer-Schnittstelle 1024 mit der Mess- und Betriebselektronik des Messumformers MU verbindet (nicht abgebildet, siehe 3). Der elektrische Verbinder erstreckt sich durch eine PV Kabelverschraubung KV, die in einer Öffnung des Elektronik-Gehäuses 1070 angeordnet ist.
Alternativ kann auf die Messaufnehmer-Messumformer-Schnittstelle 1024 verzichtet werden. In dem Fall sind die Messelektroden und die Spulen direkt über den elektrischen Verbinder EV mit der Mess- und Betriebselektronik des Messumformers MU verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011051004A1 [0024]

Claims

Elektrischer Verbinder (EV) zum Verbinden eines Messumformers (MU) mit einem Messaufnehmer (MA) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts (1000), wobei der Messaufnehmer (MA), eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (1010), eine erste Messelektroden (1030) und eine zweite Messelektrode (1031) umfasst, wobei der Messumformer (MU) eine Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) mit mindestens einen Schirmtreiber umfasst, wobei der elektrische Verbinder (EV) umfasst: - einen Verbinder-Schutzmantel (1); - eine Außen-Abschirmung (2), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb des Verbinder-Schutzmantels (1) erstreckt, wobei die Außen-Abschirmung (2) dazu eingerichtet ist, mit einem elektrischen Referenzpotential verbunden zu werden, - ein erstes Koaxialkabel (KK1), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstreckt, wobei das erste Koaxialkabel (KK1) einen ersten Koaxialkabel-Innenleiter (KI1) und einen ersten Koaxialkabel-Außenleiter (KA1) umfasst, wobei der erste Koaxialkabel-Innenleiter (KI1) des ersten Koaxialkabels (KK1) dazu eingerichtet ist, die erste Messelektrode (1030) mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden, wobei der erste Koaxialkabel-Außenleiter (KA1) des ersten Koaxialkabel (KK1) dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden; - ein zweites Koaxialkabel (KK2), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstreckt, wobei das zweite Koaxialkabel (KK2) einen zweiten Koaxialkabel-Innenleiter (KI2) und einen zweiten Koaxialkabel-Außenleiter (KA2) umfasst, wobei der zweite Koaxialkabel-Innenleiter (KI2) des zweiten Koaxialkabels (KK2) dazu eingerichtet ist, die zweite Messelektrode (1031) mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden, wobei der zweite Koaxialkabel-Außenleiter (KA2) des zweiten Koaxialkabels (KK2) dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden; - ein Signalkabel (SK), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstrecken, wobei das Signalkabel (SK) zwei isolierte Signalkabel-Innenleiter (SI1, SI2) umfasst, welche miteinander verdrillt sind, wobei die Signalkabel-Innenleiter (SI1, SI2) dazu eingerichtet sind, die magnetfelderzeugende Vorrichtung (1010) mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden.
Elektrischer Verbinder (EV) nach Anspruch 1 wobei das Signalkabel (SK) einen Signalkabel-Außenleiter (SKA) umfasst, wobei sich die Signalkabel-Innenleiter (SI1, SI2) zumindest abschnittsweise innerhalb des Signalkabel-Außenleiter (SKA) erstrecken, wobei der Signalkabel-Außenleiter (SKA) im elektrischen Kontakt, und insbesondere auch im mechanischen Kontakt, mit der Außen-Abschirmung (2) steht.
Elektrischer Verbinder (EV) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Messaufnehmer (MA) eine Referenzelektrode (1040) umfasst, wobei der elektrische Verbinder (EV) weiterhin umfasst: - ein drittes Koaxialkabel (KK3), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstreckt, wobei das dritte Koaxialkabel (KK3) einen dritten Koaxialkabel-Innenleiter (KI3) und einen dritten Koaxialkabel-Außenleiter (KA3) umfasst, wobei der dritte Koaxialkabel-Innenleiter (KI3) des dritten Koaxialkabels (KK3) dazu eingerichtet ist, die Referenzelektrode (1040) mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden, wobei der dritte Koaxialkabel-Außenleiter (KA3) des dritten Koaxialskabels (KK3) dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden.
Elektrischer Verbinder (EV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Messaufnehmer (MA) eine Füllstandsüberwachungselektrode (1050) umfasst, wobei der elektrische Verbinder (EV) weiterhin umfasst: - ein viertes Koaxialkabel (KK4), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstreckt, wobei das vierte Koaxialkabel (KK4) einen vierten Koaxialkabel-Innenleiter (KI4) und einen vierten Koaxialkabel-Außenleiter (KA4) umfasst, wobei der vierte Koaxialkabel-Innenleiter (KI4) des vierten Koaxialkabels (KK4) dazu eingerichtet ist, die Füllstandsüberwachungselektrode (1050) mit der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden, wobei der vierte Koaxialkabel-Außenleiter (KA4) des vierten Koaxialskabels (KK4) dazu eingerichtet ist, mit dem Schirmtreiber verbunden zu werden.
Elektrischer Verbinder (EV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Messaufnehmer (MA) einen Temperatursensor (1060) umfasst, wobei der elektrische Verbinder (EV) weiterhin umfasst: - ein viertes Koaxialkabel (KK4), welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb der Außen-Abschirmung (2) erstreckt, wobei das vierte Koaxialkabel (KK4) einen vierten Koaxialkabel-Innenleiter (KI4) und einen vierten Koaxialkabel-Außenleiter (KA4) umfasst, wobei der vierte Koaxialkabel-Innenleiter (KI4) des vierten Koaxialkabels (KK4) dazu eingerichtet ist, einen ersten Temperatursensor-Messausgang des Temperatursensors (1060) mit einem ersten Temperatursensor-Messeingang der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden, wobei der vierte Koaxialkabel-Außenleiter (KA4) des vierten Koaxialskabels (KK4) dazu eingerichtet ist, einen zweiten Temperatursensor-Messausgang des Temperatursensors (1060) mit einem zweiten Temperatursensor-Messeingang der Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) zu verbinden.
Elektrischer Verbinder (EV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbinder-Schutzmantel (1), die Koaxialkabel (KK1, KK2, KK3, KK4) und das Signalkabel (SK) so dimensioniert sind, dass der elektrische Verbinder (EV) durch eine PG Kabelverschraubung (KV) durchführbar und darin abdichtbar ist.
Durchflussmessgerät, umfassend: - Messaufnehmer (MA), wobei der Messaufnehmer (MA) eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (1010), eine erste Messelektrode (1030) und eine zweite Messelektrode (1031) umfasst, - Messumformer (MU), wobei der Messumformer (MU) zum Messaufnehmer (MA) hin abgesetzt ist, wobei der Messumformer (MU) eine Mess- und/oder Betriebselektronik (MBE) mit mindestens einen Schirmtreiber umfasst, wobei der Messaufnehmer (MA) und der Messumformer (MU), insbesondere ausschließlich, über genau einen elektrischen Verbinder (EV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden sind.