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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbinderkupplung, insbesondere
eine Steckverbinderkupplung für
Sensoren. Diese Sensoren können beispielsweise
Sensoren der Prozeßmeßtechnik
und der Analysemeßtechnik
sein. Zu den erfindungsgemäßen Sensoren
gehören
u.a. potentiometrische Sensoren, wie pH-Sensoren oder Redox-Sensoren, amperometrische
Sensoren, turbidimetrische Sensoren, Drucksensoren, Füllstandssensoren,
Durchflußsensoren,
Feuchtesensoren, Temperatursensoren, sowie spektrometrische und
chromatographische Sensoren und Sensoren zur Bestimmung der gelösten Gaskonzentration
oder Ionenkonzentration in einem Medium.
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Die
genannten Sensoren haben gewöhnlich einen
modularen Aufbau mit einem Sensormodul und einem Umformermodul.
Das Sensormodul weist einen Sensor zum Erfassen einer zu messenden
Größe und eine
Sensorschnittstelle für
das Umformermodul auf, über
welche Daten und ggf. Energie übertragen
werden. Das Sensormodul kann zudem elektronische Schaltungen zur
Prozessierung des Signals des Elementarsensors aufweisen. Der Umformer
weist gewöhnlich
eine weitere Schaltung zur Verarbeitung des Meßsignals und einen Signalausgang auf, über den
ein den Meßwert
repräsentierendes
Signal, beispielsweise als 4 .. 20 mA-Stromsignal oder nach dem Profibus,
Foundation Fieldbus oder einem anderen Protokoll ausgegeben wird.
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Die
mechanische Kopplung der Sensorschnittstelle mit einer Umformerschnittstelle
bzw. mit einem Steckkopf, an den die Sensorschnittstelle angeschlossen
wird, erfolgt gewöhnlich über den
Reibschluß zwischen
komplementären
elektrisch leitenden Kontaktflächenpaaren
wie Buchsen und Stiften und häufig über eine
zusätzliche
mechanische Sicherung, beispielsweise mit einer Sicherungsüberwurfsmutter.
Die Sicherungsüberwurfsmutter
ist beispielsweise an einem Umformergehäuse oder an einem Steckkopfgehäuse angeordnet
ist und gelangt mit dem Sensormodul in Eingriff.
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Die
beschriebene Lösung
ist jedoch aus verschiedenen Gründen
nachteilig, wie am Beispiel eines pH-Sensors erläutert werden soll. Häufig sind
die Sensormodule mit einem Prozeßanschlußgewinde in einen Prozeßanschluß gesichert,
wobei die Achse des Prozeßanschlußgewindes
mit der Achse der Sicherungüberwurfmutter
fluchtet. Wenn nun das Lösen
der Sicherungüberwurfsmutter
ein größeres Drehmoment
fordert als das Lösen
des Prozeßanschlußgewindes,
so besteht die Gefahr, daß letzteres versehentlich
geöffnet
werden kann, und das Sensormodul aus dem Prozeßanschluß über mehrere Umdrehungen herausgeschraubt
wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbinderkupplung
bereitzustellen, welche die beschriebenen Nachteile überwindet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Steckverbinderkupplung gemäß des unabhängigen Patentanspruchs
1, den Sensor gemäß Patentanspruch
7, und die Meßanordnung
gemäß Anspruch
9.
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Die
erfindungsgemäße Steckverbinderkupplung
umfaßt
einen ersten Kupplungskörper
mit ersten Rastmitteln eines Bajonettverschlusses und einer ersten
Schnittstelle zum Ausgeben und/oder Empfangen von Signalen und/oder
Energie, sowie einen zweiten Kupplungskörper mit zweiten Rastmitteln
eines Bajonettverschlusses und einer zweiten Schnittstelle zum Ausgeben
und/oder Empfangen von Signalen und/oder Energie, wobei der zweite
Kupplungskörper
komplementär
zu dem ersten Kupplungskörper
und mit diesem verbindbar ist, die zweiten Rastmittel komplementär zu den
ersten Rastmitteln sind und mit diesen in Eingriff bringbar sind
und die zweite Schnittstelle komplementär zu der ersten Schnittstelle
ist.
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Die
ersten und die zweiten Rastmittel umfassen vorzugsweise zueinander
komplementäre
axiale Anschlagflächen.
Der Begriff axiale Anschlagflächen bezeichnet
solche Flächen
die einen wirksamen Anschlag als Sicherung gegen axiale Relativbewegungen
des ersten Kupplungskörpers
gegenüber
dem zweiten Kupplungskörper über die
Anschlagflächen hinaus
bewirken. Beispielsweise beträgt
der Winkel zwischen der Oberflächennormalen
der ersten bzw. der zweiten axialen Anschlagfläche und der Rotationsachse
des Bajonettverschusses bzw. der Verbindungsachse der Steckverbinderkupplung
weniger als 20°,
bevorzugt weniger als 10°,
und weiter bevorzugt nicht mehr als etwa 5°.
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In
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Rastmittel
einstückig
mit dem ersten Kupplungskörper
und die zweiten Rastmittel einstückig
mit dem zweiten Kupplungskörper
ausgebildet. Unter dem Begriff einstückig ist in diesem Zusammenhang
unter anderem zu verstehen, daß das Rastmittel
mit dem zugehörigen
Kupplungskörper eine
Einheit bildet, so daß keine
Relativbewegung des Rastmittels bezüglich des jeweiligen Kupplungskörpers möglich ist,
abgesehen von ggf. vorkommenden minimalen elastischen Verformungen.
Hierzu kann das Rastmittel jeweils als monolithisches Teil, beispielsweise
als Gußteil
mit dem zugehörigen Kupplungskörper gefertigt
sein, aus dem Kupplungskörper
als Aussparung herausgearbeitet worden sein, oder es kann separat
gefertigt und nachträglich hinreichend
steif an dem Kupplungskörper
befestigt worden sein.
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Der
erste und der zweite Kupplungskörper weisen
vorzugsweise eine zumindest abschnittsweise einem im wesentlichen
axialsymmetrische Aufbau, beispielsweise mit Zylindersymmetrie oder
Kegelstumpfsymmetrie auf. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
der erste Kupplungskorper einen zylindrischen Abschnitt, der in
eine zylindrische Öffnung
des zweiten Kupplungskörpers
einsteckbar ist. Die zylindrische Öffnung kann beispielsweise
als Aussparung in einem beliebig geformten Körper oder als zylindrischer
Hülsenabschnitt
eines zweiten Kupplungskörpers
ausgebildet sein.
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Die
ersten und zweiten Rastmittel sind als Aussparungen und komplementäre Vorsprünge ausgebildet,
welche mit den Rastmitteln in Eingriff gelangen. Derzeit ist es
bevorzugt, daß der
erste Kupplungskörper
in einem zylindrischen Abschnitt auf der Mantelfläche des
Zylinders als erste Rastmittel Aussparungen aufweist, und der zweite
Kupplungskörper in
einer zylindrischen Öffnung
auf der zylindrischen Wand der Öffnung
als zweite Rastmittel sich radial einwärts erstreckende Vorsprünge aufweist.
Selbstverständlich
können
die Rastmittel aber auch umgekehrt angeordnet sein, d.h. die zylindrische
Mantelfläche
des ersten Kupplungskörpers
weist Vorsprünge
auf, die sich radial auswärts
erstrecken, und die zylindrische Wand der Öffnung weist komplementäre Aussparungen
auf.
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Der
Bewegungsablauf des Bajonettverschlusses ist durch die Bewegung
der zweiten Rastmittel bezüglich
der ersten Rastmittel vorgegeben.
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Die
Aussparungen weisen in einer ersten Ausgestaltung einen axialen
Abschnitt auf, an den sich ein azimutaler Abschnitt anschließt. Wenn
also die Vorsprünge
mit den zugehörigen
Aussparungen fluchten, was bei passendem Drehwinkel für koaxial zueinander
angeordneten Kupplungskörper
der Fall ist, dann kann der zweite Kupplungskörper auf den ersten Kupplungskörper aufgesteckt
werden, wobei die Vorsprünge
im axialen Abschnitt der jeweiligen Aussparung in axialer Richtung
frei beweglich sind. Die azimutale Bewegung, d.h. die Verdrehbarkeit
des zweiten Kupplungskörpers
ist jedoch durch die seitlichen Flanken des axialen Abschnitts der
Aussparung auf einen engen Toleranzbereich beschränkt. Wenn die
Kupplungskörper
hinreichend weit mit einander in Eingriff gebracht sind, erreichen
die Vorsprünge
die überlappende
Zone zwischen dem axialen und dem azimutalen Abschnitt der Aussparungen.
Nun können
die Kupplungskörper
gegeneinander verdreht werden, wobei die Vorsprünge aus der Überganszone
vollständig
in den azimutalen Abschnitt gelangen, wodurch die axialen Anschlagflächen der
Aussparungen und Vorsprünge
miteinander in Eingriff gelangen. Auf diese Weise ist die axiale
Position des zweiten Kupplungskörpers
bezüglich
des ersten Kupplungskörpers
bis auf ggf. vorgesehene Toleranzen festgelegt, d.h. der Bajonettverschluß ist verschlossen.
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Um
zu verhindern, daß der
Bajonettverschluß ungewollt
geöffnet
wird, kann beispielsweise eine Verdrehsicherung vorgesehen werden.
Die Verdrehsicherung weist im allgemeinen eine erstes Sicherungselement
am ersten Kupplungskörper
und ein zweites Sicherungselement am zweiten Kupplungskörper auf,
wobei zumindest eines der Sicherungselemente beim Verdrehen der
Kupplungskörper zueinander
durch das andere Sicherungselement eine geringe elastische Verformung
erfährt
wobei ferner die verriegelte Endposition des Bajonettverschusses
mit einem zumindest lokalen Minimum hinsichtlich der Verformungsenergie
des mindestens einen Sicherungselementes einhergeht. D.h. die Verformung
in der verriegelten Endposition bzw. eines Endpositionsbereiches
ist geringer als die Verformung in Zwischenpositionen beim Verdrehen
der Kupplungskörper
zueinander zum Verriegeln des Bajonettverschlusses.
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Hierzu
umfassen das erste und das zweite Sicherungselement zueinander komplementäre Konturen,
die beim Verdrehen aneinander entlang geführt werden und gegeneinander
drücken,
wobei mindestens die Kontur eines Sicherungselements azimutabhängig ist.
Bei einer derzeit bevorzugten Ausführungsform umfaßt das erste
Sicherungselement eine Rippe in axialer Richtung bzw. einen radialen
Vorsprung auf einer zylindrischen Mantelfläche des ersten Kupplungskörpers. Das
zweite Sicherungselement umfaßt
einen sich radial einwärts
erstreckenden Vorsprung auf der zylindrischen Wand der Öffnung des
zweiten Kupplungskörpers.
In einem Bereich, in dem der Winkel ϕ zwischen dem ersten Kupplungskörper und
dem zweiten Kupplungskörper, größer ist
als der Winkel ϕ0 bei dem der Bajonettverschluß geöffnet ist
und kleiner als der terminale Winkel ϕT,
bei dem das Bajonett vollständig
verschlossen ist, überlappt
der Vorsprung mit der Rippe und drückt mit winkelabhängiger Stärke gegen
diese. Hierdurch wird beispielsweise der hülsenförmige zylindrische Abschnitt
im Bereich der Sicherungselemente kaum wahrnehmbar nach elastisch
radial nach außen
gedrückt.
Die resultierende elastische Gegenkraft reicht jedoch aus, um eine
Verdrehsicherung zu bewirken. Die Winkelabhängigkeit der Kontur ist dabei
so gewählt,
daß das
Verriegeln einfacher verläuft
als das Entriegeln.
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Zweckmäßiger Weise
ist die Rippe im Bereich der Aussparungen eines Rastmittels angeordnet.
Die radiale Kontur des sich radial einwärts erstreckenden Vorsprungs
des anderen Rastmittels kann in diesem Fall winkelabhängig gestaltet
werden, und somit zugleich als Sicherungselement der Verdrehsicherung
dienen.
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Schließlich kann
noch die axiale Kontur der axialen Anschlagflächen eine ganz leicht Winkelabhängighängigkeit
aufweisen, um den axialen Sitz des zweiten Kupplungskörpers bezüglich des
ersten Kupplungskörpers
mit der Verriegelungsposition des Bajonettverschlusses einstellen
zu können.
D.h. beim Verriegeln des Bajonettverschnusses wird der zweite Kupplungskörper an
den ersten Kupplungskörper
axial herangezogen. Zum Erhalten einer leichten axialen elastischen
Spannung zwischen den Kupplungskörpern
kann zwischen den Stirnflächen der
Kupplungskörper
ein elastischer Verformungskörper
angeordnet sein.
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In
einer zweiten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Steckverbinderkupplung
sind die ersten Rastmittel einstückig
mit dem ersten Kupplungskörper
ausgebildet, während
die zweiten Rastmittel als bezüglich
eines Grundkörpers
des zweiten Kupplungskörpers
bewegliche Baugruppe ausgebildet und mit diesem gekoppelt sind.
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Der
erste und der zweite Kupplungskörper weisen
auch bei. der zweiten Ausgestaltung vorzugsweise zumindest abschnittsweise
eine im wesentlichen axialsymmetrische Struktur auf. In einer derzeit bevorzugten
Ausführungsform
umfaßt
der erste Kupplungskörper
einen zylindrischen Abschnitt, der in eine zylindrische Öffnung des
zweiten Kupplungskörpers
einsteckbar ist. Die zylindrische Öffnung ist bevorzugt als Aussparung
in einem zylindrischer Hülsenabschnitt
des zweiten Kupplungskörpers
ausgebildet.
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Die
ersten und zweiten Rastmittel sind als Aussparungen und komplementäre Vorsprünge ausgebildet,
welche miteinander in Eingriff gelangen. Derzeit ist es bevorzugt,
daß der
erste Kupplungskörper
in einem zylindrischen Endabschnitt auf der Mantelfläche des
Zylinders als erste Rastmittel Aussparungen aufweist. Der zweite
Kupplungskörper
umfaßt einen
zumindest abschnittsweise zylindrischen Grundkörper und einen zumindest abschnittsweise zylindrischen
Rastmittelträger,
wobei der Rastmittelträger
an dem Grundkörpers
koaxial, um eine gemeinsame Achse verdrehbar und in axialer Richtung fixiert
angeordnet ist. Der Rastmittelträger
umfaßt beispielsweise
ein Hülsenelement,
von dessen Innenwand sich die zweiten Rastmittel als Vorsprünge radial
einwärts
erstrecken.
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Zur
axialen Fixierung des Rastmittelträgers bezüglich des Grundkörpers, können der
Grundkörper
und der Rastmittelträger
zueinander komplementäre
axiale Sicherungsmittel aufweisen, die ineinander eingreifen. Die
axialen Sicherungsmittel können beispielsweise
eine ringförmige
oder mindestens eine ringabschnittförmige Sicherungsaussparung und
mindestens einen komplementären
Sicherungsvorsprung umfassen.
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Die
Steckverbinderkupplung gemäß der zweiten
Ausgestaltung der Erfindung umfaßt vorzugsweise weiterhin eine
Grundkörpersicherung, welche
ein Verdrehen des Grundkörpers
des zweiten Kupplungskörpers
bezüglich
des ersten Kupplungskörpers
verhindert. Die Grundkörpersicherung
umfaßt zueinander
komplementäre
erste und zweite Grundkörpersicherungselemente,
welche an dem ersten Kupplungskörper
und an dem Grundkörper des
zweiten Kupplungskörpers
ausgebildet sind, und die ineinander eingreifen, wenn der erste
Kupplungskörper
mit dem zweiten Kupplungskörper
verbunden ist. Diese Ausgestaltung bietet unter anderem den Vorteil,
daß Drehmomente,
die beispielsweise über ein
Anschlußkabel
in den Grundkörper
des zweiten Kupplungskörpers
eingeleitet werden, niemals zu einer unbeabsichtigten Öffnung des
Bajonettverschlusses führen
können.
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Der
Bewegungsablauf des Bajonettverschlusses ist bei der zweiten Ausgestaltung
der Erfindung ebenfalls durch die Bewegung der zweiten Rastmittel
bezüglich
der ersten Rastmittel vorgegeben. Die beispielsweise als Aussparungen
gestalteten ersten Rastmittel im ersten Kupplungskörper weisen
im wesentlichen die gleiche Struktur wie bei der ersten Ausgestaltung
der Erfindung auf. D.h., die Aussparungen umfassen jeweils einen
axialen Abschnitt, an den sich ein azimutaler Abschnitt anschließt, der
eine axiale Anschlagfläche
aufweist, an welcher die zweiten Rastmittel bei geschlossenen Bajonettverschluß anliegen.
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Die
Bewegung der zweiten Rastmittel bezüglich der ersten Rastmittel
verläuft
beim Öffnen
oder Schließen
des Bajonettverschlusses ebenso, wie bei der ersten Ausgestaltung
beschrieben wurde. D.h., beim Verbinden des ersten Kupplungskörpers mit dem
zweiten Kupplungskörper
werden die als Vorsprünge
gestalteten zweiten Rastmittel zunächst in den axialen Abschnitt
der Aussparungen eingesteckt, bis sie mit dem azimutalen Abschnitt
fluchten. Zum Verschließen
des Bajonettverschlusses können
die Vorsprünge
dann Mittels des Rastmittelträgers
in den azimutalen Abschnitt verdreht werden. Das Öffnen des
Bajonettverschlusses zum Lösen
der Kupplungskörper
voneinander verläuft
sinngemäß in umgekehrter
Reihenfolge.
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Die
axialen Anschlagflächen
der ersten Rastmittel können
eine ganz leichte Azimutabhängighängigkeit
aufweisen, um den axialen Sitz des zweiten Kupplungskörpers bezüglich des
ersten Kupplungskörpers
mit der Verriegelungsposition des Bajonettverschlusses einstellen
zu können.
Zum Erhalten einer leichten axialen elastischen Spannung zwischen
den Kupplungskörpern
kann zwischen den Stirnflächen
der Kupplungskörper
ein elastischer Verformungskörper
angeordnet sein.
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In
einer Weiterbildung der zweiten Ausgestaltung dienen die axialen
Abschnitte der Aussparungen der ersten Rastmittel als die ersten
Grundkörpersicherungselemente.
Die zweiten Grundkörpersicherungselemente
umfassen axiale Vorsprünge
die sich von der Stirnfläche
des Grundkörpers
erstrecken, und die in die axialen Abschnitte der Aussparungen der
ersten Rastmittel eingreifen, wenn der erste Kupplungskörper mit
dem zweiten Kupplungskörper
verbunden ist.
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Um
zu verhindern, daß der
Bajonettverschluß ungewollt
geöffnet
wird, kann noch eine Verdrehsicherung vorgesehen werden, die beispielsweise
in Analogie zur ersten Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem
ersten Kupplungskörper
und dem Rastmittelträger
bzw. den zweiten Rastmitteln angeordnen sein kann. Hierzu können, kömplementäre Sicherungselemente
mit einer geeigneten winkelabhängigen
Konturen vorgesehen sein.
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Bei
der zweiten Ausgestaltung der Erfindung bietet sich an, eine Verdrehsicherung
zwischen dem Rastmittelträger
und dem Grundkörper
des zweiten Kupplungskörpers
vorzusehen. In dieser Ausgestaltung weist die Verdrehsicherung ein
erstes Sicherungselement am ersten Grundkörper zweiten Kupplungskörpers, und
ein zweites Sicherungselement am Rastmittelträger auf, wobei zumindest eines
der Sicherungselemente beim Verdrehen des Rastmittelträgers bezüglich des
Grundkörpers
durch das andere Sicherungselement eine geringe elastische Verformung
erfährt.
Zumindest die verriegelte Endposition des Bajonettverschusses weist
bei dieser Ausgestaltung ein zumindest lokales Minimum hinsichtlich
der Verformungsenergie des mindestens einen Sicherungselementes
auf. Gleichermaßen
kann zusätzlich ein
lokales Minimum hinsichtlich der Verformungsenergie in der geöffneten
Position vorgesehen sein, in welcher die Vorsprünge der zweiten Rastmittel
mit den axialen Vorsprüngen
der zweiten Grundkörpersicherungselemente
in azimutaler Richtung fluchten. Hierzu umfassen das erste und das
zweite Sicherungselement zueinander komplementäre Konturen, die beim Verdrehen
aneinander entlang geführt
werden und gegeneinander drücken,
wobei mindestens die Kontur eines Sicherungselements azimutabhängig ist.
Hierzu kann beispielsweise mindestens eine geeignete Kontur in der
axialen Sicherungsaussparung vorgesehen sein.
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Bei
den derzeit bevorzugten Ausführungsformen
umfassen der erste Kupplungskörper
und der zweite Kupplungskörper
zueinander komplementäre induktive
Schnittstellen, zur galvanisch getrennten Übertragung von Energie und
Daten, wie sie in früheren
Anmeldungen der gleichen Anmelderin beschrieben sind. Beide Kupplungskörper sind
im Bereich der Schnittstellen hermetisch dicht und weisen keine Durchführungen
auf.
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Die
Erfindung wird nun an einem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel
erläutert,
es zeigt:
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1: eine erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Steckverbinderkupplung;
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2: eine schematische Darstellung
des Energieverlaufs beim Verriegeln des Bajonettverschlusses der
erfindungsgemäßen Steckverbinderkupplung;
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3: eine pH-Elektrode mit
einem Kupplungskörper
gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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4: eine schematisierte perspektivische Teilschnittansicht
einer Steckverbinderkupplung gemäß der zweiten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung; und
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5a, b:
einen erfindungsgemäßen Steckkopf
zum Anschluß an
eine pH-Elektrode gemäß 3.
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Die
Steckverbinderkupplung eines Sensors, beispielsweise eines pH-Sensors, umfaßt ein Sensormodul 1 mit
einem zylindrischen Sensorkörper 10 und
ein Steckkopfmodul 2, mit einem zylindrischen Steckkopfkörper 20,
welcher mit einem hülsenförmigen Endabschnitt 21 auf
den Sensorkörper 10 aufsteckbar
ist, wobei der steckkopfseitige Schnittstellenstift 24 in
die sensorseitige Schnittstellenbuchse 16 gesteckt wird.
In der Hülse
erstrecken sich Vorsprünge 22 radial
einwärts
um mit Aussparungen 11 auf der Mantelfläche des Sensorkörpers in
Eingriff zu gelangen und einen Bajonettverschluß zu bilden. Die Aussparungen 11 umfassen
einen axialen Abschnitt 12 und einen azimutalen Abschnitt 13.
Im azimutalen Abschnitt ist eine axiale Anschlagfläche 14 vorgesehen,
welche das Abziehen des Sensormoduls 1 vom Steckkopfmodul 2 verhindert,
wenn der Bajonettverschluß verriegelt
ist. In den Aussparungen 11 sind zudem eine axiale Rippen 15 angeordnet,
auf welchen die radial einwärts
gerichteten Mantelflächen
der sich radial einwärts
erstreckenden Vorsprünge 22 mit
ihrer winkelabhängigen
Kontur aufsetzen. Dies bewirkt im Ergebnis eine Verdrehsicherung
aufgrund einer leichten elastischen Verformung des hülsenförmigen Endabschnitts,
deren Energieverlauf in 2 dargestellt
ist.
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Um
den Schnittstellenstift 24 ist an seiner Basis ein elastischer
Ring 25 angeordnet, der beim verschließen des Bajonettverschlusses
leicht gegen die Stirnfläche
des zylindrischen Körpers 12 gedrückt wird.
Hierdurch ist eine leichte axiale Vorspannung bewirkt.
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Zum
Einbau des Sensors 1 an einem Meßplatz umfaßt der Sensor Prozeßanschluß 17 mit
eine Hohlschraube 18, die gegenüber dem Sensorkörper drehbar
mit einem Ring 19 gesichert ist.
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Eine
weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sensormoduls 101 wird
anhand von 3 erläutert. Auf
der pH-Elektrode 109 ist ein Sensorkörper 110 angeordnet,
der zur Umgebung hermetisch dicht ist, und als Kupplungskörper zum
Anschluß an
einen Steckkopfkörper
dient. Der Sensorkörper 110,
umfaßt
in einem dem Steckkopfkörper zugewandten
Endabschnitt eine induktive Schnittstelle zum Austausch von Daten
und zum Empfang von Energie. Zur Sicherung der mechanischen Verbindung
zwischen dem Senorkörper 110 und
einem aufgesteckten Steckkopfkörper
weist der Sensorkörper 110 an
der Mantelfläche
des dem Steckkopfkörper
zugewandten Endabschnitt gewinkelte Aussparung auf, die als erstes
Rastmittel eines Bajonettverschlusses dient. Die gewinkelte Aussparung
umfaßt einen
zur Stirnfläche
des Sensorkörpers
offenen axialen Abschnitt 112, an den sich beabstandet
zur Stirnfläche
ein abgewinkelter azimutaler Abschnitt 113 anschließt. Der
azimutale Abschnitt 113 umfasst eine der Stirnfläche des
Sensorkörpers
zugewandte axiale Anschlagfläche 114.
Die axiale Anschlagfläche 114 weist
vorzugsweise eine azimutabhängige
axiale Kontur auf, welche bewirkt, daß ein Steckkopfkörper beim
Schließen
des Bajonettverschlusses stärker
an den Sensorkörper
herangezogen wird. Zum Einbau in einen Meßplatz umfaßt der Sensorkörper 110 einen
Prozeßanschluß mit einer
Hohlschraube 118, welche mittels eines Sicherungsrings 119 gesichert ist.
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4, 5a und 5b verdeutlichen
das Zusammenspiel der Komponenten der zweiten Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Steckverbinderkupplung.
Das Steckkopfmodul umfaßt
einen Steckkopfkörper
mit einem abschnittsweise zylindrischen Grundkörper 120, auf den
ein hülsenartiger
Rastmittelträger 121 aufgesteckt
ist, wobei der Rastmittelträger 121 bezüglich des
Grundkörpers 121 axial
fixiert und in azimutaler Richtung zumindest über einen Winkelbereich frei
beweglich ist, der zum Schließen und Öffnen des
Bajonettverschlusses erforderlich ist.
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Im
einzelnen umfaßt
der Grundkörper 120 einen
ersten zylindrischen Abschnitt mit einem ersten Radius und einen
zweiten zylindrischen Abschnitt mit einem zweiten Radius, der geringer
ist als der erste Radius. Zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten
Abschnitt verläuft
eine Ringnut 127, welche in axialer Richtung durch radiale
Stufen zum ersten Abschnitt und zum zweiten Abschnitt des Grundkörpers 120 begrenzt
ist, wobei die radialen Stufen als axiale Anschlagflächen dienen.
Der hülsenartige Rastmittelträger 121,
stößt mit seiner
dem ersten Abschnitt des Grundkörpers
zugewandten ersten Stirnfläche,
gegen die axiale Anschlagfläche,
welche durch die radiale Stufe zwischen der Ringnut und dem ersten
Abschnitt des Grundkörpers
gebildet wird. Von der Innenwand des Rastmittelträgers 121 erstreckt
sich in einem an die erste Stirnfläche anschließenden ersten
Endabschnitt mindestens eine Rastnase 128 radial einwärts, welche
an die durch die radiale Stufe zwischen der Ringnut und dem zweiten
Abschnitt gebildete axiale Anschlagfläche stößt. Aus Symmetrieerwägungen sind
vorzugsweise mehrere Rastnasen über
den Umfang der Innenwand verteilt, oder es kann eine umlaufende
Rastnase vorgesehen sein. Die stirnseitige Flanke der Rastnase 128 weist
vorzugsweise eine Fase auf, um das Aufstecken des Rastmittelträgers 121 auf
den Grundkörper
zu erleichtern.
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Von
einer dem ersten Abschnitt des Grundkörpers 120 abgewandten
Stirnfläche
des Grundkörpers
erstrecken sich axiale Vorsprünge 123,
welche jeweils in einen axialen Abschnitt 112 der komplementären Aussparungen
an dem Sensorkörper 110 eingreifen,
wenn der Steckkopfkörper
mit dem Sensorkörper 110 verbunden
ist.
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Der
hülsenartige
Rastmittelträger 121 überragt
mit seinem zweiten Endabschnitt die axialen Vorsprünge 123 in
axialer Richtung. Von der Innenwand des Rastmittelträgers 121 erstrecken
sich Vorsprünge 124 radial
einwärts,
wobei die Vorsprünge
als zweite Rastmittel für
den Bajonettverschluß dienen. Die
Vorsprünge 124 sind
in der Weise über
den Umfang der Innenwand verteilt, daß sie bei entsprechender Einstellung
des Azimutwinkels zwischen Rastmittelträger 121 und Grundkörper 120 hinsichtlich
ihrer Azimutposition mit den axialen Vorsprüngen 123 fluchten,
wie in 5a dargestellt
ist. In dieser Position kann der Steckkopfkörper auf den Sensorkörper 110 aufgesteckt
werden, wobei die radialen Vorsprünge 122 in dem Übergangsbereich
zwischen dem axialen Abschnitt 112, und dem azimutalen
Abschnitt 113 der Aussparungen am Sensorkörper angeordnet
sind, wenn der Steckkopfkörper
auf den Sensorkörper
aufgesteckt ist. Durch Verdrehen des Azimutwinkels zwischen Grundkörper 120 und
Rastmittelträger 121 werden
die radialen Vorsprünge 122 in
den azimutalen Abschnitt 113 der Aussparungen gebracht,
wodurch der Bajonettverschluß verriegelt wird,
wie in der 5b dargestellt
ist.
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Um
die offene Position und die geschlossene Position des Bajonettverschlusses
einfacher auffindbar zu machen und zu sichern, sind azimutabhängige Konturen
zwischen dem Rastmittelträger 121 und dem
Grundkörper 120 vorgesehen,
welche beispielsweise als radiale Konturen auf der Mantelfläche der Ringnut 127 oder
eines entsprechenden Ringnutabschnitts bzw. der Rastnase ausgebildet
sein können. Die
Konturen bewirken, daß die
mindestens eine Rastnase 128 azimutabhängig elastisch ausgelenkt wird,
wobei die Konturen so angeordnet sind, daß zumindest in der geschlossenen
Position, vorzugsweise aber auch in der offenen Position, lokale
Minima der Verformung liegen. Die Kontur kann beispielsweise eine
Rippe sein, die Radial von der Mantelfläche der Ringnut 127 hervorsteht,
wobei die Rastnase 128 beim Verdrehen des Rastmittelträgers zwischen
den Positionen über
die Rippe hinweg gleiten muß und von
dieser Angehoben wird. Auf diese Weise werden die beiden Positionen
stabilisiert.
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Gleichermaßen kann
eine winkelabhängige Kontur
auch an anderer Stelle vorgesehen sein. Außerdem kann optional die im
Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Verdrehsicherung in dem azimutalen Bereich der Aussparungen
des Sensorkörpers
zusätzlich
zum Einsatz kommen.
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Die
Schnittstelle zur Übertragung
von Daten und Energie umfaßt
auch bei der zweiten Ausgestaltung einen induktiven Koppler, welcher
auf der Seite des Steckkopfmoduls 102 einen Zapfen 124 aufweist,
der axial von der zweiten Stirnfläche des Grundkörpers 120 in
deren Zentrum hervorsteht. Wenn der Steckkopfkörper mit dem Sensorkörper verbunden
ist, dann ist der Zapfen 124 in einer komplementären Buchse
des Sensorkörpers 110 angeordnet.
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Weitere
Ausgestaltungen und Abwandlungen der erfindunggsgemäßen Steckverbinder
ergeben sich für
den Fachmann ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.