DE8630763U1

DE8630763U1 - Schall- oder Ultraschallsensor

Info

Publication number: DE8630763U1
Application number: DE19868630763
Authority: DE
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1987-03-12

Description

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Schall- oder Ultraschalleensor Sie Erfindung betrifft einen

Schall- oder Ultraschallsensor zum Messen des Füllstandes in einem Behälter für aggressive Medien oder Lebensmittel oder dergl. mit einem Flansch, über den der Schall- oder Ultraschallsensor mit dem Behälter lösbar und dicht verbunden ist, und einem in den Behälterinnenraum hineinragenden Wandlerelement« wobei die Lösbarkeit dadurch erreicht wird, dass dem Flansch ein unlösbar mit dem Behälter verbundener Gegenflansch gegenübersteht und aus beiden Flanschen eine wie übliche Flanschverbindung gestaltet ist.

Für den Einsatz eines bekannten Sensors dieser Art besonders in aggressiven Medien, aber auch in der Lebensmittelindustrie 'muss der Werkstoff, der die Oberfläche des Wandlerelementes bildet, aber auch der Werkstoff des Befestigungsflansches an die jeweilige Anwendung so angepasst werden, dass Beständigkeit gegen jeweils im Behälter herrschende Verhältnisse gegeben ist. Herrscht z.B. im Behälter Druck, der über dem Atmosphärendruck liegt, ist es notwendig, den Flansch des Schall- oder Ultraschallsensors aus Stahl herzustellen; für aggressive Medien dient ein Flansch aus hochlegiertem Stahl und für bestimmte Medien, deren Aggressivität über der Beständigkeit hochlegierter Stähle liegt, muss der Flansch mit chemisch beständigem Kunststoff beschichtet werden. So muss jede Baureihe des in unterschiedlichen Ausführungen angebotenen Schall- oder Ultraschallsensors je nach Anwendungsfall mit unterschiedlichen Flanschen ausgerüstet werden. Damit erhöht sich die Zahl der Varianten, was sehr aufwendig ist und die Kosten steigert.

Bei Anwendung in der Lebensmittelindustrie ist ale zusätzliches Problem zu bewältigen, dass Fugen und Spalten, die bei den herkömmlichen Sensoren in der den Befestigungsflansch durchdringenden Öffnung liegen, durch die der Wandler über Verbindungsleitungen elektrisch mit der Elektronik verbunden ist, zur Bildung von Bakteriennestern führen können.

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oder Ultraschallsensor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so zu gestalten, dass ein lediglich die Festigkeitsanforderungen erfüllender Flanschwerkstoff einheitlich verwendet werden kann. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Schall- oder Ultraschallsensor so zu gestalten, dass eine mit dem Behälterinnenraum in Verbindung stehende Durchführung vermieden wird'·

Zur Lösung dieser Aufgaben sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen.

Das Wandlergehäuse kann als Spritzteil gebildet sein und bevorzugt aus chemisch beständigem Werkstoff, z.B. Polyvinylidenfluorid (PVDF) bestehen.

Eine konstruktiv bevorzugte Ausfuhrung des Schall- oder Ultraschallsensors nach der Erfindung ist in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung eines Ausfuhrungsbeispiels

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die eAazige Figur zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ultraschallsensors gemäss der Erfindung.

Der Ultraschallsensor 1 besteht aus dem Gehäuse 2, dem Wandlergehäuse 3 und dem Plansch 4. Das Wandlergehäuse umschliesst in seinem Innern ein piezokeramisches Element Im Innern des Gehäuses 2 befindet sich eine nicht dargestellte elektrische Schaltung. Diese ist über die Anschlussleitung 8 mit dem piezokeramischen Element 5 elektrisch verbunden. Das piezokeramische Element 5 wandelt von der elektronischen Schaltung erzeugte Impulse in Schallimpulse um, die auf die Oberfläche des im Behälter befindlichen Mediums gerichtet sind, dessen Abstand'von der Oberfläche des Wandlergehäuses 3 nach dem Echolotprinzip ermittelt werden soll. Die von der Oberfläche des Mediums reflektierten Schallimpulse werden dann mit Hilfe das piezokeramischen Elementes 5 wieder in elektrische Impulse umgewandelt und zu der im Innern des Gehäuses 2 befindlichen,nicht dargestellten Elektronik übertragen. Deren Aufgabe ist es, die empfangenen elektrischen Impulse aufzubereiten, zu verstärken und zur weiteren Signalverarbeitung an ein entfernt vom Ultraschallsensor 1 befindliches Auswertegerät weiterzuleiten. Dazu ist die Verbindungsleitung über die Verschraubung 16 in das Gehäuse 2 eingeführt. Über die gleiche Verbindungsleitung wird der Ultraschallsensor 1 auch vom Auswertegerät her mit der für seine Funktion benötigten elektrischen Energie versorgt.

Zur lösbaren Verbindung des Ultraschallsensors 1 mit dem Behälter« dessen Füllstand gemessen werden soll« dient ein nicht dargestellter Gegenflansch. Der Gegenflansch umgibt eine kreiszylindrische Behälteröffnung« durch die das Wandlergehäuse 3 in den Innenraum des Behälters ragt und über das gasförmige Medium oberhalb des zu messenden Füllgutes mit dem Füllgut in Verbindung kommt. Zwischen Flansch 4 und Gegenflansch liegt in montiertem Zustand ein Dichtungsring. Am Flansch 4 und dem nicht dargestellten Gegenflansch sind jeweils ringförmige Flächen vorhanden« die sich vom äusseren Rand der Flansche radial in Richtung zur Symmetrieachse erstrecken. Diese ringförmigen ebenen Flächen liegen sich gegenüber und bilden jede für sich eine Dichtleiste 9« die der Abdichtung des Behälterinnearaumes mittels Flansch 4 und Gegenflansch dient.

Das Wandlergehäuse 3 ist einstückig als Spritzgussteil hergestellt; es umschliesst ausser dem piezokeramischen Element 5 eine Anpassschicht 6 und eine Dämpfungsschicht Die Schichten 6 und 7 bestehen aus einem Silikonelastomer. Auf der dem Behälterinneren zugewandten Seite bildet das Wandlergehäuse 3 einen dünnen kreiszylindrischen Abschnitt 10« der sich an die Anpassschicht 6 anschliesst. Der kreiszylindrische Abschnitt 10 bildet die Membrane des Ultraschallwandlers. Zur weiteren Umschliessung der Bauteile bis 7 bildet das Wandlergehäuse 3 einen Hohlzylinder 12« der sich von der Membrane 10 axial in Richtung des Flansches 4 erstreckt. Weiter ist am Wandlergehäuse 3 ein Ringansatz 13 ausgebildet. Der Ringansatz 13 erstreckt sich radial vom zylindrischen Abschnitt 12 in einem Winkel von 9O Grad; dabei liegt der Ringansatz 13 an der dem Behälterinnenraum zugewandten Seite 11 des

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Flansches 4 an. Die radiale ErStreckung des Ringansatzes ist so gewählt, dass nur ein Teilbereich der ringförmigen Dichtleiste 9 überdeckt wird. Durch diese Massnahme ist gewahr leistet, dass in montiertem Zustand des Ultraschallsensors 1 lediglich der Werkstoff des Wandlergehäuses mit dem Innenraum des Behälters und damit mit dem Messmedium in Verbindung kommt. Auf der dem Flansch 4 zugewandten Seite trägt der Ringansatz 13 Befestigungszapfen 14, die passend in entsprechende Sacklöcher des Flansches 4 ragen und über Schrauben 15 von der Rückseite des Flansches 4 her fest mit diesem verschraubt sind. Auf diese Weise ist eine feste Verbindung des Wandlergehäuses 3 mit dem Flansch und zugleich eine Abdichtung zwischen* dem Ringansatz 13 des Wandlergehäuses 3 und der Dichtleiste 9 des Flansches geschaffen. Wie aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich, bilden die dem Behälterinnenraum zugewandten und den Hessmedien ausgesetzten Teile des Ultraschallwandlers 1 eine zusammenhängende homogene Oberfläche, die vorzugsweise aus einem aggressionsbeständigen Kunststoff besteht. So kann der Werkstoff des Befestigungsflansches lediglich entsprechend den Festigkeitsanforderungen gewählt und in allen Grossen und Ausführungen gleich sein. Dabei eignet sich die zusammenhängende homogene Oberfläche vorzüglich zum Einsatz des Ultraschallsensors 1 in aggressiven Medien und der Lebensmittelindustrie.

Claims

Ansprüche

1. Schall- oder Ultraschallsensor zum Hessen des Füllstandes in einem Behälter für aggressive Medien oder Lebensmittel oder dergleichen, mit einem Flan-ch, über den der Schall- oder Ultraschallseäsor mit dem Behälter lösbar und dicht verbunden ist, und einem Wandlerelement, das in den Behälterinnenraum hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß ein geformtes* einstückiges Wandlergehäuse (3) vorgesehen ist, welches die das Wandlerelement bildenden Bauteile (5,6,7) behälterseitig umschließt und einen Ringansatz (13) aufweist, welcher einen Teilbereich der ringförmigen Dichtleiste (9) des Flansches * (4) auf deren dem Behälterinnenraum zugewandten Seite (11) radial überlappt und abdichtend daran in Anlage gehalten ist.

2, Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlergehäuse (3) behälterseitig eine spalten- und fugenfreie Oberfläche bildet.

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3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß das Wandlergehäuse (3) als Spritzgußteil ausgebildet ist.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Wandlergehäuse (3) aus Polyvinylidenfluorid (PVDP) besteht.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Wandlergehäuse (3) einen Hohlzylinder (12) und eine diesen abschließende Kreisplatte (10) aufweist, welche zugleich die Membrane des Schall- oder ültraschallwandlers (5,6,7) bildet.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Flansch (4) zugewandten Seite des Ringansatzes (13) Befestigungszapfen (14) angeformt sind, die in Sacklöcher des Flansches (4) hineinragen und mit Schrauben (15) von der dem Behälterinnenraum abgewandten Seite des Flansches (4) her an diesem befestigt sind.