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WO2008148776A2 - Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung einer messgrösse - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung einer messgrösse Download PDF

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WO2008148776A2
WO2008148776A2 PCT/EP2008/056876 EP2008056876W WO2008148776A2 WO 2008148776 A2 WO2008148776 A2 WO 2008148776A2 EP 2008056876 W EP2008056876 W EP 2008056876W WO 2008148776 A2 WO2008148776 A2 WO 2008148776A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
fastening unit
fastening
measuring
partially
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/056876
Other languages
English (en)
French (fr)
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WO2008148776A3 (de
Inventor
Dieter Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG filed Critical Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Priority to US12/451,740 priority Critical patent/US8534912B2/en
Priority to CN2008800191251A priority patent/CN101680785B/zh
Priority to EP08760459A priority patent/EP2153176A2/de
Publication of WO2008148776A2 publication Critical patent/WO2008148776A2/de
Publication of WO2008148776A3 publication Critical patent/WO2008148776A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T24/00—Buckles, buttons, clasps, etc.
    • Y10T24/34—Combined diverse multipart fasteners

Definitions

  • the invention relates to a device for determining and / or monitoring at least one measured variable, with at least one measuring unit, and with at least one fastening unit for contacting the measuring unit with an object.
  • the measured variable is, for example, temperature, flow, pressure, density, viscosity, conductivity, pH or the pulse or blood pressure.
  • the object is, for example, a tank or a pipe or a similar container of process and automation technology or, for example, a limb.
  • a problem in the measurement or monitoring of measured variables usually consists in the attachment of the measuring device or the measuring unit at the measuring location. Occasionally it may be necessary for the measurement to bring the measuring unit in direct contact with the object from which the measured variable is to be determined or monitored.
  • a distinction is made between a permanent and a temporary attachment.
  • clamping bands, clamps, screw or welded connections are known.
  • the object of the invention is to propose a measuring device, which allows a simple and fast attachment to an object.
  • Fixing unit is designed such that the fastening unit has at least two stable state forms.
  • the fastening unit thus has two different stable and / or static state forms, wherein in particular a state form of attachment of the measuring unit to the object for fixing serves.
  • the object is a pipe
  • the measuring device according to the invention could also be described as a "pipe fitting sensor with quick fastening", insofar as the measuring unit is understood as a sensor such that a holding function of the device according to the invention is taken over at the object.
  • the object is, in particular, the measurement object from which the measured variable is to be determined and / or monitored.
  • An embodiment provides that the application of a mechanical force to the fastening unit is required for the transition between the at least two state forms.
  • the transition between the two state forms occurs through the application of heat.
  • An embodiment includes that the fastening unit is designed and tuned to the object that the fixing unit in a state shape exerts a holding force on the object, which is greater than the weight of the fastening unit and the measuring unit.
  • the fastening unit thus acts on the object in a state form with a force such that slippage or falling off of the object is prevented.
  • An embodiment provides that the transition between the at least two stable state forms is reversible. If it is thus possible to switch between the two static or stable state forms, assembly or disassembly of the measuring device is easy to accomplish. In one embodiment, the change between the two state forms takes place in each case by the application of a mechanical force.
  • An embodiment includes that the at least two stable state forms differ from each other at least with respect to their mechanical bias.
  • the mechanical bias is at least based on an imaginary axis or an axis of symmetry of the fastening unit. If this bias is overcome by the application of a mechanical force, the fastening unit goes over to the other state form.
  • An embodiment provides that the fastening unit has at least two imaginary axes, and that the fastening unit is configured such that the fastening unit in the at least two stable state forms at least along one of the at least two imaginary axes each having a different curvature.
  • An embodiment is such that the at least two imaginary axes are oriented substantially perpendicular to each other.
  • An embodiment includes that the fastening unit is configured such that the fastening unit in one of the at least two stable state forms along one of the at least two imaginary axes and in the other of the at least two stable state forms along the axis convex or concave.
  • attachment unit is configured such that the attachment unit is concave in one of the at least two stable state forms along one of the at least two imaginary axes and convex in the other of the at least two stable state forms along the axis.
  • An embodiment includes that the fastening unit is partially made of a mechanically resilient material.
  • the fastening unit partially consists of a shape memory material. For the transition between the two state forms, the material thus "jumps" back to its previous form.
  • An embodiment provides that the fastening unit is partially made of a resilient steel.
  • the length of the strip is adjusted in such a way with the holding force of a state form for attaching the measuring device to the object that the clamping function is given at a predeterminable range of diameters of the object.
  • An embodiment includes that in a state form the Mounting unit is present substantially in the form of a groove.
  • the fastening unit is thus concave with respect to a longitudinal axis in a state form.
  • Mounting unit is present substantially in the form of a ring.
  • Mounting unit is present substantially in the form of a spiral.
  • An embodiment provides that the fastening unit is designed substantially in the manner of a click bracelet.
  • An embodiment includes that the fastening unit is partially provided with a slip-resistant coating.
  • the anti-slip coating is applied to the side of the fastening unit facing the object and thus increases the holding force of the fastening unit on the object.
  • An embodiment provides that the fastening unit is partially provided with a thermally insulating coating.
  • An embodiment is such that the fastening unit is partially provided with a vibration-damping coating.
  • An embodiment includes that the object is a pipe or a tank.
  • An embodiment provides that the object is a human or animal limb.
  • An embodiment includes that the measuring unit is a measuring device for process and automation technology.
  • the measuring unit is a temperature measuring device, and that the measured variable is the temperature.
  • the configuration is connected, that the fastening unit has the lowest possible thermal mass.
  • the fastening unit has, for example, only a small thickness.
  • An embodiment includes that the measuring unit is an ultrasonic measuring system, and that the measured variable is the flow of a medium through the object.
  • An embodiment provides that the measuring unit is an acceleration sensor, and that the measured variable is mechanical vibration.
  • An embodiment includes that the measuring unit is a microphone, and that the measured variable is the structure-borne noise of the object.
  • An embodiment provides that the measuring unit is an optical measuring system, and that the measured variable is the color or surface structure.
  • An embodiment includes that the measured variable is the pulse or the blood pressure.
  • the abovementioned embodiments can also be used, in particular, for a device for transmitting and / or determining and / or monitoring a measurement or process variable.
  • This device has a transmitting and / or receiving unit for transmitting or receiving data.
  • measurement data is thus sent.
  • the transmitting unit is, for example, an RFID tag or a Bluetooth unit or another unit for transmitting, for example, electromagnetic signals. In one embodiment, therefore, such a transmission unit is present in addition to the measuring unit.
  • the measuring unit is integrated into the attachment and forms part of it.
  • An embodiment includes that the measuring unit is designed such that the measuring unit changes its color depending on the measured variable at least partially.
  • the measuring unit in this embodiment thus refers to the fact that a number of substances change their colors depending on, for example, the temperature, the humidity, the pH or the pressure. This can thus be used for pure display, but also for measuring the measured variable.
  • thermochromic substance in the measuring unit is thus at least one substance which changes its color depending on the prevailing temperature or assumes a special color or color.
  • FIG. 1 shows a spatial representation of the measuring device according to the invention, wherein the fastening unit is in a first state form
  • FIG. 2 shows the measuring device of FIG. 1, wherein the fastening unit is in a second state form and is fastened to a pipe
  • FIGS. 3 a), b) and c) three variants for the area between the measuring unit and the fastening unit, and
  • FIG. 4 shows a second variant of the measuring device according to the invention.
  • the measuring device according to the invention is shown in a first variant.
  • the attachment unit 2 another name would be quick release spring - is an elongated strip, which consists for example in its core of a piece of resilient metal.
  • the actual measuring unit 1 is applied, ie the actual measuring sensor. This is contacted here, for example via two lines to provide it with energy to control it suitable for the measurements or to tap the measurement signal.
  • the measuring unit / the sensor 1 is fixed (welded, glued, crimped, thermally strained or the like) or detachable (eg by stop and implementation, by bayonet lock, pushed flat under the spring, or the like) with the fastening unit 2, which can also be referred to as a retaining spring connected. With the other side of the fastening unit 2, the fixation is made on the object 3.
  • the device according to the invention is shown in a state in which the fixing unit 2 is in a first state form.
  • the fastening unit 2 have two imaginary axes. One axis is the longitudinal axis, along which the fastening unit 2 also has its greatest extent. Perpendicular in addition and for example in the middle is the second imaginary axis.
  • the fastening unit 2 is concavely curved along the longitudinal axis, relative to the side facing the object.
  • the imaginary axis perpendicular to the mounting unit 2 is flat or slightly concave curved.
  • FIG. 2 shows the fastening case in which the fastening unit 2 is in the second state form and here curves around a pipe as object 3.
  • the attachment unit 2 is curved about the second, central axis and thus rolls around the tube 3.
  • the attachment unit 2 is flat or planar along the first axis.
  • This state form could also be termed end or rest state.
  • the attachment of the measuring unit 1 / of the sensor in a mounting spring, which here is the fastening unit 2 is comparable to the known "clack bracelets.”
  • the entire assembly can be completely without tools, eg can be mounted or removed from the tube 3.
  • the arrangement is suitable not only for the continuous, but also temporary acquisition of measured values.
  • fastening unit 2 shown is an elongated strip whose essential part of the attachment here consists for example of spring steel. Alternatively, non-metallic materials such. As plastics use. Characteristic here is a prestressed, stable starting shape produced by mechanical deformation (eg the channel in the longitudinal direction) as a first state form. By using appropriate restoring forces, it can be converted into a stable second state form, here in a ring-shaped or spiral-shaped manner, essentially completely reversibly. The transition to the second state helps that the Fastening unit 2 tries to take a tension-free state, where it spirals or around the object - here a tube 3, alternatively to a limb or a joint - wraps.
  • the fastening unit 2 for example, still has a plastic cover around the core of the resilient material.
  • the fastening unit 2 winds partially or spirally around the tube 3 and fixes the sensor 1 with a defined force on the pipe wall. In the case that the temperature is measured, thus also the thermal contact is made simultaneously.
  • the cable friction equation applies in the static state:
  • F s ⁇ and F S2 are the forces at the ends of the present here as a leaf spring attachment unit 2
  • ⁇ is the coefficient of friction or friction between pipe wall and bearing surface of the spring 2
  • a is the wrap angle (in radians).
  • probe 1 with soldered in the bottom of a sleeve sensors or directly / plane resting on the pipe wall probe 1 is used.
  • a correspondingly designed primary sensor without surrounding housing eg thin-layer Pt100 can also be contacted directly by the spring 2 against the pipe wall.
  • the advantages of the invention are thus: A quick attachment and dismantling of a measuring point, this being possible without additional tools. It is a cost-effective production of the holder by the spring for the probe possible. A spring version can be used for different nominal diameters / contours of the object. The storage costs are reduced. Due to the design of the Mounting unit is given a good coupling between the pipe wall and probe 1. This is very advantageous for example in the temperature measurement. Furthermore, it is a very robust fastening technology. If the fixture is also insulated or coated, the assembly of the measuring unit and the isolation of the measuring point result at the same time.
  • Figs. 3 a), b) and c) three special embodiments of the transition between measuring unit 1 and mounting unit 2 are shown.
  • the attachment unit 2 may be present in each case plan or relaxed.
  • the measuring unit 1 is introduced in a through hole in the mounting unit 2, so that the measuring unit 1 with its sensitive sensor surface directly hits the object.
  • the measuring unit 1 is connected, for example by welding, gluing or by mechanical tension with the mounting unit 2.
  • a stop 4 on the measuring unit 1 is provided.
  • Fig. 3 c A significant extension is the Fig. 3 c) there.
  • a slip-resistant or damping or insulating layer 5 is provided on the object-facing underside.
  • the fastening unit 2 is designed such that its underside itself has a high coefficient of friction.
  • the measuring unit 1 is embedded in an insulation 6. If the process variable is the temperature, the insulation 6 reduces the thermal radiation against the surrounding atmosphere, thereby significantly improving the measurement of the temperature.
  • Fixing unit 2 made of thin webs ("spider web"), so that thermal dissipation effects are further minimized.
  • Fixing unit 2 from here two - in an alternative variant of several - one above the other, preferably at an angle to each other arranged webs or strips, which improves the contact pressure and - with insulated bars or springs - the thermal properties are further improved by angular coverage of the resulting gaps.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Messgröße, mit mindestens einer Messeinheit (1), und mit mindestens einer Befestigungseinheit (2) zur Kontaktierung der Messeinheit (1) mit einem Objekt (3). Die Erfindung sieht vor, dass die Befestigungseinheit (2) derartig ausgestaltet ist, dass die Befestigungseinheit (2) zumindest zwei stabile Zustandsformen aufweist, wobei für den Übergang zwischen den mindestens zwei Zustandsformen die Aufwendung einer mechanischen Kraft auf die Befestigungseinheit (2) erforderlich ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Messgröße
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Messgröße, mit mindestens einer Messeinheit, und mit mindestens einer Befestigungseinheit zur Kontaktierung der Messeinheit mit einem Objekt. Bei der Messgröße handelt es sich beispielsweise um Temperatur, Durchfluss, Druck, Dichte, Viskosität, Leitfähigkeit, pH-Wert oder um den Puls oder den Blutdruck. Das Objekt ist dabei beispielsweise ein Tank oder ein Rohr oder ein ähnliches Behältnis der Prozess- und Automatisierungstechnik oder beispielsweise eine Extremität.
[0002] Eine Problematik bei der Messung bzw. Überwachung von Messgrößen besteht meist in der Anbringung des Messgerätes oder der Messeinheit am Messort. Gelegentlich ist es für die Messung erforderlich, dass die Messeinheit in direktem Kontakt mit dem Objekt gebracht wird, von dem die Messgröße bestimmt oder überwacht werden soll. Zu unterscheiden ist dabei zwischen einer dauerhaften und einer vorübergehenden Befestigung. Weiterhin gibt es Methoden, die unterschiedlich aufwändig sind. Bekannt sind beispielsweise Spannbänder, Schellen, Schraub- oder Schweißverbindungen.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Messgerät vorzuschlagen, welches eine einfache und schnelle Befestigung an einem Objekt erlaubt.
[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die
Befestigungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Befestigungseinheit zumindest zwei stabile Zustandsformen aufweist. Die Befestigungseinheit weist somit zwei unterschiedliche stabile und/oder statische Zustandsformen auf, wobei insbesondere eine Zustandsform der Befestigung der Messeinheit an dem Objekt zur Fixierung dient. Handelt es sich bei dem Objekt um ein Rohr, so ließe sich das erfindungsgemäße Messgerät auch als „Rohranlegefühler mit Schnellbefestigung" bezeichnen, insofern die Messeinheit als Fühler verstanden wird. Insbesondere unterscheiden sich die beiden Zustandsformen hinsichtlich ihrer Geometrie voneinander. Insbesondere ist eine Zustandsform derartig, dass eine Haltefunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem Objekt übernommen wird. Bei dem Objekt handelt es sich in einer Ausgestaltung insbesondere um das Messobjekt, von dem die Messgröße bestimmt und/oder überwacht werden soll.
[0005] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass für den Übergang zwischen den mindestens zwei Zustandsformen die Aufwendung einer mechanischen Kraft auf die Befestigungseinheit erforderlich ist. In einer alternativen Ausgestaltung geschieht der Übergang zwischen den beiden Zustandsformen durch die Aufwendung von Wärme.
[0006] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Befestigungseinheit derartig ausgestaltet und auf das Objekt abgestimmt ist, dass die Befestigungseinheit in einer Zustandsform eine Haltekraft auf das Objekt ausübt, welche größer als die Gewichtskraft der Befestigungseinheit und der Messeinheit ist. Die Befestigungseinheit wirkt in dieser Ausgestaltung somit in einer Zustandform derartig mit einer Kraft auf das Objekt ein, dass ein Abrutschen oder Abfallen von dem Objekt verhindert wird.
[0007] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Übergang zwischen den mindestens zwei stabilen Zustandsformen reversibel ist. Kann somit zwischen den beiden statischen oder stabilen Zustandsformen gewechselt werden, so ist eine Montage bzw. Demontage des Messgerätes einfach zu bewerkstelligen. In einer Ausgestaltung findet der Wechsel zwischen den beiden Zustandformen jeweils durch die Anwendung einer mechanischen Kraft statt.
[0008] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die mindestens zwei stabilen Zustandsformen sich zumindest in Hinsicht auf ihre mechanische Vorspannung voneinander unterscheiden. In einer Ausgestaltung besteht dabei die mechanische Vorspannung zumindest bezogen auf eine imaginäre Achse oder eine Symmetrieachse der Befestigungseinheit. Wird diese Vorspannung durch die Aufwendung einer mechanischen Kraft überwunden, so geht die Befestigungseinheit in die andere Zustandform über.
[0009] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Befestigungseinheit mindestens zwei imaginäre Achsen aufweist, und dass die Befestigungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Befestigungseinheit in den mindestens zwei stabilen Zustandsformen mindestens entlang einer der mindestens zwei imaginären Achsen jeweils eine andere Krümmung aufweist.
[0010] Eine Ausgestaltung ist derartig, dass die mindestens zwei imaginären Achsen im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind.
[0011] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Befestigungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Befestigungseinheit in einer der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang einer der mindestens zwei imaginären Achsen plan und in der anderen der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang der Achse konvex oder konkav vorliegt.
[0012] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Befestigungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Befestigungseinheit in einer der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang einer der mindestens zwei imaginären Achsen konkav und in der anderen der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang der Achse konvex vorliegt.
[0013] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Befestigungseinheit teilweise aus einem mechanisch federnden Material besteht.
[0014] Eine Ausgestaltung ist derartig, dass die Befestigungseinheit teilweise aus einem Formgedächtnis-Material besteht. Für den Übergang zwischen den zwei Zustandformen „springt" somit das Material in seine vorherige Form zurück.
[0015] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Befestigungseinheit teilweise aus einem federnden Stahl besteht.
[0016] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Befestigungseinheit im
Wesentlichen in Form eines länglichen Streifens ausgestaltet ist. Die Länge des Streifens ist dabei derartig mit der Haltekraft einer Zustandsform zur Befestigung des Messgerätes an dem Objekt abgeglichen, dass die Klemmfunktion bei einer vorgebbaren Bandbreite an Durchmessern des Objekts gegeben ist.
[0017] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Befestigungseinheit im
Wesentlichen in Form zweier länglicher Streifen ausgestaltet ist, welche sich unter einem Winkel kreuzen.
[0018] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass in einer Zustandsform die Befestigungseinheit im Wesentlichen in Form einer Rinne vorliegt. Die Befestigungseinheit ist somit bezogen auf eine Längsachse konkav in einer Zustandsform.
[0019] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in einer Zustandsform die
Befestigungseinheit im Wesentlichen in Form eines Rings vorliegt.
[0020] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass in einer Zustandsform die
Befestigungseinheit im Wesentlichen in Form einer Spirale vorliegt.
[0021] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Befestigungseinheit im Wesentlichen in der Art eines Klick-Armbands ausgestaltet ist.
[0022] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Befestigungseinheit teilweise mit einer rutschhemmenden Beschichtung versehen ist. Die rutschemmende Beschichtung ist dabei in einer Ausgestaltung auf der dem Objekt zugewandten Seite der Befestigungseinheit aufgebracht und erhöht somit die Haltekraft der Befestigungseinheit an dem Objekt.
[0023] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Befestigungseinheit teilweise mit einer thermisch isolierenden Beschichtung versehen ist.
[0024] Eine Ausgestaltung ist derartig, dass die Befestigungseinheit teilweise mit einer schwingungsdämpfenden Beschichtung versehen ist.
[0025] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei dem Objekt um ein Rohr oder um einen Tank handelt.
[0026] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Objekt um eine menschliche oder tierische Extremität handelt.
[0027] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Messeinheit um ein Messgerät der Prozess- und Automatisierungstechnik handelt.
[0028] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Messeinheit um ein Temperaturmessgerät handelt, und dass es sich bei der Messgröße um die Temperatur handelt. Mit dieser Ausgestaltung ist die Ausgestaltung verbunden, dass die Befestigungseinheit eine möglichst geringe thermische Masse aufweist. Die Befestigungseinheit weist beispielsweise nur eine geringe Dicke auf.
[0029] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Messeinheit um ein Ultraschallmesssystem handelt, und dass es sich bei der Messgröße um den Durchfluss eines Mediums durch das Objekt handelt. [0030] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Messeinheit um einen Beschleunigungssensor handelt, und dass es sich bei der Messgröße um mechanische Schwingungen handelt.
[0031] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Messeinheit um ein Mikrofon handelt, und dass es sich bei der Messgröße um den Körperschall des Objekts handelt.
[0032] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Messeinheit um ein optisches Messsystem handelt, und dass es sich bei der Messgröße um die Farbe oder Oberflächenstruktur handelt.
[0033] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Messgröße um den Puls oder den Blutdruck handelt.
[0034] Die oben genannten Ausgestaltungen lassen sich insbesondere auch für eine Vorrichtung zum Senden und/oder Bestimmen und/oder Überwachen einer Mess- oder Prozessgröße verwenden. Diese Vorrichtung verfügt dafür über eine Sende- und/oder Empfangseinheit zum Senden bzw. Empfangen von Daten. Insbesondere werden damit Messdaten gesendet. Dabei handelt es sich bei der Sendeeinheit beispielsweise um einen RFID-Tag oder um eine Bluetooth-Einheit oder um eine sonstige Einheit zum Senden von beispielsweise elektromagnetischen Signalen. In einer Ausgestaltung ist somit neben der Messeinheit auch eine solche Sendeeinheit vorhanden.
[0035] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messeinheit ein integraler
Bestandteil der Befestigungseinheit ist. In dieser Ausgestaltung ist somit die Messeinheit in die Befestigung integriert und bildet einen Bestandteil von ihr.
[0036] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Messeinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Messeinheit in Abhängigkeit von der Messgröße ihre Farbe zumindest teilweise ändert. Die Messeinheit bezieht sich in dieser Ausgestaltung somit darauf, dass eine Reihe von Substanzen in Abhängigkeit beispielsweise von der Temperatur, der Feuchtigkeit, dem pH-Wert oder dem Druck ihre Farben ändern. Dies kann somit zur reinen Anzeige, aber auch zur Messung der Messgröße verwendet werden.
[0037] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messeinheit zumindest teilweise eine thermochrome Substanz aufweist. In der Messeinheit befindet sich somit zumindest eine Substanz, welche in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur ihre Farbe ändert oder eine spezielle Farbe oder Färbung annimmt.
[0038] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
[0039] Fig. 1 : eine räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Messgerätes, wobei die Befestigungseinheit in einer ersten Zustandsform vorliegt,
[0040] Fig. 2: das Messgerät der Fig. 1 , wobei die Befestigungseinheit in einer zweiten Zustandsform vorliegt und an einem Rohr befestigt ist,
[0041] Fign. 3 a), b) und c):drei Varianten für den Bereich zwischen Messeinheit und Befestigungseinheit, und
[0042] Fig. 4: eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Messgerätes.
[0043] In den Fign. 1 und 2 ist das erfindungsgemäße Messgerät in einer ersten Variante dargestellt. Bei der Befestigungseinheit 2 - eine andere Bezeichnung wäre Schnellspannfeder - handelt es sich um einen länglichen Streifen, welcher beispielsweise in seinem Kern aus einem Stück federnden Metalls besteht. Auf einer Seite der Befestigungseinheit 2 ist die eigentliche Messeinheit 1 aufgebracht, also der eigentliche Messsensor. Dieser ist hier beispielsweise über zwei Leitungen kontaktiert, um ihn mit Energie zu versorgen, um ihn passend für die Messungen anzusteuern oder um das Messsignal abzugreifen. Die Messeinheit / der Fühler 1 ist dabei fixiert (geschweißt, geklebt, gecrimpt, thermisch verspannt o. ä.) bzw. lösbar (z. B. per Anschlag und Durchführung, per Bajonettverschluss, flach unter die Feder geschoben o. ä.) mit der Befestigungseinheit 2, welche sich auch als Haltefeder bezeichnen lässt, verbunden. Mit der anderen Seite der Befestigungseinheit 2 wird die Fixierung an dem Objekt 3 vorgenommen.
[0044] In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Zustand gezeigt, in welchem die Befestigungseinheit 2 in einer ersten Zustandsform vorliegt. Die Befestigungseinheit 2 habe dabei zwei imaginäre Achsen. Die eine Achse ist die Längsachse, längs welcher die Befestigungseinheit 2 auch ihre größte Ausdehnung aufweist. Senkrecht dazu und beispielsweise in der Mitte befindet sich die zweite imaginäre Achse. In dieser ersten Zustandsform ist die Befestigungseinheit 2 längs der Längsachse, bezogen auf die dem Objekt zugewandte Seite konkav gekrümmt. Längs der imaginären Achse senkrecht dazu ist die Befestigungseinheit 2 plan bzw. leicht konkav gekrümmt.
[0045] Die Fig. 2 zeigt den Befestigungsfall, in welchem die Befestigungseinheit 2 in der zweiten Zustandsform vorliegt und sich hier um ein Rohr als Objekt 3 krümmt. In dieser Ausgestaltung ist die Befestigungseinheit 2 um die zweite, mittige Achse gekrümmt und rollt sich somit um das Rohr 3. Gleichzeitig ist die Befestigungseinheit 2 entlang der ersten Achse flach oder plan. Diese Zustandsform ließe sich auch als End- oder Ruhezustand bezeichnen.
[0046] Zwischen diesen beiden Zustandsformen ist die Aufwendung einer mechanischen Kraft erforderlich, durch welche die Vorspannung längs der einen Achse oder Richtung überwunden wird und durch welche die Befestigungseinheit 2 in die ihr eigene zweite Zustandsform übergeht.
[0047] Die Anbringung der Messeinheit 1 / des Sensors in einer Montagefeder, bei welcher es sich hier um die Befestigungseinheit 2 handelt, ist vergleichbar zu den bekannten „Klack-Armbändern". Die gesamte Anordnung kann vollkommen ohne Werkzeug, z. B. an dem Rohr 3 montiert bzw. wieder entfernt werden. Somit eignet sich die Anordnung nicht nur für die dauernde, sondern auch temporäre Erfassung von Messwerten.
[0048] In der in den Fign. 1 und 2 gezeigten Befestigungseinheit 2 handelt es sich um einen länglichen Streifen, dessen für die Befestigung wesentlicher Teil hier beispielsweise aus Federstahl besteht. Alternativ lassen sich auch nicht-metallische Werkstoffe, z. B. Kunststoffe, verwenden. Charakteristisch ist hier eine durch mechanische Umformung erzeugte, vorgespannte stabile Ausgangsform (z. B. die Rinne in Längsrichtung) als eine erste Zustandsform. Unter Aufwendung entsprechender Rückstellkräfte kann diese im Wesentlichen vollständig reversibel in eine stabile zweite Zustandsform - hier ring- bzw. spiralförmig - überführt werden. Beim Übergang in die zweite Zustandsform hilft, dass die Befestigungseinheit 2 versucht, einen spannungsfreien Zustand einzunehmen, wobei sie sich kreis- bzw. spiralförmig um das Objekt - hier ein Rohr 3, alternativ um eine Extremität oder um ein Gelenk - wickelt. Die Befestigungseinheit 2 verfügt beispielsweise noch über eine Kunststoffhülle um den Kern aus dem federnden Material.
[0049] Bei der Montage wickelt sich die Befestigungseinheit 2 teilweise oder spiralförmig um das Rohr 3 und fixiert den Sensor 1 mit einer definierten Kraft an der Rohrwandung. In dem Fall, dass die Temperatur gemessen wird, wird somit gleichzeitig auch der thermische Kontakt hergestellt. In Längsrichtung der Blattfeder 2 gilt dabei im statischen Zustand die Seilreibungsgleichung:
[0050] FS λ = Fsl *e"w
[0051] Dabei sind Fsι und FS2 die Kräfte an den Enden der hier als Blattfeder vorliegenden Befestigungseinheit 2, ^ ist die Seilreibungszahl bzw. Reibung zwischen Rohrwand und Auflagefläche der Feder 2 und a ist der Umschlingungswinkel (im Bogenmaß).
[0052] In Abhängigkeit von der Länge der Feder 2 und der Materialpaarung Feder-Rohrwand wird so eine umso bessere Fixierung der Anordnung erreicht, je größer der Umschlingungswinkel bzw. die Länge der Feder 2 ist.
[0053] Für den Fall der Temperatur als Messgröße kommen, um schnell ansprechende Temperaturmessstellen zu erhalten, bevorzugt Fühler 1 mit im Boden einer Hülse eingelöteten Sensoren bzw. direkt/plan auf der Rohrwandung aufliegende Fühler 1 zum Einsatz. Alternativ kann auch ein entsprechend gestalteter Primärsensor ohne Umgehäuse (z. B. Dünnschicht-Pt100) direkt durch die Feder 2 an die Rohrwandung kontaktiert werden.
[0054] Die Vorteile der Erfindung sind somit: Eine schnelle Befestigung und Demontage einer Messstelle, wobei dies ohne zusätzliche Werkzeuge möglich ist. Es ist eine kostengünstige Herstellung der Halterung durch die Feder für den Fühler möglich. Eine Federausführung lässt sich für unterschiedliche Nennweiten / Konturen des Objekts verwenden. Die Lagerhaltungskosten werden reduziert. Durch die Ausgestaltung der Befestigungseinheit ist eine gute Kopplung zwischen Rohrwand und Fühler 1 gegeben. Dies ist beispielsweise bei der Temperaturmessung sehr vorteilhaft. Weiterhin handelt es sich um eine sehr robuste Befestigungstechnik. Ist die Befestigung überdies isoliert oder beschichtet, so ergeben sich zeitgleich die Montage der Messeinheit an und die Isolation der Messstelle.
[0055] In den Fign. 3 a), b) und c) sind drei besondere Ausgestaltungen des Überganges zwischen Messeinheit 1 und Befestigungseinheit 2 dargestellt. Die Befestigungseinheit 2 möge dabei jeweils plan oder entspannt vorliegen.
[0056] In der Fig. 3 a) ist die Messeinheit 1 in einer durchgehenden Bohrung in der Befestigungseinheit 2 eingebracht, so dass die Messeinheit 1 mit ihrer sensitiven Fühlerfläche direkt auf das Objekt trifft. Die Messeinheit 1 ist dabei beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder durch mechanische Verspannung mit der Befestigungseinheit 2 verbunden.
[0057] In der Fig. 3 b) ist in Erweitung zur Variante der Fig. 3 a) ein Anschlag 4 an der Messeinheit 1 vorgesehen.
[0058] Eine deutliche Erweiterung stellt die Fig. 3 c) da. Auf der dem Objekt zugewandten Unterseite ist eine rutschhemmende bzw. dämpfende oder isolierende Schicht 5 vorgesehen. Alternativ dazu ist die Befestigungseinheit 2 derartig ausgestaltet, dass ihre Unterseite selbst einen hohen Reibwert aufweist. Auf der Oberseite ist die Messeinheit 1 in eine Isolation 6 eingebettet. Handelt es sich bei der Prozessgröße um die Temperatur, so wird durch die Isolation 6 die Wärmestrahlung gegen die umgebende Atmosphäre verringert, wodurch die Messung der Temperatur deutlich verbessert wird.
[0059] In einer weiteren, hier nicht dargestellten Variante, besteht die
Befestigungseinheit 2 aus dünnen Stegen („Spinnennetz"), so dass thermische Ableiteffekte weiter minimiert werden.
[0060] In der Fig. 4 ist eine weitere Variante festgestellt, in welcher die
Befestigungseinheit 2 aus hier zwei - in einer alternativen Variante aus mehreren - übereinander, bevorzugt im Winkel zueinander angeordneten Stegen oder Streifen besteht, wodurch die Anpresskraft verbessert und - bei isolierten Stegen oder Federn - sich die thermischen Eigenschaften durch winklige Überdeckung der entstehenden Spalten weiter verbessern.
[0061] Bezugszeichenliste
Tabelle 1
Figure imgf000011_0001
[0062]

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Messgröße, mit mindestens einer Messeinheit (1), und mit mindestens einer Befestigungseinheit (2) zur Kontaktierung der
Messeinheit (1) mit einem Objekt (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) derartig ausgestaltet ist, dass die
Befestigungseinheit (2) zumindest zwei stabile Zustandsformen aufweist, dass die Befestigungseinheit (2) mindestens zwei imaginäre Achsen aufweist, welche im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind, und dass die Befestigungseinheit (2) derartig ausgestaltet ist, dass die
Befestigungseinheit (2) in den mindestens zwei stabilen Zustandsformen mindestens entlang einer der mindestens zwei imaginären Achsen jeweils eine andere Krümmung aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Übergang zwischen den mindestens zwei Zustandsformen die Aufwendung einer mechanischen Kraft auf die Befestigungseinheit (2) erforderlich ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) derartig ausgestaltet und auf das Objekt (3) abgestimmt ist, dass die Befestigungseinheit (2) in einer Zustandsform eine Haltekraft auf das Objekt (3) ausübt, welche größer als die Gewichtskraft der Befestigungseinheit (2) und der Messeinheit (1) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei stabilen Zustandsformen sich zumindest in Hinsicht auf ihre mechanische Vorspannung voneinander unterscheiden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) derartig ausgestaltet ist, dass die Befestigungseinheit (2) in einer der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang einer der mindestens zwei imaginären Achsen plan und in der anderen der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang der Achse konvex oder konkav vorliegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) derartig ausgestaltet ist, dass die Befestigungseinheit (2) in einer der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang einer der mindestens zwei imaginären Achsen konkav und in der anderen der mindestens zwei stabilen Zustandsformen entlang der Achse konvex vorliegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) teilweise aus einem Formgedächtnis-Material besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) teilweise aus einem mechanisch federnden Material besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) teilweise aus einem federnden Stahl besteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) im Wesentlichen in Form eines länglichen Streifens ausgestaltet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) im Wesentlichen in Form zweier länglicher Streifen ausgestaltet ist, welche sich unter einem Winkel kreuzen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zustandsform die Befestigungseinheit (2) im Wesentlichen in Form einer Rinne vorliegt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zustandsform die Befestigungseinheit (2) im Wesentlichen in Form eines Rings vorliegt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zustandsform die Befestigungseinheit (2) im Wesentlichen in Form einer Spirale vorliegt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) im Wesentlichen in der Art eines Klick-Armbands ausgestaltet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (2) teilweise mit einer rutschhemmenden
Beschichtung versehen ist, und/oder dass die Befestigungseinheit (2) teilweise mit einer thermisch isolierenden
Beschichtung versehen ist, und/oder dass die Befestigungseinheit (2) teilweise mit einer schwingungsdämpfenden
Beschichtung versehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (1) ein integraler Bestandteil der Befestigungseinheit (2) ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (1) derartig ausgestaltet ist, dass die Messeinheit (1) in Abhängigkeit von der Messgröße ihre Farbe zumindest teilweise ändert.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (1) zumindest teilweise eine thermochrome Substanz aufweist.
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