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DE3050189C2 - Rod-shaped probe for capacitive measurement of the fill level in a container - Google Patents

Rod-shaped probe for capacitive measurement of the fill level in a container

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Publication number
DE3050189C2
DE3050189C2 DE19803050189 DE3050189A DE3050189C2 DE 3050189 C2 DE3050189 C2 DE 3050189C2 DE 19803050189 DE19803050189 DE 19803050189 DE 3050189 A DE3050189 A DE 3050189A DE 3050189 C2 DE3050189 C2 DE 3050189C2
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DE
Germany
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rod
container
screw
piece
probe
Prior art date
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DE19803050189
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German (de)
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DE3050189A1 (en
Inventor
Volker 7850 Lörrach Dreyer
Franz Ing.(grad.) 7860 Schopfheim Hans Jürgen
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Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
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Publication date
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Publication of DE3050189A1 publication Critical patent/DE3050189A1/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors

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Description

3. Stabförmige Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anpreßling und Anpreßhülse eine Schraubenfeder eingesetzt ist.3. Rod-shaped probe according to claim 2, characterized in that between the pressing part and the pressure sleeve a coil spring is inserted.

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1515th

a) sich die konische Mittelöffnung des Einschraubstücks zur Außenseite des E ehälters hin erweitert, a) the conical central opening of the screw-in piece widens towards the outside of the container,

b) die Schraubverbindung einen mit dem Einschraubstück (135) verschraubten Anpreßling (174) aufweist, derb) the screw connection has a pressing part (174) which is screwed to the screw-in piece (135) and which

c) eine über eine Feder (166) zum Behälterinneren gerichtete Anpreßkraft auf einen Abschnitt (149) der Stabsonde (130) ausübt.c) exerts a pressure force directed towards the interior of the container via a spring (166) on a section (149) of the rod probe (130) .

2. Stabförmige Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. Rod-shaped probe according to claim 1, characterized in that

a) an der Außenseite der Stabsonde ein sich zum Behälterinneren hin erweiternder konischer Abschnitt (149) angebracht ist, a) a conical section (149) which widens towards the inside of the container is attached to the outside of the rod probe,

b) auf den konischen Abschnitt eine Anpreßhülse mit konischer Mittelöffnung fixiert aufgesetzt ist, undb) a pressure sleeve with a conical central opening is fixedly placed on the conical section is and

c) der Anpreßling (174) auf die Anpreßhülse einwirkt. c) the pressing part (174) acts on the pressure sleeve.

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4545

Die Erfindung bezieht sich auf eine stabförmige Sonde gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rod-shaped probe according to the preamble of claim 1.

Bei den bekannten stabförmigen Sonden dieser Art (DE-GM 19 12 681, DE-OS 27 44 864, US-PS 30 18 322) erweitert sich die konische Mittelöffnung des Ein-Schraubstücks zum Behälterinneren hin, und die an der Stabsonde angebrachte konische Außenfläche wird durch die Schraubverbindung in diese konische Mittelöffnung hineingezogen. Dadurch ergibt sich ein fester Sitz der Stabsonde im Einschraubstück unter Erzielung einer sehr guten druckfesten Abdichtung; es besteht aber der Nachteil, daß zum Ausbau der Stabsonde, beispielsweise zum Auswechseln im Fall einer Beschädigung, zunächst das Einschraubstück aus der öffnung der Behälterwand herausgeschraubt werden muß und erst dann die Stabsonde vom Einschraubstück abgenommen werden kann.In the known rod-shaped probes of this type (DE-GM 19 12 681, DE-OS 27 44 864, US-PS 30 18 322) the conical central opening of the screw-in piece widens towards the inside of the container, and the one on the The conical outer surface attached to the rod probe becomes through the screw connection in this conical central opening drawn into it. This results in a tight fit of the rod probe in the screw-in piece while achieving a very good pressure-resistant seal; but there is the disadvantage that to expand the rod probe, for example To replace in the event of damage, first remove the screw-in piece from the opening of the The container wall must be unscrewed and only then removed the rod probe from the screw-in piece can be.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer stabförmigen Sonde der eingangs angegebenen Art, die ausgebaut werden kann, ohne daß das Einschraubstück aus der öffnung der Behälterwand herausgeschraubt werden muß, und die dennoch sicher und druckdicht in der öffnung der Behälterwand befestigt ist.The object of the invention is to create a rod-shaped probe of the type specified at the beginning, which is expanded can be without the screw-in piece being unscrewed from the opening in the container wall must, and which is nevertheless fastened securely and pressure-tight in the opening of the container wall.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale das Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1.

Die stabförmige Sonde nach der Erfindung ist mittels des Einschraubstücks ebenso sicher und druckdicht in der öffnung der Behälterwand befestigt wie die bekannten Sonden, sie kann aber durch Lösen der Schraubverbindung leicht und schnell ausgebaut weiden, ohne daß es hierzu erforderlich ist, das Einschraubstück aus der Öffnung der Behälterwand herauszuschrauben.The rod-shaped probe according to the invention is just as safe and pressure-tight in by means of the screw-in piece attached to the opening of the container wall like the known probes, but it can be removed by loosening the screw connection easily and quickly expanded pasture without the need to remove the screw-in piece from the Unscrew the opening of the container wall.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt eine Schnittansicht einer mittels einer Befestigungs- und Durchführungsvorrichtung in der öffnung einer Behälterwand befestigten stabförmigen Sonde.An embodiment of the invention is shown in the single figure of the drawing. This shows a Sectional view of a device in the opening of a container wall by means of a fastening and lead-through device attached rod-shaped probe.

Die Zeichnung zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Stabsonde 130, die zur Messung des Füllstandes in einem Behälter dient, von dem nur ein Abschnitt der den oberen Abschluß bildenden Behälterwand 131 dargestellt ist Die Stabsonde 130 ist mittels einer Befestigungs- und Durchführungsvorrichtung 132 in einer öffnung 133 der Behälterwand 131 befestigt. Die Bestandteile der elektronischen Meß- und Prüfschaltung sind in einem außerhalb des Behälters angeordneten Gehäuse 134 untergebracht.The drawing shows a practical embodiment of a rod probe 130, which serves for measuring the filling level in a container of which is shown only a portion of the upper end forming the container wall 131. The rod probe 130 is by means of a fastening and through device 132 in an opening 133 Container wall 131 attached. The components of the electronic measuring and testing circuit are accommodated in a housing 134 arranged outside the container.

Die Befestigungs- und Durchführungsvorrichtung 132 enthält ein mit einer Mittelöffnung versehenes Einschraubstück 135, dessen unterer Teil ein Außengewinde aufweist. Das Einschraubstück 135 ist unter Einfügung einss Dichtungsrings 136 in die mit einem Innengewinde versehene öffnung 133 der Behälterwand 131 eingeschraubtThe fastening and lead-through device 132 contains a screw-in piece 135 provided with a central opening, the lower part of which has an external thread. The screw-in piece 135 is screwed into the opening 133 of the container wall 131 , which is provided with an internal thread, with the insertion of a sealing ring 136

Die eigentliche Stabsonde 130 besteht aus einem Metallrohr 142, dessen unteres Ende durch ein metallisches Abschlußstück 143 abgeschlossen ist, und einem im Innern des Metallrohrs 142 angeordneten Metallstab 144, der am unteren Ende elektrisch leitend mit dem Abschlußstück 143 verbunden ist. Die ganze Außenfläche des Metallrohrs 142 und des metallischen Abschlußstücks 143 ist von einem Isolierschlauch 150 bedeckt. Der Isolierschlauch 150 ragt nach unten etwas über das Abschlußstück 143 hinaus, und in diesen hinausragenden Abschritt ist ein Stopfen 151 aus Isoliermaterial eingesetzt. Der Isolierschlauch 150 und der Stopfen 151 bestehen vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen.The actual rod probe 130 consists of a metal tube 142, the lower end of which is terminated by a metal terminating piece 143 , and a metal rod 144 which is arranged inside the metal tube 142 and which is electrically conductively connected to the terminating piece 143 at the lower end. The entire outer surface of the metal pipe 142 and the metal end piece 143 is covered by an insulating tube 150 . The insulating tube 150 protrudes downward somewhat beyond the terminating piece 143 , and a plug 151 made of insulating material is inserted into this protruding section. The insulating tube 150 and the plug 151 are preferably made of polytetrafluoroethylene.

Der Metallstab 144 ist am oberen Ende mit einem Abschlußbolzen 156 verschraubt, der durch die Mittelöffnung einer am oberen Ende des Metallrohrs 142 befestigten Fortsatzhülse 152 geführt ist. Der untere Endabschnitt 157 des Abschlußbolzens 156 ist konisch ausgebildet und sitzt unter Einfügung eines Isolierschlauchs 162 in einer entsprechend geformten konischen Erweiterung 154 der Mittelöffnung der Fortsatzhülse. Der nach außen aus der Fortsatzhülse 152 herausragende Gewindeabschnitt des Abschlußbolzens 156 trägt die eine elektrische Anschlußklemme 160. Auf diesen Gewindeabschnitt ist eine Mutter 158 aufgeschraubt, die eine Keramikbuchse 159 gegen die obere Stirnfläche der Fortsatzhülse 152 preßt. Die zweite Anschlußklemme 161 ist an der Fortsatzhülse 152 angebracht.The upper end of the metal rod 144 is screwed to an end bolt 156 which is guided through the central opening of an extension sleeve 152 fastened to the upper end of the metal tube 142. The lower end portion 157 of the end bolt 156 is conical and sits with the insertion of an insulating tube 162 in a correspondingly shaped conical enlargement 154 of the central opening of the extension sleeve. The threaded section of the terminal bolt 156 protruding outward from the extension sleeve 152 carries the one electrical connection terminal 160. A nut 158 is screwed onto this threaded section and presses a ceramic bushing 159 against the upper end face of the extension sleeve 152. The second connection terminal 161 is attached to the extension sleeve 152 .

Der Isolierschlauch 162 umgibt den ganzen Metallstab 144 und den innerhalb der Fortsatzhülse 152 und der Keramikbuchse 159 liegenden Teil des Abschlußbolzens 156. Dieser Isolierschlauch ist vorzugsweise durch einen Schrumpfschlauch aus Polytetrafluoräthylen gebildet.The insulating tube 162 surrounds the entire metal rod 144 and the part of the end bolt 156 lying within the extension sleeve 152 and the ceramic bushing 159. This insulating tube is preferably formed by a shrink tube made of polytetrafluoroethylene.

Die Mittelöffnung des Einschraubstücks 135 weist einen konischen Abschnitt 141 auf, der sich nach außen hin erweitert. In dieser konischen Erweiterung; sitzt einThe central opening of the screw-in piece 135 has a conical section 141 which widens outward. In this conical extension; sits a

konischer Abschnitt 146 des Sondenstabs, der entweder an der Außenfläche des Metallrohrs 142 selbst oder an einem geeigneten Zwischenstück angeformt ist Oberhalb des konischen Abschnitts 146 ist ein zweiter, entgegengesetzt gerichteter konischer Abschnitt 149 ausgebildet, der in einer zylindrischen Ausnehmung 140 des Einschraubstücks liegt. Der Zwischenraum zwischen der konischen Außenfläche des Abschnitts 149 und der zylindrischen Innenfläche der Ausnehmung 140 ist durch eine Anpreßhülse 170 mit zylindrischer Außeniläehe und kon.scher Innenfläche ausgefülltconical section 146 of the probe rod, either on the outer surface of the metal tube 142 itself or on Above the conical section 146 is a second, opposite one directed conical portion 149 formed in a cylindrical recess 140 of the Screw-in piece lies. The space between the conical outer surface of section 149 and the The cylindrical inner surface of the recess 140 is supported by a pressure sleeve 170 with a cylindrical outer surface and conical inner surface

Der Isolierschlauch 150 bedeckt zusammenhängend auch die konischen Außenflächen der Abschnitte 146, 149 und die sich anschließende Außenfläche des oberen Abschnitts des Metallrohrs 142 bis zu dessen oberem Ende. Die ganze Innenfläche der Mittelöffnung des Einschraubstücks 135 ist ebenfalls mit einer Isolierschicht 171 beschichtet, die auch teilweise die untere Stirnfläche des Einschraubstücks 135 bedeckt.The insulating tube 150 also cohesively covers the conical outer surfaces of the sections 146, 149 and the adjoining outer surface of the upper section of the metal tube 142 up to its upper End. The entire inner surface of the central opening of the screw-in piece 135 is also covered with an insulating layer 171 coated, which also partially covers the lower end face of the screw-in piece 135 covered.

Das Einschraubstück 135 ist nach oben durch ein koaxial dazu angeordnetes Ansatzrohr 172 verlängert, das mit dem Einschraubstück 135 verschweißt ist. Im oberen Teil des Ansatzrohrs 172 ist ein Innengewinde angebracht. In das Innengewinde ist ein Anpreßring 174 eingeschraubt, der am Umfang ein Außengewinde trägt und dessen Mittelöffnung den oberen Abschnitt des Metallrohrs 142 umgibt. Eine Schraubendruckfeder 166 stützt sich einerseits über einen ringförmigen Teller 175 am Anpreßring 174 und andrerseits über eine Preßbuchse 176 an der Anpreßhülse 170 ab.The screw-in piece 135 is extended upward by an extension tube 172 which is arranged coaxially thereto and which is welded to the screw-in piece 135. An internal thread is provided in the upper part of the extension tube 172. A pressure ring 174 is screwed into the internal thread and has an external thread on the circumference and its central opening surrounds the upper portion of the metal tube 142. A helical compression spring 166 is supported on the one hand by an annular plate 175 on the pressure ring 174 and on the other hand by a compression sleeve 176 on the pressure sleeve 170.

Das Gehäuse 134, das die elektronische Schaltung enthält, ist am oberen Ende eines rohrförmigen Zwischenstücks 177 befestigt, das am unteren Ende einen Gewindeabschnitt hat, der in das Innengewinde des Ansatzrohrs 172 eingeschraubt ist.The housing 134, which contains the electronic circuit, is at the upper end of a tubular intermediate piece 177 attached, which has a threaded portion at the lower end, which in the internal thread of the extension tube 172 is screwed in.

Die Schraubenfeder 166, die durch das Einschrauben des Anpreßrings 174 zusammengepreßt ist, übt eine nach unten gerichtete Kraft auf die Anpreßhülse 170 aus, wodurch einerseits die konische Außenfläche des Abschnitts 146 in die entsprechende konische Innenfläehe der Mittelöffnung des Einschraubstücks 135 gepreßt wird und andrerseits auch die Anpreßhülse 170 mit der konischen Außenfläche des Abschnitts 149 verkeilt wird. Auf diese Weise wird ein fester, vollkommen gas- und druckdichter Sitz der Stabsonde im Einschraubstück 135 erzielt, der auch im Fall eines Abbrechens des Sondenstabes erhalten bleibt.The coil spring 166, which is compressed by screwing in the pressure ring 174, exercises a downward force on the pressure sleeve 170, whereby on the one hand the conical outer surface of the Section 146 is pressed into the corresponding conical inner surface of the central opening of the screw-in piece 135 is wedged and on the other hand also the pressure sleeve 170 with the conical outer surface of the section 149 will. In this way a firm, completely gas- and pressure-tight seat of the rod probe in the screw-in piece is achieved 135 achieved, which is retained even in the event of the probe rod breaking off.

Jedes Abbrechen der Stabsonde kann sofort durch die Unterbrechung des galvanischen Stromkreises zwischen den Anschlußklemmen 160 und 161 festgestellt werden. Durch die geschilderte Ausbildung wird vermieden, daß bis zur Behebung des Schadens aggressive Medien aus dem Behälterinneren in das Innere des Gehäuses 134 eindringen.Any interruption of the rod probe can immediately be caused by the interruption of the galvanic circuit between the terminals 160 and 161 can be determined. The training described avoids that until the damage is repaired, aggressive media from the interior of the container into the interior of the housing 134 penetrate.

Die Stabsonde kann im Fall einer Beschädigung aus dem Einschraubstück 135 nach oben entnommen werden, ohne daß das Einschraubstück aus der öffnung der Behälterwand entfernt werden muß. Nach dem Entfernen der Stabsonde kann ein konischer Verschlußstopfen, der die gleiche Form wie der konische Abschnitt 146 hat, in die Mittelöffnung des Einschraubstücks 135 eingesetzt und dann mittels des Anpreßrings 174 verspannt werden. Dadurch ist der Behälter gasdicht verschlossen, und er kann weiter benutzt werden, bis der beschädigte Sondenstab ersetzt werden kann.In the event of damage, the rod probe can be removed from the screw-in piece 135 upwards. without the screw-in piece having to be removed from the opening in the container wall. After removing The rod probe may have a conical plug that is the same shape as the conical portion 146 has inserted into the central opening of the screw-in piece 135 and then clamped by means of the pressure ring 174 will. As a result, the container is sealed gas-tight, and it can continue to be used until the damaged one Probe rod can be replaced.

Die dargestellte Stabsonde kann eine beliebige Länge haben, wie durch eine Unterbrechung angedeutet ist. Wenn sie nur zur Feststellung des Erreichens eines vorbestimmten maximalen Füllstandes verwendet wird, kann ihre Länge verhältnismäßig kurz sein; wenn sie dagegen zur kontinuierlichen Füllstandsmessung verwendet werden soll, muß sie sich praktisch über die ganze Höhe des Behälters erstrecken.The rod probe shown can have any length, as indicated by an interruption. If it is only used to determine that a predetermined maximum fill level has been reached, their length can be relatively short; if, on the other hand, it is used for continuous level measurement is to be, it must extend practically over the entire height of the container.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stabförmige Sonde für die kapazitive Messung des Füllstandes in einem Behälter, wobei die Sonde in einer öffnung des Behälters mittels eines in die öffnung einschraubbaren Einschraubstücks aus Metall befestigt ist, das eine sich konisch erweiternde Mittelöffnung hat, in die ein mit der Stabsonde verbundenes Teil mit konischer Außenfläche unter Einfügung einer Isolierschicht eingesetzt ist, wobei an der dem Behälter abgewandten Seite des Einschraubstücks eine Schraubverbindung angebracht ist, die die konischen Flächen gegeneinanderpreßt, dadurch gekennzeichnet, daß1. Rod-shaped probe for the capacitive measurement of the level in a container, whereby the probe in an opening of the container by means of a screw-in piece made of metal that can be screwed into the opening is attached, which has a conically widening central opening into which a connected to the rod probe Part with a conical outer surface is used with the insertion of an insulating layer, with a screw connection is attached to the side of the screw-in piece facing away from the container which presses the conical surfaces against one another, characterized in that
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