專利名稱：懸伸的探頭盒偏置在一側(cè)的探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如主權(quán)利要求中所規(guī)定的探針。
在使用這種探針的容器中，可以有相當(dāng)高的例如300℃的操作溫度。但是放在探針的探頭盒中的電子電路的最高允許使用溫度則要低得多，例如70℃。電路的尺寸，因而也使電路組件和探頭盒的結(jié)構(gòu)尺寸可能比較大。為了改善來自測定用或傳遞用傳感器的測量信號，常常需要寬廣的電路。例如，甚至當(dāng)在電路組件中并入開關(guān)放大器或類似的鑒別設(shè)備時，也會隨之有類似的要求。
在一種已知的這類探針(DE-GM8216323)中，頸部在其遠離容器的一端裝有一壺形探頭箱。管狀的頸部用于在電子電路與容器之間產(chǎn)生一個降溫距離。在該已知探針的頸部上的徑向冷卻肋并未被證明是有益的。由于在探針中設(shè)有該空間，故而對頸部的長度有一定限制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，雖然采用了常用的絕熱容器，但是在高的操作溫度下，在現(xiàn)有的長度限制內(nèi)，不會達到在電路組件中所需要的低溫；這種情況特別適合于有大的探頭盒的情況。
在有些應(yīng)用中需要同時使用兩個探針，例如一個探針用于連續(xù)監(jiān)控液面，而另一探針則用于安全監(jiān)控容器中的最低液面。在這種情況下，常常希望在一個法蘭上安裝兩個探針，然后將該法蘭裝在容器的一個端法蘭上，以使在容器上對兩個探針只需要一個單一的終端。為了能用一個具有普通寬度的法蘭來實現(xiàn)這一點，必須在該處將兩個探針以很小的中心距并排置放。已知的具有懸伸的探頭盒的探針沒有這種可能性。
作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的問題是發(fā)明一種上述類型的探針，其探頭盒能容納大的電路，還可適用于高的操作溫度。此外，還可能以短的中心距布置兩個探針。
這一問題可由權(quán)利要求1中所規(guī)定的特征予以解決。
與從頸部向四周徑向地懸伸的探頭盒不同，相對于頸部偏置于一側(cè)布置的探頭盒不會阻止頸部四周的空氣進行對流。相反，空氣對流的產(chǎn)生基本上不受阻礙。在探頭盒的下面不會形成空氣障，因而也不會形成熱障，而這種熱障將加熱探頭盒和位于盒中的電路組件。因此，即使采用大的探頭盒，也可能在高的操作溫度下使用。如果必須將兩個探針并排布置，通過使每個探頭盒離開相鄰的探針朝側(cè)面伸出，就可以做到。因此，不管探頭盒有多大，都可以按其固定裝置所要求的小中心距布置探針。
從屬權(quán)利要求是本發(fā)明的有益的進一步改進。
根據(jù)權(quán)利要求2，將探頭盒做成一扁平體，并用邊緣安裝。由于它的窄邊側(cè)與容器相鄰，它只有很少的面積朝著對流空氣。只有直接靠近頸部的窄邊側(cè)的那部分位于對流空氣中。由于探頭盒相對于頸部沿徑向?qū)R-尤其是在大的探頭盒伸出很長的情況下-窄邊側(cè)有相當(dāng)大的部分位于空氣流之外。由此可在容器與電路組件之間產(chǎn)生特別大的溫度差。
權(quán)利要求3提供了一個特別有利的探頭盒形狀。電路組件位于頸部的右側(cè)附近，這對于溫度來說是很有利的。此外，探頭盒的這種形狀使電路組件能特別好地利用內(nèi)部空間。
根據(jù)權(quán)利要求4，盡管只需要隨時取下一個合適的蓋子，但是仍可以從兩側(cè)接近探頭盒內(nèi)的空間。例如如果探頭盒在安裝時在一種情況下只能從一側(cè)接近，而在另一種情況下只能從其另一側(cè)接近，則這樣做是有利的。如果兩個探針以短的中心距并排布置，就可以從同一側(cè)接近這兩個探針的內(nèi)部空間，而不管兩個探頭盒是否相向?qū)R。最后，在這種情況下，有利的是，它可以如權(quán)利要求5所提供的那樣，從任選的一側(cè)將電路組件裝在探頭盒中，并且無需更換或用輔助工具。
按照權(quán)利要求6，由于蓋子具有對稱的形狀，探頭盒的兩個寬邊側(cè)可使用相同的蓋子。不管探頭盒從頸部向右還是向左伸出，都可以用一個而且是同樣的蓋子封閉寬邊側(cè)。如果在探頭盒的寬邊側(cè)上有顯示元件和/或操縱元件，這樣做是特別有利的。權(quán)利要求7至9是探頭盒上的顯示元件和/或操縱元件的布置的更優(yōu)選的實施例。
權(quán)利要求10的特征使之有可能將探頭盒做成特別輕的結(jié)構(gòu)但是又有固定的形狀。根據(jù)權(quán)利要求11的特征，不需要附加的結(jié)構(gòu)措施就可以獲得有效的屏蔽，從而防止電磁波輻射從外面穿透進入探頭盒，同時防止電磁波輻射從探頭盒里面穿透至外面。
權(quán)利要求12和13涉及探頭盒在頸部上的有利的固定。由于用于固定的螺紋裝置位于電路組件的范圍之外，因而是易于接近的。在完成探針在容器上的安裝以后，探頭盒可在需要時以簡單的方式擺動到所要求的位置并在該處定位。
按照本發(fā)明的探針的實施例示于圖中。在附圖中

圖1是探針的局部剖視立面圖；圖2是圖1所示探針的探頭盒的局部剖視平面圖；圖3是圖2所示探頭盒按另一比例的局部放大圖；圖4是并排設(shè)置的兩個探針按另一比例的視圖；圖5是帶有顯示元件和向右伸出的探頭盒的探針的詳圖；圖6示出了一個如圖5所示的探針，但探頭盒向左伸出；圖7是圖5所示探針的蓋子的剖視圖；圖8是帶有顯示元件和操作元件以及向右伸出的探頭盒的第一探針的詳圖；圖9示出了一個如圖8所示的探針，只是探頭盒向左伸出；圖10是帶有顯示元件和操作元件以及向右伸出的探頭盒的第二探針的詳圖；圖11示出了一個如圖10所示的探針，只是探頭盒向左伸出。
在圖1中，探針有一固定裝置1，該裝置將探針固定在一容器2上，所示容器在其外面有絕熱材料3。在固定裝置1上裝有一伸入容器2中的傳感器4，由此來監(jiān)控容器2中介質(zhì)的填充情況。在容器2的外面，固定裝置1具有一管狀頸部5，它從容器2向外伸出并突出于絕熱材料3之外，在其遠離容器的自由端上裝有一探頭盒6。在探頭盒的內(nèi)部7中放有一電子電路組件8。電線9穿過頸部5延伸，使傳感器4與電路組件8相聯(lián)，該組件8又與終端電線10相連。
探頭盒6被做成用邊緣安裝的扁平體，其窄邊側(cè)與固定裝置1和容器2相鄰，并沿頸部5的徑向延伸。此外，探頭盒6還有較小的箱形部分和較大的箱形部分。在布置時，使較小的箱形部分的端面位于頸部5的前面。另一方面，使較大的箱形部分位于與頸部5相鄰的一側(cè)；這樣，探頭盒6就沿徑向伸至頸部5的一側(cè)。
探頭盒6的窄邊側(cè)全部用薄壁框架11做成。兩個蓋子12，13在兩相對側(cè)封住框架11，它們形成探頭盒的寬邊側(cè)。這兩個蓋子12，13是相同的，它們和框架11的連接區(qū)有相對于橫向于頸部5延伸的對稱軸線14呈對稱的形狀和外部輪廓。為了安置，每個蓋子12，13在其靠近框架11的邊緣處都設(shè)有容納槽15，框架11在所有情況下都通過一周向凸起16(圖3)嵌在容納槽15中，從而使得即使在框架11的壁厚很小時，探頭盒也仍然有非常固定的形狀。在每個蓋子12，13的容納槽15中的密封件17保證探頭盒6有緊密的封閉。兩個蓋子12，13和框架11用金屬做成；它們可以導(dǎo)電，而且它們在連接在一起時具有導(dǎo)電性。因此，防止了電磁波從外界輻射到探頭盒6內(nèi)或從探頭盒6內(nèi)輻射到外面。
電路組件6全部都裝在探頭盒6的內(nèi)部7，位于其較大的平行六面體部分中。在框架11的里面設(shè)有用于電路組件8的安裝肋18。安裝肋要以這樣一種方式(圖2)布置在兩個蓋子12，13之間，即電路組件8可隨意地從探頭盒6的任意一個寬邊側(cè)插入內(nèi)部7并予以固定。這樣，電路組件8可以按需要在卸去蓋子12或13以后裝入。如果不可能將電路組件8的電路容納在一塊板上，則可以采用例如兩塊不同尺寸的板(未示出)。將較大的板固定在安裝肋18上?？稍趦蓚€安裝肋18之間的后面為較小的板找一個地方并用定位螺栓將其裝在較大的板上。
探頭盒6與頸部5有相對應(yīng)的支承面19，20。支承面19位于頸部5的遠離固定裝置1和容器2的端面上。支承面20設(shè)在框架11的較小的平行六面體部分的區(qū)域內(nèi)，也就是位于與固定裝置1因而也就是與容器2相鄰的一側(cè)?？蚣?1在支承面20上有一貫穿的中心開孔21，頸部5在其支承面19上有一位于中心的經(jīng)過攻絲的孔22。有一緊固螺釘23從內(nèi)部7穿過開孔21。將該螺釘擰入經(jīng)過攻絲的孔22，從而將頸部5和探頭盒6可拆卸地連接在一起。為了進行連接，使兩個支承面19，20壓在一起；在需要時，可在這兩個支承面之間放置一密封件(未示出)。緊固螺釘23有一用于導(dǎo)線9的中心通道24。也可以在頸部5上設(shè)置一螺柱或螺紋接套，以代替緊固螺釘23穿過開口21。開口21上做有螺紋，一緊固螺母(未示出)可在內(nèi)部7內(nèi)擰入其中。
當(dāng)在容器2中有高的操作溫度時，絕熱材料3阻止熱非所希望地從容器2釋放到周圍環(huán)境中。但是，由于熱傳導(dǎo)，使固定裝置1和頸部5的溫度升高，然而隨著離開容器2的距離增加，頸部5的溫度會下降。在溫度升高的頸部5的區(qū)域上，在其周圍形成一對流的空氣流。在頸部的大部分周邊上，空氣可以自由地流動。這樣，熱空氣不會作用在探頭盒6上，因而不會將其加熱。對流的空氣流只在頸部5的下述側(cè)，即在探頭盒6伸出的那一側(cè)與探頭盒6相遇。然而接觸的部分只是探頭盒的窄邊側(cè)而且只是與位于對流的空氣流范圍內(nèi)的頸部5直接相鄰的部分。由于離開頸部5有一徑向距離，探頭盒6的較大的部分位于對流空氣的外面。探頭盒6向一側(cè)伸出得越遠，它受熱的作用越小。因此，也可以在有高操作溫度的容器2上使用具有大尺寸的電路組件8而且其探頭盒6相應(yīng)地向一側(cè)伸出較遠的探針，并且在這樣做時不會在電路組件8中產(chǎn)生不允許的高溫。
除去如圖1所示的將頸部5垂直布置的方案外，也可以在需要時將探針配以傾斜或水平放置的頸部5(未示出)。甚至也可以如此放置探頭盒6，即，使其窄邊側(cè)朝下，也就是說，甚至可以用邊緣裝配。在找正探頭盒6時，取下蓋子12，13中的一個，就可以很容易地接近遠離電路組件8的緊固螺釘23，將其松開，并使探頭盒6在頸部5上轉(zhuǎn)至所需要的位置。此后，再次將緊固螺釘23上緊，并裝上蓋子。
在圖4中，法蘭25上并排地布置有兩個探針，而法蘭25又裝在容器的一個相應(yīng)的端法蘭上(未示出)。左面的探針有一用于連續(xù)監(jiān)控液面的傳感器4，而右面的探針則設(shè)有一用于安全監(jiān)控最高液面的傳感器4。這兩個探針都有做成螺紋接套的小直徑固定裝置4。
可以將右面的第一探針以成套的狀態(tài)擰在法蘭25上。此后，如果探頭盒6不朝右，可以用簡單的辦法予以改變。在將蓋子12取下后，松開緊固螺釘23(見圖1)，將探頭盒6擺到所需要的位置，然后再次上緊緊固螺釘23。在電路組件8與終端導(dǎo)線10之間已形成電連接以后，將蓋子12再裝回去。
從左面的第二探針上取下蓋子12，13中的至少一個，使電路組件8與導(dǎo)線9之間的電連接脫開，并擰下緊固螺釘23，最后將探頭盒6從頸部5上取下。現(xiàn)在就可以在右探針的旁邊，將左探針的固定裝置1直接擰在法蘭25上。此后，再次將探頭盒6裝在頸部5上，朝左對齊，并用緊固螺釘23固定。在必要時，可以從安裝肋18上松開電路組件8，并從內(nèi)部的一側(cè)換到內(nèi)部的另一側(cè)，在該處需要將其再次緊固在安裝肋18上。在任何情況下，都必須在導(dǎo)線9與電路組件8之間再次形成電連接。在終端導(dǎo)線10也已經(jīng)接上以后，再將蓋子12，13中的一個或兩者裝上。
由于兩個探針的探頭盒6都伸到其頸部5的一側(cè)并彼此相互離開地伸展，即使探頭盒6較大，兩個探針也可以以小的中心距并排地布置在固定裝置1之間。
在圖5和6中，探針在探頭盒6的一個寬邊側(cè)上設(shè)有一位于對稱軸線14上的電顯示元件26，它可以例如用于指出由探針的傳感器4確定的實際值和/或預(yù)定的理想值。探頭盒6的蓋子27上有一塊其上裝有顯示元件26的前板28。顯示元件有終端電線29(圖7)，用于與電路組件8相連。另外，蓋27上設(shè)有一窗口30。盡管分別伸向左或右的探頭盒有不同的取向，在圖5和6中采用了同樣的蓋子27；它們僅僅是轉(zhuǎn)了180°。在兩種情況下，前板28都有相同的位置，即顯示元件26的指示并不是倒過來的。蓋子27上的窗口30在對稱軸線14上要如此放置并如此設(shè)計，即在兩種安裝位置(圖5和6)上，都使其在顯示元件26的區(qū)域內(nèi)，從而需要有用于顯示元件26和用于使終端導(dǎo)線29穿過的自由空間。窗口30的未被占據(jù)的區(qū)域由前板28封住。
在圖8和9中，顯示元件26相對于對稱軸線14向上偏移。在其右側(cè)有一第一操縱元件31，而在該第一操縱元件的下面，在對稱軸線14上有一第二操縱元件32。設(shè)有例如作為操縱元件31，32的按鈕，以便例如能改變探針的理想值。蓋子27有一唯一的大窗口33，它伸向?qū)ΨQ軸線14的兩側(cè)，以使在蓋子27的兩個安裝位置(圖8與9)上，窗口33的一部分區(qū)域在顯示元件26和操縱元件31，32的區(qū)域內(nèi)。就顯示元件和操縱元件26，31，32的安放位置而言，一個大的窗口33可以提供特別大的自由度。有適當(dāng)?shù)膹澢鷦偠鹊那鞍?8覆蓋整個窗口33并封閉未被顯示元件26和控制元件31，32占據(jù)的區(qū)域。
按照圖10和11的探針與上述探針的主要區(qū)別為，它不是裝設(shè)一個大窗口，而是設(shè)置了四個穿過蓋子27的較小的開口34，35，36和37。兩個窗口34，35位于對稱軸線14上，彼此相距一段距離，而另兩個窗口36，37則相對于對稱軸線14分別向上和向下偏移。窗口34～37的位置與形狀要這樣，即在蓋子27的一個安裝位置(圖10)，窗口36位于顯示元件26和操縱元件31的區(qū)域內(nèi)，而窗口34則位于操縱元件32的區(qū)域內(nèi)。在蓋子27的另一個安裝位置(圖11)，則代之以使窗口37位于顯示元件26和操縱元件31的區(qū)域內(nèi)，同時使窗口35位于操縱元件32的區(qū)域內(nèi)。開口的空閑區(qū)域和空閑的窗口用前板28封住。由于窗口34～37的尺寸較小，對前板28的彎曲剛度沒有嚴(yán)格的要求?？梢杂美鐝澢鷦偠容^小的薄片代替彎曲剛度較大的板。
窗口30，33～37的尺寸特別取決于顯示元件和操作元件26，31，32本身在該處是往里伸還是伸出，或是只有它們的終端導(dǎo)線29是這樣的。顯示元件與操縱元件26，31，32可以布置在前板28上，或是按另一種方案，布置在電路組件8上，然后它們從組件上朝前板28突出。當(dāng)顯示元件和操縱元件26，31，32做成非常扁平的結(jié)構(gòu)并且在前板28上與其做成一整體而且不往外突出時，只有它們的終端導(dǎo)線29從窗口30，33～37穿過。
本發(fā)明不限于帶液面?zhèn)鞲衅鞯奶结?，而是也適合于具有用于監(jiān)控容器中的介質(zhì)的其它傳感如溫度傳感器、壓力傳感器、導(dǎo)電性傳感器的探針。探針可在寬的溫度范圍內(nèi)使用，即，不僅在高的操作溫度下使用。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控容器中的介質(zhì)的探針，它具有一用于將探針固定在容器上的固定裝置；至少一個裝在固定裝置上的傳感器；一以某一距離離開固定裝置布置的探頭盒，在所述盒中裝有一電子電路組件；以及一將探頭盒與固定裝置連接起來的頸部，穿過所述頸部伸出至少一根電線；其特征為所述探頭盒(6)沿徑向的尺寸大于所述頸部(5)，并且所述探頭盒(6)在頸部(5)上要如此布置，以使其沿徑向向頸部(5)的一側(cè)伸出。
2.如權(quán)利要求1所述的探針，其特征為，將所述探頭盒(6)做成一個扁平體，該扁平體沿徑向從頸部(5)伸出，其窄邊側(cè)朝著固定裝置(1)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的探針，其特征為，所述探頭盒(6)的靠近所述頸部(5)的部分被做成平行六面體，在其中放有所述的電路組件(8)。
4.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的探針，其特征為，所述探頭盒(6)包括一形成窄邊側(cè)的框架(11)和將框架的作為寬邊側(cè)的兩相對側(cè)封閉的兩個蓋子(12，13，27)。
5.如權(quán)利要求4所述的探針，其特征為，安裝電路組件(8)的裝置要在框架(11)內(nèi)如此布置，以使之有可能從所述探頭盒(6)的兩個寬邊側(cè)中的任一側(cè)將電路組件(8)固定在其上。
6.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的探針，其特征為，所述蓋子(12，13，27)有相對于橫向于頸部(5)延伸的軸線(14)為對稱的形狀。
7.如權(quán)利要求6所述的探針，其特征為，所述探頭盒(6)在一個寬邊側(cè)上有位于對稱軸線(4)上的至少一個可從外面看到的顯示元件(26)和/或可從外面接近的操作元件(32)；在有關(guān)的蓋子(12，27)上，至少有一個窗口(30，34，35)要如此布置在對稱軸線(14)上，即，在使蓋子(12，27)處于一個可能的安裝位置時，以及在蓋子轉(zhuǎn)過來，處于另一個可能的安裝位置時，顯示元件/操縱元件(26，32)在兩種情況下都具有同樣的位置，在該區(qū)域上有一個窗口(30，34，35)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的探針，其特征為，所述探頭盒(6)在一個寬邊側(cè)上有從對稱軸線(14)偏移的至少一個可從外面看到的顯示元件(26)和/或一個可從外面接近的操縱元件(31)；有關(guān)的蓋子(27)在對稱軸線(14)上至少有一個窗口(33)，該窗口以這樣一種方式向兩側(cè)延伸，即，使在蓋子(27)處于一個可能的安裝位置時，以及在蓋子轉(zhuǎn)過來，處于另一個可能的安裝位置時，顯示元件/操縱元件(26，31)在兩種情況下都具有同樣的位置，并且在該區(qū)域上有一個窗口(33)；以及在蓋子上布置有一個具有顯示元件/操縱元件(26，31)的前板(28)，它封閉窗口(33)。
9.如權(quán)利要求6至8中的任一項所述的探針，其特征為，所述探頭盒(6)在一個寬邊側(cè)上有從對稱軸線(14)偏移的至少一個可從外面看到的顯示元件(26)和/或一個可從外面接近的操縱元件(31)；有關(guān)的蓋子在對稱軸線(14)的每一側(cè)上有從該軸線偏移的至少一個窗口(36，37)，這樣在蓋子(27)處于一個可能的安裝位置時，以及在蓋子轉(zhuǎn)過來，處于另一個可能的安裝位置時，顯示元件/操縱元件(26，31)在兩種情況下都具有同樣的位置，并且在該區(qū)域上有一窗口(36，37)；以及在蓋子上布置有一個具有所述顯示元件/操縱元件(26，31)的前板(28)，它封閉窗口(36，37)。
10.如權(quán)利要求4至9中的任一項所述的探針，其特征為，所述框架(11)被做成薄壁的，并且每個蓋子(12，13)在其靠近框架(11)的一側(cè)都有一個容納槽(15)，所述框架(11)的邊緣(16)就接合在該容納槽中，以起增強作用。
11.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的探針，其特征為，所述框架(11)和蓋子(12，13)用金屬做成，它們連接在一起時具有導(dǎo)電性。
12.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的探針，其特征為，所述頸部(5)在其遠離固定裝置(1)的端面上以及探頭盒(6)在其靠近固定裝置(1)的一側(cè)上有相對應(yīng)的支承面(19，20)；所述探頭盒(6)在其支承面(20)上有一貫穿的中心開孔(21)；在所述頸部(5)上裝有穿過所述開孔(21)的螺紋裝置(23)，它在上緊以后將探頭盒(6)和頸部(5)的支承面(19，20)壓在一起；以及在支承面(19，20)的區(qū)域內(nèi)設(shè)有一用于電線(9)的通道(24)。
13.如權(quán)利要求12所述的探針，其特征為，所述螺紋裝置(23)在其中心有用于電線(9)的通道。
全文摘要
容器的操作溫度常常大大高于含有電路組件的探針的探頭盒的最高允許使用溫度。有些場合要求用兩個以小的中心距并排布置的探針。新探針的探頭盒從頸部伸向一側(cè)，容器與探頭盒之間的空氣對流可以不受阻礙地進行。在探頭盒的下面不會形成空氣障，因而不會形成將對探頭盒和位于盒中的電路組件加熱的熱障。因此，可以在高的操作溫度下采用結(jié)構(gòu)大的探頭盒。如果必須以短的中心距并排布置兩個探針，則可采用兩個伸向相反側(cè)的探頭盒來實現(xiàn)。
文檔編號G01L19/00GK1160193SQ96122008
公開日1997年9月24日 申請日期1996年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月27日
發(fā)明者克斯廷·博徹斯, 海因里?！h澤曼, 赫伯特·勞皮希勒, 揚-赫爾曼·穆勒, 約阿希姆-克里斯蒂安·波利特, 京特·施米茨, 霍爾格·施勒特爾 申請人:格斯特拉股份公司