專利名稱：測量儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量儀表，其具有外殼，其中布置了電子元件。
背景技術(shù)：
測量儀表在幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域中用于記錄物理量，例如料位或 壓力。
測量儀表通常具有用于記錄物理量的部分。在記錄部分中，物理 量被轉(zhuǎn)換為電子量并且這使得可以用于分析、處理和/或顯示。對于所 有這些用途，依賴于測量儀表，在測量儀表中提供了復(fù)雜度不同的電 子電路。這些電路包括電子元件。
料位限位開關(guān)可以用作測量儀表的一個例子。它們檢測達到預(yù)定 料位并且例如用于防止過溢或者用于泵空載保護。
當(dāng)前，例如料位限位開關(guān)可用于罐狀外殼，該外殼的底面具有薄 膜或隔膜的特征。在外殼中放置的至少一個壓電元件令隔膜在操作期 間振蕩。例如振蕩叉形成在隔膜上并且延伸入容器。這些叉在操作期 間平行于它們的縱軸振蕩。由隔膜和振蕩叉形成的振蕩單元優(yōu)選地被 激勵為諧振。振蕩單元的諧振頻率依賴于振蕩叉是否被填充物質(zhì)覆蓋。 于是，可以從諧振頻率斷定振蕩叉是否由填充物質(zhì)覆蓋。如果振蕩叉 被填充物質(zhì)覆蓋，那么己經(jīng)達到了預(yù)定的料位。預(yù)定料位是由料位限位開關(guān)在容器中安裝的高度而確定。
測量儀表例如安裝在容器上的測量位置處。在這種應(yīng)用中，可能 在測量位置所處的特定環(huán)境中發(fā)生相對高的溫度。在許多工業(yè)領(lǐng)域中，
封閉容器中的溫度達到高達例如150 'C。另外，在測量位置附近可能 出現(xiàn)相對的高溫，例如50 °C。然而，電子元件對溫度非常敏感。通常， 常見的電子元件只能在最高85 'C的溫度使用。
根據(jù)應(yīng)用的種類以及在容器中的安裝細(xì)節(jié)，有必要提供一種非常 魯棒的外殼。在許多應(yīng)用中，外殼必須能夠承受垂直于外殼縱軸的高 達1000N的負(fù)荷而不破裂。
金屬外殼非常魯棒并且可以被很好地清洗。金屬外殼優(yōu)選地用于 工業(yè)測量技術(shù)領(lǐng)域中的測量儀表。
然而，金屬是熱的良導(dǎo)體。外殼的良好導(dǎo)熱具有以下缺點當(dāng)高 溫在測量位置占主導(dǎo)地位時，位于外殼中的電子元件經(jīng)受非常顯著的 升溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種測量儀表，其能夠用于高溫。
為此，本發(fā)明公開了一種測量儀表，包括
-夕卜殼，
-該外殼具有第一段，
---在第一段上提供了用于將外殼固定至測量位置的裝置，
-該外殼具有第二段，
--第二段與第一段相鄰，以及
-該外殼具有第三段，
--第三段與第二段相鄰并且
--第三段中包含電子元件，
-其中構(gòu)造第二段，使得在第一段的環(huán)境與第三段的環(huán)境之間存 在溫差的情況中，較小的熱流平行于外殼的縱軸流經(jīng)第二段；
-其中在第二段(29， 35， 41， 45)的壁中彼此相鄰地設(shè)置壁厚 減小的多個區(qū)域(31， 37, 47)，它們彼此之間由圓弓形腹板(33， 39， 49)隔開；
-其中所述區(qū)域(47)由橫截面為圓弓形的凹槽形成。
根據(jù)進一步的發(fā)展，第二段的壁具有至少一個壁厚減小的區(qū)域。
根據(jù)進一步的發(fā)展，在第二段的壁中提供了至少一個循環(huán)槽。
在另一個進一步的發(fā)展中，壁厚減小的多個區(qū)域彼此相鄰地設(shè)置 在第二段的壁中，它們彼此之間由腹板隔開。
在另一個進一步的發(fā)展中，在第二段的壁中設(shè)置具有壁厚減小的 鄰接區(qū)域的多個層，這些層一個在另一個頂上地設(shè)置， 一個層中的相 鄰區(qū)域之間由腹板相隔，并且相鄰層的腹板相互偏移。
在另一個進一步的發(fā)展中，在第二段的區(qū)域中的外殼內(nèi)設(shè)置了絕緣 材料的支架，用于增加外殼相對于垂直于外殼縱軸的負(fù)荷的機械強度。
根據(jù)進一步的發(fā)展，第二段的壁具有以蜂巢圖案設(shè)置的凸拱。


現(xiàn)在根據(jù)說明了七個實施例的附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明及其進一步的 優(yōu)點，附圖中相同的元件具有相同的附圖標(biāo)記。
圖l顯示了具有循環(huán)槽的測量儀表的斷面；
圖2顯示了第二段的視圖，其在壁的內(nèi)側(cè)上具有相鄰設(shè)置的壁厚減
小的區(qū)域；
圖3顯示了第二段的視圖，其在壁的外側(cè)上具有相鄰設(shè)置的壁厚減 小的區(qū)域；
圖4顯示了第二段的視圖，其在壁的外側(cè)上具有相鄰設(shè)置的壁厚減 小的區(qū)域的多個相互疊加的層；
圖5顯示了第二段的截面圖，其具有由橫截面中圓弓形凹槽形成的 壁厚較小的區(qū)域；
圖6顯示了第二段的視圖，其具有以蜂巢圖案設(shè)置的凸拱；和
圖7顯示了第二段的部分截面圖，其具有一個在另一個之上交替設(shè)
置的內(nèi)部和外部槽。
具體實施例方式
圖l顯示了本發(fā)明的測量儀表的斷面。
所示的實施例涉及料位限位開關(guān)，用于確定和/或監(jiān)控容器中的預(yù) 定料位。這種類型的限位開關(guān)用于測量和控制技術(shù)。
測量儀表具有金屬(例如不銹鋼)外殼l，其包括第一段3、第二 段5和第三段7。
第一段3為圓柱形，在末端由隔膜或薄膜9封閉。
圓柱體具有用于在測量位置固定外殼l的裝置ll。在所示的實施例 中，裝置11是在第一段3上形成的外螺紋。外殼l在測量位置借助于外 螺紋旋入匹配的螺紋。在所示的實施例中，外殼1旋入容器的開口13。 其它固定裝置，例如連接法蘭，也是可以使用的。
在隔膜9上形成了兩個相互間隔的振蕩叉15，它們延伸入容器并且 在操作期間以相反的相位垂直于它們的縱軸振蕩。為此，隔膜9的表面 面向外殼1的內(nèi)部具有或者鄰接壓電元件17，通過壓電元件可以激勵隔膜9彎曲振蕩。
在操作期間，由隔膜9和振蕩叉15構(gòu)成的振蕩單元被設(shè)置為諧振， 并且記錄它的諧振頻率。如果諧振頻率低于預(yù)定的閾值，則振蕩叉被 容器中的填充物質(zhì)覆蓋；并且，如果諧振頻率高于閾值，則振蕩叉沒 有受到填充物質(zhì)的束縛。
外殼1的第二段5與第一段3遠離隔膜的一端相鄰。第二段5類似地 基本上為圓柱形。
這樣構(gòu)造第二段5，使得在第一段3的環(huán)境和第三部分7的環(huán)境之間 存在溫差時，較低的熱流平行于外殼1的縱軸L流經(jīng)第二段5。這樣，減 小了從第一段3到第三段7的熱傳遞。
第三段7類似地是圓柱形，并且與第二段5遠離第一段3的一端相 鄰。電子元件19位于第三段7中。在所示的實施例中，元件19位于電路 板21上，后者由圖1中示意性示出的夾具23固定在第三段7中。
第二段5用于防止第三段7或其中的元件19的升溫。由于構(gòu)造第二 段5使得在第一段3的環(huán)境和第三段7的環(huán)境之間存在溫差時，僅有較低 的熱流平行于外殼1的縱軸L流經(jīng)第二段，所以與現(xiàn)有的測量儀表相比， 第一段3向第三段7或其內(nèi)部的電子元件19傳遞的熱量少得多，其中第 一段3暴露在非常高溫度的測量位置。
平行于縱軸L的較少的熱流可以在物理上通過兩種方式得到。例 如，由第一段3和第三段7的環(huán)境之間的溫度梯度引起的熱流可以通過 減少可用于這種熱流的橫截面面積而減少。或者，通過對流而從第二 段5向外輻射散發(fā)的熱量可以通過增加對流可用的表面面積而增加。現(xiàn) 在根據(jù)實施例詳細(xì)解釋這兩種可能性以及它們的組合。
通過為第二段5的壁提供具有壁厚減小的至少一個區(qū)域，顯著減小 可用于熱流的橫截面面積，橫截面面積與壁厚成比例。
在圖l所示的實施例的情況中，在第二段5的壁中提供了環(huán)形槽25， 其在壁的內(nèi)側(cè)。槽25的區(qū)域中的壁厚越小且槽25越寬，則作用于第三 段7中電子元件19的溫度越低。
減小的壁厚和寬的槽25導(dǎo)致外殼1的機械穩(wěn)定性降低。在這種情況 中，特別關(guān)鍵的是負(fù)荷，其垂直于縱軸L作用在外殼1上。
因此，如圖1所示，優(yōu)選地在第二段5的內(nèi)部中設(shè)置絕緣材料的支 撐件27，用于增加外殼l相對于垂直于外殼l的縱軸的負(fù)荷的機械強度。 支撐件27是中空管，其外部幾何形狀與第二段5的內(nèi)部幾何形狀適配。 在圓柱形第二段5的情況中，這意味著支撐件的外徑優(yōu)選地等于第二段 5的內(nèi)徑。
支撐件27由絕緣材料制成，因為與金屬相比，絕緣材料具有較低 的導(dǎo)熱性。第一段3具有比第二段5小的內(nèi)徑。于是，在第一和第二段3、 5之間，得到支撐面，在其上鄰接支撐件27。
圖2是第二段29的另一實施例的視圖。這個第二段29在其壁中內(nèi)側(cè) 上具有壁厚減小的多個區(qū)域31。區(qū)域31彼此鄰接地設(shè)置并且彼此由腹 板33相隔。區(qū)域31均勻地設(shè)置在段29上。
區(qū)域31導(dǎo)致平行于外殼1的縱軸L的熱流的減小。由腹板33分隔區(qū) 域為第二段29提供了增加的機械穩(wěn)定性，特別是相對于垂直于外殼l的 縱軸L的負(fù)荷的機械穩(wěn)定性。
圖3顯示了第二段35的另一實施例的視圖。它與圖2所示的實施例 的不同之處僅在于，用于提供區(qū)域37的減小的壁厚的凹槽不位于外殼1內(nèi)部，而是位于壁的外側(cè)。它們類似地由腹板39相互隔開并且均勻地
分布在段35上。
圖4顯示了第二段41的另一實施例的視圖。在第二段41的情況中， 壁厚減小的鄰接區(qū)域37的多個層43—個在另一個之上地排列。而且在 這里，層43的相鄰區(qū)域37之間由腹板39相互隔離。具有優(yōu)點地，相鄰 層43的腹板39相互偏移設(shè)置。以這種方式，可以進一步減小平行于縱 軸L的熱流。
圖5顯示了第二段45的另一實施例的橫截面。這個第二段45具有壁 厚減小的四個內(nèi)部區(qū)域47。區(qū)域47彼此相鄰設(shè)置并且彼此由圓弓形腹 板49隔開。區(qū)域47自身由橫截面中的圓弓形凹槽形成。
在所有前面說明的實施例的情況中，第二段5、 29、 35、 41、 45中 平行于外殼1的縱軸L的熱流通過在這個方向上可用的較小橫截面面積 而實現(xiàn)，在圖6所示的第二段51的實施例的情況中，第二段51的壁厚在 各處都基本相同。
第二段51的壁具有以蜂巢圖案排列的凸拱53。在這種情況中，提 供了相鄰?fù)构?3的多個層55。
然而，作為替代的，可以僅提供一層，或者僅有部分壁而不是整 個壁表面具有凸拱53。凸拱53可以例如通過爆炸形成技術(shù)而制成。
凸拱53具有增加的表面面積，并且因而具有增加的由于對流引起 的來自外殼l的熱量損失。由于對流引起的熱量損失的量越大，在第三 段7的方向上的熱流的量越小。
另外，這個實施例具有以下優(yōu)點凸拱53的蜂巢排列使得外殼1對 于垂直于外殼l的縱軸的機械負(fù)荷具有更大的強度。
圖7顯示了第二段57的另一實施例。在這個例子的第二段57的壁 中，提供了多個循環(huán)槽59、 61。槽59、 61相互平行并且一個在另一個 之上地排列，并且槽59、 61交替排列在壁的內(nèi)側(cè)上和壁的外側(cè)上，艮卩， 與位于壁的內(nèi)側(cè)上的槽59相鄰，槽61位于外側(cè)上，緊接著又有槽59位 于壁的內(nèi)側(cè)上。
與在圖l所示的實施例的情況中一樣，槽59、 61使得可用于平行于 外殼1的縱軸L的熱傳導(dǎo)的橫截面減小。
另外，內(nèi)部和外部槽59、 61的交替排列導(dǎo)致對流引起的徑向向外 的熱量損耗增加。
在本發(fā)明的測量儀表中，第二段5、 29、 35、 41、 45、 51、 57可以 是獨立的單元，例如如圖1所示通過焊接而與第一和第三段3、 7相連。 或者，第二段5、 29、 35、 41、 45、 51、 57可以與第一和/或第三段3、 7 集成，作為一個單一的單元。
根據(jù)情況，具有減小的壁厚的區(qū)域或者槽可以例如通過在車床上 機加工而制成。
通過第二段5、 29、 35、 41、 45、 51、 57，即使當(dāng)?shù)谝欢蝜暴露在 非常高溫(例如150 °C)的測量位置時，也能夠保護第三段7中的電子 元件19免于過熱。如果第一段1暴露于150 "C的溫度，則寬度略大于l 厘米的槽就足以保證電子元件19不超過最大溫度85 °C， 85 'C是大多 數(shù)元件制造商給出的作為使用電子元件的最高溫度限度。
本發(fā)明的測量儀表的一個很大的優(yōu)點在于，它們可以用于高溫并 且同時能夠承受垂直于外殼1的縱軸L的較高機械負(fù)荷，例如，1000 N 的負(fù)荷。所以，測量儀表可用于廣泛的條件。
權(quán)利要求
1.測量儀表，包括-外殼(1)，--該外殼具有第一段(3)，---在第一段上提供了用于將外殼(1)固定至測量位置的裝置(11)，--該外殼具有第二段(5，29，35，41，45，51，57)，---第二段與第一段(3)相鄰，以及--該外殼具有第三段(7)，---第三段與第二段(5，29，35，41，45，51，57)相鄰并且---第三段中包含電子元件(19)，-其中構(gòu)造第二段(5，29，35，41，45，51，57)，使得在第一段(3)的環(huán)境與第三段(7)的環(huán)境之間存在溫差的情況中，較小的熱流平行于外殼(1)的縱軸(L)流經(jīng)第二段(5，29，35，41，45，51，57)-其中在第二段(29，35，41，45)的壁中彼此相鄰地設(shè)置壁厚減小的多個區(qū)域(31，37，47)，它們彼此之間由圓弓形腹板(33，39，49)隔開-其中所述區(qū)域(47)由橫截面為圓弓形的凹槽形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀表，其中在第二段(5)的區(qū)域 中的外殼(1)內(nèi)設(shè)置了絕緣材料的支架(27)，用于增加外殼(1) 相對于垂直于外殼(1)的縱軸(L)的負(fù)荷的機械強度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可用于高溫的測量儀表，其包括外殼(1)，該外殼具有第一段(3)，在其上提供了用于將外殼(1)固定至測量位置的裝置(11)；第二段(5，29，35，41，45，51，57)，其與第一段(3)相鄰；和第三段(7)，其與第二段(5，29，35，41，45，51，57)相鄰并且包含電子元件(19)。構(gòu)造第二段(5，29，35，41，45，51，57)，使得在第一段(3)的環(huán)境與第三段(7)的環(huán)境之間存在溫差的情況中，較小的熱流平行于外殼(1)的縱軸(L)流經(jīng)第二段(5，29，35，41，45，51，57)。
文檔編號G01D11/24GK101196412SQ20071016265
公開日2008年6月11日 申請日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月23日
發(fā)明者亞歷山大·米勒, 戈特弗里德·欣特納, 赫爾穆特·法伊弗 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司