Measuring probe i.e. telescopic probe, for measuring physical sizes of mediums inside of pipes or tanks, has cable for transmitting sensor signal and forming loop when probe body is retracted, where loop is outwardly guided by opening

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messsonde zum Messen verschiedenster physikalischer Größen von unterschiedlichen Medien. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Messsonde mit einem stabförmigen Sondenkörper, der in seiner Länge verstellbar ist.

In der Praxis müssen häufig die verschiedensten physikalischen Größen in unterschiedlichen Medien gemessen werden. Diese Medien befinden sich dabei häufig an schwer zugänglichen Orten, wie z. B. innerhalb von Leitungen oder Tanks. Um verschiedene Messpunkte in unterschiedlichen Entfernungen gut erreichen zu können, bietet sich die Verwendung einer längenverstellbaren Messsonde an.

Heutzutage sind bereits verschiedenste Möglichkeiten zur Ausführung derartiger längenverstellbarer Messsonden (Teleskopsonden) bekannt. Ein Handgriff befindet sich hierbei in der Regel an einem Ende, und das Sensorelement an einem anderen Ende der Teleskopsonde. Auch um das erzeugte Sensorsignal vom Sensorelement an ein Ausgabegerät weiterzuleiten, gibt es die verschiedensten Möglichkeiten. Denkbar sind hier beispielsweise eine direkte Verbindung zum Messgerät via Kabel oder auch per Funk oder eine direkte Messwertausgabe über ein Display oder einen Logger. Jedoch wird bei gängigen längenvariablen Sonden pro Sonde immer nur jeweils eine der verschiedenen Möglichkeiten verwendet. Will der Nutzer unterschiedliche Arten der Datenübertragung oder Datenausgabe nutzen, so benötigt er unterschiedliche Messsonden oder muss an einer Sonde entsprechende Veränderungen vornehmen.

Die Publikation US6705158US 6,705,158 B1B1 beschreibt beispielsweise eine Teleskopsonde, bei der das Sensorsignal mittels Schleifkontakten von einem Sensorelement an der Sondenspitze an eine elektronische Baugruppe im Handgriff geleitet wird. Die Daten werden dann drahtlos oder mittels Kabel an einen Computer übertragen. Hierbei haben jedoch die Schleifkontakte verschiedene Nachteile wie z. B. Anfälligkeit gegen Verschmutzung, Alterung und mechanischem Verschleiß, wodurch sich über die Zeit veränderte Betriebsbedingungen ergeben.

Aus diesem Grund finden häufig Kabel Verwendung, welche direkt vom Sensorelement durch beispielsweise einen Teleskopstiel und über einen daran angebrachten Handgriff hinausgeführt werden und dann die Messsonde direkt mit einem Ausgabegerät, z. B. einen PC, verbinden. Ein solches Kabel muss dabei sehr lang sein, um nicht nur im ausgefahrenen Zustand des Teleskopstiels vom Sensorelement bis zum Handgriff zu reichen, sondern darüber hinaus auch noch die Strecke bis hin zum Ausgabegerät zu überbrücken. Beim Einfahren des Teleskopstiels muss das Kabel aus Platzgründen entsprechend aus dem Handgriff oben heraus geschoben werden. Ist der Teleskopstiel teilweise oder ganz eingefahren, befindet sich demnach ein großer Teil, bzw. fast das gesamte Kabel außerhalb der Messsonde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist zum Einen, mehr als nur eine Art der Datenübertragung von der Messsonde zu einem Ausgabegerät mit einer einzigen Messsonde nutzen zu können, ohne dass der Nutzer Veränderungen an der Messsonde vornehmen muss. Zum Anderen soll die Datenleitung bei Verwendung eines Kabels möglichst kurz gehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Es wird eine Messsonde zur Messung physikalischer Größen von Medien beschrieben. Die Messsonde weist folgendes auf: einen längenvariablen Sondenkörper; einen an einem ersten Ende des Sondenkörpers angeordneten Handgriff; ein an einem zweiten Ende des Sondenkörpers angeordnetes Sensorelement, das dazu ausgebildet ist, ein von der zu messenden physikalischen Eigenschaft abhängiges elektrisches Sensorsignal zu erzeugen; eine im oder am Handgriff angeordnete Schnittstelle zum Anschluss an eine Übertragungseinrichtung für das Sensorsignal repräsentierende Daten an ein externes Gerät; ein Kabel zum Übertragen des elektrischen Sensorsignals von dem Sensorelement an die Schnittstelle, wobei das Kabel bei eingefahrenem Sondenkörper eine Schlaufe ausbildet, die durch eine Öffnung im Handgriff nach außen geführt wird.

Die Schnittstelle kann sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Schnittstelle darstellen. Zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung kann die Schnittstelle eine im oder am Handgriff angeordnete Kontaktfläche aufweisen zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit der Übertragungseinrichtung. Die Schnittstelle kann elektrisch und/oder mechanisch mit einer Platine verbunden ist. Die Schnittstelle kann eine mechanische Schnittstelle umfassen zur form- und/oder kraftschlüssigen Kopplung der Übertragungseinrichtung mit dem Handgriff. Diese mechanische Schnittstelle kann eine Lötfläche, ein Gewinde, eine Snap-In-, eine Snap-On-Vorrichtung oder eine Klemmvorrichtung aufweisen.

Der Handgriff kann ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil umfassen und so ein Gehäuse für verschiedene weitere (elektrische und mechanische) Komponenten bilden. Der längenvariable Sondenkörper kann in dem aus Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil gebildeten Gehäuse fixiert sein.

Das Kabel kann im Handgriff durch eine mechanische Leitungsführung geführt werden. Die Leitungsführung kann dabei dazu ausgebildet sein, beim Verändern der Länge des Sondenkörpers das Kabel aus dem Handgriff hinaus oder hinein zu führen.

Die folgenden Abbildungen und die weitere Beschreibung sollen helfen, die Erfindung besser zu verstehen. Nähere Details, Varianten und Weiterentwicklungen des Erfindungsgedankens werden an Hand der Abbildungen erläutert. Die Elemente in den Figuren sind nicht unbedingt als Einschränkung zu verstehen, vielmehr wird Wert darauf gelegt, das Prinzip der Erfindung darzustellen. In den Abbildungen zeigen:

1(a) einen Querschnitt durch eine Teleskopmesssonde mit Kabel, im teilweise eingefahrenen Zustand;

1(b) eine Seitenansicht einer Teleskopmesssonde mit Kabel, im teilweise eingefahrenen Zustand;

2(a) einen Querschnitt durch eine Teleskopmesssonde mit Kabel, im komplett ausgefahrenen Zustand;

2(b) eine Seitenansicht einer Teleskopmesssonde mit Kabel, im komplett ausgefahrenen Zustand; und

3 eine Seitenansicht verschiedener Einzelteile der Teleskopmesssonde.

In den Abbildungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Komponenten mit gleicher oder ähnlicher Bedeutung.

Das im Folgenden beschriebene Beispiel betrifft eine Teleskopsonde. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Zum Messen physikalischer Größen von verschiedenen Medien werden häufig längenvariable Messsonden eingesetzt. Die Längenvariabilität der Messsonde kann hierbei nicht nur mittels Teleskop, sondern auch mittels Balgen oder anderer geeigneter Techniken realisiert werden.

1(a) zeigt einen Querschnitt durch eine Teleskopsonde 1 im teilweise eingefahrenen Zustand. Ein Sensorelement 4 zum Erzeugen eines von der zu messenden physikalischen Eigenschaft abhängigen Signals befindet sich an einem Ende des Sondenkörpers 2. Ein Handgriff 3, der unter anderem die Handhabbarkeit der Messsonde erleichtert, befindet sich am gegenüberliegenden Ende des Sondenkörpers 2. Um das vom Sensorelement 4 erzeugte elektrische Signal auswerten und weiterverarbeiten zu können, muss es an eines oder mehrere Ausgabe- oder Auswertegeräte übertragen werden. Hierfür können verschiedene Übertragungsarten zum Einsatz kommen. In gängigen Teleskopsonden ist ein Kabel mit einer Seite mit dem Sensorelement verbunden und wird anschließend durch den Sondenkörper und den Handgriff herausgeführt, um so eine direkte Verbindung mit dem Ausgabegerät herzustellen. Bis auf das Sensorelement befinden sich hierbei in der Regel keine weiteren elektronischen Komponenten zur Signalübertragung in der Messsonde.

Befindet sich eine Schnittstelle 5, mit der das Signal an ein Ausgabegerät übertragen werden kann, direkt in oder an der Messsonde 1, so muss das Sensorsignal zunächst nur vom Sensorelement 4 an diese Schnittstelle 5 übertragen werden. Eine solche Schnittstelle 5 ist aus Platzgründen und aus Gründen der Handhabbarkeit vorzugsweise im Handgriff 3 angebracht. Für die Übertragung des Signals an die Schnittstelle 5 ist die Verwendung eines Kabels 6 anderen Lösungen wie z. B. Schleifkontakten vorzuziehen, da ein Kabel 6 weniger Anfälligkeit gegen Verschmutzung, Alterung, mechanischen Verschleiß o. ä zeigt als z. B. Schleifkontakte.

Das Kabel 6 wird dabei vom Sensorelement 4 durch den Sondenkörper 2 und durch den Handgriff 3 zunächst nach außen geführt, um dann wiederum von außen den Kontakt zur Schnittstelle herzustellen. In der Ansicht von 1 ist der weitere Verlauf des Kabels 6 außerhalb der Sonde nicht zu sehen. Die Schnittstelle 5 kann auf einer Platine 15 angebracht sein, welche sich ebenfalls im Handgriff befindet.

Wird das Signal mit dem Kabel 6 zunächst nur an die Schnittstelle 5 im Handgriff 3 übertragen, und nicht direkt an ein externes Ausgabegerät, ergibt sich als erster Vorteil, dass das Kabel 4 nur verhältnismäßig kurz bemessen sein muss und zusätzlich außerhalb der Messsonde kein loses Ende aufweist. Das Kabel 6 ist somit deutlich weniger anfällig dafür sich zu verknoten.

Mittels der Schnittstelle 5 können die elektrischen Daten, die über das Kabel 6 vom Sensorelement 4 kommen, verarbeitet und an Ausgabegeräte weiter übertragen werden. Die Übertragung kann hierbei auf verschiedenste Art und Weise stattfinden, z. B. per Kabel, Funk, Bluetooth, Infrarot, direkter Messwertausgabe oder jede weitere denkbare drahtgebundene oder drahtlose Übertragungsmöglichkeit.

Drahtlose Übertragungsmöglichkeiten haben hierbei den Vorteil, dass es kein freiliegendes Kabel gibt, welches eine Unfallquelle darstellen könnte. Zudem ist der Nutzer bei der Messung nicht an einen vom Kabel vorgegebenen Radius um das Ausgabegerät gebunden.

Zur entsprechenden Kontaktierung kann die Schnittstelle 5 eine Kontaktfläche 51 aufweisen, welche sich an der Außenseite des Handgriffs 3 befindet und mit welcher ein beliebiger Kontakt zu einem Ausgabegerät hergestellt werden kann. Der Anwender muss dazu keinerlei Veränderungen an der Schnittstelle 5 oder der Kontaktfläche 51 vornehmen. Es kommen hierbei sowohl unlösbare Verbindungen wie z. B. Löten in Frage, als auch lösbare Verbindungen wie z. B. Steckerbuchsen, Gewinde, Klemmen oder Snap-on Adapter. Für eine drahtlose Übertragung können entsprechende Module über die Kontaktfläche 51 mit der Schnittstelle 5 verbunden werden, um damit beispielsweise eine Bluetooth- oder Funkverbindung zum Ausgabegerät herstellen zu können. Ein solches Ausgabegerät kann jegliches geeignetes Gerät zur Verarbeitung, Auswertung, Darstellung und/oder Speicherung von Messdaten sein.

In 1(b) ist dieselbe Teleskopsonde 1 mit teilweise eingefahrenem Sondenkörper 2 in Seitenansicht dargestellt. Im eingefahrenen Zustand des Sondenkörpers 2 ist das Kabel 6 teilweise aus dem Handgriff 3 heraus geschoben. Ein erstes Ende, mit welchem das Kabel 6 mit dem Sensorelement 4 verbunden ist, ist in dieser Ansicht nicht zu sehen, da das Kabel 6 im Inneren der Teleskopsonde 1 verläuft. Mit einem zweiten Ende ist das Kabel 6 von außen auf geeignete Art und Weise mit der Schnittstelle 5 fest verbunden und bildet so im eingefahrenen Zustand der Sonde 1 eine Schlaufe aus. Über die Kontaktfläche 51 kann auf die bereits beschriebenen Arten ein Kontakt zum Ausgabegerät hergestellt werden. Da das Kabel 6 mit seinem zweiten Ende fest mit der Messsonde verbunden ist und die beschriebene Schlaufe ausbildet, kann es sich nicht verknoten oder bei einer Messung als störend erweisen.

Die 2(a) und 2(b) zeigen wiederum einen Querschnitt und eine Seitenansicht durch eine Teleskopsonde 1. Die Teleskopsonde 1 ist hier komplett ausgefahren. Das Kabel 6 wird beim Ausziehen der Sonde 1 in den Sondenkörper 2 gezogen. Ist die Sonde komplett ausgefahren, befindet sich das Kabel 6 fast komplett in der Messsonde 1. Die Schlaufe außerhalb des Handgriffs ist auf ein Minimum reduziert, bzw. verläuft das Kabel 6 direkt von der Verbindungsstelle mit der Schnittstelle 5 in den Handgriff 3 hinein, und liegt direkt am Handgriff an, ohne überhaupt eine nennenswerte Schlaufe auszubilden. Das Kabel 6 muss demnach nur die Länge aufweisen, die benötigt wird, um das Sensorelement 4 mit der Schnittstelle 5 wie beschrieben zu verbinden.

3 zeigt eine Seitenansicht der Teleskopsonde mit dem in seine wesentlichen Einzelteile zerlegten Handgriff. Der Handgriff besteht aus einem Gehäuseoberteil 31 und einem Gehäuseunterteil 32. In dem aus diesen beiden Teilen gebildeten Gehäuse befindet sich neben der Schnittstelle 5 und der Platine 15 auch eine Leitungsführung 16. Durch diese Leitungsführung 16 wird das Kabel 6 beim Einfahren der Sonde 1 aus dem Handgriff herausgeführt und beim Ausfahren der Sonde 1 in den Handgriff 3 hineingeführt.

Das zweite Ende des Kabels 6, welches zunächst aus dem Handgriff 3 herausgeführt wird um anschließend von außen mit der Schnittstelle 5 verbunden zu werden, wird an seiner Verbindungsstelle mit der Schnittstelle 5 mittels der Leitungsführung 16 fixiert. Dadurch wird verhindert, dass das Kabel 6 aus dem Handgriff 3 herausgezogen werden kann, und somit die Verbindung mit der Schnittstelle 5 unerwünschterweise getrennt werden kann. Der Sondenkörper 2 kann ebenfalls mittels der Leitungsführung 16 fest im Handgriff 3 fixiert sein. Dadurch ergibt sich eine ausreichend stabile Verbindung zwischen Sondenkörper 2 und Handgriff 3, so dass der Sondenkörper 2 sich gegenüber dem Handgriff 3 nicht verdrehen, oder gar herausgezogen werden kann. Dies kann wiederum wichtig sein, um das Kabel 6 keinen unnötigen mechanischen Belastungen auszusetzen.

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

• US 6705158 B1 [0004]