IT8421952A1

IT8421952A1 - Sensore capacitivo

Info

Publication number: IT8421952A1
Application number: ITMI1984A021952A
Authority: IT
Original assignee: Endress Hauser Gmbh Co
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1986-01-19
Also published as: FR2550335A1; NL8402378A; DE3328210C2; NL192582C; SE460502B; JPS60185101A; NL192582B; GB2146777B; DE3328210A1; SE8403845L; CH665279A5; GB8419675D0; IT8421952A0; SE8403845D0; JPH0346041B2; US4551785A; IT1175848B; GB2146777A; FR2550335B1

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

E .1142h Ing.Barzan? & Zanardo

D E SC R IZ IO N E

dell 'invenzione industriale dal titolo:

"Sensore capacitivo"

a nome: Endress u. Hauser GmbH u. Co.

di nazionalit? tedesca

con sede in MAULBURG REP.FED.DI GERMANIA

inventore designato: Holger KRONER

depositata il: N?

RIASSUNTO

Il sensore capacitivo possiede una custodia (10) in materia artificiale, di forma tubolare, chiusa frontalmente, la quale si compone di una parte principale tubolare (11) e di una cappa (12) a forma di bicchiere. Nella cappa (12) sono disposti un elettrodo sensore (13) a forma d? marmitta ed un elettrodo di protezione (i4) di forma tubolare. La parte principale (11) a forma tubolare contiene un circuito elettronico (20) ed un elettrodo di schermatura tubolare (i5). Gli elettrodi tubolari (l4, 15) sono tubi metallici stabili agli urti, preferibilmente in acciaio, e l'elettrodo sensore (i3) a forma di marmitta ? una parte metallica stabile agli urti, oppure preferibilmente in acciaio. Fra gli elettrodi (i3, 14, 15) sono inseriti distanziatori - 2 - Ing.Barzan? & Zanardo (16, 17) deformabili elasticamente. Per assemblare il sensore l'elettrodo sensore (l3) e l'elettrodo di protezione (14) con il distanziatore interposto (16) vengono disposti nella cappa, l'elettrodo di schermatura (15) viene infilato dal davanti nella parte principale (11) fino ad un arresto (24) sistemato nella parte principale (il). Successivamente vengono assemblate la cappa (12) e la parte principale (11) che vengono unite saldamente fra di loro mediante saldatura ad ultrasuoni. Il sensore capacitivo in tal modo formato, con facilit? di montaggio, ? assai resistente nei confronti di sollecitazioni di urto e pertanto.adatto per l'impiego in zone in cui esiste pericolo di esplosione (figura 1).

DESCRIZIONE

L'invenzione concerne un sensore.capacitivo comprendente una custodia tubolare, in maniera artificiale, chiusa frontalmente, un elettrodo sensore, disposto all?interno della custodia sul suo lato frontale., ed inoltre comprendente almeno un elettrodo di schermatura tubolare, laddove gli elettrodi sono disposti nell'interno della custodia, in modo che essi si raccorda l'uno all'altro a modesta distanza, e inoltre comprendente un circuito elettronico che ? disposto nell'interno della custodia e da un lato ? - 3 - Ing.Barzan? & Zanardo collegato con gli elettrodi e dall'altro lato con un cavo che in corrispondenza del lato posteriore ? portato fuori della custodia.

Sensori capacitivi di questo genere vengono impiegati ad esempio nel campo della tecnica di misurazione di livello di riempimento, specialmente come ? interruttori limite per definire il raggiungimento di un livello di.riampimento prestabilito.

Nei sensori capacitivi di questo tipo, rientranti nell'attuale stato della tecnica, la custodia in materia artificiale ? una parte in un unico pezzo, che ? chiusa all'estremit? anteriore mediante una parte frontale sagomata a ridosso e ? aperta alla estremit? posteriore ed ? di forma tubolare. Gli elettrodi ed il circuito elettronico vengono inseriti nella custodia attraverso all'estremit? posteriore aperta, che viene successivamente chiusa per mezzo di un coperchio adatto, attraverso il quale viene portato fuori il cavo di collegamento. Questi sensori capacitivi non soddisfano tutti i requisiti imposti per il loro impiego in determinati settori. In particolare sensori capacitivi, che vengono impiegati in zone in cui esiste il per-icolo di esplosione, dovranno poter resistere a sollecitazioni di urto in tutte le direzioni, che vengono esercitate - 4 - Ing.Barzan? SeZar.ardo sulla parte del sensore sporgente nel recipiente.

Pertanto essi vengono sottoposti ad un controllo di urto, in cui sul sensore vengono esercitate forze di urto assiali e radiali. Queste forze di urto nei noti sensori dovranno essere sostenute unicamente dalla custodia in materia artificiale, in quanto gli elettrodi tubolari non contrappongono sostanziale resistenza a sollecitazioni assiali, ed anche in conseguenza del materiale di cui essi sono costituiti e del dimensionamento non sono in grado di sostenere forze di urto radiali.

L'invenzione si pone il compito di realizzare un sensore capacitivo del genere indicato allo inizio, che presenta una resistenza elevata rispetto a sollecitazion^&i urto assiali e radiali e pertanto ? particolarmente adatto per l'impiego in zone in cui esiste pericolo di esplosione.

Questo problema viene risolto secondo la invenzione per il fatto che la custodia d? materia artificiale ? costituita di una parte principale di forma tubolare e di una cappa a forma di bicchiere, nonch? dal fatto che l'elettrodo sensore ? una parte metallica stabile alle forze di urto ed ? disposto nella cappa, inoltre dal fatto che l'elettrodo di schermatura ? un tubo metallico stabile alle forze - 5 - Ing.Barzan? & Zanardo di urto ed ? disposto nella parte principale di forma tubolare, e inoltre che sul lato interno della parte principale ? sistemato un arresto, sul quale poggia l'estremit? posteriore dell'elettrodo di schermatura inserito dal davanti nella parte principale, e infine dal fatto che la cappa a forma di bicchiere e la parte principale tubolare con l'introduzione di un distanziatore isolante fra gli elettrodi sono assemblate ed unite ermeticamente fra di loro.

Nel sensore capacitivo secondo l'invenzione gli elettrodi con introduzione dei distanziatori fra la parete frontale e la cappa e l'arresto sistemato sul lato interno della parte principale, sono fissati, cos? che essi formano una struttura tubolare interna presentante una grande resistenza nei confronti di sollecitazi?ni di urto in tutte le direzioni. Pertanto il sensore capacitivo soddisfa ai requisiti posti per l'impiego in zone in cui esiste il pericolo di esplosione. L'esecuzione in due parti della custodia permette un semplice montaggio del sensore, e infatti a causa dell'arresto sistemato nella parte principale non sarebbe possibile introdurre da?dietro gli elettrodi.

L'esecuzione in due parti della custodia comporta anche ulteriori considerevoli vantaggi.

- 6 - Ing.Barzan? & Zanardo In particolare si pu? impiegare la stessa parte principale con cappe di diverso tipo che sono sagomate in maniera differente per alloggiare diversi elettrodi sensori. Si possono impiegare anche cappe che hanno un colore diverso di quello della parte principale della custodia, ad esempio per contrassegnare differenti tipi di sensori.

I distanziatori isolanti disposti fra gli elettrodi giuocano pure un ruolo importante relativamente alle sollecitazioni di urto. Poich? gli elettrodi fatti di metallo sono sostanzialmente indeformabili in direzione assiale, i distanziatori svolgono il compito delle deformazioni assiali. In particolare ? possibile eseguire almeno uno dei distanziatori in modo che esso forma una zona di schiacciamento, che viene deformata elasticamente sotto una sollecitazione di urto frontale.

Esecuzioni vantaggiose ed ulteriori sviluppi dell'invenzione sono caratterizzati nelle sottorivendicazioni .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della -invenzione risultano dalla seguente descrizione di un esempio di realizzazione rappresentato nel disegno.

In particolare:

- 7 - Ing.Barzan? & Zanardo La figura 1 mostra una sezione longitudinale attraverso un sensore capacitivo secondo l'invenzione, nello stato assemblato, e

La figura 2 mostra una sezione longitudinale attraverso le due parti della custodia con i componenti disposti in esse, prima dell'assemblaggio.

Il sensore capacitivo rappresentato in figura 1 possiede una custodia 10 in materia artificiale, di forma tubolare, chiusa in corrispondenza del lato frontale, la quale ? costituita di due parti, e precisamente di una parte principale tubolare 11 e di una.cappa 12 a forma di bicchiere. Nell'interno della? custodia -]0 sono disposti tre elettrodi, e precisamente un elettrodo sensore -]3, un elettrodo di protezione 14 ed un elettrodo di schermatura 15. L'elettrodo sensore 13 ha la forma di una marmitta piatta con un fondo piano i3a, poggiante sul lato interno della parete frontale della cappa 12, ed un bordo periferico -|3b, piegato ad angolo retto rispetto a questo.

L'elettrodo di protezione 14 ? una parte metallica tubolare di lunghezza relativamente corta, che ? disposta a modesta distanza dietro all'elettrodo sonda 13 nell'interno della cappa 12 e poggia sulle sue superfici interne cilindriche. Fra gli elettrodi 13 e 14 ? inserito itn disco distanziatore isolante 16 che man- 8 - Ing.Barzan? & Zanardo tiene fra di loro alla distanza desiderata i due elettrodi. Un el?ttrodo di schermatura 15 ? una parte metallica di forma tubolare avente le stesse dimensioni della sezione trasversale dell'elettrodo di protezione 14, tuttavia di lunghezza sostanzialmente maggiore. L'elettrodo di schermatura 15 si estende sulla massima parte della lunghezza della parte principale tubolare 11 della custodia 10 e penetra anche leggermente nella cappa 12 dove termina a modesta distanza dall1elettrodo di protezione 14. Fra l'elettrodo di protezione 14 e l'elettrodo di schermatura 15 ? inserito un anello distanziatore 17. Gli elettrodi 13, 14 e 15 possono essere costituiti tutti dello stesso metallo, preferibilmente di acciaio inossidabile o stagnato. Queste parti metalliche sono sagomate e dimensionate in modo da risultare assai stabili nei confronti di forze di urto. Preferibilmente gli elettrodi 13 e 14 sono formati da tronchi di un tubo di acciaio, che pu? avere ad esempio uno spessore parietale di 1,5 mm per ^?n diametro di 26 mm.

L'elettrodo sensore 13 pu? essere sagomato da lamiera di acciaio dello stesso spessore.

Nella parte principale 11 della custodia ? sistemata lina lastra circuitale 20, il cui tronco terminale anteriore sporge nella cappa 12 e poggia sul - S - Ing.Barzan? & Zanardo disco distanziatore 16. La lastra circuitale 20 reca i componenti del circuito elettronico nel sensore capacitivo non rappresentati in dettaglio. I componenti circuitali sono uniti fra di loro nella maniera necessaria per mezzo di un circuito stampato non rappresentato e sistemato sulla lastra circuitale 20. Fili di collegamento 21, 22 e 23 collegano gli elettrodi -]3, 14 e 15 con il circuito stampato sulla lastra circuitale 20.

Le parti 11 e 12 della custodia possono essere fatte della stessa materia artificiale che ? scelta corrispondentemente alle caratteristiche meccaniche chimiche ed elettriche necessarie, oppure, anche di diverse materie artificiali. Si sono dimostrati particolarmente adatti policarbonati, ad esempio per la cappa ]2 a forma di bicchiere la materia artificiale di policarbonato Makrolon tipo 6030 e per la parte principale 11 a.forma tubolare la materia artificiale di policarbonato Orgalon tipo I 2700. La parte 11 della custodia possiede un diametro interno a gradini, che a partire dall'estremit? anteriore sulla massima parte della sua lunghezza ? uguale al diametro esterno dell'elettrodo di schermatura 15, mentre il tronco terminale posteriore della parte 11 della custodia presenta un diametro legger? TU - ing.Barzan? & Zanardo mente minore, cos? che si ottiene uno spallamento anulare 24, sul quale poggia la superficie frontale posteriore dell?elettrodo di schermatura tubolare 15 con 1'inserimento di un anello distanziatore 18 di materia artificiale elastica, ad.esempio di caucci? siliconico. Lo spessore parietale della parte tubolare 11 della custodia ? circa uniforme, cos? che il tronco circondante l'elettrodo di schermatura tubolare 15 presenta un diametro esterno leggermente maggiore. In questo tronco ? formata una filettatura 25 seguente al fissaggio del sensore capacitivo in un'apertura parietale, ad esempio con l'ausilio di due madreviti anulari 26 e 27 avvitate sulla filettatura 25* La superficie frontale anteriore della parte anulare 11 della custodia ? dotata di un allargamento anulare 28 (figura 2) in cui si impegna una appendice anulare 29 formata sulla superficie frontale posteriore della cappa 12. Le due parti

11 e 12 della custodia sono unite fra di loro mediante saldatura ad ultrasuoni, per cui si ottiene una salda unione fra queste parti della custodia.

L'estremit? posteriore del tronco n della custodia ? tagliata obliquamente sotto l?angolo di 45? e nell'apertura obliqua in tal modo formata ? inserita una piastra di raccordo 30 di materiale iso- 11 - ing.Barzan? & Zanardo lante fissata ivi ad esempio mediante saldatura a

ultrasuoni. La piastra di raccordo 30 reca morsetti di connessione, con i quali ? collegato il circuito elettronico sistemato sulla piastra circuitale 20.

Dalla piastra di connessione 30 sporge ad angolo retto un bocchettone 31 dotato di una filettatura interna, Sulla piastra di conn ssione 30 obliqua pu? essere fissato un elemento di passaggio 32, dotato di una corrispondente superficie obliqua, con inserimento di una guarnizione 33, mediante una vite 34, impegnantesi' con il bocchettone filettato 31, in due diverse angolazioni, cos? che un passaggio 35 per cavi, praticato sulla parte di passaggio 32, o si trova, come rappresentato in figura 1 ad angolo retto rispetto allo asse longitudinale della custodia 10 oppure, quando la parte di passaggio 32 viene praticata ruotata di 180?, si trova nel prolungamento assiale dell?asse della custodia. La parte 32 serve al passaggio, alla chiusura ottenuta e al fissaggio, con scarico delle trazioni, di un cavo, che pu? essere collegato con i morsetti di connessione della piastra di connessione 30 e conseguentemente stabilisce il collegamento fra la piastra circuitale 20 e gli apparecchi esterni.

Con il collegamento a superfici oblique fra la custodia -]0 e la parte 32 si pu? adattare l'uscita del - 12 - Ing.Barzan? & Zanardo cavo alle condizioni locali.

La piastra di connessione 30 reca anche la lastra circuitale 20 mediante un elemento di connessione 36, che ? fissato alla lastra di connessione 30 e sulla cui estremit? libera ? fissata una parte 37 in materiale schiumificato servente all'appoggio.

Il disco distanziatore 16 ? una parte sagomata in materia artificiale fatto di una materia artificiale elastica relativamente rigida. Sono adatti particolarmente elastomeri poliuretanici lavo- . rabili termoplasticamente, ad esempio la materia artificiale, reperibile in commercio con la denominazione di Desmopan, di durezza 80 Shore. La parte sagomata di materia artificiale a forma di un guscio piatto con due nervature anulari 40, che si estendono reciprocamente distanziate attorno al contorno e sono situate fra l'elettrodo sensore 13 e l'elettrodo di protezione 14_. Un passaggio 41 di forma tronco-conica, sagomato a ridosso del disco distanziatore 16, alloggia il filo di collegamento 21 collegante l'elettrodo sensore 13 con la lastra circuitale 20. Inoltre

a ridosso del disco distanziatore 16 sono sagomate due sporgenze 42 che alloggiano e sostengono il tronco terminale della lastra circuitale 20 nello stato assemblato. Le superfici fra di loro affacciate delle - 13 - Ing.Barzan? & Zanardo sporgenze 42 sono smussate per facilitare l?introduzione della lastra circuitale 20 durante 1'assemblaggio.

L'anello distanziatore 17 fra l'elettrodo di protezione 14 e l'elettrodo di .schermatura 15, al pari dell'anello distanziatore 18, ? costituito di una materia artificiale elastica, ad esempio del caucci? siliconico di durezza 40 Shore.

L'assemblaggio del sensore capacitivo verr? illustrato in base alla figura 2; che mostra le due parti 11 e 12 della custodia con i componenti ivi disposti, prima dell'assemblaggio.

La lastra circuitale 20 dotata del circuito elettronico ? stata fissata, all'esterno della custodia 11, mediante l'elemento di raccordo 36, sulla la stra di connessione 30, dopo di che sono stati stabiliti i collegamenti necessari fra la lastra circuitale 20 e i morsetti di connessione sistemati sulla piastra di connessione 30. L'elettrodo di schermatura 15 insieme all'anello distanziatore 18 dal lato anteriore viene infilato nella parte principale tubolare 11, fino a quando la sua superficie frontale tramite l'anello distanziatore 18 poggia sullo spallamento anulare 24. La lastra circuitale 20 viene introdotta da dietro nella custodia, fino a quando la piastra - 14 - Ing.Barzan? & Zanardo di connessione 30 ? situata esattamente nell'apertura posteriore obliqua della parte principale 11.

La piastra di connessione 30 viene ora unita saldamente con la parte 11 della custodia mediante saldatura a ultrasuoni. La parte 37 in materiale schiumificato, sistemata all'estremit? anteriore dell'elemento di connessione 36, poggia sul lato interno dell'elettrodo di schermatura 15 di forma tubolare e serve a sostenere meccanicamente aggiuntivamente la lastra?circuitale 20. A questo punto ? possibile stabilire il collegamento fra la lastra circuitale 20 e l'elettrodo di schermatura 15 mediante il filo di collegamento 23. In tal modo i componenti del.sensore capacitivo, sistemati nella parte 11 della custodia, hanno raggiunto lo stadio di produzione rappresentato in figura 2. L'elettrodo di schermatura 15.di forma tubolare sporge leggermente oltre l'estremit? anteriore della parte principale tubolare 11, e la lastra circuitale 20 sporge sull'estremit? anteriore dell'elettrodo di schermatura tubolare 15.

L'elettrodo sensore 30 con il filo di collegamento 21 fissato ad esso mediante brasatura, il

disco distanziatore 16, l'elettrodo di protezione 4. di forma tubolare con il filo di collegamento 22 ? brasato su di esso e l'anello distanziatore 17 vengono - 15 - Ing.Barzan? & Zanardo inseriti in serie nella cappa,12 a forma di bicchiere, cos? che le parti assumono la posizione rappresentata in figura 2. Dopo che i fili di collegamento 21 e 22 sono stati saldati mediante brasatura alla lastra circuitale 20, l'appendice 29 viene innestata nello allargamento. 28, fino a quando la parte 11 della custodia e la cappa 12 poggiano l'uno sull'al?tra senza commettiture. In particolare vengono compressi gli anelli distanziatori elastici 17 e 18, per cui vengono compensate le tolleranze esistenti. Successivamente le parti 11 e 12 della custodia mediante saldatura ad ultrasuoni vengono unite permanentemente fra di loro in corrispondenza del punto di collegamento. Infine l'intero vano interno della custodia 10 pu? essere riempito con una massa colabile attraverso una apertura (non rappresentata) prevista nella piastra di connessione 30. In tal modo ? finito il montaggio del sensore capacitivo.

Nello stato assemblato, rappresentato nella -figura .1, gli elettrodi 13, 14 e 15 sono saldamente fissati fra la parete frontale della cappa 12 e lo spallamento anulare 24 con inserzione delle parti distanziatrici 16, 17 e 18. La deformazione elastica degli anelli distanziatori 17 e 18 compensa le tolleranze esistenti

- 16 - Ing.Barsan? & Zanardo I tre elettrodi 13, 14 e 15 formano insieme alle parti distanziatrici -j?,_17 e 18 una struttura, che conferisce al sensore la grande resistenza rispetto a sollecitazioni di urto assiali e radiali. Il bordo periferico 13b dell'elettrodo sensore 13 a forma di marmitta fa si che fa il fondo 13a e il disco distanziatore 16 esista una cavit? 43 che sosiene le deformazioni elastiche del fondo i3a, provocate da forze di urto assiali, senza che esista il pericolo di un danneggiamento del disco distanziatore 16.

Le nervature 40 del disco distanziatore 16, situate fra il bordo periferico 13b e l'elettrodo di protezione 14, formano una zona di schiacciamento che sostiene le forze di urto assiali trasmesse tramite il bordo periferico 13b. Le nervature 40 sono eseguite in modo che essa vengono compressa elasticamente da tali forze di urto assiali e dopo la riduzione della sollecitazione assumono nuovamente la forma e la posizione primitive. Come contrappoggio per sostenere le forze di urto assiali serve uno spallamento 24, sul quale vengono trasmesse le forze di urto tramite i tubi di acciaio o costituenti gli elettrodi 14 e 15, laddove gli anelli distanziatori 17 e 18 elasti- ? ci, inseriti in posizione intermedia, producono un effetto di ammortizzatore

~ - 17 - Ing.Barzan? & Zanardo La parte 37 in materiale schiumificato assorbe forze di urto assiali che vengono trasmesse tramite la massa colata, elasticamente, e le scarica tramite l'elemento di connessione 36 verso la piastra di connessione 30, per cui la lastra circuitale 20 viene protetta da forze di urto assiali.

Forze di.urto radiali vengono assorbite in primo luogo dall'elettrodo di schermatura 15, che in conseguenza della sua esecuzione come tubo di acciaio presenta una grande resistenza rispett? a sollecitazioni radiali. Il tronco terminale anteriore sporgente dell'elettrodo di schermatura 15 di forma tubolare irrigidisce il punto di collegamento fra le parti 11 e 12 della custodia. La cappa 12 a forma di bicchiere mediante l'elettrodo di protezione 14 di forma tubolare e mediante l'elettrodo sensore 13 a forma di marmitta risulta parimenti assai bene irrigidita nei confronti di sollecitazioni di urto radiali. Gli elettrodi 13, 14 e 15 sono eseguiti in primo luogo in virt? della scelta del materiale (acciaio) ed in secondo luogo grazie alla loro forma e

al loro dimensionamento, in modo che essi possono sostenere elasticamente, senza deformazione permanente, le sollecitazioni di urto risultanti.

L'esecuzione della custodia 10 in due parti - 18 - Ing.Barzan? & Zanardo permette e facilita il montaggio.del sensore capacitivo. In conseguenza dello spillamento 24, previsto come contrappoggio meccanico per sostenere .le forze di urto, infatti non ? pi? possibile un montaggio degli elettrodi dal lato di'connessione, come ? usuale in noti sensori capacitivi. Inoltre una esecuzione in due parti della custodia comporta ulteriori vantaggi. Cos? ? possibile montare sulla stessa parte 11 della custodia, con elettrodo di schermatura ivi disposto e lastra circuitale, cappe 12 di diverso ti-' po. Queste cappe ad esempio possono avere forme differenti per alloggiare differenti elettrodi sonda e per il contrassegno di diverse sonde possono avere differenti colori.

L'esecuzione descritta del sensore non ? limitata naturalmente al caso che siano previsti tre elettrodi, e precisamente oltre all'elettrodo sensore all'elettrodo di schermatura un elettrodo di protezione interposto. La modifica per sensori capacitivi, che presentano solo un elettrodo sensore ed un elettrodo di schermatura di forma tubolare, ? senza altro comprensibile per lo specialista. In questo caso solo l'elettrodo sensore con il disco distanziatore viene disposto nella cappa a forma di bicchiere e lo elettrodo di formatura si estende fino al disco di- 19 - Ing.Barzan? & Zanardo stanziatone, il che viene ottenuto mediante adatto dimensionamento della cappa .e/oppure della parte sporgente dell'elettrodo di schermatura. Naturalmente anche il bordo periferico dell'elettrodo sensore a forma di marmitta pu? essere corrispondentemente lungo.

In ogni caso il sensore capacitivo presenta una grande resistenza meccanica ed ? assai resistente specialmente nei confronti di sollecitazioni di urto assiali e radiali. L'elettrodo di schermatura di forma tubolare, circondante la lastra circuitale, provoca, una buona schematura elettrica nel circuito elettronico.

RIVENDICAZIONI

1 . Sensore capacitivo comprendente una custodia tubolare, chiusa sul lato frontale, in materia artificiale, un elettrodo sensore, disposto nell'interno della custodia sul suo lato frontale, nonch? comprendente almeno un elettrodo di schermatura di forma tubolare, laddove gli elettrodi sono disposti nell'interno della custodia, in modo che essi si raccordano reciprocamente a modesta distanza, ed inoltre comprendente un circuito elettronico, che ? disposto nell'interno della custodia ed ? collegato in primo ruogo con gli elettrodi ed in secondo luogo con un cavo portato fuori dalla custodia in corrispondenza del la- 20 - Ing.Barzan? & Zanardo to posteriore, caratterizzato dal fatto che la custodia in materia artificiale ? costituita di una parte principale tubolare e di una cappa a forma di bicchiere, nonch? dal fatto che l'elettrodo sensore ? una parte metallica stabile alle forze di urto ed ? disposto nella cappa, e inoltre dal fatto che l'elettrodo di schermatura ? un tubo metallico stabile nei confronti degli urti ed ? disposto nella parte principale di. forma tubolare, e inoltre dal fatto che sul lato interno della parte principale ? sistemato un arresto, ? sul quale poggia l'estremit? posteriore dell'elettrodo di schermatura inserito dal davanti nella parte principale, infine dal fatto che la cappa a forma di bic- -chiere e la parte principale di forma tubolare sono assemblata fra di loro ed unite a tenuta con inserzione di un distanziatore isolante fra gli elettrodi. 2. Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 1, in cui nell'interno della custodia fra l'elettrodo sensore e l'elettrodo di schermatura di forma tubolare ? disposto un elettrodo di protezione tubolare, coassialmente all'elettrodo di schermatura, in modo che esso ? situato a modesta distanza dall'elettrodo sensore e dall'elettrodo di protezione, caratterizzato dal fatto che l'elettrodo di protezione ? un tubo metallico stabile agli urti e insieme all'elettrodo - 21 - Ing.Barzan? & Zanardo sensore, con introduzione di un distanziatore isolante, ? disposto nella cappa.

3. Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che l'elettrodo sensore ? a forma di marmitta.

4. Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 3, caratterizzato dal fatto che gli elettrodi sono fatti di acciaio.

5. Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 4, caratterizzato dal fatto che l'arresto ? formato da uno spallamento anulare nella parte principale tubolare.

6. Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che fra l'elettrodo di schermatura e l'arresto ? inserito un anello distanziatore deformabile elasticamente.

7. Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 6, caratterizzato dal fatto che l'elettrodo di schermatura ? di lunghezza tale che esso sporge sull'estremit? anteriore della parte principale tubolare quando ? inserito fino all'arresto.

8. Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 7, caratterizzato dal fatto che le parti distanziatr?ci isolanti sono deformabili fluoruri, nitrati e solfati di alluminio, calcio, cobalto & p/AMv^cfi piombo, sodio e stagno ad almeno una porzione dell'agente tensioattivo prima della aggiunta dello stesso alla fusio

ne del materiale a base di colofonio.

5. Procedimento come il 4, in cui il sale inorganico

? scelto dal gruppo che comprende cloruro di calcio,

cloruro di magnesio, cloruro stannoso, cloruro di sodio, fluoruro di sodio, nitrato di alluminio, nitrato di cobai;o, nitrato di piombo, solfato di alluminio e loro miscele.

6. Procedimento come in 1, in cui il livello dello

agente tensioattivo ? dell'ordine da circa 3,0% a circa

3,5% in peso del materiale a base di colofonio, un sale inorganico ? presente nell'ordine fino a circa 0,1% in

peso del materiale a base di colofonio e il coagente tensioattivo ? presente nell'ordine da circa 1,0% a circa

3,0%.

7. Procedimento come in 6, in cui il livello dello

agente tensioattivo ? pari a circa 3,5% e il sale inorgani

co ? presente da circa 0,04% a circa 0,055%.

8. Procedimento come in 2, in cui il livello dello

agente tensioattivo ? di circa 3,5% in peso del materiale

a base di colofonio e il sale inorganico comprende nitrato

di alluminio da 0,04% a 0,055% circa in peso del materiale a base di colofonio.

9. Dispersione acquosa di un materiale a base di

\Q U?

colofonio prodotto con il procedimento delle rivendicazio ? c ? ni 1,2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8.

10. Nastro cellulosico trattato con colla con dispers 0-ne acquosa di un materiale a base di colofonio prodotto

??-?'?? ~:-?

con il procedimento delle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5,

6, 7 o 8.

P.i

en

- 22 - mg.garzano & zanarao lasticamente fra gli elettrodi.

9. Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che almeno una delle parti distanziatrici, disposte fra gli elettrodi, ? costituita di un elastomero, ad esempio di caucci? siliconico.

?jO. , Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che almeno una delle parti distanziatrici disposte fra gli elettrodi ? una parte sagomata in materia artificiale con una foggia che permette la deformazione.

11 . Sensora capacitivo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la parte sagomata in materia artificiale possiede due nervature periferiche reciprocamente distanziate, le quali sono situate nell'interspazio fra gli elettrodi e sono deformabili elasticamente reciprocamente sotto l'azione di una sollecitazione di urto frontale per formare una zona di schiacciamento.

12? Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 10 oppure 11, caratterizzato dal fatto che la parte sagomata in materia artificiale ? fatta di un elastomero poliuretanico.

13. Sensora capacitivo seco-ndo una delle rivendicazioni da 10 fino a 12, in cui il circuito elet23 - Ing.Barzan? & Zanardo ironico ? disposto sulla lastra circuitale disposta nell'interno della custodia, caratterizzato dal fatto che la lastra circuitale ? fissata nella parte principale di forma tubolare di lunghezza tale che nello stato di assemblaggio della custodia essa si estende fino alla parte sagomata in materia artificiale disposta nella cappa, nonch? dal fatto che a ridosso della parte sagomata in materia artificiale sono sagomate sporgenze, fra le quali ? inserito il tronco terminale della lastra circuitale.

14? Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la parte principale di forma tubolare e la cappa sono unite fra di loro mediante saldatura ad ultrasuoni

\ MANDATARI

e? e per gli altri)

DB./rm/8 -]47

I,?

I REPUBBLICA FEDERALE DI GERMANIA

[ S T E M M A ]

A T T E S T A T O

La Endress U. Hauser GmbH u. Co

Il Sig.

a 7867 Maulburg

ha depositato ima domanda di brevetto d* invenzione industriale avente per titolo;

"Sensore capacitivo"

il 4 Agosto 1983.

presso l?Ufficio Brevetti Germanico.

I documenti allegati sono una copia fedele ed esatta d _e *i documenti originali di questa domanda di brevetto.

II riassunto allegato, che ? da aggiungere ella domanda di brevetto, senza tuttavia costituire parte sostanziale della stessa, concorda con l? originale depositato

il 4 Agosto 1983.

Alla domanda ? stato assegnato provvisoriamente dall'Ufficio Brevetti il Simbolo G 01 D 5/24 e G 01 F 2 3/26 della Classificazione Internazionale dei Brevetti .

(SIGILLO) Monaco, 9 Agosto 1984

Il Presidente dell?Ufficio Brevetti Germanico Numero degli Atti: In Rappresentanza;

P 33 98 310.? - Wagner

PRINZ, BUNKE & PARTNER

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I i

4 Agosto 1983

Unser Zeiche: E 1142

R I A S S U N T O

SENSORE CAPACITIVO

Il sensore capacitivo possiede una custodia (10) in materia artificiale, di forma tubolare, chiusa frontalmente, la quale si compone di ur.a parte principale tubolare (11) e ai una cappa (12) a forma di bicchiere. Nella cappa (12) sono disposti un elettrodo sensore (i3) a forma di marmitta ed un elettrodo di protezione (14) di forma tubolare. La parte principale (11) a forma tubolare contiene un circuito elettronico (20) ed un elettrodo di schermatura tubolare (15). Gli elettrodi tubolari (14, 15) sono tubi metallici stabili agli urti, preferibilmente in acciaio, e l'elettrodo sensore (i3) a forma di marmitta ? una parte metallica stabile agli urti, oppure preferibilmente in acciaio. Fra gli elettrodi (i3, 14, 15) sono inseriti distanziatori (16, 17) deformabili elasticamente. Per assemblare il sensore l'elettrodo sensore (13) e l'elettrodo di protezione (14) con il distanziatore interposto (16) vengono disposti nella cappa, l'elettrodo di schermatura (i5) viene infilato dal davanti nella parte principale (11) fino ad un arresto (24) sistemato nella parte,principale (il). Successivamente vengono assemblate la cappa (12) e la parte principale (il) che vengono unite saldamente fra di loro mediante saldatura ad ultrasuoni. Il sensore capacitivo in tal modo formato, con facilit? di montaggio, ? assai resistente nei confronti di sollecitazioni di urto e pertanto adatto per l'impiego in zone in cui esiste pericolo di esplosione (figura 1).

? ' BR INZ, BUNKE & PAR T NER

?. ?

4 Agosto 1983

Endress u. Hauser GmbH u. Co,

Hauptstra3e 1

7867 M a u l b u r g

Unser Zeichen; E 1142

RIVENDICAZIONI

1? Sensore capacitivo comprendente una custodia tubolare, chiusa sul lato frontale, in materia artificiale, un elettrodo sensore, disposto nell'interno della custodia sul suo lato frontale, nonch? comprendente almeno un elettrodo di schermatura di forma tubolare, laddove gli elettrodi sono disposti nell?interno della custodia, in modo che essi si raccordano reciprocamente a modesta distanza, ed inoltre comprendente un circuito elettronico, che ? disposto nell'interno della custodia ed ? collegato in primo luogo' con gli elettrodi ed in secondo luogo con.un cavo ' portato fuori dalla custodia in corrispondenza del la? - ,2# - Ing.Barzan? & Zanardo to posteriore, caratterizzato dal fatto che la custodia

i. ?

in materia artificiale ? costituita di una parte principale tubolare e di una cappa a forma di bicchiere, nonch? dal fatto che l'elettrodo sensore ? una parte metallica stabile alle forze di urto ed ? disposto nella cappa, e inoltre dal fatto che l'elettrodo di schermatura ? un tubo metallico stabile nei confronti degli urti ed ? disposto nella parte principale di forma tubolare, e inoltre dal fatto che sul lato interno della parte principale ? sistemato un arresto, sul quale poggia l'estremit? posteriore dell'elettrodo di schermatura inserito dal davanti nella parte principale, infine dal fatto che la cappa a forma di bic- -chiere e la parte principale di forma tubolare sono assemblate fra di loro ed unite a tenuta con inserzione di un distanziatore isolante fra gli elettrodi. 2. Sensore capacitivo secondo la rivevdicazione 1, in cui nell'interno della custodia fra l?elettrodo sensore e l'elettrodo di schermatura di forma tubolare ? disposto un elettrodo di protezione tubolare, coassialmente all'elettrodo di schermatura, in modo che esso ? situato a modesta distanza dall'elettrodo sensore e dall'elettrodo di protezione, caratterizzato dal fatto che l'elettrodo di protezione ? un tubo metallico stabile agli urti e insieme all'elettrodo -/* - Ing.Barzan? & Zanardo sensore, con introduzione di un distanziatore isolante,

i e

? disposto nella cappa.

4. Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 3, caratterizzato dal fatto che gli elettrodi'sono fatti di acciaio.

7? Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 6, caratterizzato dal fatto che l'elettrodo di schermatura ? di lunghezza tale che esso sporge sull'estremit? anteriore della parte principale tubolare quando ? inserito fino all'arresto.

8. Sensore capacitivo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 7, caratterizzato dal fatto che le parti distanziatrici isolanti sono deformabili e- pe: - mg.Barzane & zanarao lasticamente fra gli elettrodi.

t 1

9?' ' Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 8f caratterizzato dal fatto che almeno una delle parti distanziatrici, disposte fra gli elettrodi, ? costituita di un elastomero, ad esempio di caucci? siliconico.

10. Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che almeno una delle parti distanziatrici disposte fra gli elettrodi ? una parte sagomata in materia artificiale con una foggia che permetta la deformazione.

11. Sensora capacitivo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la parte sagomata in materia artificiale possiede due nervature periferiche reciprocamente distanziate, le quali sono situate nell?interspazio fra gli elettrodi e sono deformabili elasticamente reciprocamente sotto l'azione di una sollecitazione di urto frontale per formare una zona di schiacciamento.

12. Sensore capacitivo secondo la rivendicazione 10 oppure n , caratterizzato dal fatto che la parte sagomata in materia artificiale ? fatta di un elastomero poliuretanico.

13. Sensora capacitivo seco-ndo una delle rivendicazioni da 10 fino a 12, in cui il circuito eletironico ? disposto sulla lastra circuitale disposta rfell'interno della custodia, caratterizzato dal fatto c?ie la lastra circuitale ? fissata nella parte principale di forma tubolare di lunghezza tale che nello stato di assemblaggio della custodia essa si estende fino alla parte sagomata in materia artificiale disposta nella cappa, nonch? dal fatto che a ridosso della part? sagomata in materia artificiale sono ? sagomate sporgenze, fra le quali ? inserito il tronco terminale della lastra circuitale.

14. S?nsore capacitivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la parte principale di forma tubolare e la cappa sono unite fra di loro mediante saldatura ad ultrasuoni

. ? PRINZ - BUNKE & PARTNER

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A Agosto 1983 Endress u. Hauser GmbH u. Co.

Hauptstrage

Unser Zeichen: E 1142

"Sensore capacitivo"

L?invenzione concerne un sensore capacitivo comprendente una custodia tubolare, in maniera artificiale, chiusa frontalmente, un elettrodo sensore, disposto all'interno della custodia sul suo lato frontale., ed inoltre comprendente almeno un elettrodo di schermatura tubolare, laddove.gli elettrodi sono disposti nell'interno della custodia, in modo che essi si raccorda l'uno all'altro a modesta distanza, e inoltre comprendente un circuito elettronico che ? disposto nell'interno della custodia,e da un lato ? -?? - Ing.Garzano SeZanardo collegato con gli elettrodi e dall'altro lato con un ? t

cavo che in corrispondenza del lato posteriore ? portato fuori della custodia.

Sensori capacitivi di questo genere vengono impiegati ad esempio nel campo della tecnica di misurazione di livello di riempimento, specialmente come interruttori limite per definire il raggiungimento di un livello di riempimento prestabilito.

Nei sensori capacitivi di questo tipo, rientranti nell'attuale stato della tecnica, la custodia in materia artificiale ? una parte in un unico pezzo, che ? chiusa all'estremit? anteriore mediante una parte frontale sagomata a ridosso e ? aperta alla estremit? posteriore ed ? di forma tubolare. Gli elettrodi ed il circuito elettronico vengono inseriti nella custodia attraverso all'estremit? posteriore aperta, che viene successivamente chiusa per mezzo di un coperchio adatto, attraverso il quale viene portato fuori il cavo di collegamento. Questi sensori capacitivi non soddisfano tutti .i requisiti imposti per il loro impiego in determinati settori. In particolare sensori capacitivi, che vengono impiegati in zone in cui esiste il per-icolo di esplosione, dovranno poter resistere a sollecitazioni di urto in tutte le direzioni, che vengono esercitate - - Ing.Barzan? & Zanardo sulla parte del sensore sporgente nel recipiente.

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Pertanto essi vengono sottoposti ad un controllo di urto, in cui sul sensore vengono esercitate ?or~ ze di urto assiali e radiali. Queste forze di urto nei noti sensori dovranno essere sostenute unicamente dalla custodia in materia artificiale, in quanto gli elettrodi tubolari non contrappongono sostanziale resistenza a sollecitazioni assiali, ed anche in conseguenza del materiale di cui essi sono costituiti e del dimensionamento non sono in grado di so- ? stenere forze di urto radiali.

L'invenzione si pone il compito di realizzare un sensore capacitivo del genere indicato allo inizio, che presenta una resistenza elevata rispetto a sollecitazion^?i urto assiali e radiali e pertanto . ? particolarmente adatto per l'impiego in zone in cui esiste pericolo di esplosione.

Questo problema viene risolto secondo la -invenzione per il fatto che la custodia di materia artificiale ? costituita di una parte principale di forma tubolare e di una cappa a forma di bicchiere, nonch? dal fatto che l'elettrodo sensore ? una parte metallica stabile alle forze di urto ed ? disposto nella cappa, inoltre dal fatto che l'elettrodo di schermatura ? un tubo metallico stabile alle forze - -??- Ing.Barzan? & Zanardo dIi ur *to ed ? disposto nella parte principale di forma tubolare, e inoltre che sul lato interno della parte principale ? sistemato un arresto, sul quale poggia l'estremit? posteriore dell'elettrodo di schermatura inserito dal davanti nella parte principale, e infine dal fatto che la cappa a forma di bicchiere e la parte principale tubolare con l'introduzione di un distanziatore isolante fra gli elettrodi sono assemblate ed unite ermeticamente fra di loro.

Nel sensore capacitivo secondo l'invenzione ? gli elettrodi con introduzione dei distanziatori fra la parete frontale e la cappa e l'arresto sistemato sul lato interno della parte principale, sono fissati, cos? che essi formano una struttura tubolare interna presentante una grande resistenza nei confronti di sollecitazi?ni di urto in tutte le direzioni. Pertanto il sensore capacitivo soddisfa ai requisiti posti per l'impiego in zone in cui esiste il pericolo di esplosione. L?esecuzione in due parti della custodia permette un semplice montaggio del sensore, e infatti a causa dall'arresto sistemato nella parte principale non sarebbe possibile introdurre da"dietro gli elettrodi.

-JB'"- Ing.Barzan? & Zanardo 3^n particolare si pu? impiegare la stessa parte

* ?

principale con cappe di diverso tipo che sono sagomate in maniera differente per alloggiare diversi elettrodi sensori. Si possono impiegare anche cappe che hanno un colore diverso di quello della parte principale della custodia, ad esempio per contrassegnare differenti tipi di sensori.

I distanziatori isolanti disposti fra gli elettrodi g?uocano pure un ruolo importante relativamente alle sollecitazioni di urto. Poich? gli elet- ? trodi fatti di metallo sono sostanzialmente indeformabili in direzione assiale, i distanziatori svolgono il compito delle deformazioni assiali. In particolare ? possibile eseguire almeno uno dei distanziatori in modo che esso forma una zona di schiacciamento, che viene deformata elasticamente sotto una sollecitazione di urto frontale.

Esecuzioni vantaggiose ed ulteriori sviluppi dell1invenzione sono caratterizzati nelle sottorivendicazioni .

In particolare:

->?- Ing.Barzan? SeZanardo La figura 1 mostra una sezione longitudinale" attraverso un sensore capacitivo secondo l'invenzione, nello stato assemblato, e

Il sensore capacitivo rappresentato in figura 1 possiede una custodia 10 in materia artificiale, di forma tubolare, chiusa in corrispondenza del lato frontale, la quale ? costituita di due parti, e precisamente di una parte principale tubolare 11 e di una cappa 12 a forma di bicchiere. Nell'interno della custodia 10 sono disposti tre elettrodi, e precisamente un elettrodo sensore 13, un elettrodo di protezione 14 ed un elettrodo di schermatura 15. L'elettrodo sensore 13 ha la forma di una marmitta piatta con un fondo piano i3a, poggiante sili lato interno della parete frontale della cappa 12, ed un bordo periferico 13b, piegato ad angolo retto rispetto a questo.

L'elettrodo di protezione 14 ? una parte metallica tubolare di lunghezza relativamente corta, che ? disposta a modesta distanza dietro all'elettrodo sonda 13 nell'interno della cappa 12 e poggia sulle sue superfici interne cilindriche. Fra gli elettrodi 13 e 14 ? inserito un disco distanziatore isolante 16-che man-r- Ing.Barzan? & Zanardo tiene fra di loro alla distanza desiderata i due e-

4 r

lettrodi. Un el?ttrodo di schermatura 15 ? una parte metallica di forma tubolare avente le stesse dimensioni della sezione trasversale dell'elettrodo di protezione 14, tuttavia di lunghezza sostanzialmente maggiore. L'elettrodo di schermatura 15 si estende sulla massima parte della lunghezza della parte principale tubolare 11 della custodia 10 e penetra anche leggermente nella cappa 12 dove termina a modesta distanza dall1elettrodo di protezione 14. Fra l'elettrodo di protezione 14 e l'elettrodo di schermatura 15 ? inserito un anello distanziatore.17? Gli elettrodi 13, 14 e 15 possono essere costituiti tutti dello stesso metallo, preferibilmente di acciaio inossidabile o stagnato. Queste parti metalliche sono sagomate e dimensionate in modo da risultare assai stabili nei confronti di forze di urto. Preferibilmente gli elettrodi 13 e 14 sono formati da tronchi di un -tubo di acciaio, che pu? avere ad esempio uno spessore parietale di 1,5 mm per un diametro di 26 mm.

Nella parte principale 11 della custodia ? sistemata una lastra circuitale 20, il cui tronco terminale anteriore sporge nella cappa 12 e poggia sul - f? - Ing.Barzan? & Zanardo disco.distanziatore 16. La lastra circuitale 20 reca i componenti del circuito elettronico nel sensore capacitivo non rappresentati in dettaglio. I componenti circuitali sono uniti fra di loro nella maniera necessaria per mezzo di un circuito stampato non rappresentato e sistemato sulla lastra circuitale 20. Fili di collegamento 21, 22 e 23 collegano gli elettrodi f3, 14 e 15 con il circuito stampato sulla lastra circuitale 20.

Le parti 11 e 12 della custodia possono essere fatte della stessa materia artificiale che ? scelta corrispondentemente alle caratteristiche meccaniche chimiche ed elettriche necessarie, oppure anche di diverse materie artificiali. Si sono dimostrati particolarmente adatti policarbonati, ad esempio per la cappa 12 a forma di bicchiere la materia artificiale di policarbonato Malcrolon tipo 6030 -e'per la parte principale n a forma tubolare la materia artificiale di policarbonato Orgalon tipo I 2700. La parte 11 della custodia possiede un diametro interno a gradini, che a partire dall?estremit? anteriore sulla massima parte della sua lunghezza ? uguale al diametro esterno dell'elettrodo di scher- ' matura 15| mentre il tronco terminale posteriore della parte 11 della custodia presenta un diametro legger? yd ? mg.Barzan? & Zanardo mente minore, cos? che si ottiene uno spallamento anulare '24, sul quale poggia la superficie frontale posteriore dell'elettrodo di schermatura tubolare 15 con 1'inserimento di un anello distanziatore 18 di materia artificiale elastica, ad esempio di caucci? siliconico. Lo spessore parietale della parte tubolare 11 della custodia ? circa uniforme, cos? che . il tronco circondante l'elettrodo di schermatura tubolare 15 presenta un diametro esterno leggermente maggiore. In questo tronco ? formata una filettatura 25 seguente al fissaggio del sensore capacitivo in un'apertura parietale, ad esempio con l'ausilio di due madreviti anulari 26 e 27 avvitate sulla filettatura 25. La superficie frontale anteriore della parte anulare n della custodia ? dotata di un allargamento anulare 28 (figura 2) in cui si impegna una appendice anulare 29 formata sulla superficie frontale posteriore della cappa 12. Le due parti

L'estremit? posteriore del tronco 11 della custodia ? tagliata obliquamente sotto l'angolo di 45? e nell'apertura obliqua in tal modo formata ? inserita una piastra di raccordo 30 di materiale isoIng.Barzan? & Zanardo lante fissata ivi ad esempio mediante saldatura a

Dalla piastra di connessione 30 sporge ad angolo retto un bocchettone 31 dotato di una filettatura interna. Sulla piastra di conn ssione 30 obliqua pu?'essere fissato un elemento di passaggio 32, dotato di una corrispondente superficie obliqua, con inserimento di una guarnizione 33, mediante una vite 34, impegnantesi con il bocchettone filettato 31, in due diverse angolazioni, cos? che un passaggio 35 per cavi, praticato sulla parte di passaggio 32, o si trova, come ?.rappresentato in figura 1 ad angolo retto rispetto allo asse longitudinale della custodia 10 oppure, quando la parte di passaggio 32 viene praticata ruotata di 180?, si trova nel prolungamento assiale dell?asse della custodia. La parte 32 serve al passaggio, alla -chiusura ottenuta e al fissaggio, con scarico delle trazioni, di un cavo, che pu? essere collegato con i morsetti di connessione della piastra di connessione 30 e conseguentemente stabilisce il collegamento fra la piastra circuitale 20 e gli apparecchi esterni.

Con il collegamento a superfici oblique fra la custodia 10 e la parte 32 si pu? adattare l'uscita del - jjj!'- Ing.Barzan? & Zanardo c?vo alle condizioni locali.

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Il disco distanziatore 16 ? una parte sagomata in materia'artificiale fatto di una materia artificiale elastica relativamente rigida. Sono adatti particolarmente elastomeri poliuretanici lavorabili termoplasticamente, ad esempio la materia artificiale, reperibile in commercio con la denominazione di Desmopan, di durezza 80 Shore. La parte sagomata di materia artificiale a forma di un guscio piatto con due nervature anulari 40, che si estendono reciprocamente distanziate attorno al contorno e sono situate fra l'elettrodo sensore 13 e l'elettrodo di protezione 14_. Un passaggio 41 di forma tronco-conica, sagomato a ridosso del disco distanziatore 16, alloggia il filo di collegamento 21 collegante l'elettrodo sensore 13 con la lastra circuitale 20. Inoltre a ridosso del disco distanziatore 16 sono sagomate due sporgenze 42 che alloggiano e sostengono il tronco terminale della lastra circuitale 20 nello stato assemblato. Le superfici fra di loro affacciate delle ? ?3 - Ing.Barzan? & Zanardo sporgenze 42 sono smussate per facilitare l'introdu?

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zione della lastra circuitale 20 durante l'assemblaggio.

L'anello distanziatore 17 fra l'elettrodo di protezione 14 e l'elettrodo di schermatura 15, al pari dell'anello distanziatore 18, ? costituito di una materia artificiale elastica, ad esempio del caucci? siliconico di durezza 40 Shore.

L'assemblaggio del sensore capacitivo verr? illustrato in base alla figura 2, che mostra le due parti fi e 12 della custodia con i componenti ivi disposti, prima dell'assemblaggio.

La lastra circuitale 20 dotata del circuito elettronico ? stata fissata, all'esterno della custodia 11, mediante l'elemento di raccordo 36, sulla la stra di connessione 30, dopo di che sono stati stabiliti i collegamenti necessari fra la lastra circuitale 20 e i morsetti di connessione sistemati sulla j>iastra di connessione 30. L'elettrodo di schermatura 15 insieme all'anello distanziatore 18 dal lato anteriore viene infilato nella parte,principale tubolare 11, fino a quando la sua superficie frontale tramite l'anello distanziatore 18 poggia sullo spallamento anulare 24. La lastra circuitale 20 viene introdotta da dietro nella custodia, fino a quando la piastra Ing.Garzano & Zanardo di connessione 30 ? situata esattamente nell'apertu-

* ?*

ra posteriore obliqua della parte principale 11.

La piastra di connessione 30 viene ora unita saldamente con la parte vi della custodia mediante saldatura a ultrasuoni. La parte 37 in materiale schiumificato, sistemata all'estremit? anteriore dell'elemento di connessione 36, poggia sul lato interno dell'elettrodo di schermatura 15 di forma tubolare e serve a sostenere meccanicamente aggiuntivamente la lastra circuitale 20. A questo punto ? possibile stabilire il collegamento fra la lastra circuitale 20 e l'elettrodo di schermatura 15 mediante il filo di collegamento 23. In tal modo i componenti del,sensore capacitivo, sistemati nella parte n della custodia, hanno raggiunto lo stadio di produzione rappresentato in figura 2. L'elettrodo di schermatura 15 di forma tubolare sporge leggermente oltre l'estremit? anteriore d?lia parte principale tubolare n , e la lastra circuitale 20 sporge sull'estremit? anteriore dell'elettrodo di schermatura tubolare 15.

disco distanziatore 16, l'elettrodo di protezione 4 di forma tubolare con il filo di collegamento 22 ? brasato su di esso e l'anello distanziatore 17 vengono - &?- Ing.Barzan? & Zanardo inseriti in serie nella cappa 12 a forma di bicchiere, co?x die le parti assumono la posizione rappresentata in figura 2. Dopo che i fili di collegamento 21 e 22 sono stati saldati mediante brasatura alla lastra circuitale 20, l'appendice 29 viene innestata nello allargamento. 28, fino a quando la parte 11 della custodia e la cappa 12 poggiano l'uno sull'altra senza commettiture. In particolare vengono compressi gli anelli distanziatori elastici 17 e 18, per cui vengono compensate le tolleranze esistenti. Successivamente le parti 11 e 12 della custodia mediante saldatura ad ultrasuoni vengono imite permanentemente fra di loro in corrispondenza del punto di collegamento. Infine l'intero vano interno della custodia 10 pu? essere riempito con una massa colabile attraverso una apertura (non rappresentata) prevista nella piastra di connessione 30. In tal modo ? finito il montaggio del sensore capacitivo.

Nello stato assemblato, rappresentato nella -figura 1, gli elettrodi 13, 14 e 15 sono saldamente fissati fra la parete frontale della cappa 12 e lo spallamento anulare 24 con inserzione delle parti distanziatrici 16, 17 e 18. La deformazione elastica degli anelli distanziatori 17 e 13 compensa le tollaranze esistenti

- - Ing.Barzan? & Zanardo . I tre elettrodi 13, 14 e 15 formano insieine alle parti distanziatrici 16,_17 e 18 una struttura, che conferisce al sensore la grande resistenza rispetto a sollecitazioni di urto assiali e radiali. II. bordo periferico 13b dell?elettrodo sensore 13 a forma di marmitta fa si che fa il fondo 13a e il disco distanziatore 16 esista una cavit? 43 che sosiene le deformazioni elastiche del fondo 13a, provocate da forze di urto assiali, senza che esista il pericolo di un danneggiamento del disco distanziatore 16.

Le nervature 40 del disco distanziatore 16, situate fra il bordo periferico 13b e l'elettrodo di protezione 14, formano una zona di schiacciamento che sostiene le forze di urto assiali trasmesse tramite il bordo periferico 13b. Le nervature 40 sono eseguite in modo che essa vengono compresse elasticamente da tali forze di urto assiali e dopo la riduzione della sollecitazione assumono nuovamente la forma e la posizione primitive. Come contrappoggio per sostenere le forze di urto assiali serve uno spallamento 24, sul quale vengono trasmesse le forze di urto tramite i tubi di acciaio o costituenti gli elettrodi 14 e 15, laddove gli anelli distanziatori 17 e 18 elastici, inseriti in posizione intermedia, producono un effetto di ammortizzatore.

- Ing.Barzan? & Zanardo La parte 37 in materiale schiumificato as-

* C*T* *

sorbe forze di urto assiali che vengono trasmesse tramite la massa colata, elasticamente, e le scarica tramite l'elemento di connessione 36 verso la piastra di connessione 30, per cui la lastra circuitale 20 viene protetta da forze di urto assiali.

Forze di urto radiali vengono assorbite in primo luogo dall'elettrodo di schermatura 15, che in conseguenza della sua esecuzione come tubo di acciaio presenta una grande resistenza rispett? a sollecitazioni radiali. Il tronco terminale anteriore sporgente dell'elettrodo di schermatura 15 di forma tubolare irrigidisce il punto di collegamento fra le parti 11 e 12 della custodia.?La cappa 12 a forma di bicchiere mediante l'elettrodo di protezione 14 di forma tubolare e mediante l'elettrodo sensore 13 a forma di marmitta risulta parimenti assai bene irrigidita nei confronti di sollecitazioni di urto radiali. Gli elettrodi 13, 14 e 15 sono eseguiti in primo luogo in virt? della scelta del materiale (acciaio) ed in secondo luogo grazie alla loro forma e

L'esecuzione della custodia 10 in due parti -JtfT- Ing.Barzano & Zanardo permette e facilita il montaggio del sensore capa-? cn- m

citivo. In conseguenza dello spallamento 24, previsto come contrappoggio meccanico per sostenere .le forze di urto, infatti non ? pi? possibile un montaggio degli elettrodi dal lato di connessione, come ? usciale in noti sensori capacitivi. Inoltre una esecuzione in due parti della custodia comporta ulteriori vantaggi. Cos? ??possibile montare sulla stessa parte ?1 della custodia, con elettrodo di schermatura ivi disposto e lastra circuitale, cappe 12 di diverso tipo. Queste cappe ad esempio possono avere forme differenti per alloggiare differenti elettrodi sonda e per il contrassegno,di diverse sonde possono avere differenti colori.

L'esecuzione descritta del sensore non ? limitata naturalmente al caso che siano previsti tre elettrodi, e precisamente oltre all'elettrodo sensore all'elettrodo di schermatura un elettrodo di prote--zione interposto. La modifica per sensori capacitivi, che presentano solo un elettrodo sensore ed un elettrodo di schermatura di forma tubolare, ? senza altro comprensibile per lo specialista. In questo caso solo l'elettrodo sensore con il disco distanziatore viene disposto nella cappa a forma di bicchiere e lo elettrodo di formatura si estende fino al disco di

Claims

stanziatone, il che viene ottenuto mediante adatto dimensionamento della cappa e/oppure della parte sporgente dell'elettrodo di schermatura. Naturalmente anche il bordo periferico dell'elettrodo sensore a forma di marmitta pu? essere corrispondentemente lungo.

In ogni caso il sensore capacitivo presenta una grande resistenza meccanica ed ? assai resistente specialmente nei confronti di sollecitazioni di urto assiali e radiali. L'elettrodo di schermatura di forma tubolare, circondante la lastra circuitale, provoca una buona schematura elettrica nel circuito elettro? nico

*

per traduzione conforme

Doc. 126616/pn *