AT12458U1

AT12458U1 - Sensorröhrchen

Info

Publication number: AT12458U1
Application number: AT0807411U
Authority: AT
Inventors: Rudolf Ing Halmetschlager
Original assignee: Fct Fiber Cable Technology Gmbh
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorröhrchen (1) mit einer Außenhülle (2) und zumindest einem in einem Hohlraum (3) der Außenhülle (2) aufgenommenen Lichtwellenleiter (4), wobei in einem unbelasteten Zustand der Durchmesser des Lichtwellenleiters (4) einen Toleranzbereich zwischen einem minimalen und einem maximalen Durchmesser aufweist, sich der Hohlraum (3) im wesentlichen entlang und/oder parallel zu der Längsachse des Sensorröhrchens (1) erstreckt und eine nichtkreisförmige Querschnittfläche mit zumindest zwei ungleich langen Achsen (a, b) aufweist, wobei die erste Achse (a) länger als die zweite Achse (b) ist, und die erste (a) und die zweite Achse (b) jeweils einen Toleranzbereich zwischen einer minimalen und einer maximalen Länge aufweisen, und die erste längere Achse (a) eine minimale Länge größer dem maximalen Durchmesser des zumindest einen Lichtwellenleiters (4) aufweist, während die zweite kürzere Achse (b) eine maximale Länge kleiner dem minimalen Durchmesser des zumindest einen Lichtwellenleiters (4) aufweist.

Description

österreichisches Patentamt AT12 458 U1 2012-05-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Sensorröhrchen mit einer Außenhülle und zumindest einem in einem Hohlraum der Außenhülle aufgenommenen Lichtwellenleiter, wobei in einem unbelasteten Zustand der Durchmesser des Lichtwellenleiters einen Toleranzbereich zwischen einem minimalen und einem maximalen Durchmesser aufweist, sich der Hohlraum im wesentlichen entlang und/oder parallel zu der Längsachse des Sensorröhrchens erstreckt und der Hohlraum eine nichtkreisförmige Querschnittfläche mit zumindest zwei ungleich langen Achsen aufweist, wobei die erste Achse länger als die zweite Achse ist, und die erste und die zweite Achse jeweils einen Toleranzbereich zwischen einer minimalen und einer maximalen Länge aufweisen.

[0002] In der EP 1 061 394 B1 wird ein optisches Faserkabel beschrieben, das eine einteilige Kabelhülse mit einem Außenumfang mit nichtkreisförmigem Querschnitt und einer inneren Umfangsoberfläche aufweist, wobei die Kabelhülse zumindest zwei sich longitudinal erstreckende Verstärkungselemente aufweist. Diese Kabelkonstruktion hat die Aufgabe, eine in dem inneren Hohlraum angeordnete optische Faser, insbesondere einen Lichtwellenleiter vor Beschädigungen durch äußere Krafteinwirkung zu vermeiden.

[0003] Eine ähnliche Vorrichtung kann auch der WO 2001/98810 A1 oder der WO 1992/01962 A1 entnommen werden.

[0004] Die im Stand der Technik beschriebenen Kabelsysteme sind auf eine möglichst geringe Beeinflussung der Umgebung auf das Übertragungsverhalten der innenliegenden Lichtwellenleiter ausgelegt. Hierbei befinden sich die Lichtwellenleiter üblicherweise lose in einem Hohlraum innerhalb einer Kabelhülse, der dem Lichtwellenleiter genügend Platz für Ausgleichsbewegungen bietet und um etwaige physikalische Größen wie Zug und Druck von diesem fernzuhalten. Ebensowenig darf die Faser durch Schrumpfungen oder Ausdehnungen innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches mechanisch beeinflusst werden.

[0005] Diese Aufbauten sind jedoch für die Verwendung als Sensorröhrchen zur Messung von physikalischen Größen ungeeignet. Vielmehr muss, um physikalische Größen messen zu können, der Lichtwellenleiter mit der Außenhülle in Kontakt stehen. Die einfachste Lösung hierfür ist eine feste Verbindung zwischen Sensorfaser und Innenwand der Außenhülle, was beispielsweise durch Verklebung erreicht werden kann. Diese Verklebung ist jedoch aufwändig zu bewerkstelligen, weil hier Fertigungstoleranzen von Außenhülle und/oder Lichtwellenleiter berücksichtigt werden müssen.

[0006] Ebenso verhält es sich bei Klemmung der Faser in der röhrenförmigen Außenhülle, weil hier Toleranzen beim Innendurchmesser der Außenhülle bzw. dem Außendurchmesser der Glasfaser die Klemmung maßgeblich beeinflussen. Im ungünstigsten Fall wird die Faser aufgrund der Toleranzen gar nicht geklemmt oder aber die Klemmung ist zu stark, so dass es zu einem Faserbruch im Lichtwellenleiter kommt. Es muss daher insbesondere bei Verwendung eines kreisrunden Querschnittes des Hohlraumes der Außenhülle und der Lichtwellenleiterfaser äußerst genau gefertigt werden, um die oben genannten Extremfälle zu vermeiden.

[0007] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein für die Messung von physikalischen Parametern geeignetes Sensoröhrchen bereitzustellen, das auf einfachem Weg gefertigt werden kann.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sensorröhrchen der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die erste längere Achse eine minimale Länge größer dem maximalen Durchmesser des zumindest einen Lichtwellenleiters aufweist, während die zweite kürzere Achse eine maximale Länge kleiner dem minimalen Durchmesser des zumindest einen Lichtwellenleiters aufweist. Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Lichtwellenleiter in dem Hohlraum der Außenhülle geklemmt ist, ohne dass bei ungünstigen Toleranzverhältnissen die Klemmung verloren geht oder es aber wie beim Stand der Technik zu einem Faserbruch kommen kann.

[0009] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die minimale Querschnittsfläche des zumindest 1 /5 österreichisches Patentamt AT12 458 U1 2012-05-15 einen Hohlraumes größer ist als die maximale Querschnittsfläche des zumindest einen Lichtwellenleiters. Dies erlaubt dem Lichtwellenleiter bei Krafteinwirkung von außen oder Temperaturschwankungen in die durch den größeren Querschnitt des Hohlraumes ausgebildete Pufferzone auszuweichen. Hierbei wird der Unterschied zwischen diesen Querschnittsflächen umso geringer gewählt, je geringer die Fertigungstoleranzen oder aber die zu erwartenden Variationen in den Dimensionen von Außenhülle und/oder Lichtwellenleiter beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, Alterungsprozessen, aufzunehmende Kraft usw. sind.

[0010] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Querschnittsfläche des zumindest einen Hohlraumes im wesentlichen einer Ellipse, einem Polygon oder einem sternförmigen Querschnitt entspricht. Damit erfolgt die Klemmung des üblicherweise kreisförmigen Lichtwellenleiters punktuell, so dass der gefürchtete Faserbruch nicht auftreten kann. Der Lichtwellenleiter ist hierbei üblicherweise aus Kunststoff oder Glasfasern hergestellt und weist gegebenenfalls eine Ummantelung auf. Ebenso kann der Lichtwellenleiter auch einen nicht-kreisförmigen, sondern beispielsweise einen polygonen Querschnitt aufweisen.

[0011] Das erfindungsgemäße Sensorröhrchen hat sich insbesondere zur Messung von physikalischen Größen, insbesondere Druck, Zug oder Vibration als geeignet erwiesen.

[0012] Im Folgenden soll anhand einiger nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert werden. Darin zeigen [0013] Fig. 1 eine erste Ausführungsform im Querschnitt, [0014] Fig. 2 eine zweite Ausführungsform im Querschnitt, und [0015] Fig. 3 eine dritte Ausführungsform im Querschnitt.

[0016] In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorröhrchens 1 im Querschnitt abgebildet, das eine Außenhülle 2, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff aufweist. In der Außenhülle 2 ist ein Hohlraum 3 angeordnet, der sich entlang der Längsachse der Außenhülle 2 erstreckt und in dieser Variante einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist.

[0017] Der elliptische Hohlraum 3 mit einer ersten Achse a und einer zweiten, auf die erste Achse a normal stehenden kürzeren Achse b dient der Aufnahme eines Lichtwellenleiters 4, der beispielsweise der Messung von physikalischen Größen wie Druck, Zug oder Vibrationen dient. Der Lichtwellenleiter 4 ist hierfür in dem Hohlraum 3 der Außenhülle 3 geklemmt, sodass die auf die Außenhülle 2 einwirkenden Kräfte von dem Lichtwellenleiter 4 erfasst werden können.

[0018] Der Hohlraum 3 ist hierzu derart dimensioniert, dass die Länge der zweiten Achse b geringer ist als der minimale Durchmesser dmin des Lichtwellenleiters 4. Der Durchmesser d des üblicherweise im Querschnitt kreisförmigen Lichtwellenleiters 4 kann aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder Temperaturschwankungen zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert variieren, ebenso weist der Hohlraum 3 der Außenhülle 2 entsprechende Fertigungstoleranzen auf. Daher ist die Achse b geringer als der minimale Durchmesser dmin des Lichtwellenleiters 4 gewählt. Die längere Achse a ist hingegen größer als der maximale Durchmesser dmax des Lichtwellenleiters 4, um dem Lichtwellenleiter 4 einen Pufferbereich 31 zu bieten, in den der Lichtwellenleiter 4 bei Deformierung, bei der der kreisförmige Querschnitt des Lichtwellenleiters 4 beispielsweise elliptisch verformt wird, ausweichen kann.

[0019] Bei der in der Fig. 2 abgebildeten Ausführung der Erfindung weist der Hohlraum 3 des Sensorröhrchens 1 einen Querschnitt auf, der im wesentlichen einem regelmäßigen Sechseck entspricht. Erfindungsgemäß ist der Hohlraum derart ausgelegt, dass wiederum die erste längere Achse a, die sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Punkten des Sechsecks erstreckt, länger als der Maximaldurchmesser dmax des Lichtwellenleiters 4 gewählt ist, während die kürzere Achse b, die den Abstand zweier parallel zueinander angeordneter Seitenkanten darstellt, kürzer als der Minimaldurchmesser dmin des Lichtwellenleiters 4 ist. Damit ist erneut der Lichtwellenleiter 4 klemmsicher in dem Hohlraum 3 der Außenhülle 2 angeordnet, um eine Übertragung von Außenkräften zu gewährleisten, während gleichzeitig ein Puffervolumen 31 2/5

Claims

österreichisches Patentamt AT12 458 U1 2012-05-15 zur Verfügung steht, das einem möglichen Faserbruch im Lichtwellenleiter 4 durch mechanische oder thermische Belastungen entgegenwirkt. [0020] Bei dieser Ausführung der Erfindung entspricht die Außenkontur der Außenhülle 2 einer Ellipse, sie kann jedoch jede herstellbare Form aufweisen. In weiteren einfach herzustellenden Ausführungen weist die Außenhülle 2 eine gleichmäßige Wandstärke auf, wobei die Außenkontur der Außenhülle 2 der Querschnittsform des Hohlraums 3, also beispielsweise einem Sechseck entspricht. [0021] In der Fig. 3 schließlich ist eine dritte Variante dargestellt, bei der der Hohlraum 3 einen fünfeckigen Querschnitt aufweist. Der Durchmesser des Innenkreises des Fünfecks entspricht der Achse b und ist geringer als der Minimaldurchmesser dmindes Lichtwellenleiters 4, während die Achse a, die sich von einem Eckpunkt des Fünfecks zur gegenüberliegenden Kante erstreckt größer als der maximale Durchmesser dmax des Lichtwellenleiters 4 ist. [0022] Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Sensorröhrchen nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt ist. Vielmehr kann der Hohlraum zur Aufnahme des Lichtwellenleiters alle denkbaren Querschnitte aufweisen, die eine zuverlässige Klemmung ohne Risiko des Faserbruchs im Lichtwellenleiter zulassen. Die Materialien können vielfältiger Art sein, ebenso kann der Lichtwellenleiter beispielsweise eine zusätzliche Ummantelung aufweisen. Ansprüche 1. Sensorröhrchen (1) mit einer Außenhülle (2) und zumindest einem in einem Hohlraum (3) der Außenhülle (2) aufgenommenen Lichtwellenleiter (4), wobei in einem unbelasteten Zustand der Durchmesser (d) des Lichtwellenleiters (4) einen Toleranzbereich zwischen einem minimalen und einem maximalen Durchmesser aufweist, sich der Hohlraum (3) im wesentlichen entlang und/oder parallel zu der Längsachse des Sensorröhrchens (1) erstreckt und eine nichtkreisförmige Querschnittfläche mit zumindest zwei ungleich langen Achsen (a, b) aufweist, wobei die erste Achse (a) länger als die zweite Achse (b) ist, und die erste (a) und die zweite Achse (b) jeweils einen Toleranzbereich zwischen einer minimalen und einer maximalen Länge aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste längere Achse (a) eine minimale Länge größer dem maximalen Durchmesser (d) des zumindest einen Lichtwellenleiters (4) aufweist, während die zweite kürzere Achse (b) eine maximale Länge kleiner dem minimalen Durchmesser (d) des zumindest einen Lichtwellenleiters (4) aufweist.
2. Sensorröhrchen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Querschnittsfläche des zumindest einen Hohlraums (3) größer ist als die maximale Querschnittsfläche des zumindest einen Lichtwellenleiters (4).
3. Sensorröhrchen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des zumindest einen Hohlraums (3) im wesentlichen einer Ellipse, einem Polygon oder einem sternförmigen Querschnitt entspricht.
4. Sensorröhrchen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lichtwellenleiter (4) einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist.
5. Sensorröhrchen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lichtwellenleiter (4) aus Kunststoff- oder Glasfasern hergestellt ist.
6. Sensorröhrchen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lichtwellenleiter (4) eine Ummantelung aufweist. 3/5 österreichisches Patentamt AT12 458 U1 2012-05-15
7. Verwendung eines Sensorröhrchens (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Messung von physikalischen Größen. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5