AT264156B - Piezoelektrischer Druckgeber - Google Patents

Description

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  Piezoelektrischer Druckgeber 
Das Stammpatent Nr. 258610 bezieht sich auf einen piezoelektrischen Druckgeber mit einer das Piezoelement enthaltenden, von einem Kühlflüssigkeitsraum umgebenen Vorspannhülse und einer den
Kühlflüssigkeitsraum abschliessenden, mit dem Boden der Vorspannhülse verbundenen Membrane. 



   Den Gegenstand des Stammpatentes bildet ein vor dem Boden der Vorspannhülse angeordneter Wärmeisolierkörper und bzw. oder Wärmestaukörper. Diese Ausbildung verfolgt das Ziel, die Störeinflüsse der bei bekannten Druckgebern zu beobachtenden Kurzzeittemperaturdrift zu beseitigen. Dieses Driftverhalten tritt als Folge von Wärmespannungen zwischen den Geberteilen auch bei bekannten temperaturkompensierten Druckgebern auf, wenn diese einer kurzzeitigen Temperatureinwirkung (Temperaturschock) ausgesetzt sind. Es wurde erkannt, dass bei den bekannten temperaturkompensierten Druckgebern die Kompensation erst nach einiger Zeit, je nach Ausführung nach etwa 1 bis 5 sec, voll wirksam wird und so lange aufrecht bleibt, als annähernd stabile Temperaturen herrschen.

   Da sich die Kurzzeittemperaturdrift bei konstantem Druck in einer Änderung der Druckanzeige äussert, ist damit eine Messunsicherheit verbunden, die insbesondere Druckmessungen bei kurzzeitigen Temperaturspitzen problematisch erscheinen lassen. Durch die Ausführung nach dem Stammpatent wird der Wärmeaustausch zwischen dem heissen Druckmedium und jenen Teilen des Druckgebers, die besonders zu temperaturbedingten Formänderungen neigen,   z. B.   der Membrane selbst, aber auch der Vorspannhülse, beträchtlich verzögert. Demzufolge bleiben hohe Wärmebelastungen von kurzer Dauer auf den Spannungszustand des Piezoelementes und damit auf das Messergebnis ohne Einfluss. Die Wärmeisolierkörper bzw.

   Wärmestaukörper werden hiebei so angeordnet, dass besonders temperaturempfindliche Geberteile, vor allem die Membrane, eine an allen Stellen möglichst gleichmässige Erwärmung erfahren. 



   Eine weitere Verbesserung des Temperaturverhaltens lässt sich bei einem Geber gemäss dem Stammpatent dadurch erzielen, dass erfindungsgemäss die Scheibe des mit vergrösserter Wandstärke ausgestalteten, einen Wärmestaukörper bildenden Mittelteiles der Membrane an ihrer äusseren Endfläche einen radial nach aussen vorspringenden, tellerartigen Ansatz aufweist, der den mit dem Gewindeteil des Gebergehäuses verbundenen flexiblen Teil der Membrane mindestens teilweise unter Bildung eines Ringspaltes übergreift. Der flexible, dünnwandige Membranteil, der naturgemäss gegenüber schroffen Temperaturänderungen besonders empfindlich ist, wird durch den tellerartigen Ansatz gegenüber einem unmittelbaren Temperaturangriff von der Messstelle her weitgehend abgeschirmt.

   Das heisse Druckmedium gelangt zuerst an den tellerartigen Ansatz des scheibenförmigen Membranmittelteiles und erwärmt diesen nur allmählich, so dass Temperaturspitzen auf die angrenzenden Geberteile nahezu ohne Einfluss bleiben. 



  Durch die Abschirmung des flexiblen Membranteiles nimmt auch dieser hochempfindliche Teil schroffe Temperaturänderungen nur in stark gedämpftem Ausmass an. 



   Abgesehen von den thermischen Vorzügen einer solchen Geberausführung, die einen nahezu vollkommenen Ausgleich der Kurzzeittemperaturdrift gewährleistet, ist durch den tellerartigen Ansatz auch ein besonderer Schutz des empfindlichen flexiblen Membranteiles vor mechanischen Beschädigungen 

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 gegeben. 



     Erfindungsgemäss   kann weiters die dem flexiblen Teil der Membrane zugekehrte Fläche des Ringspaltes zumindest teilweise mit einem Belag aus wärmeisolierendem Material versehen sein. Damit wird zwischen der den Temperatureinflüssen unmittelbar ausgesetzten Aussenfläche des tellerartigen Ansatzes und dem flexiblen Teil der Membrane eine Wärmeisolierzone geschaffen, die den Wärmeaustausch zwischen dem heissen Druckmedium und der wirksamen Membranfläche noch weiter verringert. Schroffe Temperaturänderungen bleiben daher nahezu ohne Einfluss auf die Membrane. 



  Zwischen dem wärmeisolierenden Belag und dem flexiblen Teil der Membrane muss selbstverständlich ein Luftspalt verbleiben, damit die freie Beweglichkeit der Membrane bei Druckänderungen gewahrt bleibt. 



   Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Axialschnitt eines Druckgebers nach der Erfindung mit Beschränkung auf den erfindungswesentlichen Bereich. 



   Vom Gebergehäuse ist nur der in die Indizierbohrung einschraubbare Gewindeteil--l-dargestellt. Das Piezoelement selbst, beispielsweise ein aus mehreren Kristallscheiben aufgebauter Schichtkörper, befindet sich im Gebergehäuse innerhalb der zylindrischen   Vorspannhülse--2--.   Das Innere des Gebergehäuses ist stirnseitig durch eine mittels   Ringschweissnähten--4--am   Gewindeteil   - -1-- angeschlossene Membrane --3-- abgeschlossen.   Der freie Raum zwischen Gewindeteil--1-- 
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 Membrane vom Messdruck beaufschlagbar ist. Die Breite dieses Ringspaltes ist so gewählt, dass die volle Beweglichkeit des flexiblen Membranteiles --8-- bei Druckänderungen gewährleistet ist. 



   Der als   Scheibe ---6-- gestaltete   Membranmittelteil wirkt als Wärmestaukörper, der bei schroffem Temperaturwechsel des heissen Druckmediums diesen Temperaturänderungen nur langsam folgt und somit durch den Temperaturwechsel bedingte Wärmespannungen in den angrenzenden Bauteilen des Gebers, 
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 Temperatureinfluss des heissen Druckmediums abgeschirmt. Um diese Abschirmung besonders wirkungsvoll zu gestalten, kann beispielsweise die dem flexiblen Teil--8--der Membrane--3--zugekehrte 
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 Fall gesichert sein. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Piezoelektrischer Druckgeber mit einer das Piezoelement enthaltenden, von einem Kühlflüssigkeitsraum umgebenen Vorspannhülse und einer den   Kühlflüssigkeitsraum   abschliessenden, mit dem Boden der Vorspannhülse verbundenen Membrane, wobei vor dem Boden der Vorspannhülse ein Wärmeisolierkörper und bzw. oder Wärmestaukörper angeordnet ist, nach Patent Nr. 258610, 
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 ausgestalteten, einen Wärmestaukörper bildenden Mittelteiles der Membrane (3) an ihrer äusseren Endfläche einen radial nach aussen vorspringenden, tellerartigen Ansatz (7) aufweist, der den mit dem Gewindeteil   (1)   des Gebergehäuses verbundenen flexiblen Teil (8) der Membrane (3) mindestens teilweise unter Bildung eines Ringspaltes (9) übergreift. 
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Claims (1)

1. dem flexiblen Teil (8) der Membrane (3) zugekehrte Fläche (10) des Ringspaltes (9) zumindest teilweise mit einem Belag aus wärmeisolierendem Material versehen ist.