CH434802A

CH434802A - Piezoelektrischer Messwandler mit einer elastischen Spannhülse zur Aufnahme des piezoelektrischen Kristallsatzes

Info

Publication number: CH434802A
Application number: CH520065A
Authority: CH
Inventors: Conrad Dipl-Ing Sonderegg Hans
Original assignee: Kistler Instrumente Ag
Priority date: 1965-04-13
Filing date: 1965-04-13
Publication date: 1967-04-30

Description

Piezoelektrischer Messwandler mit einer elastischen Spannhülse zur Aufnahme des piezoelektrischen Kristallsatzes
Die Entwicklung piezoelektrischer Messwandler hat in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte gemacht, so dass diese in zunehmendem Masse für Druck-, Kraftund Beschleunigungsmessung verwendet werden. Einer allgemeinen Verwendung piezoelektrischer Messwandler steht heute aber in erster Linie noch der verhältnismässig hohe Preis derselben entgegen, da solche Wandler nach wie vor kompliziert gebaut sind und meist aus zwölf oder noch mehr Bestandteilen bestehen.

Die Erfindung bezweckt eine radikale Vereinfachung von piezoelektrischen Messwandlern. Sie ermöglicht beispielsweise den Bau von Wandlern, die nur noch aus vier Hauptbestandteilen bestehen. Dadurch ist eine rationelle Fabrikation und eine einfache Montage möglich, die gestattet, piezoelektrische Messwandler zu ähnlichen Preisen wie ohmsche, induktive oder kapazitive Messwandler auf den Markt zu bringen.

Die Erfindung betrifft demnach piezoelektrische Messwandler mit einer elastischen Spannhülse zur Aufnahme des Piezokristallsatzes zur Messung von Druck, Kraft oder Beschleunigung; sie ist dadurch gekennzeichnet, dass eine äussere Montagehülse den Wandler körper und die Spannhülse umschliesst und derart formschlüssig mit einem Flanschende der Spannhülse in Eingriff steht, dass letztere bei dem auf dem Wandlerkörper abgestützten Piezosatz und in Einbaulage befindlichen Montagehülse unter Vorspannung steht, und dass zwischen Montagehülse und Wandlerkörper eine Verbindung besteht, welche eine relative Lageänderung von Wandlerkörper und Montagehülse verhindert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen piezoelektrischen Wandler in geschweisster oder hartgelöteter Ausführung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen weiteren piezoelektrischen Wandler in ebenfalls geschweisster oder hartgelöteter Ausführung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen piezoelektrischen Wandler in eingepresster oder gebördelter Konstruktion,
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen piezoelektrischen Wandler einer Schraubverbindung zwischen Montagehülse und Wandlerkörper.

Allen vier gezeigten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass sie nur noch vier Hauptbestandteile mit folgenden Funktionen umfassen: 1. Wandlerkörper mit t elektrischem Anschluss
2. Piezoelektrischer Kristallsatz
3. Spannhülse zur Fassung und Spannung des Kri- stalisatzes
4. Äussere Montagehülse zum Einbau des Wandlers und zum Erzeugen der Vorspannung der Spannhülse.

Der Wandler nach Fig. 1 umfasst den Wandlerkörper 1 mit der elektrischen Anschlusspartie 2, sowie den piezoelektrischen Kristallsatz 3, der aus Quarz- oder keramischen Kristallen bestehen kann und einerseits zwischen der plangeläppten Fläche 4 des Wandlerkörpers 1 und der gleichfalls geläppten Fläche 5 des Spannhülsenbodens 7 eingespannt ist. Die Spannhülse 6 ist als dünnwandige Rohrfeder mit Bodenpartie 7 und Vorspannflansch 8 ausgebildet. Die äussere Montagehülse 9 erfasst mit ihrem Absatz 11 den Vorspannflansch 8 der Spannhülse 6 und spannt diese, bis die Montagehülse an der Stelle 12 auf den Wandlerkörper 1 aufliegt und mit diesem stumpfverschweisst werden kann.

Das Mass der Vorspannung des Piezosatzes wird durch Versuche bestimmt und anschliessend durch Toleranzangaben festgehalten. Anstelle einer Stumpfschweissunglder Stelle 12 kann auch Hartlötung, insbesondere mit Hochfre- quenz, treten.

Fig. 2 zeigt wiederum die gleiche Grundkonstruktion, mit dem Unterschied, dass die Vorspannung der Spannhülse 26 durch Pressitz der äusseren Montagehülse 29 an der Stelle 22 in der gewünschten Lage gehalten wird. Es ist aber auch möglich, die Länge der Spannhülse 26 so zu dimensionieren, dass sie nach gewünschter Vorspannung an der Stelle 25 des Wandlerkörpers 21 aufliegt. Zur Sicherung ist die äussere Mon tagehülse 29 mit dem Wandlerkörper entlang der Naht 22 hartgelötet, was wiederum mit Vorteil mit Hochfrequenz durchgeführt wird. Es ist aber auch möglich, durch Punktschweissung mit radial gerichteten Elektroden eine sichere Verbindung an der Stelle 22 zu erreichen.

Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 entsprechende Ausführungsform, wobei jedoch die Endpartie 32 der äusseren Montagehülse 39 zur Sicherung umgebördeltwurde. Vorzugsweise liegt der Spannflansch 38 der Spannhülse 36 an der Stelle 35 am Wandlerkörper 31 an: dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Wandlerkörper 41 mit der Montagehülse 49 mittels Gewinde 42 so verschraubt ist, dass die Spannhülse 46 auf das richtige Mass vorgespannt ist und der Spannflansch 48 fest gegen den Wandlerkörper 41 geklemmt ist. Zur Abdichtung des Gewindes wird die Nute 47 mit einem Kunststoff ausgefüllt.

Claims

PATENTANSPRUCH Piezoelektrischer Messwandler mit einer elastischen Spannhülse zur Aufnahme des piezoelektrischen Kristallsatzes, dadurch gekennzeichnet, dass eine äussere Montagehülse den Wandlerkörper und die Spannhülse umschliesst und derart formschlüssig mit einem Flanschende der Spannhülse in Eingriff steht, dass letztere bei auf dem Wandlerkörper abgestützten Piezosatz und bei in Einbaulage befindlicher Montagehülse unter Vorspannung steht, und dass zwischen Montagehülse und Wandlerkörper eine Verbindung besteht, welche eine relative Lageänderung von Wandlerkörper und Montagehülse verhindert.

UNTERANSPRÜCHE 1. Piezoelektrischer Messwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehülse mit dem Wandlerkörper durch Pressitz verbunden ist.

2. Piezoelektrischer Messwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehülse mit dem Wandlerkörper verschweisst oder durch Hartlötung verbunden ist.

3. Piezoelektrischer Messwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschende der Spannhülse in eingebautem Zustand auf einer Schulterfläche des Wandlerkörpers aufliegt und dass die Montagehülse mit ihrem den Wandlerkörper umschliessenden Ende zur Sicherung der Vorspannung der Spannhülse über eine weitere Schulterfläche des Wandlerkörpers gebördelt ist.

4. Piezoelektrischer Messwandler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens stellenweise zwischen Montagehülse und Wandlerkörper eine Kaltverschweissung besteht.

5. Piezoelektrischer Messwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehülse mittels Gewinde auf den Wandlerkörper aufgeschraubt ist und dass die Gewindepartie zwecks Abdichtung mit einem Kunststoff ausgegossen ist.