DE102005061217A1 - Sensor und Verfahren zum Befüllen eines Sensors - Google Patents
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Abstract
Ein Sensor, vorzugsweise Schmelzedruckaufnehmer (1) mit einer eine Trennmembran (3) aufweisenden ersten Druckdose (2) sowie einer eine Messmembran (5) aufweisenden zweiten Druckdose (4) und einer die Druckdosen (2, 4) miteinander verbindenden Kapillare (7), wobei die Druckdosen (2, 4) und Kapillare (7) mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, soll so ausgestaltet werden, dass er ohne besondere Vorkehrungen befüllt werden kann und dass auch bei einer Beschädigung des Sensors keine giftigen Substanzen aus dem Sensor austreten. Dazu wird vorgeschlagen, dass es sich bei der Flüssigkeit um das Eutektikum aus den Metallkomponenten Gallium, Indium und Zinn handelt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Sensor, vorzugsweise Schmelzedruckaufnehmer, mit einer eine Trennmembran aufweisenden ersten Druckdose sowie einer eine Messmembrane aufweisenden zweiten Druckdose und einer die Druckdosen miteinander verbindenden Kapillare, wobei die Druckdosen und die Kapillare mit einer Flüssigkeit gefüllt sind.
- Derartige Sensoren dienen z.B. dazu, den Schmelzedruck in einer kunststoffverarbeitenden Maschine zu messen. Dabei wird die Trennmembran in das die Schmelze führende Gehäuse platziert, während die Messmembran davon entfernt z.B. auf einen Dehnungsmessstreifen einwirkt, der im Wesentlichen dem von der Trennmembran ermittelten Druck entsprechend Drucksignale abgibt.
- Die Druckdosen und Kapillare sind mit Quecksilber gefüllt, welches wegen seiner geringen Komprimierbarkeit und Wärmedehnbarkeit eine optimale Druckübertragung gewährleistet. Hinzu kommt, dass über die mit Quecksilber gefüllte Kapillare kaum eine Wärmeleitung zur Messmembran erfolgt, so dass keine negative Temperaturbeeinflussung des Dehnungsmessstreifens erfolgt.
- Nachteilig ist dabei jedoch, dass es sich bei Quecksilber um eine giftige Substanz handelt, die nur unter besonderen, aufwendigen Vorkehrungen verarbeitet werden kann und die bei einer Beschädigung des Sensors austreten und entsprechend schädigende Wirkung haben kann.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Sensor so auszugestalten, dass er ohne besondere Vorkehrungen befüllt werden kann und dass auch bei einer Beschädigung des Sensors keine giftigen Substanzen aus dem Sensor austreten.
- Dazu wird vorgeschlagen, dass es sich bei der Flüssigkeit um das Eutektikum aus den Metallkomponenten Gallium, Indium und Zinn handelt. Diese Flüssigkeit hat die gleichen Temperatur- und Druckbeiwerte wie Quecksilber. Es handelt sich jedoch um eine ungiftige Flüssigkeit, so dass beim Befüllen des Sensors weniger Aufwand betrieben werden muss. Aber auch bei einer Beschädigung des Sensors können keine giftigen Substanzen austreten.
- Von Vorteil ist, wenn die Flüssigkeit die folgende Zusammensetzung aufweist:
- Ga 50–90 Gewichtsprozent
- In 5–25 Gewichtsprozent
- Sn 5–29 Gewichtsprozent
- Um die Kosten der Flüssigkeit zu reduzieren wird vorgeschlagen, Zink und/oder Blei und/oder Wismut und/oder Antimon der Flüssigkeit beizugeben.
- Dabei hat sich bewährt, Zink in einer Konzentration von 0–29 Gewichtsprozent, Blei in einer Konzentration von 0–10 Gewichtsprozent, Wismut in einer Konzentration von 0–2 Gewichtsprozent und Antimon in einer Konzentration von 0–2 Gewichtsprozent einzusetzen.
- Es hat sich bewährt, als Flüssigkeit Galinstan fluid zu verwenden. Bei Galinstan fluid handelt es sich um den Handelsnamen der Geratherm Medical AG für ein Eutektikum aus den Metallkomponenten Gallium, Indium und Zink.
- Von Vorteil ist, wenn zum Befüllen eines Sensors mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeit zumindest die Innenräume der Druckdosen und Kapillare in sauerstofflosen Zustand versetzt werden, die Druckdosen und Kapillare in sauerstofflosen Zustand mit der Flüssigkeit befüllt werden, und die Befüllöffnung im sauerstofflosen Zustand verschlossen wird
- Die Flüssigkeit ist zwar nicht giftig, enthält jedoch Gallium, welches sehr leicht oxidiert. Oxidiertes Gallium würde die Funktion des Sensors beeinträchtigen.
- Um den weitestgehend sauerstofflosen Zustand zu erreichen wird vorgeschlagen, den Sauerstoff abzusaugen, und den Sensor in einem annähernden Vakuum zu befüllen, und/oder in einer Schutzgasatmosphäre die Befüllung vorzunehmen.
- Das vorgeschlagene Erhitzen der Flüssigkeit und/oder der zu befüllenden Kapillare und/oder der Druckdosen bewirkt eine Verbesserung der Fließeigenschaften der Flüssigkeit, und damit eine leichtere Befüllung des Sensors.
- Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur einen Schmelzedruckaufnehmer
1 der eine Druckdose2 mit einer Trennmembran3 aufweist. Die Spitze des Schmelzedruckaufnehmers1 kann in eine mit Schmelze gefülltes Gehäuse eingesteckt bzw. -geschraubt werden. Der Schmelzedruck ist durch drei Pfeile an der Spitze des Schmelzdruckaufnehmers1 dargestellt. - An dem der Trennmembrane
3 entgegen gesetzten Ende des Schmelzedruckaufnehmers1 ist eine Druckdose4 mit einer Messmembrane5 dargestellt. Auf der Messmembran5 ist ein Dehnungsmessstreifen6 gezeigt. Die Druckdose2 ist mit der Druckdose4 über eine Kapillare7 miteinander Verbunden. Die Druckdosen2 ,4 und die Kapillare7 weisen als Übertragungsflüssigkeit ein Eutektikum aus Metallkomponenten Gallium, Indium und Zinn auf. -
- 1
- Schmelzedruckaufnehmer
- 2
- Druckdose
- 3
- Trennmembran
- 4
- Druckdose
- 5
- Messmembran
- 6
- Dehnungsmessstreifen
- 7
- Kapillare
Claims (8)
- Sensor, vorzugsweise Schmelzedruckaufnehmer (
1 ) mit einer eine Trennmembran (3 ) aufweisenden ersten Druckdose (2 ) sowie einer eine Messmembram (5 ) aufweisenden zweiten Druckdose (4 ) und einer die Druckdosen (2 ,4 ) miteinander verbindenden Kapillare (7 ), wobei die Druckdosen (2 ,4 ) und Kapillare (7 ) mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Flüssigkeit um das Eutektikum aus den Metallkomponenten Gallium, Indium und Zinn handelt. - Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in der folgenden Zusammensetzung verwendet werden: Ga 50–90 Gewichtsprozent In 5–25 Gewichtsprozent Sn 5–29 Gewichtsprozent.
- Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit zusätzlich Zink und/oder Blei und/oder Wismut und/oder Antimon enthält.
- Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Zusatzstoffe wie folgt ist: Zn 0–29 Gewichtsprozent Pb 0–10 Gewichtsprozent Bi 0–2 Gewichtsprozent Sb 0–2 Gewichtsprozent
- Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Flüssigkeit um Galinstan fluid (Galinstan ist eine Marke der Geratherm Medical AG) handelt.
- Verfahren zum Befüllen eines Sensors mit einer Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Innenräume der Druckdosen und Kapillare in sauerstofflosen Zustand versetzt werden, dass die Druckdosen und Kapillare in sauerstofflosen Zustand mit der Flüssigkeit befüllt werden, und dass die Befüllöffnung im sauerstofflosen Zustand verschlossen wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der sauerstofflose Zustand durch absaugen und/oder durch Einleitung eines Schutzgases hergestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit und/oder die zu befüllende Kapillare und/oder die Druckdosen vor dem Befüllen erhitzt werden und die Befüllung im erhitzten Zustand erfolgt.
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