DE102007061990A1

DE102007061990A1 - Vorrichtung zur Anzeige von Messwerten mit einer verdrehbaren Anzeige

Info

Publication number: DE102007061990A1
Application number: DE102007061990A
Authority: DE
Inventors: Guido Knoll; Robert Rimmele
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Anzeige von Messwerten, umfassend ein Gehäuse (20), ein Inlay (30) mit einer Anzeige (40), wobei das Inlay (30) in dem Gehäuse (20) drehbar gelagert ist und eine transparente Frontscheibe (60) mit dem Gehäuse (20) einen das Inlay einschließenden Körper (70) bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige von Messwerten, insbesondere zur Anzeige von Druckmesswerten.
Patentschrift DE 102 12 767 B4 beschreibt eine Vorrichtung zur Anzeige von Messwerten, die eine Zustandsgröße eines strömungsfähigen Fluidums kennzeichnen, mit einem durch das Fluidum beaufschlagbaren Messumformer, mit einem Display zur Messwertanzeige, das in einem Gehäuse aufgenommen ist. Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass durch den Spalt der durch die beiden gegeneinander verdrehbaren Gehäuseteile entsteht, entweder Schmutz in das Innere der Vorrichtung eindringen kann, oder der Spalt zumindest Raum für Ablagerungen bietet. Des Weiteren könnte sich eine Dichtungsproblematik bei der beschriebenen Vorrichtung beim Reinigen mit einem Dampfstrahler ergeben. Die dadurch unter hohem Druck eintretende Flüssigkeit kann die Elektronik im Gehäuse beschädigen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Messvorrichtung mit einer verdrehbaren Anzeige bereitzustellen, welche konstruktionsbedingt in einem Umfeld großer hygienischer Anforderungen anwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung (10) zur Anzeige von Messwerten, umfassend ein Gehäuse (20), ein Inlay (30) mit einem Anzeigeelement (40) bereitgestellt, wobei das Inlay (30) in dem Gehäuse (20) drehbar gelagert ist und eine transparente Frontscheibe (60) mit dem Gehäuse (20) einen das Inlay einschließenden Körper (70) bildet.
Die Vorrichtung dient zur Anzeige von Messwerten jeglicher Art. Beispielsweise wird elektrische Spannung oder elektrischer Strom oder Temperaturen oder Feuchtigkeit oder Entfernungen oder Geschwindigkeiten oder Drücke oder Kräfte oder eine bestimmte Durchflussquantität oder Schallpegel oder Beleuchtungsstärken oder Magnetfelder als Messwerte angezeigt. Bevorzugt wird die Vorrichtung zur Anzeige von Druckmesswerten verwendet, welche in den üblichen Einheiten Pascal (Pa) oder Bar (bar) oder technische Atmosphäre (at) oder physikalische Atmosphäre (atm) oder Torr (torr) oder Pfund pro Quadratzoll (psi) angegeben werden. Folglich handelt es sich bei der Vorrichtung bevorzugt um ein Manometer. Zusätzlich zu den Messewerten werden bevorzugt Schaltpunkte und/oder Setfunktionen und/oder Warnsignale angezeigt. Der Begriff des Anzeigens soll insofern erweitert werden, dass er beispielsweise auch Signaltöne umfasst.
Zur Vereinfachung der räumlichen Beschreibung der Vorrichtung wird ein rechthändiges, kartesisches Koordinatensystem zur Hilfe genommen. Blickt man in positive y-Richtung wird die Vorrichtung in Frontalansicht oder Frontansicht gezeigt, d. h. man blickt auf die Anzeige. Dementsprechend wird die Rückseite der Vorrichtung betrachtet, wenn man in negative y-Richtung blickt. Aus negativer oder positiver x-Richtung sieht man die Seitenansicht der Vorrichtung, bevorzugt ist mit der Seitenansicht der Schnitt durch die yz-Ebene gemeint, welcher die Vorrichtung in zwei symmetrische Hälften teilt.
Blickt man in (positive) y-Richtung sieht man die Vorrichtung von unten, blickt man in negative y-Richtung sieht man die Vorrichtung von oben.
Das Gehäuse der Vorrichtung ist ein geometrischer Körper, welcher sämtliche Formen annehmen kann. In Frontansicht ist das Gehäuse bevorzugt kreisförmig, besonders bevorzugt oval oder ellipsenförmig, am meisten bevorzugt vieleckig. Als bevorzugte vieleckige Form ist das Gehäuse in Frontansicht beispielsweise ein Quadrat oder ein Rechteck oder ein Sechseck oder ein Achteck. Der Durchmesser des Gehäuses in Frontansicht liegt bevorzugt zwischen 5 und 30 cm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 20 cm, am meisten bevorzugt zwischen 12 und 17 cm, des Weiteren bevorzugt bei 15 cm. Das Gehäuse ist bevorzugt 2 bis 10 cm tief, besonders bevorzugt 4 bis 9 cm am meisten bevorzugt 6 bis 8 cm. Das Gehäuse kann aus sämtlichen Metallen, Stählen, Kunststoffen oder Legierungen bestehen. Bevorzugt besteht das Gehäuse aus Aluminium oder Eisen oder Chrom oder Nickel oder Legierungen aus diesen Metallen oder Automatenstahl oder Betonstahl oder Einsatzstahl nicht rostender Stahl oder ferritische und austenitische Stähle oder Nitrierstahl oder säurebeständigem Stahl oder Spannstahl oder Tiefziehstahl oder Vergütungsstahl oder Werkzeugstahl. Insbesondere aber aus Edelstahl oder metallischem Glas oder Glasmetall. Bevorzugt werden unter anderem amorphe Metalllegierungen aus den Bestandteilen Zirconium und/oder Niobium und/oder Kupfer und/oder Nickel und/oder Titan und/oder Aluminium.
Dieser geometrische Körper nimmt bevorzugt das Inlay auf. Bevorzugt lagert das Gehäuse das Inlay drehbar. Bevorzugt bildet das Gehäuse einen geschlossenen Körper mit einer transparenten Frontscheibe, welcher das Inlay einschließt. Der geschlossene Körper beinhaltet des Weiteren bevorzugt die fol genden Komponenten: das Anzeigeelement und/oder Teile eines Verstellmechanismus und/oder einen gesamten Verstellmechanismus und/oder einen Schrittmotor.
Das Gehäuse hat im Schnitt durch die yz-Ebene bevorzugt ein schalenähnliches Profil, mit bevorzugt mindestens einer Öffnung, wobei die größte Öffnung in negative y-Richtung zeigt und eine Aufnahmevorrichtung für eine transparente Frontscheibe bereitstellt. Die größte Öffnung wird als Hauptöffnung bezeichnet.
Bevorzugt besitzt das Gehäuse eine weitere Öffnung in negativer z-Richtung, welche beispielsweise als Anschlussstück zu einem Flansch genutzt wird. Ein potentieller Flansch dient beispielsweise als Bindeglied zwischen Gehäuse und Messobjekt. Das Messobjekt kann ein Druckbehälter oder ein Tank oder ein beliebiger anderer geschlossener Körper, genauso wie ein Silo oder ein beliebiger offener Körper sein. Dieser Anschluss ist bevorzugt über eine Membran verschlossen und garantiert somit den luftdichten Abschluss des Gehäuses.
Bevorzugt besitzt das Gehäuse eine weitere Öffnung, welche bevorzugt einen elektrischen Anschluss, besonders bevorzugt eine Datenschnittstelle umfasst. Diese Öffnung befindet sich bevorzugt in y-Richtung auf der Rückseite des Gehäuses, wobei bevorzugt eine Steckverbindung mit Füllmasse und Pins diese Öffnung verschließt und damit den luftdichten Verschluss des Gehäuses gegenüber der gehäuseäußeren Atmosphäre garantiert.
Das Gehäuse wird bevorzugt durch ein Umformverfahren hergestellt, besonders durch Spritzgießen, am meisten bevorzugt durch Tiefziehen. Durch das Tiefziehen wird ein Blechzuschnitt zu einem einseitig offenen Hohlkörper mit geringer Änderung des Materialquerschnitts umgeformt. Vorteile dieses Verfahrens sind die geringen Herstellungskosten und geringen Herstellungszeiten.
Bevorzugt ist die Oberfläche des Gehäuses, welche die Gehäuseaußenseite bildet überhangsfrei, besonders bevorzugt glatt. Dies verhindert das Ablagern von Partikeln oder Bakterien, so wie es beispielsweise die strengen Auflagen in der Lebensmittelindustrie verlangen. Des Weiteren ist die Gehäuseoberfläche bevorzugt gegen antibakterielle Reinigungsmittel beständig ist. Dadurch, dass die Vorrichtung häufig in der Lebensmittelindustrie Anwendung findet, liegt die Rauheit der Gehäuseoberfläche bevorzugt im Bereich der Hygieneklasse H3 (medienberührend Ra < 0,8 μm/nicht medienberührend Ra < 1,6 μm), besonders bevorzugt im Bereich der Hygieneklasse H4 (medienberührend Ra < 0,4 μm/nicht medienberührend Ra < 0,8 μm), am meisten bevorzugt im Bereich der Hygieneklasse H5 (medienberührend Ra < 0,25 μm/nicht medienberührend Ra < 0,8 μm). Die Hygieneklassen definieren eine Oberflächenrauhigkeit Ra in μm von verwendeten Materialien, wobei die Rauhigkeit Ra die Unebenheit einer Fläche angibt. Medienberührend bedeutet in der Lebensmittelindustrie Kontakt mit dem zu verarbeitenden Lebensmittel, wobei nicht medienberührend den Kontakt mit der Luft beschreibt.
Die Hauptöffnung des Gehäuses kann sämtliche geometrische Formen annehmen. Bevorzugt hat die Hauptöffnung dieselbe Form wie das Gehäuse in Frontansicht, ist besonders bevorzugt kreisförmig und hat einen Durchmesser von bevorzugt 5 bis 25 cm, besonders bevorzugt 7 bis 20 cm, am meisten bevorzugt 10 bis 16 cm. Der Durchmesser ist bei nicht runden Öffnungen der maximale Durchmesser der geometrischen Fläche in Frontansicht.
Das Inlay ist im Gehäuse drehbar gelagert, um unabhängig von der Ausrichtung des Gehäuses, das Anzeigeelement (oder die Skala) waagrecht zum Erdboden auszurichten um problemlose Ablesbarkeit zu garantieren. Als Lager zwischen Gehäuse und Inlay kommen bevorzugt Gleitlager, wie beispielsweise rotative Gleitlager oder translative Gleitlager oder Sinterlager oder Kohlegleitlager oder Keramiklager oder Kunststoffgleitlager, besonders bevorzugt Wälzlager, wie beispielsweise Radiallager oder Rillenkugellager oder Vierpunktlager oder Pendelkugellager oder Zylinderrollenlager oder Kegelrollenlager usw., zum Einsatz. Gleitlager haben den Vorteil vom Kostenaufwand her gering zu sein und Wälzlager bzw. Kugellager den Vorteil, geringste Reibwerte zu erzeugen. Der bevorzugte Reibwert bzw. Reibungskoeffizient zwischen Gehäuse und Inlay liegt bei 0,02 μ ≥ 0,5.
Das Inlay ist ein geometrischer Körper und bevorzugt in Frontansicht kreisförmig, besonders bevorzugt vieleckig. Der Durchmesser des Inlays liegt bevorzugt zwischen 5 und 25 cm, besonders bevorzugt zwischen 7 und 20 cm, am meisten bevorzugt zwischen 10 und 16 cm. Das Inlay kann wie das Gehäuse aus sämtlichen Metallen, Stählen, Kunststoffen oder Legierungen bestehen. Das Inlay ist bevorzugt 1 bis 9 cm tief, besonders bevorzugt 3 bis 8 cm am meisten bevorzugt 5 bis 7 cm.
Bevorzugt ist auf dem Inlay ein Anzeigeelement aufgebracht, besonders bevorzugt auf der Sichtfläche des Inlays aufgebracht. Bevorzugt weist das Inlay in y-Richtung eine, besonders bevorzugt mehrere Bohrungen auf. Die Bohrung, bzw. Bohrungen dienen bevorzugt dazu eine Antriebswelle eines Schrittmotors, besonders bevorzugt mehrere Antriebswellen aufzunehmen. Von vorne gesehen liegt die Bohrung bevorzugt im geometrischen Mittelpunkt des Inlays.
Bevorzugt sind mehrere Inlays drehbar im Gehäuse gelagert, besonders bevorzugt zwei, am meisten bevorzugt drei. Bevorzugt weist das Inlay, bzw. dessen Sichtfläche, von vorne betrachtet eine kreisförmige Geometrie auf. Durch die Tiefe des Inlays (Ausdehnung in y-Richtung) wird eine radiale Außenfläche des Inlays beschrieben. Die Tiefe des Inlays ist bevorzugt 1:3 bis 1:5 der Tiefe des Gehäuses, besonders bevorzugt 1:2 bis 1:6. Diese Außenfläche besitzt bevorzugt eine Aufnahme für ein Lager (verschiedene Ausführungsformen oben beschrieben), besonders bevorzugt ist diese Fläche die Gleitlagerfläche. Das Inlay ist bevorzugt so in das Gehäuse eingebracht, dass die Sichtfläche (Fläche der Inlayfront) einen Abstand von bevorzugt 0 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt 5 mm bis 20 mm, am meisten bevorzugt 10 mm bis 15 mm zur Frontscheibe hat.
Das Inlay umfasst bevorzugt ein Anzeigeelement einen Schrittmotor und/oder ein Ziffernblatt und/oder eine Skala und/oder ein Display und/oder eine LED-Anzeige und/oder ein Anzeigemittel und/oder eine Garage und/oder einen Nullpunkt.
Das Anzeigeelement ist ein Element, welches bevorzugt in sich Messwerte anzeigt, beispielsweise als Display, besonders bevorzugt eine Oberfläche bildet auf der ein Zeiger verfährt und dadurch Messwerte angezeigt.
Das Anzeigeelement ist bevorzugt ein Ziffernblatt. Bevorzugt verfährt über dem Ziffernblatt ein Zeiger, besonders bevorzugt verfahren mehrere Zeiger über dem Ziffernblatt. Das Ziffernblatt ist bevorzugt auf der Sichtfläche des Inlays angebracht. Es weist in der Frontalansicht (d. h. die Blickrichtung ist in y-Richtung) bevorzugt die Form der Gehäuseöffnung, besonders bevorzugt die Form des Inlays auf. Das Ziffernblatt besitzt mindestens einen Durchstoßpunkt, d. h. eine Bohrung für die Schrittmotorantriebswelle oder für eine oder die zweite Antriebswelle. Das Ziffernblatt ist bevorzugt fest mit dem Inlay verbunden und deshalb auch drehbar gegenüber dem Gehäuse gelagert. Des Weiteren ist das Ziffernblatt bevorzugt markierungsfrei, besonders bevorzugt umfasst das Ziffernblatt eine Skala und/oder ein Display und/oder eine LED-Anzeige.
Bevorzugt umfasst das Anzeigeelement eine Skala. Die Skala stellt eine Kreiseinteilung durch Markierungen auf dem Ziffernblatt dar, welche in Form und Abstand der Markierungen zueinander variieren kann. Die Skala deckt bevorzugt 90° bis 360°, besonders bevorzugt 140° bis 320° besonders bevorzugt 270 bis 300° des Ziffernblatts ab.
Die Skala, beziehungsweise die Markierungen umfassen bevorzugt keine Zahlenangaben, besonders bevorzugt teilweise Zahlenangaben, besonders bevorzugt umfasst jede Markierung eine Zahlenangabe.
Das verbleibende Kreissegment des Ziffernblatts wird bevorzugt von einer Zeigergarage, besonders bevorzugt von einem Display, am meisten bevorzugt von nontaktilen Feldern oder durch eine Kombination dieser Merkmale ausgestaltet. Nontaktile Felder sind beispielsweise Knöpfe, welche sich ohne direkten Kontakt bedienen lassen, d. h. durch Induktion, Wärme, usw.
Das Ziffernblatt kann zum Teil eine Displayfläche aufweisen. Das Display (die Displayfläche) nimmt bevorzugt 30%, besonders bevorzugt 50%, am meisten bevorzugt 70%, des weiteren bevorzugt 100% der Fläche des Ziffernblatts ein.
Des Weiteren besitzt die Skala einen Nullpunkt, auf den bevorzugt der Zeiger gerichtet ist, wenn der reine atmosphärische Druck gemessen wird. Da sich der atmosphärische Druck je nach Höhenlage oder Anwendungsgebiet ändern kann, wird die Nullstellung bevorzugt über ein nontaktiles Feld kalibriert.
Der Schrittmotor ist bevorzugt ein Synchronmotor, bei dem der Rotor durch ein gesteuertes schrittweise rotierendes elektromagnetisches Feld der Statorspulen um einen minimalen Winkel oder sein Vielfaches gedreht werden kann. Der Schrittmotor kann in verschiedenen Bauformen auftreten, beispielsweise als Reluktanzschrittmotor oder Permanentmagnetschrittmotor oder als Kombination der beiden Motoren als Hybridschrittmotor. Bevorzugt ist eine 360°-Drehung des Schrittmotors in 1440 Schritte eingeteilt, besonders bevorzugt in 2880 Schritte eingeteilt. Besonders bevorzugt ist der Schrittmotor ein Drehspulenmotor. Vorteil dieser Motorvariante ist, dass bei Stromausfall ein potentieller Zeiger selbstständig in eine bestimmte Position (beispielsweise Zeigergarage) gefahren werden könnte.
Bevorzugt ist der Schrittmotor auf der Rückseite des Inlays angebracht, besonders bevorzugt an der Innenseite des Gehäuses befestigt. Die Antriebswelle des Schrittmotors liegt bevorzugt parallel zur y-Achse, besonders bevorzugt im Mittelpunkt der geometrischen Form der Hauptöffnung (in Frontansicht) des Gehäuses, am meisten bevorzugt ist die Hauptöffnung ein Kreis und die Antriebswelle liegt im Kreismittelpunkt. Die Antriebswelle durchdringt bevorzugt das Inlay, besonders bevorzugt ist die Antriebswelle über Zahnräder mit einer zweiten Antriebswelle verbunden, welche das Inlay durchdringt.
Der Schrittmotor ist bevorzugt an eine Motorsteuerung angeschlossen, welche wiederum bevorzugt an einen Drucksensor angeschlossen ist, welcher sich am Prozessanschluss des Gehäuses der Vorrichtung befindet. Ändert sich der anliegende Druck, sendet der Sensor einen elektrischen Impuls an die Motorsteuerung, welche dann den Schrittmotor entsprechend bewegt. An die Antriebswelle des Schrittmotors ist bevorzugt ein mechanischer Zeiger befestigt. Die Befestigung ist so geartet, dass keine Relativbewegung zwischen Zeiger und Antriebswelle stattfinden kann. Wenn die Antriebswelle des Schrittmotors sich bewegt, verfährt der Zeiger berührungsfrei über ein Ziffernblatt.
Eine transparente Frontscheibe bildet mit dem Gehäuse einen das Inlay einschließenden Körper, wobei dieser Körper bevorzugt einen geschlossenen Körper, besonders bevorzugt einen hermetisch gegenüber der gehäuseäußeren Atmosphäre abgedichteten Körper bildet. Die transparente Frontscheibe ist bevorzugt eine Kunststoffscheibe, besonders bevorzugt eine Plexiglasscheibe, am meisten bevorzugt eine Glasscheibe (beispielsweise Panzerglas, Sicherheitsglas), wobei die transparente Frontscheibe des Weiteren bevorzugt entspiegelt ist.
Die Frontscheibe wird bevorzugt am um 90° abgekanteten Rand der Hauptöffnung des Gehäuses befestigt, besonders bevorzugt in einen Nutring welchen das Gehäuse an der Innenwand aufweist eingepasst, am meisten bevorzugt in an der Innenseite des Gehäuses aufgesetzte Nuten eingepasst. Zwischen Frontscheibe und Gehäuse befindet sich bevorzugt ein Dichtungs- und/oder Dämpfungsmaterial, um auf der einen Seite bevorzugt die Dichtheit des Körpers zu garantieren, auf der anderen Seite ein Brechen der Glasscheibe bei Stößen auf das Gehäuse aus sämtlichen Richtungen zu vermeiden. Die Frontscheibe hat in Frontansicht bevorzugt (d. h. y-Richtung = Blickrichtung) dieselbe geometrische Form wie die Hauptöffnung. Aufgabe der Frontscheibe ist es das Inlay, bzw. das Anzeigeelement gegenüber äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Schlägen zu Schützen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die transparente Frontscheibe (60) fest mit dem Gehäuse (20) verbunden.
Dadurch, dass die Frontscheibe mit dem Gehäuse fest verbunden ist, soll die Dichtheit der Vorrichtung gewährt werden und die Komponenten innerhalb des Gehäuses, vor Flüssigkeiten und damit Beschädigungen geschützt werden. Bevorzugt ist die Frontscheibe in das Gehäuse eingeklemmt, besonders bevorzugt eingepasst, am meisten bevorzugt eingeklebt. Somit ist eine Relativbewegung von Glasscheibe zu Gehäuse unmöglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Inlay (30) einen Verstellmechanismus (50).
Der Verstellmechanismus hat die Aufgabe das Inlay zu drehen und damit eine wagrechte Ausrichtung des Anzeigeelements, unabhängig von der Gehäuseausrichtung zu ermöglichen. Als Verstellmechanismus wird jeglicher Mechanismus bezeichnet, welcher das Inlay gegenüber dem Gehäuse verdrehen kann. Dabei ist die Verdrehung eine Rotation. Die Rotation des Inlays wird bevorzugt automatisch, besonders bevorzugt händisch ausgelöst. Die Rotation des Inlays wird von dem Lager zwischen Gehäuse und Inlay bestimmt. Der Rotationsmittelpunkt befindet sich bevorzugt bei frontaler Ansicht auf der Antriebswelle des Schrittmotors. Die Rotation erfolgt bevorzugt im Uhrzeigersinn, besonders bevorzugt gegen den Uhrzeigersinn, am meisten bevorzugt ist eine Rotation in beide Richtungen möglich. Der Verstellmechanismus nutzt Kräfte jeglicher Art, be vorzugt die Gewichtskraft, besonders bevorzugt elektromagnetische Kraft, am meisten bevorzugt die Rotationskraft, um ein Verdrehen des Inlays gegenüber dem Gehäuse zu erreichen.
Das Inlay ist bevorzugt mit dem Ziffernblatt fest verbunden. Falls eine Skala auf dem Ziffernblatt aufgebracht ist, ist sie damit abhängig von der Rotationslage des Ziffernblatts und dadurch abhängig von der Lage des Inlays im Gehäuse. Die Rotationslage, d. h. die Ausrichtung der Skala, kann innerhalb einer 360°-Drehung jede Position annehmen. Bevorzugt aber ist die Ausrichtung der Skala waagrecht zum Erdboden. Die Skala ist dann waagrecht zum Erdboden ausgerichtet, wenn der Zeiger auf der Skala den nominalem Anlagenzustand anzeigt und der Zeiger auf „12 Uhr" steht, d. h. nach oben zeigt. Der nominale Anlagenzustand bzw. dessen Markierung auf der Skala liegt in der Mitte des optimalen Betriebsbereichs der Anlage. Als waagrechte Ausrichtung der Skala wird also die Ausrichtung der Skala bezeichnet, welche die Skala annimmt, wenn die Verbindungsgerade der Markierung „nominaler Anlagezustand" auf der Skala zu Durchstoßpunkt des Ziffernblatts senkrecht auf dem Erdboden steht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sieht der Verstellmechanismus (50) ein Gewicht (51) vor, welches am Inlay (30) angebracht ist.
Diese Art von Verstellmechanismus ermöglicht eine automatische Ausrichtung des Inlays. Das Gewicht ist bevorzugt ein Teil des Inlays, besonders bevorzugt am Inlay befestigt. Das Gewicht befindet sich gegenüber der Markierung des nominalen Anlagenzustandes. Bevorzugt befindet sich das Gewicht auf oder in dem Punkt des Inlays, der geometrisch erreicht wird, wenn man die Markierung des nominalen Anlagenzustands am Inlaymittelpunkt punktspiegelt. Bei Betrachtung der yz-Ebene ist bei einem parallelen Schnitt durch diese Ebene das Gewicht bevorzugt eine Teilfläche der Kreisfläche des Inlays. Diese Teilfläche ist bevorzugt ein Kreissegment, besonders bevorzugt ein Kreissektor, am meisten bevorzugt ein verdickter Kreisbogen. Das Gewicht kann ein fest integrierter Bestandteil des Inlays sein, aber auch ein Einschub. Bei Betrachtung des yz-Schnitts des Inlays macht die Teilfläche der Kreisfläche des Inlays, welche den Querschnitt des Gewichts darstellt, bevorzugt 10%, besonders bevorzugt 20%, am meisten bevorzugt 30% der Inlayfläche aus.
Größe, Form und Masse des Gewichts sind abhängig von den Reibwerten, welche von dem Lager zwischen Inlay und Gehäuse erzielt werden. Bevorzugte Gewicht zu Reibwert Verhältnisse sind bevorzugt 6 g bei 0,03 oder 10 g bei 0,05 oder 20 g bei 0,1 oder 40 g bei 0,2 oder 60 g bei 0,3 oder 100 g bei 0,5.
Die Masse des Gewichts im Zusammenspiel mit der Erdbeschleunigung ergibt eine Gewichtskraft, welche das Gewicht Richtung Erdboden zieht und dadurch die Skala waagrecht ausrichtet, wenn das Gewicht nicht in der tiefstmöglichsten Lage befindet. Die tiefstmögliche Lage des Gewichts, ist die näheste Lage des Gewichts zum Erdboden, welche durch den gegebenen Freiheitsgrad (genau ein Freiheitsgrad; Rotation um die y-Achse) erreicht werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Inlay (30) eine Dämpfung (31).
Bevorzugt wird ein Rotationsdämpfer als Dämpfer verwendet, welcher im Drehmittelpunkt des Inlays montiert wird. Durch den Rotationsdämpfer ist das Inlay gegenüber Vibrationen unempfindlich und eine gute Ablesbarkeit ist nach wie vor gewährleistet. Der Rotationsdämpfer verhindert starke Pendelbe wegungen, wenn das Gewicht einmal seinen optimalen, tiefsten Punkt eingenommen hat. Besonders effektiv ist eine Dämpfung, wenn auf eine Inlay-Arretierung verzichtet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verstellmechanismus (50) einen berührungslosen Verstellmechanismus (51).
Unter berührungslosen Verstellmechanismus bezeichnet man einen Verstellmechanismus, welcher das Inlay relativ zum Gehäuse drehen kann, ohne dass dabei händisch auf das Inlay eingewirkt werden muss. Ein berührungsloser Verstellmechanismus dreht das Inlay also, ohne dass das Inlay mit mechanischer Einwirkung von außerhalb des Gehäuses gedreht wird. Der Vorteil davon ist, dass die Dichtung des Gehäuses leichter zu realisieren ist, da keine abzudichtende Öffnung im Gehäuse für diesen Verstellmechanismus nötig ist. Bevorzugt ist der berührungslose Verstellmechanismus ein Elektromotor, welcher an der Drehachse des Inlays befestigt ist, mit einer Steuereinheit verbunden ist und diese Steuereinheit wiederum an Sensoren angeschlossen ist. Dabei erkennt mindest ein Sensor die Lage des Gehäuses im Raum und ein zweiter Sensor die Rotationslage des Inlays gegenüber dem Gehäuse. Aus der Beziehung Gehäuselage und Rotationslage des Inlays errechnet die Steuereinheit die waagrechte Skalenausrichtung und steuert dann den Motor an, so dass dieser die waagrechte Skalenausrichtung relativ zum Erdboden einnimmt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der berührungslose Verstellmechanismus (51) einen Magnetring (52).
Der Magnetring ist ein Ring, welcher durch Anziehung oder Abstoßung mit Materialien auf oder in dem Inlay in Wechselwirkung tritt und somit eine relative Drehbewegung des Inlays gegenüber dem Gehäuse ermöglicht. Der Magnetring kann um die Rotationsachse y um das Gehäuse rotieren, indem er bevorzugt fest mit dem Gehäuse verbunden ist und sein einziger Freiheitsgrad die Rotation um die y-Achse ist, besonders bevorzugt ein auf das Gehäuse aufsteckbarer und abnehmbarer Magnetring ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Magnetring und das Inlay segmentweise zueinander magnetisch, was bedeutet, dass diese Segmente in gegenüber liegender Position sich gegenseitig anziehen und dadurch eine magnetische Verbindung zwischen Inlay und Magnetring erreicht wird. Diese magnetische Verbindung kann dazu genutzt werden die Rotationskraft, welche per Hand auf den Magnetring ausgeübt wird, an das Inlay weiterzugeben, ohne dass der Magnetring mechanisch in das Inlay eingreifen muss.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Magnetring nur ein oder mehrere magnetische Elemente auf. Dieses Element oder diese Elemente sind bevorzugt in dem Magnetring integriert, besonders bevorzugt eingeschoben. Bevorzugt weist das Inlay ein Element auf, welches bevorzugt nur mit zu diesem magnetischen Element in magnetische Wechselwirkung tritt. Bevorzugt sind die restlichen verwendeten Materialien der Vorrichtung nicht magnetisch.
Diese Ausführungsformen haben den großen Vorteil, dass der Magnetring bzw. der berührungslose Verstellmechanismus die Dichtheit des Gehäusekörpers nicht gefährdet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Inlay Bremsen, welche radial am Inlay angebracht sind. Diese Bremsen bestehen bevorzugt aus einer Feder mit einem magnetischen Bremsklotz. Die Feder drückt den Bremsklotz vom Inlay aus gegen die Innenwand des Vorrichtungsgehäuses. Beim Aufstecken des Magnetrings drückt sich die Feder unter dem Bremsklotz zusammen, da der Magnetring und der magnetische Bremsklotz sich gegenseitig abstoßen. Dadurch ist das Inlay gegenüber dem Gehäuse frei beweglich und das Gewicht im Inlay kann die Skala automatisch waagrecht ausrichten. Ist die Skala einmal waagrecht ausgerichtet, wird der Magnetring entfernt, die Federkraft drückt die Bremsklötze wieder an die Gehäuseinnenwand und das Inlay ist somit gegenüber dem Gehäuse arretiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verstellmechanismus (50) eine Welle (53).
Die Welle dient als manueller Verstellmechanismus zum Verdrehen des Inlays. Dazu ist die Welle bevorzugt koaxial mit dem Inlay verbunden, besonders bevorzugt koaxial über ein Planetengetriebe mit dem Inlay verbunden, am meisten bevorzugt nicht koaxial über ein Getriebe mit dem Inlay verbunden. Bevorzugt ist das Inlay in Kombination mit der Welle aus der Seitenansicht T-förmig, d. h. es beinhaltet bevorzugt zwei Durchmesser. Bevorzugt einen großen Durchmesser, der das Inlay beschreibt und einen kleinen Durchmesser, der den Durchmesser der Welle bevorzugt innerhalb des Gehäuses beschreibt. Die Welle hat bevorzugt 30%, besonders bevorzugt 20%, am meisten bevorzugt 10% des Durchmessers des Inlays, falls diese aus Kunststoff besteht. Die Welle hat bevorzugt 10%, besonders bevorzugt 5%, am meisten bevorzugt 2% des Durchmessers des Inlays, falls diese aus Metall besteht. Ein bevorzugter Verdrehring, welcher Teil der Welle ist und aus dem Gehäuse herausragt, hat bevorzugt bis zu 90% des Durchmessers der Welle, besonders bevorzugt bis zu 80%, am meisten bevorzugt bis zu 70%, des Weiteren bevorzugt bis zu 60%.
Um eine manuelle Bedienbarkeit zu gewährleisten, muss die Welle über eine Austrittsöffnung bevorzugt auf der Rückseite des Gehäuses aus dem Gehäuse austreten. Die Austrittsöffnung auf der Rückseite des Gehäuses für die Welle ist bevorzugt eine Bohrung, besonders bevorzugt eine tief gezogene Auswölbung mit Bohrung. Um die Dichtheit des Gehäuses zu gewährleisten, fällt der Durchmesser der Welle an der Austrittsöffnung ab und bildet so eine Stufe in der Welle, um die Dichtungsfläche zu erhöhen. Gleichzeitig wird dadurch die Führung der Welle verbessert. Die Abdichtung zwischen Welle und Gehäuse kann sowohl axial als auch radial erfolgen. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist die einfache Produzierbarkeit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verstellmechanismus (50) ein Kegelrad (54).
Das Kegelrad dient als manueller Verstellmechanismus zum Verdrehen des Inlays. Das Kegelrad, bzw. die Rotationsachse des Kegelrads verläuft bevorzugt nicht koaxial zur Rotationsachse des Inlays, sondern ist winklig zu dieser angeordnet. Der Winkel zwischen Rotationsachse des Kegelrads und Rotationsachse des Inlays beträgt bevorzugt 30°, besonders bevorzugt 45°, am meisten bevorzugt 60°. Dabei ist das Kegelrad die Antriebswelle und das Inlay die Abtriebswelle. Das Kegelrad ist bevorzugt ein gerade verzahntes Kegelrad, besonders bevorzugt ein schräg verzahntes Kegelrad, am meisten bevorzugt ein bogenverzahntes Kegelrad. Das Kegelrad wird als Ritzel bezeichnet, das Inlay als Tellerrad, wobei das Inlay eine passende Verzahnung zum Kegelrad aufweist. Das Übersetzungsverhältnis von Ritzel zu Tellerrad ist bevorzugt 2:1, besonders bevorzugt 3:1, am meisten bevorzugt 4:1, des weiteren bevorzugt 5:1.
Das Kegelrad ist über eine Austrittsöffnung im Gehäuse in dieses eingepasst. Die Austrittsöffnung befindet sich bevorzugt auf der radialen Außenfläche des Gehäuses, besonders be vorzugt auf einer abgekanteten Fläche der radialen Außenseite des Gehäuses. Um die Dichtheit des Gehäuses zu gewährleisten, ist das Kegelrad gegenüber dem Gehäuse axial oder radial abgedichtet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kegelrad (54) über ein Getriebe (80) mit dem Inlay (30) verbunden.
Dadurch, dass das verzahnte Kegelrad in das verzahnte Tellerrad des Inlays eingreift und dadurch eine Über- bzw. Untersetzung erreicht wird, ist bereits ein Getriebe im allgemeinen Sinne realisiert worden. Des Weiteren sind auch sämtliche Zwischengetriebe zwischen Ritzel und Tellerrad möglich, um weitere Entfernungen zwischen den beiden Komponenten zu realisieren.
Durch die oben beschriebenen, verschiedenen Verstellmechanismen lässt sich das Inlay im Gehäuse verdrehen, bzw. ausrichten. Bevorzugt wird durch das Verdrehen des Inlays das Anzeigeelement, der Schrittmotor und damit der Zeiger mitgedreht. Das heißt diese vier Komponenten sind bevorzugt am Inlay befestigt. Bevorzugt wird auch nur das Inlay mit dem bevorzugt darauf befindlichen Anzeigeelement verdreht, wobei der Schrittmotor und damit auch der Zeiger in ihrer Position verbleiben. Dies bedeutet, dass der Schrittmotor nicht mit dem Inlay verbunden ist. Nach der Drehung, kann der Zeiger bzw. der Schrittmotor bevorzugt per Knopfdruck neu kalibriert werden, d. h. der Zeiger zeigt auf der Skala auf den Nullpunkt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Inlay (30) gegenüber dem Gehäuse (20) mit einer Arretierung (70) feststellbar.
Die Arretierung des Inlays vermeidet ein ungewolltes Verdrehen des Inlays gegenüber dem Gehäuse. Die Arretierung ist dabei nicht auf das Inlay beschränkt, sondern kann des Weiteren den Verstellmechanismus arretieren, wenn dieser mechanisch mit dem Inlay verbunden ist und dadurch als Folge das Inlay arretiert.
Die Art der Arretierung variiert für die verschiedenen Ausführungsbeispiele des Verstellmechanismus. Ist der Verstellmechanismus ein Kegelrad, könnte die Arretierung durch ein Verschieben des Kegelrads auf der Rotationsachse des Kegelrads erreicht werden. Ähnlich wie bei der Krone einer Uhr kann das Kegelrad verschiedene Positionen einnehmen, besonders bevorzugt genau zwei Positionen einnehmen. Dabei greifen in der ersten Position die Verzahnungen von Ritzel und Tellerrad ineinander. In der zweiten Position, welche durch ein Drücken des Kegelrads in Richtung Gehäuseinneres, wie bei einem Druckknopf, erreicht wird, greifen die Verzahnungen immer noch in sich. In dieser Position wird das Ritzel allerdings arretiert. Die Arretierung erfolgt über ein Einfahren der Verzahnung des Ritzels in einen Positionshalter. Der Positionshalter ist bevorzugt ein mindestens einen Zahn umfassendes Gegenstück zur Verzahnung des Ritzels. Dadurch, dass der Positionshalter fest montiert ist und sein mindestens einer Zahn in die Verzahnung des Ritzels eingreift, blockiert er damit die Rotationsfähigkeit des Kegelrads. Das Inlay ist somit arretiert.
Des Weiteren kann der Positionshalter eine Art Kissen aus weicherem Material sein, in welches das Ritzel in Position 2 einfährt, die Reibung zwischen Ritzel und Positionshalter so erhöht wird, dass eine Verstellung des Ritzels und somit des Inlays unmöglich gemacht wird.
Des Weiteren kann der Verstellring des Kegelrads, welcher den Teil des Kegelrads auf der Außenseite des Gehäuses beschreibt, arretiert werden. Möglichkeiten sind beispielsweise eine Klammer, ein Splint, eine Arretierung durch eine Feder, oder durch einen Schieber, welcher in den Verdrehring eingreift. Als Verdrehring wird der Teil der Welle bezeichnet, welcher aus dem Gehäuse herausragt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sieht das Gehäuse (20) eine Austrittsöffnung (21) im Gehäuse (20) für den Verstellmechanismus (50) vor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Verstellmechanismus (50) gegenüber dem Gehäuse (20) bzw. der Austrittsöffnung (21) mit einer Dichtung (22) abgedichtet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Inlay (30) non-taktile Bedienelemente (80).
Ein non-taktiles Bedienelement ist ein Element, welches bevorzugt auf die Steuerfunktion der Schrittmotorsteuerung Einfluss nimmt. Mit einem non-taktilen Bedienelement wird bevorzugt der Zeiger gegenüber der Skala kalibriert, besonders bevorzugt der Zeiger auf den Nullpunkt zurückgesetzt, am meisten bevorzugt die Schaltpunkte der Vorrichtung festgelegt. Viele weitere Setfunktionen können mit dem non-taktilen Bedienelement eingestellt bzw. verändert werden. Diese beinhalten bevorzugt Menüsteuerung, Umschaltfunktion auf anderes Display, Dämpfung, Sklaierung, Diagnosefunktion, Umsschalten auf andere Messgrößen.
Das non-taktile Bedienelement ist bevorzugt Teil der Skala, besonders bevorzugt Teil des Displays, am meisten bevorzugt auf der Zeigergarage angebracht. Das non-taktile Bedienele ment liegt in positiver y-Richtung hinter der Frontscheibe der Vorrichtung und ist damit nicht direkt auslösbar. Bevorzugt wird die Funktion des non-taktilen Bedienelements über Induktion, besonders bevorzugt über Wärme, am meisten bevorzugt über einen Hell-Dunkel-Kontrast, des Weiteren bevorzugt kapazitiv ausgelöst.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Gehäuse (20) aus Edelstahl oder Liquidmetall hergestellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung (10) einen Anschlag (11), welcher die Drehbarkeit des Inlays (30) begrenzt.
Der Anschlag ist bevorzugt ein mechanischer Anschlag, welcher entweder am Inlay direkt eingreift, oder am Verstellmechanismus eingreift. Der Anschlag ist so geartet, dass er die Rotation des Inlays auf einen Gesamtdrehwinkel von bevorzugt 360°, besonders bevorzugt auf bis zu 350°, am meisten bevorzugt auf bis zu 330° begrenzt. Dadurch wird ein Abdrehen der innen liegenden elektrischen Verbindungen vermieden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen weiteren unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Inlay (30) für Vorrichtung (10) zur Anzeige von Messwerten bereitgestellt, wobei das Inlay (30) in der Vorrichtung (10) drehbar gelagert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Inlay (30) bereitgestellt, wobei das Inlay (30) einen Bestandteil (14) eines Verstellmechanismus (50) umfasst.
Der Bestandteil ist bevorzugt der gesamte Verstellmechanismus, besonders bevorzugt bei Verstellmechanismen, welche in Einzelteile zerlegbar sind der Bestandteil, welcher sich in oder auf dem Inlay befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Inlay (30) bereit gestellt, wobei der Bestandteil (14) ein Gewicht (15) ist.
In weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Inlay (30) bereit gestellt, wobei der Bestandteil (14) ein Magnet (16.1) oder ein magnetisches Element (16.2) ist.
Der Magnet oder das magnetische Element befindet sich bevorzugt auf dem Inlay, besonders bevorzugt auf der radialen Außenseite des Inlays, besonders bevorzugt in dem Inlay. Ist das Inlay in Frontansicht ein Kreis, so ist der Magnet oder das magnetische Element bevorzugt im äußeren Drittel der vom Radius aufgespannten Fläche, ausgehend vom Kreismittelpunkt, positioniert. Je weiter der Magnet oder das magnetische Element vom Mittelpunkt des Inlays entfernt ist, desto größer wird der Hebelarm und desto geringer muss die magnetische Wirkung zwischen dem Magneten oder dem magnetischen Element auf dem Inlay und dessen Gegenstücks außerhalb des Gehäuses sein, um eine Drehung des Inlays zu ermöglichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Inlay (30) bereit gestellt, wobei der Bestandteil (14) ein Zahnkranz (17) ist.
Ist der Verstellmechanismus ein Kegelrad, bzw. ein Ritzel, dann ist das zugehörige Tellerrad bevorzugt am Inlay befestigt, besonders bevorzugt ist das Inlay selbst das Tellerrad.
Ist das Inlay selbst das Tellerrad, dann weist bevorzugt die Kante zwischen radialer Außenseite des Inlays und Rückseite des Inlays eine Verzahnung auf. Besonders bevorzugt weist die radiale Außenseite des Inlays eine Verzahnung auf, am meisten bevorzugt weist die Inlayrückseite eine Verzahnung auf. Die möglichen Verzahnungen sind jeweils so geartet, dass ein Kegelrad entweder direkt in die Verzahnung auf dem Inlay eingreifen kann oder dass ein Getriebe, welches mit dem Kegelrad verbunden ist in die Verzahnung eingreifen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Inlay (30) bereitgestellt, wobei der Bestandteil (14) eine Aufnahmevorrichtung (18) für eine Welle (53) ist.
Bevorzugt umfasst das Inlay eine Aufnahmevorrichtung für eine Welle, wobei die Ausnahmevorrichtung bevorzugt eine Steckverbindung zur Welle herstellt, besonders bevorzugt eine verklebte Verbindung darstellt, am meisten bevorzugt eine permanente Verbindung darstellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Inlay (30) bereitgestellt, wobei der Bestandteil (14) eine Aufnahmevorrichtung (19) für ein Getriebe (90) ist.
Ist die Welle beispielsweise koaxial zum Inlay ausgerichtet und stimmt die Mittelpunktsachse der Welle nicht mit der Mittelpunktsachse des Inlays überein, wird eine Verbindung der beiden Achsen benötigt um bei Drehung der Welle eine Drehung des Inlays zu ermöglichen. Um die parallel laufenden Achsen (Inlaymittelpunktsachse und Wellenmittelpunktsachse) miteinander zu verbinden, wird bevorzugt ein 1:1 Übersetzungsgetriebe, besonders bevorzugt ein Untersetzungsgetriebe, am meisten bevorzugt ein Übersetzungsgetriebe verwendet.
In der Figurenbeschreibung werden weitere bevorzugte Ausführungsformen dargestellt. Die Figuren zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Manometers mit Welle als Verstellmechanismus.
2 eine schematische Darstellung eines Manometers mit Gewicht als Verstellmechanismus.
3 eine schematische Darstellung eines Manometers mit Kegelrad als Verstellmechanismus.
In 1 wird eine schematische Darstellung eines Manometers im Querschnitt (d. h. die yz-Ebene ist Schnittebene) beschrieben.
Das Gehäuse 20 bildet einen geschlossenen Körper 70 mit der transparenten Frontscheibe 60. Dieser geschlossene Körper 70 beinhaltet das Inlay 30 mit einem Verstellmechanismus 50, wobei der Verstellmechanismus eine Welle 53 ist. Die Welle 53 wird gegenüber dem Gehäuse 20 bzw. gegenüber der Austrittsöffnung 21 mit einer Dichtung 22 abgedichtet. Das Inlay umfasst des Weiteren eine Anzeige 40 und non-taktile Bedienelemente 80.
Das Gehäuse 20 weist im Querschnitt eine U-förmige Tiefziehform auf. Blickt man in y-Richtung auf das Manometer und damit auf die Hauptöffnung des Gehäuses 20, ist das Gehäuse 20 kreisförmig. Auf der Rückseite des kreisförmigen Gehäuses 20 befindet sich eine Bohrung bzw. Austrittsöffnung 21, wobei in radialer Richtung um die Bohrung ein treppenförmiger Absatz 23 zu sehen ist. Das Gehäuse weist des Weiteren eine dritte Öffnung auf, welche durch eine Membran vom anschließenden Flansch abgetrennt ist. An der Hauptöffnung, d. h. an der größten Öffnung des Gehäuses 20 ist eine transparente Frontscheibe 60 eingepasst. Die transparente Frontscheibe 60 besteht aus entspiegeltem Glas und ist mit einem Dichtungsring 25 verklebt, welcher wiederum mit dem Gehäuse 20, bzw. mit dem abgekanteten Überhang 24, verklebt ist. Im Inneren des Gehäuses befindet sich das Inlay 30, welches drehbar gegenüber dem Gehäuse 20 gelagert ist und über ein Gleitlager mit diesem verbunden ist. Das Inlay 30 ist des Weiteren mit einer Welle 53 verbunden, wobei Welle 53 und Inlay 30 koaxial miteinander verbunden sind und im Querschnitt eine T-Form aufweisen. Der Durchmesser der Welle 53 beträgt ca. 20% des Durchmessers des Inlays 30. Dort wo die Welle 53 auf den treppenförmigen Absatz 23 auf der Rückwand des Gehäuses 20 trifft, verjüngt sich der Durchmesser der Welle 53 um ca. ein Drittel. An dieser Stelle wird die Welle 53 gegenüber dem Gehäuse 20 mit einer Dichtung 22 radial abgedichtet. Der Teil der Welle 53, welcher durch die Bohrung bzw. die Austrittsöffnung 21 aus dem Gehäuse 20 ragt, wird als Verdrehring 55 bezeichnet. Das Inlay umfasst an der Frontseite eine Anzeige 40, bzw. ein Ziffernblatt, welches fest auf das Inlay 30 aufgeklebt ist und des Weiteren eine Skala umfasst, welche in Frontalansicht durch die transparente Frontscheibe 60 zu sehen ist. In der Mitte des Ziffernblatts bzw. im Kreismittelpunkt 41 des Ziffernblatts befindet sich eine Aufnahme bzw. eine Antriebswelle, auf die ein mechanischer Zeiger aufgesteckt ist. Das Ziffernblatt enthält des Weiteren eine im Kreis angeordnete Skalaeinteilung, wobei die Skalierung über 270° des Ziffernblatts verläuft. Der verbleibende Winkel von 90° wird von einer Zeigergarage abgedeckt. Die Zeigergarage ist ein Kreissektor, welcher vom Durchstoßpunkt des Ziffernblatts 41 bis zum Rand des Ziffernblatts verläuft. Auf der Zeigergarage befinden sich non-taktile Bedienelemente 80.
Über den Verdrehring 55 am Wellenende kann das Inlay im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn verdreht werden. Der Gesamtdrehbereich beträgt 720°, d. h. 2 × 360°, d. h. von der Ausgangsposition aus ist eine volle Drehung gegen den Uhrzeigersinn oder eine volle Drehung im Uhrzeigersinn möglich. Somit ist die Skala unabhängig von der Position des Flansches (d. h. Position des Flansches um die y-Achse herum) waagrecht ausrichtbar. Dadurch, dass das Inlay 30 über eine Welle 53 verstellbar ist, welche auf der Gehäuserückseite aus dem Gehäuse 20 austritt, ist ein unabsichtliches Verstellen der Skala durch Mitarbeiter im Vorbeigehen unmöglich.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Manometers im Querschnitt, d. h. die Schnittebene ist die yz-Ebene.
Aus x-Richtung betrachtet hat das Gehäuse 20 eine U-Form, welches im Spritzgussverfahren hergestellt wurde. In y-Richtung, d. h. von vorne gesehen, ist die U-Form geöffnet bzw. zeigt die Hauptöffnung, welche von einer transparenten Frontscheibe 60 aus Plexiglas verdeckt wird. Das Plexiglas ist in eine Nut 26 eingefasst, wobei ein Dichtungsring 25 die Schnittstelle Gehäuse/Plexiglasscheibe abdichtet. Das Gehäuse 20 besitzt nur noch eine weitere Öffnung, welche in einen Flansch übergeht und durch eine Membran vom Innenraum des Gehäuses 20 abgetrennt ist. Dieser sog. einschießende Körper 70 ist hermetisch gegenüber dem außerhalb des Gehäuses 20 herrschenden Medium abgedichtet. Des Weiteren ist ein Inlay 30 im Gehäuseinneren angebracht, welches verdrehbar gegenüber dem Gehäuse 20 gelagert ist. Die Lagerung erfolgt über ein Kugellager 56, welches radial um eine kurze Welle 53.1 angebracht ist, die direkt mit dem Inlay verbunden ist, wobei das Kugellager 56 an einer Aufnahme 57 befestigt ist, welche mit dem Gehäuse 20 verbunden ist. Somit ist das Inlay 30 um die y-Achse drehbar gelagert. Das Inlay 30 beinhaltet ein Gewicht 50, welches im Inlay 30 integriert ist und im Querschnitt gesehen quadratisch ist und im äußeren Drittel (radial von der Drehachse ausgehend in y Richtung) des Inlays 30 eingebracht ist. Von vorne betrachtet ist das Gewicht ein Kreisbogen mit einer Kreisbogenlänge, welche sich aus einem Kreissektor mit 3° Öffnungswinkel berechnen lassen würde. Die Anzeige 40 ist wie in 1 fest mit dem Inlay verbunden und beinhaltet dieselbe Skalenaufteilung bzw. non-taktilen Elemente 80. Ein Anschlag verhindert das Überdrehen des Inlays und begrenzt die Rotation in jede Richtung auf 220°. Das Gewicht 50 ist so in dem Inlay 30 integriert, dass die Skala waagrecht ausgerichtet ist, wenn das Gewicht 50 Richtung Erdboden zeigt.
Dreht man nun den Flansch beliebig um die y-Achse, nimmt das Gewicht 50 stets den tiefsten Punkt, bedingt durch die Schwerkraft, im Gehäuse 20 ein. Durch die Lage des Gewichts 50 zur Skala und der drehbaren Lagerung des gesamten Inlays 30, ist die Skala immer waagrecht zum Erdboden hin ausgerichtet. Vorteile dieser Ausführungsform sind die geringen Herstellungskosten des Gehäuses 20, die einfache hermetische Abdichtung des Gehäuses 20 gegenüber dem gehäuseäußeren Medium und die automatische Ausrichtung der Skala innerhalb des Gehäuses 20.
3 zeigt, wie 1 und 2, ein Manometer im Querschnitt.
Das Manometergehäuse 20 ist in y-Richtung betrachtet rund, bzw. hat es eine geometrische Kreisform. Die radiale Außenwand 27 des Gehäuses 20 ist teilweise parallel zur Drehachse 100 des Inlays 30, welches über ein Gleitlager drehbar im Gehäuse gelagert ist. Teilweise ist die radiale Außenwand 27 des Gehäuses um 45° abgeschrägt. Diese Schräge 28 befindet sich gegenüber des angebrachten Flanschs auf der anderen Ge häuseseite. An der abgeschrägten Seite 28 des Gehäuses befindet sich eine Ausgangsöffnung 21 bzw. Bohrung, die von einem Kegelrad 54 ausgefüllt wird und mit einer Dichtung 22 gegenüber dem Gehäuse 20 abgedichtet wird. Das Kegelrad 54 hat eine Schraubenform, wobei der Kopf des Kegelrades 54 einen größeren Durchmesser hat, als die Bohrung. Die Verzahnung des Kegelrades 54 greift in eine Verzahnung, welche auf der Rückseite des Inlays 30 angebracht ist. Die Rückseite des Inlays 30 ist die Seite des Inlays 30, wenn man dieses in negative y-Richtung betrachtet. In positive y-Richtung betrachtet weist das Inlay 30 ein Ziffernblatt auf, mit der üblichen Skalierung und Einteilung, wie bereits in 1 und 2 beschrieben wurde. Das Inlay 30 wird durch eine transparente Frontscheibe 60 geschützt, welche in eine Ringnut 26 am offenen Ende des Gehäuses 20, d. h. an der Hauptöffnung des Gehäuses eingepasst ist.
Durch händisches Verdrehen des Kegelrads 54 kann das Inlay in die gewünschte Position gedreht werden und damit eine beliebige Ausrichtung der Skala in Rotation um die y-Achse erreicht werden.

10: Vorrichtung
15: Gegenstück zum Verstellmechanismus (50)
20: Gehäuse
21: Austrittsöffnung
22: Dichtung
23: Treppenförmiger Absatz
24: Abgekanteter Überhang
25: Dichtungsring
26: Nut
27: Radiale Außenwand des Gehäuses
28: Schräge Außenwand des Gehäuses
30: Inlay
35: Lager
40: Anzeigeelement
41: Mittelpunkt des Ziffernbalttes
50: Verstellmechanismus
51: Gewicht
52: Magnetring
53: Welle
53.1: Kurze Welle
54: Kegelrad
55: Verdrehring
56: Kugellager
57: Aufnahme
60: Frontscheibe
70: Einschließender Körper
80: Non-taktile Bedienelemente
90: Getriebe
100: Rotationsachse des Inlays

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10212767 B4 [0002]

Claims

Vorrichtung (10) zur Anzeige von Messwerten, umfassend ein Gehäuse (20), ein Inlay (30) mit einem Anzeigeelement (40), dadurch gekennzeichnet, dass das Inlay (30) in dem Gehäuse (20) drehbar gelagert ist und eine transparente Frontscheibe (60) mit dem Gehäuse (20) einen das Inlay (30) einschließenden Körper (70) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die transparente Frontscheibe (60) fest mit dem Gehäuse (20) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (10) einen Verstellmechanismus (50) für das Inlay (30) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verstellmechanismus (50) ein Gewicht (51) aufweist, welches am Inlay (30) angebracht ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei das Inlay (30) eine Dämpfung (31) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verstellmechanismus (50) einen berührungslosen Verstellmechanismus (51) umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei der berührungslose Verstellmechanismus (51) einen Magnetring (52) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verstellmechanismus (50) eine Welle (53) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verstellmechanismus (50) ein Kegelrad (54) umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei das Kegelrad (54) über ein Getriebe (90) mit dem Inlay (30) verbunden ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Inlay (30) gegenüber dem Gehäuse (20) mit einer Arretierung (70) feststellbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Gehäuse (20) eine Austrittsöffnung (21) im Gehäuse (20) für den Verstellmechanismus (50) vorsieht.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Verstellmechanismus (50) gegenüber dem Gehäuse (20) bzw. der Austrittsöffnung (21) mit einer Dichtung (22) abgedichtet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Inlay (30), non-taktile Bedienelemente (80) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Gehäuse (20) aus Edelstahl oder Liquidmetall hergestellt wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Vorrichtung (10) einen Anschlag (11) umfasst, welcher die Drehbarkeit des Inlays (30) begrenzt.
Inlay (30) für Vorrichtung (10) zur Anzeige von Messwerten, wobei das Inlay (30) in der Vorrichtung (10) drehbar gelagert ist.
Inlay (30) nach Anspruch 17, wobei das Inlay (30) einen Bestandteil (14) eines Verstellmechanismus (50) umfasst.
Inlay (30) nach Anspruch 18, wobei der Bestandteil (14) ein Gewicht (15) ist.
Inlay (30) nach Anspruch 18, wobei der Bestandteil (14) ein Magnet (16.1) oder ein magnetisches Element (16.2) ist.
Inlay (30) nach Anspruch 18, wobei der Bestandteil (14) ein Tellerrad (17) ist.
Inlay (30) nach Anspruch 18, wobei der Bestandteil (14) eine Aufnahmevorrichtung (18) für eine Welle (53) ist.
Inlay (30) nach Anspruch 18, wobei der Bestandteil (14) eine Aufnahmevorrichtung (19) für ein Getriebe (90) ist.