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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Drucksensormodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des unabhängigen Anspruchs 1. Ein derartiges Drucksensormodul ist
beispielsweise aus der
DE
101 07 813 A1 bekannt. Das bekannte Drucksensormodul weist
einen Drucksensorchip zur Bestimmung eines Drucks eines Messmediums
auf, der mit einem Druckstutzen verbunden ist, der den Druck an
den Drucksensorchip weiterleitet. Mit dem Druckstutzen ist ein Adapter
verbunden, der den Druck aufnimmt und über den Druckstutzen
an den Drucksensorchip weiterleitet und der den Drucksensorchip
vor Medien schützt, die den Drucksensorchip beschädigen
können. Der Adapter weist eine Durchgangsöffnung
auf, die mit einer Flüssigkeitsfüllung versehen
ist und auf einer Sensorseite mit dem Druckstutzen verbunden ist.
Auf der Seite des Messmediums ist die Durchgangsöffnung durch
eine Trennmembran verschlossen. Der Adapter nimmt den Druck des
Messmediums auf und leitet diesen über den Druckstutzen
an den Drucksensorchip weiter. Durch den Adapter wird der Drucksensorchip
vor Medien geschützt, die den Drucksensorchip beschädigen
können. Das aus der
DE
101 07 813 bekannte Drucksensormodul ist in einer Einstecköffnung
einer Wand derart festlegbar, dass das Messmedium auf der von dem
Adapter abgewandten Seite mit der Trennmembran in Berührung
steht. Wenn das Messmedium gefriert und sich ausdehnt, wird das Drucksensormodul
vorteilhaft teilweise aus der Einstecköffnung heraus verschoben,
um eine Beschädigung des Drucksensormoduls zu vermeiden.
Zu diesem Zweck ist vorgesehen, entweder das Drucksensormodul an
einem federnd ausgeführten Befestigungsflansch anzuordnen
oder den Befestigungsflansch an dem Drucksensormodul zu fixieren
und an einer Feder angreifen zu lassen, die sich an einer in der
Wand festgelegten Schraube abstützt.
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Aus
der
DE 103 15 405
A1 ist ferner ein Drucksensor mit einem in einem Gehäuse
angeordneten Druckaufnehmer bekannt, wobei das Gehäuse eine
mit einem Druckanschlussstutzen versehenes erstes Gehäuseteil
und ein mit einem Steckerteil versehenes zweites Gehäuseteil
aufweist. Zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten
Gehäuseteil ist ein Verbindungsteil angeordnet, dass als Stanzbiegeteil
ausgebildet ist und mit dem ersten Sensorgehäuseteil einen
bis auf Öffnungen zur Durchführung der elektrischen
Anschlüsse geschlossenen EMV-Raum bildet. Der Druckaufnehmer
ist mit einer Leiterplatte kontaktiert, die wiederum über S-förmige
Verbindungselemente mit Anschlusselementen des Steckerteils verbunden
ist.
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Weiterhin
ist aus der
DE 100
14 992 A1 eine Sensoranordnung mit einer Druckmesszelle
bekannt, die eine Messmembran aufweist, welche von dem druckbeaufschlagten
Messmedium auslenkbar ist und eine Messbrücke aufweist.
Eine Auswerteschaltung ist als Hybridschaltung ausgebildet und an
der Messmembran unter Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen
der Hybridschaltung und der Messbrücke direkt befestigt.
Die Kontaktierung der Hybridschaltung mit Steckerstiften eines Steckerteils
der Sensoranordnung erfolgt über Federkontakte im Inneren
des Sensorgehäuses.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Drucksensormodul mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 ist mit hoher Messgenauigkeit für den Einsatz
in korrosiver Umgebung geeignet. Das Drucksensormodul weist Befestigungsmittel
auf, die eine Relativbewegung des Drucksensormoduls zu wenigstens
einem ortsfest an der Wand festlegbaren Teil der Befestigungsmittel
ermöglichen. Wenn das Messmedium gefriert und dadurch auf
den Adapter eine Druckkraft ausübt, kann sich das Drucksensormodul
aus der Einbauöffnung an der Wand herausschieben. Im Unterschied
zu den im Stand der Technik bekannten Lösungen gleichen die
elektrischen Anschlüsse des Drucksensormoduls jedoch die
Bewegung des Drucksensormoduls während der Verschiebung
vorteilhaft aus. Zu diesem Zweck sind die elektrischen Anschlüsse
federelastisch ausgebildet. Das Steckerteil des Drucksensormoduls
wird nach dem Einbau des Drucksensormoduls an einer Wand mit einem entsprechenden
ortsfesten Gegenstecker kontaktiert. Bei einer Verschiebung des
Drucksensormoduls in der Einbauöffnung wird durch die federelastische
ausgebildeten elektrischen Anschlüsse vorteilhaft vermieden,
dass die elektrischen Anschlüsse belastet oder beschädigt werden,
wodurch die Zuverlässigkeit und Sicherheit erhöht
wird.
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Vorteilhafte
Ausbildungen und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch
die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht.
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In
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
dass die elektrischen Anschlüsse des Steckerteils wenigstens
zweiteilig ausgeführt sind mit wenigstens einem ersten
dem Drucksensorchip zugewandten Anschlusselement, das in einem Steckergehäuseteil
des Steckerteils festgelegt ist, und mit wenigstens einem dem ersten
Anschlusselement zugeordneten und relativ zu diesem beweglichen
federbeaufschlagten zweiten Anschlusselement. Eine Komprimierbarkeit
der elektrischen Anschlüsse bei einer Verschiebung des
Drucksensormoduls lässt sich dadurch mit nur wenigen Bauteilen gewährleisten.
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Vorzugsweise
sind das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement
teleskopartig zueinander verschiebbar.
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Eine
besonders kompakte Bauform der elektrischen Anschlüsse
wird dadurch erreicht, dass entweder das erste Anschlusselement
oder das zweite Anschlusselement hülsenförmig
ausgebildet ist und das jeweils andere Anschlusselement gleitverschiebbar
in dem hülsenförmigen Anschlusselement gelagert
ist. Das Federelement kann platzsparend zwischen dem ersten Anschlusselement
und dem zweiten Anschlusselement angeordnet sein.
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Vorteilhaft
kann eine Begrenzung des maximalen Verschiebeweges der beiden Anschlusselemente
relativ zueinander dadurch erreicht werden, dass das hülsenförmige
erste Anschlusselement oder das hülsenförmige
zweite Anschlusselement eine innere Rippe aufweist, die einen Hinterschnitt des
jeweils anderen Anschlusselementes hintergreift.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
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1 zur
Erläuterung des technischen Hintergrundes der Erfindung
einen beispielhaften Aufbau eines Drucksensormoduls mit einem Flüssigkeitsgefüllten
Adapter,
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2 ein
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Drucksensormoduls mit federelastischen Anschlüssen,
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines federelastisch
ausgebildeten Anschlusses.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
ein Drucksensormodul 1 zur Festlegung an einer Wand. Das
Drucksensormodul 1 weist einen Drucksensorchip 7 zur
Messung des Drucks eines Mediums auf. Dieses Medium ist beispielsweise
in einer in 1 nicht dargestellten Leitung
enthalten, die eine die Leitung umgebende Wand aufweist, an der
das Drucksensormoduls 1 festlegbar ist. Das Drucksensormodul 1 weist
einen Adapter 2 auf, der in eine Einführöffnung
der Wand einsteckbar ist und sich mittels eines Dichtringes 24 gegen
die Einführöffnung abdichtet. Der Adapter 2 weist
weiterhin eine zentrale Durchführungsöffnung 23 auf,
die an einer dem Messmedium zugewandten Seite mit einer Trennmembran 22 verschlossen
ist. An der der Trennmembran 22 gegenüberliegenden Seite
steht die Durchführungsöffnung 23 mit
einem Druckkanal 6c in Verbindung, welcher die Unterseite des
Drucksensorchips 7 beaufschlagt. Die Durchführungsöffnung 23 ist
mit einer Flüssigkeit als Druckübertragungsmedium
gefüllt. Diese kann durch eine seitliche Öffnung 21 des
Adapters befüllt werden, die anschließend verschlossen
wird. Auf der von der Trennmembran 22 abgewandten Seite
des Adapters 2 ist ein Zwischenträger 6b angeordnet,
auf dem wiederum ein Glassockel 6a angeordnet ist, der
den Drucksensorchip 7 trägt. Der Drucksensorchip 7 kann
auf den Glassockel aufgelötet oder aufgeklebt sein. Der
Druckkanal 6c durchdringt sowohl den Zwischenträger 6b als
auch den Glassockel 6a. Bei einer Beaufschlagung der Trennmembran 22 mit
einem Druck des Messmediums, wird der Druck über die in der
Durchführungsöffnung 23 enthaltene Flüssigkeit auf
den Drucksensorchip 7 übertragen.
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Der
Drucksensorchip 7 weist eine druckempfindliche Membran
auf, die beispielsweise auf der von dem Adapter 2 abgewandten
Seite mit einer Sensorbrücke versehen ist. Elektrische
Anschlüsse der Sensorbrücke sind mit elektrischen
Kontaktflächen einer Hybridplatte 9 verbunden.
Die Hybridplatte 9 ist in ihrem zentralen Bereich direkt
auf die elektrischen Anschlüsse der Sensorbrücke
montiert und liegt an einem Gehäuseboden 5 des
Drucksensormoduls 1 auf. Auf den Gehäuseboden 5 ist
ein etwa topfförmiges Verbindungsteil 4 aufgeschweißt,
das als Stanzbiegeteil ausgebildet ist und teilweise mit einem Steckergehäuseteil 31 umspritzt
ist. Das Verbindungsteil 5 bildet zusammen mit dem Gehäuseboden 5 einen EMV
geschützten Raum (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit).
Das Steckergehäuseteil 31, das Verbindungsteil 4 und
das Bodenteil 5 bilden einen den Drucksensorchip 7 und
die Hybridplatte 9 umgebendes Gehäuse. Im Inneren
dieses Gehäuses sind S-förmige federnde Kontaktelemente 91 vorgesehen, welche
Anschlussflächen auf der von dem Drucksensorchip 7 abgewandten
Seite der Hybridplatte 9 mit Anschlusselementen 30 des
Steckerteils 3 elektrisch kontaktieren.
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Der
Gehäuseboden 5 weist eine Anschlagfläche 5a auf,
an der ein Befestigungsflansch 8 anliegt. Der Befestigungsflansch 8 wird
durch eine Tellerfeder 82 gegen die Anschlagfläche 5a gepresst. An
ihrem von der Anschlagfläche 5a abgewandten Ende
stützt sich die Tellerfeder 82 an einem Vorsprung 81 ab,
der durch einen Sprengring gebildet wird, der in einer Nut an dem
Adapter 2 festgelegt ist. Das Drucksensormodul 1 ist
mit dem Befestigungsflansch 8 an einer Wand einer Leitung
festlegbar, in der das Messmedium enthalten ist. Gefriert dieses Messmedium,
so wird dadurch eine erhebliche Druckkraft auf den in die Einführöffnung
eingesetzten Adapter 2 ausgeübt, die bewirkt,
dass sich der Adapter 2 gegen die Federkraft der Tellerfeder 82 in 1 nach
oben verschiebt. Mit dem Adapter 2 werden dadurch auch
der an dem Adapter 2 festgelegte Gehäuseboden 5 und
das Steckerteil 3 nach oben verschoben. Somit bewegen sich
der Adapter 2, der Gehäuseboden 5 und
das Steckerteil 3 relativ zu dem ortsfest an der Wand festgelegten
Befestigungsflansch 8. Dabei werden die elektrischen Anschlusselemente 30 in 1 nach
oben bewegt und gegen die nicht dargestellten Gegenanschusselemente
eines mit dem Steckerteil 3 verbundenen Gegensteckers gedrückt.
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In 1 sind
die Anschlusselemente 30 nicht federelastisch ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßes Drucksensormodul 1 ist
in 2 dargestellt. Dieses Drucksensormodul 1 weist
prinzipiell den in 1 dargestellten inneren Aufbau
auf, wobei anstelle der in 1 dargestellten
starren elektrischen Anschlusselemente 30 federelastische
Anschlusselemente verwandt werden. In 2 sind drei
federelastische Anschlusselemente dargestellt.
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Eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines einzelnen federelastischen Anschlusselementes ist in 3 dargestellt. Das
federelastische Anschlusselement 30 ist zweiteilig aufgebaut
mit einem ersten Anschlusselement 30a, das beispielsweise
hülsenförmig ausgebildet ist. Ein zweites stiftförmiges
Anschlusselement 30b greift endseitig in den Innenraum
des hülsenförmigen ersten Anschlusselementes 30a ein
und stützt sich dabei an einem Federelement 30c ab,
das im Inneren des hülsensförmigen zweiten Anschlusselementes 30a aufgenommen
ist. Dadurch ist das zweite Anschlusselement 30b relativ
zu dem ersten Anschlusselement 30a gegen die Kraft des
Federelementes 30c verschiebbar. Im unbelasteten Zustand
wird das zweite Anschlusselement 30b mit einem Hinterschnitt 30d,
der durch eine an dem zweiten Anschlusselement vorgesehene Durchmesserverjüngung 30g gebildet
wird, gegen eine innere Rippe 30e des hülsenförmigen
ersten Anschlusselementes 30a gedrückt, die beispielsweise
durch Prägen an dem ersten Anschlusselement 30a ausgebildet
ist. Das erste Anschlusselement 30a kann beispielsweise
als Einlegeteil in den Kunststoff des Steckergehäuseteils 31 eingebettet
werden und über die in 1 dargestellten
S-förmigen Kontaktelemente mit der Hybridplatte 9 kontaktiert
werden. Die zweiten Anschlusselemente 30b bilden dann die
in 2 sichtbaren äußeren Anschlüsse
des Steckerteils 3. Natürlich ist es auch möglich,
die zweiten Anschlusselemente 30b in den Kunststoff des
Steckergehäuseteils 31 einzubringen und die ersten
Anschlusselemente 30a nach außen davon abstehen
zu lassen. Das erste Anschlusselement 30a und das zweite
Anschlusselement 30b sind so ausgelegt, dass ständig
ein elektrischer Kontakt zwischen ihnen besteht. Auf diese Weise
ist sichergestellt, dass unabhängig von der Verschiebeposition
der Anschusselemente ein elektrischer Kontakt zwischen den äußeren
Kontaktanschlüssen des Steckerteils 3 und der
Hybridplatte 9 besteht.
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Bei
einer Verschiebung des Drucksensormoduls in der Einbauöffnung
der Wand drücken sich die mit den nicht dargestellten Anschlüssen
eines Gegenkontaktes verbundenen Anschlusselemente 30 vorteilhaft
teleskopartig zusammen. Dadurch wird eine Beschädigung
der Anschlusselemente 30 vermieden. Die elektrische Kontaktierung
des Drucksensormoduls ist dadurch auch bei einem gefrieren des Messmediums
besonders zuverlässig, wenn das Drucksensormodul 1 aus
der Einbauöffnung teilweise herausverschoben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10107813
A1 [0001]
- - DE 10107813 [0001]
- - DE 10315405 A1 [0002]
- - DE 10014992 A1 [0003]