DE102015102153A1 - Messanordnung - Google Patents

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DE102015102153A1 DE102015102153.6A DE102015102153A DE102015102153A1 DE 102015102153 A1 DE102015102153 A1 DE 102015102153A1 DE 102015102153 A DE102015102153 A DE 102015102153A DE 102015102153 A1 DE102015102153 A1 DE 102015102153A1
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Abstract

Messanordnung zur Erfassung wenigstens einer Messgröße eines Prozessmediums mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten Messzelle, wobei die Messanordnung wenigstens abschnittsweise mit einer das Prozessmedium aufweisenden Prozessumgebung in Kontakt ist und wobei ein Gehäuseinnenraum an einem Übergang von der Messzelle zu dem Gehäuse mittels eines Dichtmittels gegen ein Eindringen des Prozessmediums abgedichtet ist, wobei das Dichtmittel aus wenigstens einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist und eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse und der Messzelle aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie in Verfahren zur Herstellung einer solchen Messanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
  • Aus dem Stand der Technik sind Messanordnungen zur Erfassung wenigstens einer Messgröße eines Prozessmediums aufweisend ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse angeordnete Messzelle bekannt, wobei die Messanordnung wenigstens abschnittsweise mit einer das Prozessmedium aufweisenden Prozessumgebung in Kontakt ist und wobei ein Gehäuseinnenraum an einem Übergang von der Messzelle zu dem Gehäuse mittels eines Dichtmittels gegen ein Eindringen des Prozessmediums abgedichtet ist. Derartige Messanordnungen können beispielsweise Druckmessanordnungen sein, bei denen in dem Gehäuse eine im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Druckmesszelle angeordnet ist. Insbesondere bei keramischen Druckmesszellen, die in beispielsweise metallischen Gehäuse eingesetzt werden kommen O-Ringe als Dichtmittel zum Einsatz. Die Druckmesszelle ist in einer Messzellenaufnahme angeordnet, wobei sie beispielsweise durch einen rückseitig der Messzelle angeordneten Stützring gegen einen vorderseitig an dem Gehäuse angeordneten und nach innen weisenden umlaufenden Rand abgestützt wird. Zur Abdichtung ist zwischen der Messzelle und dem Gehäuse ein Dichtmittel, beispielsweise ein O-Ring angeordnet. Solche O-Ringe können entweder stirnseitig und/oder am Umfang der Messzelle sitzen und werden durch in Axialrichtung gerichtete bzw. in radial gerichtete Kräfte komprimiert, sodass eine Dichtwirkung zwischen dem Gehäuse und der Messzelle erreicht wird.
  • Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik auch metallische Messzellen bekannt, die in ein metallisches Gehäuse beispielsweise eingeschweißt sein können.
  • Bei der Montage der aus dem Stand der Technik bekannten Messanordnungen wird ein zunehmend höherer Automatisierungsgrad angestrebt, wobei gleichzeitig eine Reduzierung und Vereinfachung der verwendeten Bauteile erreicht werden soll. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Messanordnung anzugeben, wobei insbesondere Messzellen und Gehäuse aus unterschiedlichen Materialien automatisiert gefügt werden können sollen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Messanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Messanordnung ist im Patentanspruch 12 wiedergegeben.
  • Eine erfindungsgemäße Messanordnung zur Erfassung wenigstens einer Messgröße eines Prozessmediums, aufweisend ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse angeordnete Messzelle, wobei die Messanordnung wenigstens abschnittsweise mit einer das Prozessmedium aufweisenden Prozessumgebung in Kontakt ist und wobei ein Gehäuseinnenraum an einem Übergang von der Messzelle zu dem Gehäuse mittels eines Dichtmittels gegen ein Eindringen des Prozessmediums abgedichtet ist zeichnet sich dadurch aus, dass das Dichtmittel aus wenigstens einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist und eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse und der Messzelle aufweist.
  • Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine spaltfreie Abdichtung zwischen der Messzelle und dem Gehäuse erreicht, sodass insbesondere ein Einsatz in hygienisch kritischen Anwendungsbereichen möglich ist. Dadurch, dass durch das thermoplastische Elastomer eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse und der Messzelle ausgebildet wird, kann das Dichtmittel zusätzlich mechanische Kräfte, beispielsweise in Axialrichtung aufnehmen, sodass – abhängig vom geplanten Einsatzgebiet – keine zusätzlichen mechanischen Spann- oder Stabilisierungsmittel notwendig sind. Ein höherer Automatisierungsgrad bei der Montage der vorliegenden Messanordnung wird dadurch erreicht, dass das thermoplastische Elastomer in einem Spritzgussverfahren in einen Spalt zwischen der Messzelle und dem Gehäuse eingebracht wird, wodurch ein aufwendiger Zusammenbau der Messanordnung mit einer Vielzahl weiterer Komponenten vermieden werden kann.
  • Als thermoplastische Elastomere zur Ausbildung des Dichtmittels eignen sich besonders styrolbasierte thermoplastische Elastomere (TPE), vorzugsweise mit Silanadditiven.
  • Der Einsatz thermoplastischer Elastomere als stoffschlüssig zwischen das Gehäuse und die Messzelle eingebrachtes Dichtmittel eignet sich besonders, wenn die Messzelle im Wesentlichen aus Metall und/oder Keramik besteht und das Gehäuse im Wesentlichen aus Metall und/oder Kunststoff besteht. Insbesondere bei Kombinationen aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise Keramik-Metall, Keramik-Kunststoff, oder Metall-Kunststoff aber auch bei Metall-Metall-Kombinationen eignet sich der Einsatz thermoplastischer Elastomere zur Abdichtung. Durch die elastischen Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers können insbesondere unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten von Messzelle und Gehäuse ausgeglichen werden.
  • In einzelnen Fällen kann es zur Erreichung einer möglichst guten Dichtwirkung notwendig sein, dass das Gehäuse und/oder die Messzelle an einer Kontaktfläche mit dem thermoplastischen Elastomer eine Beschichtung und/oder Oberflächenbehandlung aufweisen. Durch eine entsprechende Beschichtung oder Oberflächenbehandlung können die Oberflächeneigenschaften des Gehäuses und/oder der Messzelle geeignet angepasst werden um eine stoffschlüssige Verbindung mit dem thermoplastischen Elastomer besser zu ermöglichen. Beispielsweise können die Oberflächen mittels einer Plasmabehandlung vorbereitet werden, sodass eine verbesserte Haftung des thermoplastischen Elastomers auf der Oberfläche erreicht wird. Als Beschichtung können auch Primer, beispielsweise Silan-Primer zum Einsatz kommen, die eine stoffschlüssige Verbindung beispielsweise zwischen Keramik oder Metall und den thermoplastischen Elastomer verbessern oder erst ermöglichen. Silan-Primer sind Silizium-basierte Chemikalien, die in einem Molekül sowohl organische als auch anorganische Bindungsstellen aufweisen und so beispielsweise an Keramik oder Metall und Elastomere binden können.
  • Die Beschichtung kann beispielsweise gegenüber dem thermoplastischen Elastomer verbesserte Hafteigenschaften an dem Gehäuse und/oder der Messzelle aufweisen, sodass die Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten dadurch weiter verbessert wird.
  • Insbesondere kann die Beschichtung einen an das Gehäuse und/oder die Messzelle angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, sodass thermisch induzierte Verformungen nicht nur von dem thermoplastischen Elastomer aufgenommen, sondern auch durch die Beschichtung reduziert werden.
  • Alternativ können dem thermoplastischen Elastomer Silane als Additiv beigemischt sein und so die Hafteigenschaften des thermoplastischen Elastomers verbessert werden. Durch solche Additive werden beispielsweise die Hafteigenschaften thermoplastischen Elastomere auf Metall und/oder Keramik erhöht, sodass hierdurch verbesserte Dichteigenschaften erreicht werden.
  • Insbesondere ist der Einsatz von styrolbasierten, polyurethanbasierten, polyesterbasierten, polyamidbasierten, olefinbasierten und kautschukbasierten thermoplastischen Elastomeren möglich.
  • Insbesondere umfasst die Gruppe der styrolbasierten thermoplastischen Elastomere (TPS) gemäß DIN ISO 18064 TPS-SEBS(SEBS/PP, HSBC), TPS-SEPS(SEPS/PP, HSBC), TPS-SEEPS(SEEPS/PP, HSBC), TPS(SEEPS/PPO), TPS(SEEBS/PPO), TPS(SBS), TPS(SSBS) und SEEPS-Blends umfasst,
    die Gruppe der polyurethanbasierten thermoplastischen Elastomere (TPU) TPU-ARES, TPU-ARET, TPU-AREE, TPU-ALES, TPU-ALET, TPU-ARCE und TPU-Blends,
    die Gruppe der polyesterbasierten thermoplastischen Elastomere (TPC) TPC-EE, TPC-ES und TPC-ET,
    die Gruppe der polyamidbasierten thermoplastischen Elastomere (TPA) TPA-ET mit PA6 und TPA-ET mit PA12,
    die Gruppe der olefinbasierten thermoplastischen Elastomere (TPO) TPO/EPDM+PP) und
    die Gruppe der kautschukbasierten thermoplastischen Elastomere (TPV) TPV-EPDM+PP, PO-Elastomer/PP-V und SEEPS/PP-V.
  • HSBC
    ist dabei die übliche Bezeichnung für Hydrierte Styrol-Block-Copolymere.
    SEBS
    steht für Styrol-Ethylen-Buthylen-Styrol
    SEPS
    steht für Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol.
    SEEPS
    steht für Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol
  • Auch vernetzte Blends aus verschiedenen Materialien sind möglich, beispielsweise können die thermoplastischen Elastomere gebildet sein aus dem Reaktionsprodukt eines ersten Polymers ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Propylen-Copolymer, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer, Butylkautschuk, Naturkautschuk, chloriertes Polyethylen, Silikonkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Vinylacetat, Ethylen Butylacrylat, Ethylen-Methacrylat, Ethylen-Ethylacrylat, Ethylen-α-Olefin-Copolymere, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen ultraniedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte und Nitrilkautschuk mit Carbonsäureanhydrid und einem Aminosilan einen zweiten Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Polyethylen, Polyethylen hoher Dichte, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Styrol-Acrylnitril, Polymethylmetacrylat, thermoplastische Polyester, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polycarbonat.
  • Um eine für Prozessmedien möglichst diffusionsdichte Abdichtung zwischen Messzelle und Gehäuse zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das als Dichtmittel eingesetzte thermoplastische Elastomer einen möglichen Diffusionsweg möglichst vollständig ausfüllt. Wenn die Messzelle beispielsweise im Wesentlichen die Form eines geraden Zylinders aufweist und das Gehäuse eine hieran angepasste Messzellenaufnahme aufweist, ist es vorteilhaft, wenn das thermoplastische Elastomer wenigstens 50% einer Mantelfläche des Zylinders, bevorzugt die gesamte Mantelfläche des Zylinders bedeckt. Auf dieses Weise wird eine Eindiffusion von Stoffen aus dem Prozessmedium in das Innere des Gehäuses bestmöglich gehemmt.
  • Zusätzlich kann das thermoplastische Elastomer wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise ringförmig, eine Stirnseite der Messzelle und/oder eine angrenzende Fläche des Gehäuses bedecken. Auf diese Weise wird verhindert (reduziert), dass das in dem Zwischenraum zwischen Messzelle und Gehäuse eingebrachte Elastomer schrumpft und sich gegebenenfalls in den Spalt zwischen Messzelle und Gehäuse zurückzieht.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Gehäuse eine Stützfläche zur Abstützung der Messzelle in Axialrichtung aufweisen, wobei das thermoplastische Elastomer zusätzlich zwischen der Stützfläche und der Messzelle angeordnet ist. Eine derartige Stützfläche kann in dem Gehäuse rückseitig und/oder vorderseitig der Messzelle angeordnet sein, sodass diese gegen Kräfte in Axialrichtung auf Grund von Überdruck und/oder Unterdruck abgestützt ist.
  • Das thermoplastische Elastomer bildet vorzugsweise eine mechanische Verbindung zur Aufnahme von Kräften in Axialrichtung zwischen dem Gehäuse und der Messzelle aus. Das bedeutet, dass das thermoplastische Elastomer hinsichtlich seiner Materialeigenschaften und Hafteigenschaften an den verwendeten Materialien derart auszuwählen ist, dass die bei einem gewünschten Einsatzzweck auftretenden Kräfte in Axialrichtung einerseits von dem thermoplastischen Elastomer aufgenommen werden können und andererseits das thermoplastische Elastomer sowohl an der Messzelle als auch an dem Gehäuse derart stark haftet, dass keine Zerstörung der stoffflüssigen Verbindung auf Grund der Axialkräfte austritt.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Messanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche weist folgende Schritte auf:
    • – Bereitstellen oder Herstellen eines Gehäuses mit einer Messzellenaufnahme,
    • – Bereitstellen einer Messzelle,
    • – Einsetzen der Messzelle in das Gehäuse
    und zeichnet sich dadurch aus, dass ein thermoplastisches Elastomer zwischen das Gehäuse und/oder die Messzelle derart eingebracht wird, dass das thermoplastische Elastomer mit der Messzelle und dem Gehäuse eine stoffschlüssige Verbindung ausbildet.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl das Einsetzen der Messzelle in das Gehäuse als auch das Einbringen des thermoplastischen Elastomers zwischen das Gehäuse und die Messzelle automatisiert erfolgen, wobei das Einbringen vorzugsweise als Spritzgussverfahren ausgestaltet ist.
  • Sofern dies zur Erreichung besserer Adhäsionseigenschaften notwendig ist, kann eine Oberfläche des Gehäuses und/oder der Messzelle vor dem Einbringen des thermoplastischen Elastomers oberflächenbehandelt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann zur Erhöhung der Hafteigenschaften des thermoplastischen Elastomers an der Messzelle und/oder dem Gehäuse auf die Messzelle und/oder das Gehäuse vor dem Einbringen des thermoplastischen Elastomers eine Beschichtung mit gegenüber dem thermoplastischen Elastomer verbesserten Hafteigenschaften aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich können den thermoplastischen Elastomeren Silane als Additiv zur Verbesserung der Hafteigenschaften zugesetzt werden.
  • Eine besonders einfache Ausgestaltung des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann erreicht werden, wenn das thermoplastische Elastomer und/oder die Beschichtung und/oder das Gehäuse mit einem Mehrkomponentenspritzguss-Verfahren, vorzugsweise einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden. Durch die Verwendung eines Zweikomponenten-Spritzgussverfahrens, beispielsweise zum Herstellen des Gehäuses und zum anschließenden Einbringen des thermoplastischen Elastomers oder die Verwendung eines Zweikomponenten-Spritzgussverfahrens zum Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung und zum anschließenden Einbringen des thermoplastischen Elastomers kann die Anzahl der notwendigen manuellen Eingriffe deutlich reduzieren.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Schnittdarstellung einer Messzelle,
  • 2 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Messanordnung,
  • 3 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Messanordnung und
  • 4 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels mit einer Messanordnung.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Messzelle 5, wie sie in den nachfolgend gezeigten Messanordnungen 1 zum Einsatz kommen kann. Die Messzelle 5 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeformt und beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff gefertigt. An einer Stirnseite 13 der Messzelle 5, die vorliegend als Druckmesszelle ausgestaltet ist, ist eine drucksensitive Messmembran angeordnet, die bei dem Einsatz der Messzelle 5 mit einem mit einer Prozessumgebung I herrschenden Messdruck beaufschlagbar ist. An einer Mantelfläche 11 der Messzelle 5 ist ein Dichtmittel 7, das vorliegend als thermoplastisches Elastomer 7 ausgebildet ist, angeordnet. Das thermoplastische Elastomer 7 übergreift die Messzelle 5 rückseitig und hintergreift diese in Radialrichtung, sodass die Messzelle rückseitig (oben in der in 1 dargestellten Ansicht) ringförmig mit dem thermoplastischen Elastomer 7 bedeckt ist. Das thermoplastische Elastomer 7 ist mit der Messzelle 5 stoffschlüssig verbunden, d. h. dass das thermoplastische Elastomer 7 auf Grund molekularer und/oder atomarer Kräfte mit der Messzelle 5 verbunden ist.
  • In 2 ist die in 1 dargestellte Messzelle 5 in ein Gehäuse 3 eingesetzt dargestellt. Das Gehäuse 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmig, in Form eines Hohlzylinders ausgebildet. Das Gehäuse 3 weist einen Gehäuseinnenraum 31 auf, der vorderseitig in eine Messzellenaufnahme 33, das bedeutet eine Ausnehmung zur Aufnahme der Messzelle 5 mit einer nach außen springenden Stufe, die eine Stützfläche 35 definiert, übergeht. Die Messzellenaufnahme 33 ist derart dimensioniert, dass bei einer frontbündigen und zentrierten Anordnung der Messzelle 5 in der Messzellenaufnahme 33 in Radialrichtung ein Spalt zwischen dem Gehäuse 3 und der Messzelle 5 verbleibt. Ferner ist in Axialrichtung A rückseitig der Messzelle 5 ein Spalt zwischen der Stützfläche 35 und einer Rückseite der Messzelle 5 gebildet. Dieser Spalt ist, wie 2 zu entnehmen ist, mit dem thermoplastischen Elastomer 7 ausgefüllt. Das thermoplastische Elastomer 7 bildet sowohl mit der Messzelle 5 als auch mit dem Gehäuse 3 eine stoffschlüssige Verbindung aus, sodass durch das thermoplastische Elastomer 7 eine spaltfreie Abdichtung zwischen der Messzelle 5 und dem Gehäuse 7 erreicht wird.
  • Das thermoplastische Elastomer 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgewählt und dimensioniert, dass es in Axialrichtung wirkende Kräfte auf die Messzelle 5 aufnehmen und an das Gehäuse 3 weiterleiten kann. Insbesondere sind die Kontaktflächen zwischen dem thermoplastischen Elastomer 7 und der Messzelle 5 bzw. dem thermoplastischen Elastomer 7 und dem Gehäuse 3 derart dimensioniert, dass die Messzelle 5 entgegen beispielsweise auf Grund von Unterdrücken auftretenden Kräften in vorderseitiger Richtung in dem Gehäuse 3 gehalten wird.
  • In 3 ist eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels aus 2 gezeigt, wobei zur Erhöhung einer Diffusionsdichtigkeit sowie zur Verbesserung der Dichtungsmittel der dargestellten Anordnung das thermoplastische Elastomer 7 eine Stirnseite 13 der Messzelle 5 sowie eine Stirnfläche 15 des Gehäuses 3 in Radialrichtung übergreift. Durch eine derartige Ausgestaltung kann das Eindringen von Medium aus der Prozessumgehung I in den Spalt zwischen Messzelle 5 und Gehäuse 3 noch besser verhindert werden. Insbesondere kann auf diese Weise vermieden werden, dass sich das thermoplastische Elastomer 7 beim Abkühlen nach seiner Einbringung in den Bereich zwischen Messzelle 5 und Gehäuse 3 zurückzieht und dadurch ein ungewollter Spalt entsteht.
  • 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 1, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das Gehäuse 3 die Messzelle 5 vorderseitig mit einem umlaufenden nach innen springenden Steg 37 übergreift. Der Steg 37 stützt die Messzelle 5 in vorderseitiger Richtung ab, sodass die vorliegend gezeigte Ausführungsform besonders für Unterdruckanwendungen geeignet ist. Das thermoplastische Elastomer 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel sowohl auf der Mantelfläche 11 also auch ringförmig auf der Stirnfläche 13 der Messzelle 5 angeordnet. Sowohl die Mantelfläche 11 als auch die Stirnfläche 13 sind in einem Kontaktbereich mit dem thermoplastischen Elastomer 7 mit einer Beschichtung 9 zur Verbesserung der Hafteigenschaften des thermoplastischen Elastomers 7 an der Messzelle 5 versehen. Zusätzlich ist auch zwischen dem thermoplastischen Elastomer 7 und dem Gehäuse 3 eine Beschichtung 9 ausgebildet. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Beschichtung 9 optional ist und insbesondere ihre Zusammensetzung an das jeweilig in Kontakt stehende Material angepasst ist.
  • In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine keramische Druckmesszelle in ein metallisches Gehäuse eingesetzt, wobei sowohl die Druckmesszelle als auch das Gehäuse 3 eine Beschichtung 9 zur Verbesserung der Hafteigenschaften aufweisen.
  • Nachfolgend wird anhand des Ausführungsbeispiels aus 4 ein Verfahren zur Herstellung einer Messanordnung 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Messanordnung 1 wie sie in 4 dargestellt ist, umfasst insbesondere folgende Schritte:
    • – Bereitstellen eines Gehäuses 3 mit einer Messzellenaufnahme 33,
    • – Bereitstellen einer Messzelle 5,
    • – Beschichten der Messzelle 5 mit einer Beschichtung 9,
    • – Innenseitiges Beschichten des Gehäuses 3 mit einer Beschichtung 9,
    • – Einsetzen und Positionieren der Messzelle 5 in dem Gehäuse 3 und
    • – Einbringen eines thermoplastischen Elastomers 7 zwischen das Gehäuse 5 und die Messzelle 5 derart, dass das thermoplastische Elastomer 7 mit der Messzelle 5 und dem Gehäuse 3 eine stoffschlüssige Verbindung ausbildet.
  • Das Einbringen des thermoplastischen Elastomers 7 zwischen das Gehäuse 3 und die Messzelle 5 erfolgt mittels eines Spritzgussverfahrens, sodass die zuvor auf die Messzelle 5 und das Gehäuse 3 aufgebrachte Beschichtung 9, die vorliegend ebenfalls aus einem thermoplastischen Elastomer besteht, dass allerdings auf Grund eines Additivs verbesserte Hafteigenschaften an der Keramik der Messzelle bzw. dem Metall des Gehäuses aufweist, kann mittels eines Spritzgussverfahrens eingebracht werden.
  • Ist beispielsweise das Gehäuse 3 aus einem Kunststoff, beispielsweise aus einem Polyamid oder einem Polypropylen gefertigt, so können das Gehäuse und das Einbringen des thermoplastischen Elastomers in einem Bereich zwischen das Gehäuse 3 und die Messzelle 5 ebenfalls durch ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Messanordnung
    3
    Gehäuse
    5
    Messzelle
    7
    Dichtmittel/thermoplastisches Elastomer
    9
    Beschichtung
    11
    Mantelfläche
    13
    Stirnseite
    15
    Stirnfläche
    31
    Gehäuseinnenraum
    33
    Messzellenaufnahme
    35
    Stützfläche
    37
    Steg
    I
    Prozessumgebung
    A
    Axialrichtung
  • 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 Nicht-Patentliteratur
    • DIN ISO 18064 [0015]

Claims (16)

  1. Messanordnung (1) zur Erfassung wenigstens einer Messgröße eines Prozessmediums aufweisend ein Gehäuse (3) und eine in dem Gehäuse (3) angeordneten Messzelle (5), wobei die Messanordnung (1) wenigstens abschnittsweise mit einer das Prozessmedium aufweisenden Prozessumgebung (I) in Kontakt ist und wobei ein Gehäuseinnenraum (31) an einem Übergang von der Messzelle (5) zu dem Gehäuse (3) mittels eines Dichtmittels (7) gegen ein Eindringen des Prozessmediums abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (7) aus wenigstens einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist und eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse (3) und der Messzelle (5) aufweist.
  2. Messanordnung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (7) ausgewählt ist aus styrolbasierten thermoplastischen Elastomeren polyurethanbasierten thermoplastischen Elastomeren(TPU), Polyester basierende thermoplastische Elastomere (TPC), Polyamid basierende thermoplastische Elastomere(TPA), Silikon basierende thermoplastische Elastomere (Silikon-TPE), Olefin basierende thermoplastische Elastomere, Kautschuk basierende thermoplastische Elastomere strahlungsvernetzte thermoplastische Elastomere
  3. Messanordnung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe der styrolbasierten thermoplastischen Elastomere (TPS) TPS-SEBS(SEBS/PP, HSBC), TPS-SEPS(SEPS/PP, HSBC), TPS-SEEPS(SEEPS/PP, HSBC), TPS(SEEPS/PP), TPS(SEEBS/PPO), TPS(SBS), TPS(SSBS) und SEEPS-Blends umfasst, die Gruppe der polyurethanbasierten thermoplastischen Elastomere (TPU) TPU-ARES, TPU-ARET, TPU-AREE, TPU-ALES, TPU-ALET, TPU-ARCE und TPU-Blends umfasst, die Gruppe der polyesterbasierten thermoplastischen Elastomere (TPC) TPC-EE, TPC-ES und TPC-ET umfasst, die Gruppe der polyamidbasierten thermoplastischen Elastomere (TPA) TPA-ET mit PA6 und TPA-ET mit PA12 umfasst, die Gruppe der olefinbasierten thermoplastischen Elastomere (TPO) TPO/EPDM+PP) umfasst und die Gruppe der kautschukbasierten thermoplastischen Elastomere (TPV) TPV-EPDM+PP, PO-Elastomer/PP-V und SEEPS/PP-V umfasst.
  4. Messanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (5) im Wesentlichen aus Metall und/oder Keramik besteht und das Gehäuse (3) im Wesentlichen aus Metall und/oder Kunststoff und/oder Keramik besteht.
  5. Messanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) und/oder die Messzelle (5) an einer Kontaktfläche mit dem thermoplastischen Elastomer (7) eine Beschichtung (9) und/oder Oberflächenbehandlung aufweisen.
  6. Messanordnung (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) gegenüber dem thermoplastischen Elastomer (7) verbesserte Hafteigenschaften an dem Gehäuse (3) und/oder der Messzelle (5) aufweist.
  7. Messanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) einen an das Gehäuse (3) und/oder die Messzelle (5) angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.
  8. Messanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) ein Additiv, insbesondere eine Beimischung von Silan, vorzugsweise eines Aminosilans aufweist.
  9. Messanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (5) im Wesentlichen die Form eines geraden Zylinders aufweist, wobei das thermoplastische Elastomer (7) vorzugsweise wenigstens 50% einer Mantelfläche (11) des Zylinders, weiter bevorzugt, die gesamte Mantelfläche (11) bedeckt.
  10. Messanordnung (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (7) wenigstens Abschnittsweise, vorzugsweise ringförmig, eine Stirnseite (13) der Messzelle und/oder eine angrenzende Stirnfläche (15) des Gehäuses (3) bedeckt.
  11. Messanordnung (1) gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) eine Stützfläche (35) zur Abstützung der Messzelle in Axialrichtung (A) aufweist und das thermoplastische Elastomer (7) zusätzlich zwischen der Stützfläche (35) und der Messzelle (5) angeordnet ist.
  12. Messanordnung (1) gemäß einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (7) eine mechanische Verbindung zur Aufnahme von Kräften in Axialrichtung zwischen dem Gehäuse (3) und der Messzelle (5) ausbildet.
  13. Verfahren zur Herstellung einer Messanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen oder Herstellen eines Gehäuses (3) mit einer Messzellenaufnahme (33), – Bereitstellen einer Messzelle (5), – Einsetzen der Messzelle (5) in das Gehäuse (3) und dadurch gekennzeichnet, dass – Einbringen eines thermoplastischen Elastomers (7) zwischen das Gehäuse (3) und die Messzelle (5) derart, dass das thermoplastische Elastomer (7) mit der Messzelle (5) und dem Gehäuse (3) eine stoffschlüssige Verbindung ausbildet.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Gehäuses und/oder der Messzelle vor dem Einbringen des thermoplastischen Elastomers (7) oberflächenbehandelt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Gehäuse (3) und/oder die Messzelle (5) vor dem Einbringen des thermoplastischen Elastomers (7) wenigstens Abschnittsweise eine Beschichtung (9) mit gegenüber dem thermoplastischen Elastomer (7) verbesserten Hafteigenschaften aufgebracht wird.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (7) und/oder die Beschichtung (9) und/oder das Gehäuse (3) mit einem Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahren, vorzugsweise einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Citations (4)

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Title
DIN ISO 18064

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