DE102018131355A1 - Total gas measuring device with molded body - Google Patents
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Abstract
Messvorrichtung zur Bestimmung des Gesamtdrucks in einer Flüssigkeit gelöster Gase, umfassend ein gasgefülltes Messvolumen (2), welches von der Flüssigkeit durch eine flächige, semi-permeable, also flüssigkeitsdichte aber gasdurchlässige, Membran (3) getrennt ist, und ein Druckbestimmungsmittel (4), insbesondere einen im Messvolumen (2) angeordneter Drucksensor (41) mit einer angeschlossenen Auswerteelektronik (42), wobei die semi-permeable Membran (3) eine Oberseite (51) eines Formkörpers (5) überspannt und die Oberseite eine Kavität (50) aufweist, sodass das Messvolumen (2) durch Innenflächen der Kavität (50) sowie nicht den Formkörper (5) berührende Abschnitte der Membran (3) begrenzt ist.Measuring device for determining the total pressure of gases dissolved in a liquid, comprising a gas-filled measuring volume (2), which is separated from the liquid by a flat, semi-permeable, i.e. liquid-tight but gas-permeable membrane (3), and a pressure determining means (4), in particular a pressure sensor (41) arranged in the measuring volume (2) with connected evaluation electronics (42), the semi-permeable membrane (3) spanning an upper side (51) of a molded body (5) and the upper side having a cavity (50), so that the measuring volume (2) is limited by inner surfaces of the cavity (50) and sections of the membrane (3) not touching the molded body (5).
Description
Vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Gesamtdrucks in einer Flüssigkeit gelöster Gase, umfassend ein gasgefülltes Messvolumen, welches von der Flüssigkeit durch eine flächige, semi-permeable Membran getrennt ist, und ein Druckbestimmungsmittel, insbesondere ein im Messvolumen angeordneter Drucksensor mit einer angeschlossenen Auswerteelektronik, sowie ein Herstellungsverfahren und eine Verwendung einer solchen Messvorrichtung.The present invention relates to a measuring device for determining the total pressure of gases dissolved in a liquid, comprising a gas-filled measuring volume, which is separated from the liquid by a flat, semi-permeable membrane, and a pressure determining means, in particular a pressure sensor arranged in the measuring volume with connected evaluation electronics, and a manufacturing method and use of such a measuring device.
Die Messung oder Analyse der in einer Flüssigkeit gelösten Gase ist in einer Vielzahl technischer oder physiologischer Situationen relevant. Beispiele hierfür sind der Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffsättigung des Blutes, für Taucher auch der Stickstoffgehalt des Blutes, der Sauerstoffgehalt von Gewässern in der Meeresbiologie und der Fischzucht oder der Sauerstoffgehalt von Druckertinte oder Binderflüssigkeit für 3D-Druckern. Ein weiteres Beispiel sind die beim Betreiben eines ölgekühlten Transformators entstehenden (Kohlenwasserstoff-)Gase und Gasgemische, aus welchen sich Rückschlüsse über Art und Ausmaß von Defekten an dem Transformator ziehen lassen.The measurement or analysis of the gases dissolved in a liquid is relevant in a variety of technical or physiological situations. Examples of this are the oxygen content or the oxygen saturation of the blood, for divers also the nitrogen content of the blood, the oxygen content of water in marine biology and fish farming or the oxygen content of printer ink or binder liquid for 3D printers. Another example are the (hydrocarbon) gases and gas mixtures that arise when operating an oil-cooled transformer, from which conclusions can be drawn about the type and extent of defects on the transformer.
In vielen Fällen, wie etwa dem zuletzt genannten Beispiel, ist eine möglichst genaue Kenntnis des Anteils eines bestimmten Gases, also eine Gasanalyse, gewünscht. In einigen anwendungsrelevanten Fällen ist jedoch auch schon die Kenntnis des Gesamtgehalts der in der Flüssigkeit gelösten Gase ausreichend oder von sogar von alleinigem Interesse. Als ein Beispiel für ersteren Fall kann wieder der Anteil des im Wasser gelösten Sauerstoffs dienen. Dieser kann aus dem Gesamtanteil der darin gelösten Luft über die bekannten, temperaturabhängigen Verhältnisse von Sauerstoff zu Stickstoff und den restlichen Bestandteilen der Luft(Spurengase) bestimmt werden. Auch bei der Überwachung von ölgekühlten Transformatoren ist das grundsätzliche Vorhandensein von Schäden auch anhand des Gesamtpartialdrucks der gelösten Gase erkennbar.In many cases, such as the last-mentioned example, it is desirable to know the proportion of a particular gas as precisely as possible, that is to say a gas analysis. In some application-relevant cases, however, knowledge of the total content of the gases dissolved in the liquid is sufficient or even of sole interest. The proportion of the oxygen dissolved in the water can again serve as an example for the former case. This can be determined from the total proportion of the air dissolved therein via the known, temperature-dependent ratios of oxygen to nitrogen and the remaining components of the air (trace gases). When monitoring oil-cooled transformers, the basic presence of damage can also be seen from the total partial pressure of the dissolved gases.
Situationen in denen der Gesamtgehalt gelöster Gase für sich alleine bereits die relevante Größe darstellt sind beispielsweise die Überwachung von Fischzuchtbecken, da ein zu hoher Anteil gelöster Luft eine Schädigung der Kiemen von Fischen zur Folge haben kann.
Des Weiteren ist die Kenntnis des Gesamtgehalts auch auf dem Gebiet der Druckerei, sei es des konventionellen, zweidimensionalen Drucks oder des heute immer wichtigeren 3D-Drucks wichtig, da ein zu hoher Gehalt an gelösten Gasen, in der Regel Luft, zur Bildung von Gasbläschen in den Druckerdüsen führen kann, wodurch das Druckbild und die Druckqualität vermindert werden. Probleme treten hierbei schon bei einem Luft-Partialdruck in der Druckflüssigkeit (Druckertinte oder Binderflüssigkeit) weit unter dem Atmosphärendruck von ca. 1 bar auf, weswegen bei Verarbeitung und Lagerung von Druckflüssigkeiten genau auf einen ausreichenden Luft- bzw. gasdichten Verschluss zu achten ist.Situations in which the total content of dissolved gases in itself is the relevant quantity are, for example, the monitoring of fish farms, since too much dissolved air can damage the gills of fish.
Furthermore, knowledge of the total content is also important in the field of printing, be it conventional, two-dimensional printing or 3D printing, which is becoming increasingly important today, since an excessive content of dissolved gases, usually air, forms gas bubbles in can lead to the printer nozzles, which reduces the print image and print quality. Problems already occur with an air partial pressure in the pressure fluid (printer ink or binder fluid) well below the atmospheric pressure of approx. 1 bar, which is why care must be taken to ensure adequate air or gas-tight sealing when processing and storing pressure fluids.
Zur Messung des Gesamtgehalts in einer Flüssigkeit gelöster Gase sind im Stand der Technik Messvorrichtungen, üblicherweise als TDG (Total Dissolved Gas) Sensoren bezeichnet, bekannt, in welchen die Flüssigkeit durch eine semi-permeable Membran, also eine Membran welche nur von Teilchen in der Gasphase, nicht in der flüssigen Phase, durchdrungen werden kann, von einem gasgefüllten Messvolumen abgetrennt ist. In der Flüssigkeit gelöste Gase können nun durch die semi-permeable Membran hindurchtreten und in das Messvolumen des Sensors gelangen, sodass sich dort ein Druck einstellt, der dem Partialdruck aller gelösten Gase in der Flüssigkeit entspricht. Eine Messung des sich in dem Messvolumen einstellenden Drucks mittels eines Drucksensors gibt somit Aufschluss über den Anteil bzw. den Gesamtdruck aller in der Flüssigkeit gelösten Gase.To measure the total content of gases dissolved in a liquid, measuring devices are known in the prior art, usually referred to as TDG (Total Dissolved Gas) sensors, in which the liquid passes through a semi-permeable membrane, i.e. a membrane which contains only particles in the gas phase , cannot be penetrated in the liquid phase, is separated from a gas-filled measuring volume. Gases dissolved in the liquid can now pass through the semi-permeable membrane and into the measuring volume of the sensor, so that a pressure is established there that corresponds to the partial pressure of all dissolved gases in the liquid. A measurement of the pressure occurring in the measurement volume by means of a pressure sensor thus provides information about the proportion or the total pressure of all gases dissolved in the liquid.
Im Stand der Technik kommen Gasdrucksensoren mit einer einzelnen flächigen oder schlauchförmigen Membran zum Einsatz, um die Flüssigkeit vom Messvolumen abzutrennen.In the prior art, gas pressure sensors with a single flat or tubular membrane are used in order to separate the liquid from the measurement volume.
Aus den Veröffentlichungsschriften
Der grundsätzliche Nachteil von Messvorrichtungen mit schlauchförmiger Membran ist der vergleichsweise große Platzbedarf, die aufwendige Fertigung sowie die hohe mechanische Empfindlichkeit der schlauchförmigen Membran.From the publications
The fundamental disadvantage of measuring devices with a tubular membrane is the comparatively large space requirement, the complex manufacture and the high mechanical sensitivity of the tubular membrane.
Ein einfacher, dosenförmiger TDG-Sensor mit einer flächigen Membran ist in der Patentschrift
Vorliegende Erfindung hat sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe gestellt, eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Gesamtgasgehalts einer Flüssigkeit zu finden, welche eine kurze Reaktionszeit mit einer kompakten Bauform und einfacher und kostengünstiger Herstellung kombiniert.Against this background, the present invention has for its object to find a measuring device for determining the total gas content of a liquid, which combines a short reaction time with a compact design and simple and inexpensive manufacture.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ein zugehöriges Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 10 und eine Verwendung der Vorrichtung in einer Druckmaschine oder einem Drucker, insbesondere 3D-Drucker, gemäß Anspruch 11.This object is achieved by a device according to claim 1, an associated manufacturing method according to claim 10 and use of the device in a printing press or a printer, in particular a 3D printer, according to claim 11.
Ein wesentliches Element der erfindungsgemäßen Gesamtgasdruck-Messvorrichtung ist der Formkörper, der gewissermaßen die Basis oder das Grundgerüst der Vorrichtung bildet. Dieser Formkörper hat auf mindestens einer Seite, welche als Oberseite definiert wird, eine Kavität, also eine Einbuchtung oder konkave Aushöhlung. Zur Schaffung des gasgefüllten Messvolumens wird die Membran nun derart über dieser Kavität platziert und an dem Formkörper befestigt, dass die Kavität vollständig überspannt wird und die Membran mit dem Rand der Kavität vollumfänglich gasdicht verbunden ist.
Mit Hilfe des Druckbestimmungsmittels wird der sich im Messvolumen einstellenden Gasdruck überwacht. Hierzu wird zumindest ein Drucksensor des Druckbestimmungsmittels im oder angrenzend an das Messvolumen angeordnet.An essential element of the total gas pressure measuring device according to the invention is the molded body, which forms the basis or the basic structure of the device to a certain extent. On at least one side, which is defined as the upper side, this molded body has a cavity, that is to say an indentation or concave cavity. To create the gas-filled measuring volume, the membrane is now placed over this cavity and fastened to the molded body in such a way that the cavity is completely spanned and the membrane is fully gas-tightly connected to the edge of the cavity.
The gas pressure in the measuring volume is monitored with the aid of the pressure determination means. For this purpose, at least one pressure sensor of the pressure determination means is arranged in or adjacent to the measurement volume.
Hierbei ist zum Erreichen von kurzen Reaktions- und Messzeiten ein Formkörper zu wählen, der eine flache Kavität mit möglichst geringem Volumen aufweist. Die Kavität sollte flach sein, also eine laterale Erstreckung aufweisen, die weit größer ist, als ihre vertikale Erstreckung, um ein möglichst großes Verhältnis von Membranfläche zu Messvolumen zu erhalten.In order to achieve short reaction and measurement times, a molded body should be selected that has a flat cavity with the smallest possible volume. The cavity should be flat, that is, have a lateral extension that is far larger than its vertical extension in order to obtain the largest possible ratio of membrane area to measurement volume.
Die erfindungsgemäße Herstellung umfasst in ihrer allgemeinsten Ausprägung die Bereitstellung der Komponenten Membran, Druckbestimmungsmittel und Formkörper, welche sodann in anschließenden Schritten zusammengefügt werden. Die Reihenfolge der Verbindung zwischen Formkörper und Druckbestimmungsmittel bzw. Formkörper und Membran ist hierbei grundsätzlich beliebig. In der Praxis mag es jedoch von Vorteil sein, zunächst das Druckbestimmungsmittel, bzw. einen hierzu gehöhrenden Drucksensor im oder angrenzend an das, nach Anbringen der Membran unter Umständen nicht mehr zugängliche Messvolumen zu platzieren.In its most general form, the production according to the invention comprises the provision of the components membrane, pressure determination means and molded body, which are then assembled in subsequent steps. The sequence of the connection between the shaped body and the pressure determining means or shaped body and membrane is basically arbitrary. In practice, however, it may be advantageous to first place the pressure determination means, or a pressure sensor belonging to it, in or adjacent to the measurement volume that may no longer be accessible after the membrane has been attached.
Durch den Einsatz eines vorfertigbaren Formkörpers, über den nur noch die Membran gespannt und das Druckbestimmungsmittel eingesetzt werden muss, ist eine kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung möglich. Bei Verwendung eines Formkörpers geeigneter Ausgestaltung ist gleichzeitig die mechanische Robustheit und kompakte Bauform garantiert.The use of a prefabricated molded body, over which only the membrane has to be stretched and the pressure determination means has to be used, enables the measuring device according to the invention to be manufactured cost-effectively. When using a molded body with a suitable design, the mechanical robustness and compact design are guaranteed at the same time.
Erfindungsgemäß wird die hier vorgeschlagene kompakte und robuste Messvorrichtung in einem Drucker oder einer Druckmaschine eingesetzt zur Messung des Gesamtgasgehalts der darin verwendeten Druckflüssigkeiten, also der zur Erzeugung eines gewünschten Druckergebnisses von dem Drucker konsumierten und ausgegebenen Flüssigkeiten.According to the invention, the compact and robust measuring device proposed here is used in a printer or a printing press to measure the total gas content of the printing fluids used therein, that is to say the liquids consumed and output by the printer to produce a desired printing result.
Hierbei kann sie aufgrund ihrer geringen Bauform und ihrer Robustheit auch in beweglichen Teilen, insbesondere dem Druckkopf bzw. den Druckköpfen der Druckmaschine oder des Druckers integriert werden.Because of its small design and its robustness, it can also be integrated into moving parts, in particular the print head or print heads of the printing press or the printer.
Dies ist auch bei Druckmaschinen mit einer großen Zahl an Druckköpfen ökonomisch machbar, da die erfindungsgemäße Messvorrichtung einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.This is economically feasible even in printing machines with a large number of print heads, since the measuring device according to the invention is simple in construction and can be produced economically.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung wird hierbei so verwendet, dass sie einen Teil der Seitenwand einer starren Leitung oder einer Messkammer, welche in den (Druck-)Flüssigkeitsstrom eingeschaltet ist, ersetzt. Die Messvorrichtung wird hierzu derart in eine Öffnung in einer Seitenwand eingesetzt, dass die Membran vollständig in den mit (Druck-)Flüssigkeit gefüllten Innenraum ragt. Der untere Teil der erfindungsgemäßen Messvorrichtung inklusive einer Auswerteeinheit des Druckbestimmungsmittels verbleibt hingegen außerhalb der Leitung oder der Messkammer und damit außerhalb der Flüssigkeit. Die Abdichtung zwischen Seitenwand und Messvorrichtung, genauer der Außenfläche des Formkörpers der Messvorrichtung, kann durch Formschluss (Einpressen mit oder ohne Dichtring) oder Materialschluss (Einkleben) sichergestellt werden.The measuring device according to the invention is used here in such a way that it replaces part of the side wall of a rigid line or a measuring chamber which is switched into the (pressure) liquid flow. For this purpose, the measuring device is inserted into an opening in a side wall in such a way that the membrane projects completely into the interior filled with (pressure) liquid. The lower part of the measuring device according to the invention, including an evaluation unit of the pressure determination means, however, remains outside the line or the measuring chamber and thus outside the liquid. The seal between the side wall and the measuring device, more precisely the outer surface of the shaped body of the measuring device, can be ensured by positive locking (pressing in with or without a sealing ring) or material locking (gluing).
Vorteilhafte Weiterbildungen vorliegender Erfindung werden im Folgenden vorgestellt. Sie können einzeln oder in Kombination realisiert werden, solange sie sich nicht gegenseitig ausschließen.Advantageous developments of the present invention are presented below. They can be implemented individually or in combination, as long as they are not mutually exclusive.
In bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung ist das Verhältnis der vertikalen Erstreckung, also der Höhe, der Kavität des Formkörpers zu ihrer lateralen Erstreckung, insbesondere bei einer runden Kavität ihrem Durchmesser, kleiner als 1:4, besonders bevorzugt kleiner als 1:10.In preferred embodiments of the present invention, the ratio of the vertical extent, that is to say the height, of the cavity of the shaped body to its lateral extent, in particular in the case of a round cavity, its diameter is less than 1: 4, particularly preferably less than 1:10.
Um ausreichend robust zu sein sollte der Formkörper im Vergleich zu seinen Abmessungen nicht zu dünnwandig ausgeführt werden. Insbesondere sollte die Gesamthöhe des Formkörpers, also seine Erstreckung in eine zu einer Normalen auf die Oberseite parallele Richtung, mindestens das dreifache der Höhe, also vertikalen Erstreckung, der Kavität betragen.In order to be sufficiently robust, the molded body should not be made too thin-walled compared to its dimensions. In particular, the total height of the molded body, ie its extent in a direction parallel to a normal to the top, at least three times the height, that is to say vertical extent, of the cavity.
Im Inneren der Kavität auf der Oberseite des Formkörpers sind in manchen Ausführungsformen vorliegender Erfindung Stützstrukturen eingebracht und/oder integral auf dem Formkörper angeformt, welche sich bis zur Membran erstrecken, so dass diese zumindest bei einer Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeit im Außenraum und dem Messvolumen auf der Oberseite der Stützstukturen aufliegt und somit abgestützt wird.
Der Grundriss dieser Stützstrukturen ist im Rahmen vorliegender Erfindung weitgehend beliebig, solange nur genügend vorhanden sind, um ihre Abstützungsfunktion hinreichend zu erfüllen. Eine weitere Funktion der Stützstrukturen besteht jedoch auch darin, das Volumen der Kavität und damit des Messvolumens zu minimieren um die Reaktionszeit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zu erhöhen. Hinsichtlich der Anordnung der Stützstrukturen ist darauf zu achten, dass zwischen allen Teilvolumina des Messvolumens ein zügiger Gasaustausch stattfinden kann.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen können die Stützstrukturen Säulen, insbesondere um einen Mittelpunkt angeordnete bogenförmige oder strahlenförmige Rippen, Keile oder auch anders geformte Strukturen sein.In some embodiments of the present invention, support structures are introduced and / or integrally formed on the shaped body in the interior of the cavity on the upper side of the shaped body, which extend as far as the membrane, so that this at least when there is a pressure difference between the liquid in the outer space and the measurement volume on the The top of the support structures rests and is thus supported.
The floor plan of these support structures is largely arbitrary within the scope of the present invention, as long as there are only enough to adequately fulfill their support function. Another function of the support structures, however, is to minimize the volume of the cavity and thus the measurement volume in order to increase the response time of the measuring device according to the invention. With regard to the arrangement of the support structures, care must be taken that a rapid gas exchange can take place between all partial volumes of the measurement volume.
In particularly preferred refinements, the support structures can be columns, in particular curved or radiating ribs, wedges or other structures which are arranged around a center.
Der bevorzugt aus Kunststoff, Metall, Keramik, Glas oder Holz vorgefertigte Formkörper der Messvorrichtung weist bevorzugt einen runden Grundriss und einen in etwa rechteckigen Querschnitt auf, der im unteren Bereich in der Art eines Standfußes oder Stopfens verbreitert sein und an der Außenseite unterhalb des die Membran abstützenden Randbereichs eine umlaufende Kehlung aufweisen kann.
Die Verbreiterung dient bei der Montage der Messvorrichtung in einer Öffnung einer Wand eines mit der zu messenden Flüssigkeit gefüllten Behältnisses, etwa eines Tanks, Reservoirs, Rohres oder auch einer in ein Rohr oder eine Leitung zwischengeschaltete Messkammer, als Anschlag, welcher verhindert, dass die Vorrichtung versehentlich zu weit oder auch nicht weit genug in das Innere des Behältnisses geschoben wird. Des Weiteren wird durch die Verbreiterung auch bei den Ausführungsformen vorliegender Erfindung mit in den Formkörper integrierter Auswerteeinheit des Druckbestimmungsmittels der hierfür zur Verfügung stehende Raum erhöht.
Die Kehlung dient vorwiegend als Sitz für einen Dichtring, mittels welchem die Abdichtung zwischen einer Wand und der Außenfläche des Formkörpers sichergestellt wird. Darüber hinaus ermöglicht sie auch einen sichereren Sitz einer über den Formkörper gespannten Membran, sofern deren Kragen bis in den Bereich der Kehlung reicht und somit den die Kavität umgebenden Randbereich des Formkörpers leicht hintergreift.The molded body of the measuring device, which is preferably prefabricated from plastic, metal, ceramic, glass or wood, preferably has a round outline and an approximately rectangular cross section, which is widened in the lower region in the manner of a base or plug and on the outside below which the membrane supporting edge area can have a circumferential groove.
The widening serves as a stop when mounting the measuring device in an opening of a wall of a container filled with the liquid to be measured, such as a tank, reservoir, pipe or also a measuring chamber interposed in a pipe or a line, which prevents the device is accidentally pushed too far or not enough into the inside of the container. Furthermore, the widening also increases the space available for this in the embodiments of the present invention with an evaluation unit of the pressure determination means integrated in the molded body.
The groove mainly serves as a seat for a sealing ring, by means of which the seal between a wall and the outer surface of the molded body is ensured. In addition, it also enables a securely seated membrane stretched over the molded body, provided that its collar extends into the area of the groove and thus slightly engages behind the edge region of the molded body surrounding the cavity.
In manchen Ausgestaltungen des Formkörpers weist dieser eine von der Oberseite zu einer gegenüberliegenden Unterseite durchgängige Öffnung auf, welche in der Kavität mündet und welche bevorzugt in einem Symmetriepunkt der Kavität, bei einer kreisrunden Kavität etwa im Mittelpunkt, angeordnet ist. In diese Öffnung kann ein Drucksensor des Druckbestimmungsmittels untergebracht werden indem er gasdicht schließend eingesetzt, insbesondere eingepresst oder eingeklebt wird.In some configurations of the molded body, the latter has an opening which is continuous from the top to an opposite underside and which opens into the cavity and which is preferably arranged at a point of symmetry of the cavity, in the case of a circular cavity approximately at the center. A pressure sensor of the pressure determination means can be accommodated in this opening by inserting it in a gas-tight manner, in particular pressing it in or gluing it in.
Die flächige Membran wird auf dem Formkörper bevorzugt dadurch befestigt, dass auf den Formkörper aufgespannt wird, indem ein Kragen der Membran den Rand der Oberseite des Formkörpers umgreift. Besonders bevorzugt hintergreift der Kragen der Membran die Randstruktur mittels einer unter der Randstruktur in der Außenseite des Formkörpers vorhandenen umlaufenden Kehlung. Alternativ oder zusätzlich ist die Membran mit dem Randbereich und oder den Stützstrukturen verklebt um einen festeren Halt oder eine bessere Abdichtung zu garantieren. Dies erschwert jedoch den Wechsel der Membran bei Beschädigung oder altersbedingter Funktionseinbuße. Da der Druck im Messvolumen üblicherweise deutlich geringer ist, als in der Flüssigkeit, ist ein Verspannen zumeist völlig ausreichend.The flat membrane is preferably fastened to the shaped body in that it is clamped onto the shaped body by a collar of the membrane engaging around the edge of the upper side of the shaped body. The collar of the membrane particularly preferably engages behind the edge structure by means of a circumferential fillet present under the edge structure in the outside of the molded body. Alternatively or additionally, the membrane is glued to the edge area and or the support structures in order to guarantee a firmer grip or a better seal. However, this makes it difficult to change the membrane in the event of damage or loss of function due to age. Since the pressure in the measuring volume is usually significantly lower than in the liquid, tensioning is usually completely sufficient.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird in einem vorhergehenden Schritt ein geeigneter Formkörper durch Gießen eines verflüssigten Materials in eine NegativForm, durch Herausformung aus einem Block geeigneten Materials mittels eines zerspanendes Formungsverfahren oder durch ein additives Herstellungsverfahren (3D Druck) hergestellt.In one embodiment of the manufacturing method according to the invention, a suitable molded body is produced in a previous step by pouring a liquefied material into a negative mold, by molding it out of a block of suitable material by means of a machining shaping method or by an additive manufacturing method (3D printing).
Weist der bereitgestellte oder so hergestellte Formkörper keine Geeignete Aufnahmemöglichkeit für ein Druckbestimmungsmittel auf, so kann dies in einem dem Zusammenbau vorangehenden Schritt geschaffen werden, etwa indem in geeigneter Weise, beispielsweise durch ein Bohrverfahren, eine in der Kavität mündende, von der definitionsgemäßen Oberseite bis zu einer ihr gegenüberliegenden Unterseite durchgängige Öffnung geschaffen wird, in welche der Drucksensor des Druckbestimmungsmittels gasdicht eingesetzt werden kann. Um das hierdurch geschaffene zusätzliche Totvolumen des Sensors, also die effektive Vergrößerung des Messvolumens, möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, den Drucksensor möglichst weit oben innerhalb dieser Öffnung einzufügen.If the shaped body provided or produced in this way does not have a suitable accommodation option for a pressure determination means, this can be created in a step preceding the assembly, for example by appropriately, for example by means of a drilling process, an opening in the cavity from the upper side as defined up to an opposite underside through opening is created, in which the pressure sensor of the pressure determining means can be used gas-tight. In order to keep the additional dead volume of the sensor created thereby, that is to say the effective enlargement of the measuring volume, as low as possible, it is proposed to insert the pressure sensor as far as possible within this opening.
Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile vorliegender Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren vorgestellten Ausführungsbeispielen. Diese sollen vorliegende Erfindung nur erläutern und in keiner Weise das in den unabhängigen Ansprüchen wiedergegebene allgemeine Prinzip der Erfindung einschränken.Further properties, features and advantages of the present invention result from those presented below with reference to the figures Embodiments. These are only intended to illustrate the present invention and in no way limit the general principle of the invention set out in the independent claims.
Es zeigen:
-
1 : perspektivische Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform eines Formkörpers einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung -
2 : in zwei Teilfiguren, Querschnitte durch eine den Formkörper aus1 verwendende, sowie eine leicht abgewandelte erfindungsgemäße Messvorrichtung -
3 : in zwei Teilfiguren, Draufsichten auf weitere Ausgestaltungen des Formkörpers einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung
-
1 : Perspective views of a preferred embodiment of a shaped body of a measuring device according to the invention -
2nd : in two sub-figures, cross sections through one of the molded body1 using, as well as a slightly modified measuring device according to the invention -
3rd : in two partial figures, plan views of further configurations of the molded body of a measuring device according to the invention
In
Teilfigur A zeigt eine Ansicht von schräg oben. Der Formkörper
Letztere ist, wie aus Teilfigur B, welche eine perspektivische Unteransicht dargestellt, hervorgeht von der Oberseite
Um den Halt einer flächigen Membran über die Kavität gespannten Membran zu verbessern, weißt der Formkörper
The latter is, as from partial figure B, which shows a perspective bottom view, from the top
The molded body knows to improve the hold of a flat membrane stretched over the
In beiden Ausführungsformen ist über die Oberseite des Formkörpers
In der Variante nach Teilfigur A reichen die Stützstrukturen
In both embodiments is over the top of the molded
In the variant according to sub-figure A, the support structures are sufficient
In beiden Varianten weist die Kavität
Im Inneren der durchgängigen Öffnung
Inside the through
In Teilfigur B ist auch angedeutet, wie die Messvorrichtung verwendet werden kann, indem sie in eine Öffnung einer Wand
In Teilfigur A sind als Stützstrukturen zum Abstützen der in der vollständigen Messvorrichtung die Oberseite
In der in Teilfigur B gezeigten alternativen Ausführung sind säulenförmige Stützstrukturen
In sub-figure A are the support structures for supporting the upper side in the
In the alternative embodiment shown in sub-figure B are
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- MessvorrichtungMeasuring device
- 22nd
- MessvolumenMeasuring volume
- 33rd
- Membranmembrane
- 3131
- Kragencollar
- 44th
- DruckbestimmungsmittelPressure determining means
- 4141
- DrucksensorPressure sensor
- 4242
- Auswerteeinheit Evaluation unit
- 55
- FormkörperMolded body
- 5050
- Kavitätcavity
- 5151
- OberseiteTop
- 52, 52', 52"52, 52 ', 52 "
- StützstrukturenSupport structures
- 5353
- Unterseitebottom
- 5555
- Randedge
- 5656
- KehlungThroat
- 5757
- VerbreiterungBroadening
- 5959
- Öffnung opening
- 66
- Wandwall
- 6161
- Dichtring Sealing ring
- 100100
- Flüssigkeitsraum Fluid space
- hH
-
vertikale Erstreckung der Kavität
50 vertical extension of thecavity 50 - dd
-
laterale Erstreckung der Kavität
50 lateral extension of thecavity 50
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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