DE1573680B2

DE1573680B2 - Piezoelektrischer Druckgeber

Info

Publication number: DE1573680B2
Application number: DE19661573680
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Freiburg Hatschek (Schweiz); Rudolf Graz Zeiringer (Oesterreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-12-09
Filing date: 1966-12-05
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DE1573680C3; DE1573680A1; CH445152A

Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Druckgeber mit einer das Piezoelement enthaltenden, von einem Kühlflüssigkeitsraum umgebenen Vorspannhülse und einer den Kühlflüssigkeitsraum abschließenden, mit dem Boden der Vorspannhülse verbundenen Membrane, und bei dem eine Kompensation relativ

langsamer Temperaturänderungen vorgesehen ist.

Bei diesen Druckgebern, die vielfach hohen Wärmebelastungen ausgesetzt sind, ist die Temperaturkompensation zur Vermeidung von Meßfehlern zufolge unterschiedlicher Wärmedehnungen der funktionswichtigen Geberteile vorgesehen.

Bei bekannten Geberausführungen wird diese Temperaturkompensation durch Verwendung möglichst derselben oder hinsichtlich ihrer Wärmedehnung äquivalenten Materialen, zumindest für das Gebergehäuse und die Vorspannhülse, und allenfalls eine besondere Formgebung der Membrane erreicht. Bekannt ist ferner der Ausgleich der unterschiedlichen Temperaturdehnungen der metallischen Vorspannhülse und des darin eingeschlossenen Piezoelementes durch eine zwischen dem Piezoelement und dem Boden der Vorspannhülse angeordnete Metallscheibe entsprechenden Dehnungsverhaltens. Diese Metallscheibe soll bei Erwärmung des Gerätes die Dehnungsunterschiede zwisehen Quarzsatz und Vorspannhülse ausgleichen.

Die praktische Erfahrung mit bekannten temperaturkompensierten Druckgebern hat indessen zu der Erkenntnis geführt, daß die Temperaturkompensation erst nach einiger Zeit, je nach Ausführung nach etwa 1 bis 5 Sekunden, voll wirksam wird und solange aufrecht bleibt als annähernd stabile Temperaturverhaltnisse herrschen. Bei kurzzeitiger Temperatureinwirkung (Temperaturschock) wurde bei den bekannten temperaturkompensierten Druckgebern eine Änderung der Druckanzeige bei konstantem Druck beobachtet. Mit diesem Verhalten ist daher eine Meßunsicherheit verbunden, die insbesondere Druckmessungen bei kurzzeitigen Temperaturspitzen problematisch erscheinen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Störeinflüsse kurzzeitiger Temperatureinwirkungen zu beseitigen und einen Druckgeber zu schaffen, der eine für alle Betriebsverhältnisse voll wirksame Temperaturkompensation besitzt.

Man erreicht dies erfindungsgemäß dadurch, daß zum Ausgleich kurzzeitiger Temperaturspitzen auf der dem Piezoelement abgewandte Seite des Bodens der Vorspannhülse ein im wesentlichen scheibenförmiger Wärmeschild angeordnet ist. Unter »Wärmeschild« sind sowohl Wärmeisolierkörper als auch Wärmestaukörper zu verstehen. Durch diese Maßnahme wird der Wärmeaustausch zwischen dem heißen Druckmedium und jenen Teilen des Druckgebers, die besonders zu temperaturbedingten Formänderungen neigen, z. B. der Membrane selbst, aber auch der Vorspannhülse, beträchtlich verzögert. Dies hat zur Folge, daß hohe Wärmebelastungen von kurzer Dauer auf den Spannungszustand des Piezoelementes und damit auf das Meßergebnis ohne Einfluß bleiben. Die Anordnung des Wärmeschildes kann so getroffen werden, daß die besonders temperaturempfindlichen Geberteile, vor allem die Membrane, eine an allen Stellen möglichst gleichmäßige Erwärmung erfahren. Demgemäß ist der Wärmeschild vornehmlich an jenen Stellen anzubringen, welche, sei es durch mangelhafte Kühlung dieser Bereiche oder auf Grund ungünstiger Querschnittverhältnisse, rasch hohe Temperaturwerte annehmen. Mit der Vergleichmäßigung der Erwärmung der funktionswichtigen Teile des Gebers durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden nicht nur die zu Verformungen Anlaß gebenden Wärmespannung in diesen Teilen vermieden, sondern es kommt zu einer Annäherung an den stationären Wärmezustand des Gebers, der sich im

Dauerbetrieb einstellt. Das bedeutet aber, daß sich der an sich temperaturkompensierte Geber gegenüber kurzzeitigen Wärmebelastungen ebenso unempfindlich zeigt, wie bei andauernder Wärmebelastung.

Der Wärmeschild kann in Ausgestaltung der Erfindung als Belag aus wärmeisolierendem Material ausgebildet und an der Außenfläche der Membrane angebracht sein. Der durch die Kühlflüssigkeit nicht unmittelbar bespülte, am Boden der Vorspannhülse anliegende Mittelteil der Membrane stellt eine thermisch besonders hoch belastete Zone dar, die sich weitaus rascher erwärmt als die übrigen, zum Teil von der Kühlflüssigkeit direkt bespülten Teile der Membrane. Der an der Außenfläche der Membrane als Belag angebrachte Wärmeschild schirmt nun die Membranmitte gegen die unmittelbaren Hitzeeinwirkungen von außen ab, so daß eine zumindest annäherend gleichmäßige Erwärmung der gesamten Membrane erreicht wird. Ohne diese Abschirmung durch den Wärmeschild wäre ein Verziehen der in der Mitte stärker erwärmten Membrane unvermeidbar, da sich die zur Vermeidung einer Spaltfederung und zwecks Übertragbarkeit auch unter dem Atmosphärendruck liegender Meßdrücke unter Vorspannung montierte Membrane wie eine gewölbte Platte verhält, deren Wölbung sich bei ungleichmäßiger Erwärmung bzw. Abkühlung verändert. Eine größere Erwärmung des Membranmittelteiles würde daher eine Vergrößerung der Wölbung und somit eine Verkleinerung des Anpreßdruckes der Membrane am Boden der Vorspannhülse bewirken. Die vorgesehene Abschirmung des Membranmittelteiles durch den Isolierbelag beugt dieser Erscheinung vor.

Eine gleichmäßige Erwärmung der Membrane kann aber auch durch ein Wärmeschild erreicht werden, der in Ausgestaltung der Erfindung von dem mit vergrößerter Wandstärke ausgeführten zylindrischen Mittelteil der Membrane gebildet ist. Der Membranmittelteil besitzt somit infolge seiner größeren Masse auch ein größeres Wärmespeichervermögen, so daß sich dieser Teil der Membrane langsamer erwärmt als dies bei einer Membrane mit durchgehend gleicher Wandstärke der Fall wäre. Durch entsprechende Bemessung des verstärkten Teiles der Membrane kann auch hier eine gleichmäßige Erwärmung der gesamten Membrane erzielt und damit der durch kurzzeitigen Temperatureinflüß verursachte Fehler unterdrückt werden.'...,.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in Ausgestaltung der Erfindung der mit vergrößerter Wandstärke ausgeführte zylindrische Mittelteil der Membrane als nach innen vorspringender, mit seiner ganzen Fläehe am Boden der Vorspannungshülse anliegender Ansatz ausgebildet und ist an der Außenseite dieses Ansatzes eine zylindrische Vertiefung vorgesehen, die den wärmeisolierenden Belag als zusätzlichen Wärmeschild enthält. An der Verzögerung des Temperaturausgleiches zwischen dem Wärmeträger und dem Membranmittelteil nehmen außer dem Wärmeisolierbelag und dem mit vergrößerter Wandstärke ausgeführten zylindrischen Mittelteil der Membrane auch die nunmehr unmittelbar von der Kühlflüssigkeit bespülten Mantelflächen des nach innen vorspringenden Ansatzes der Membrane teil. Durch den nach innen gerichteten Ansatz wird zugleich auf verschiedene Anwendungsfälle des Gebers Rücksicht genommen, bei denen ein nach außen vorstehender Membranmittelteil stören würde. Eine nach außen hin ebenflächige Membrane ist außerdem gegen mechanische Beschädigung besser geschützt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann bei Verwendung einer Ringmembrane zwischen Vorspannhülse und Gebergehäuse der Wärmeschild zwischen dem Boden der Vorspannhülse in einem mit dem Boden verbundenen hohlen Fortsatz so eingesetzt sein, daß er zwischen dem Boden und einem an den Fortsatz anschließenden Bodenkörper unter Vorspannung steht, wobei die Ringmembrane mit ihrem Innenring in den Bodenkörper eingepreßt ist und der Hohlraum zwischen dem Fortsatz und dem Wärmeschild mit dem Kühlflüssigkeitsraum in Verbindung steht. Diese Maßnahmen sind mit Vorteil bei Gebern mit Ringmembrane anwendbar, bei denen die Abweichung des Meßdruckes bei kurzzeitigem Temperatureinfluß nicht unmittelbar mit dem Temperaturverhalten der Membrane selbst zusammenhängt. Bei solchen Gebern läßt sich die Fehlanzeige bei kurzzeitiger Erwärmung (Temperaturschock) dadurch erklären, daß der Wärmefluß von dem der Temperatureinwirkung unmittelbar ausgesetzten Boden der Vorspannhülse an den Übergangsstellen zum dünnwandigen Mantel der Hülse vorübergehend eine Stauung erfährt. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß das Hülsenmaterial ein besserer Wärmeleiter als die in der Vorspannhülse eingeschlossene Quarzsäule ist, so daß der Wärmestrom im Bereich des Hülsenbodens zum Überwiegenden Teil radial nach außen abgelenkt wird. Die dadurch hervorgerufene Dehnung der Vorspannhülse gegenüber dem Piezoelement simuliert daher einen Druckabfall. Die vorgesehene Anordnung des Wärmeisolierkörpers bringt die für die Fehlanzeige verantwortliche Wärmestauung zum Verschwinden. Der .Wärmeisolierkörper, der zwecks Vermeidung einer Spaltfederung im hohlen Fortsatz der Vorspannhülse selbst unter Vorspannung zu montieren ist, und dessen Wärmeleitzahl noch bedeutend kleiner als die von Quarz ist, bildet gewissermaßen eine Sperrzone, die den direkten Wärmeaustausch zwischen dem Druckmedium als Wärmeträger und dem Boden der Vorspannhülse weitgehend unterbindet. Die von außen an den Bodenteil des hohlen Fortsatzes der Vorspannhülse herangeführte Wärme kann daher nur über den relativ kleinen Querschnitt der Außenwand des hohlen Fortsatzes abfließen-und wird von diesen Wänden unmittelbar an das Kühlwasser abgegeben. Hiefür ist es besonders vorteilhaft, auch den Innenraum des hohlen Fortsatzes in das Kühlflüssigkeitssystem miteinzubeziehen. Da bei dieser Ausbildung des Gebers tatsächlich nur mehr ein Bruchteil der an der Membranseite zugeführten Wärme an den dünnwandigen Mantel der Vorspannhülse gelangt, gleichgültig ob es sich um eine einmalige, kurzzeitige oder um eine dauernde Wärmezufuhr handelt, können auch die bisher üblichen Maßnahmen zur Temperaturkompensation des Gebers bei Dauerbetrieb von geringerer Wirksamkeit sein. So kann beispielsweise eine zum Ausgleich der verschieden großen Wärmedehnungen der Vorspannhülse und des darin eingeschlossenen Piezoelementes zwischen diesem und dem Boden der Vorspannhülse eingesetzte Kompensationsscheibe aus Aluminium, Kupfer oder dergleichen Metallen mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wesentlich dünner als bisher ausgebildet werden.

Eine weitere Verbesserung des Temperaturverhaltens läßt sich in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, daß der vom Mittelteil der Membrane gebildete Wärmeschild einen nach außen vorspringenden tellerartigen Ansatz aufweist, der den flexiblen Teil der Membrane mindestens teilweise mit Abstand über-

greift. Der flexible, dünnwandige Membranteil, der naturgemäß gegenüber schroffen Temperaturänderungen besonders empfindlich ist, wird durch den tellerartigen Ansatz gegenüber einem unmittelbaren Temperaturangriff von der Meßstelle her weitgehend abgeschirmt. Das heiße Druckmedium gelangt zuerst an den tellerartigen Ansatz des den Wärmeschild bildenden Membranmittelteiles, welcher wegen seiner relativ großen Masse als Wärmestaukörper wirkt, und erwärmt diesen nur allmählich, so daß Temperaturspitzen auf die angrenzenden Geberteile nahezu ohne Einfluß bleiben. Durch die Abschirmung des flexiblen Membranteiles nimmt auch dieser hochempfindliche Teil schroffe Temperaturänderungen nur in stark gedämpftem Ausmaß an. ,

Abgesehen von den thermischen Vorzügen einer solchen Geberausführung, die einen nahezu vollkommenen Ausgleich der Fehler durch kurzzeitigen Temperatureinfluß gewährleistet, ist durch den tellerartigen Ansatz auch ein besonderer Schutz des impfindlichen flexiblen Membranteiles vor mechanischen Beschädigungen gegeben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die dem flexiblen Teil der Membrane zugekehrte Ringfläche des tellerartigen Ansatzes mit einem Belag aus wärmeisolierendem Material als zusätzlicher Wärmeschild versehen sein. Damit wird zwischen der dem Temperatureinflüssen unmittelbar ausgesetzten Außenflächen des tellerartigen Ansatzes und dem flexiblen Teil der Membrane eine Wärmeisolierzone geschaffen, die den Wärmeaustausch zwischen dem heißen Druckmedium und der wirksamen Membranfläche noch weiter verringert. Schroffe Temperaturänderungen bleiben daher nahezu ohne Einfluß auf die Membrane. Zwischen dem wärmeisolierenden Belag und dem flexiblen Teil der Membrane muß selbstverständlich ein Luftspalt verbleiben, damit die freie Beweglichkeit der Membrane bei Druckänderungen gewahrt bleibt.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt,

F i g. 1 die Ansicht eines Druckgebers,

F i g. 2 eine bevorzugte Ausführung des Gebers im Axialschnitt mit Beschränkung auf den wesentlichen Bereich, die

F i g. 3 bis 6 je ein weiteres Ausführungsbeispiel, gleichfalls in teilweiser Axialschnittdarstellung.

Der Druckgeber 1 enthält in einem zylindrischen Gebergehäuse 2 mit abgesetztem Gewindeteil 3 in seinem stirnseitig durch eine Membrane 4 verschlossenen Innenraum das druckaufnehmende Piezoelement. An der der Membrane 4 gegenüberliegenden Stirnseite ist in der Mitte die zum nichtdargestellten Ladungsverstärker führende Meßleitung 5 herausgeführt. Neben der Meßleitung 5 befinden sich die beiden Kühlwasseranschlüsse 6, die mit dem Kühlwasserraum 17 im Inneren des Gebergehäuses 2 in Verbindung stehen.

Die Geberausführungen nach F i g. 2, 3, 4 und 6 unterscheiden sich nur durch die besondere Ausbildung der Membrane, deren aufgebogener Rand bei allen diesen Ausführungen durch je eine innenliegende sowie eine außenliegende Ringschweißnaht 7 mit der ringförmigen Stirnfläche des Gewindeteiles 3 verbunden ist. Im Inneren des Gebergehäuses 2 und koaxial zu diesem ist ein abgesetzt zylindrischer Einsatz 8 angeordnet, an dessen Absatz eine Vorspannhülse 9 mittels ringförmiger Schweißnähte 10 angeschlossen ist. In die zentrale Bohrung des zylindrischen Einsatzes 8 ist ein Isolierrohr 11 eingesetzt, welches etwa über die Stirnfläche des in die Vorspannhülse 9 hineinragenden Teiles des Einsatzes 8 vorsteht. Die Innenwand der Vorspannhülse 9 ist nahezu über ihre ganze Länge durch eine dünnwandige Hülse 12 aus Polytetrafluoräthylen abisoliert.

Innerhalb der Hülse 12 befindet sich das aus mehreren scheibenförmigen Schichtquarzen 13 gebildete Piezoelement, welches unter Zwischenlage einer Temperaturkompensationsscheibe 14 aus Aluminium, Kupfer

ίο oder einem anderen Metall mit großer Wärmedehnzahl zwischen dem Boden 16 der Vorspannhülse 9 und der Stirnfläche des zylindrischen Einsatzes 8 unter Vorspannung eingesetzt ist. Das Piezoelement steht über eine zentral durch das Isolierrohr 11 geführte An-Schlußleitung 15 mit der Meßleitung 5 in Verbindung. Die an sich bekannte Anordnung und Verbindung der Elektroden des Piezoelementes sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt. . ·.■■..·

Bei der Ausführung nach F i g. 2 besitzt die Membrane 4 einen nach innen vorspringenden und mit seiner ganzen Fläche am Boden 16 der Vorspannhülse 9 anliegenden zylindrischen Ansatz 18. An der Außenseite des verstärkten Membranmittelteiles ist eine zylindrische Vertiefung vorgesehen, in der sich ein einen Wärmeschild bildender wärmeisolierender Belag 19 befindet. Dieser Belag 19 schirmt den Mittelteil der Membrane 4 gegen die unmittelbare Temperatureinwirkung von außen ab. Da zugleich auch die Masse der Membrane durch den zylindrischen Ansatz 18 in diesem Bereich wesentlich vergrößert ist, ist auch dieser Teil an der Bildung des Wärmeschildes beteiligt, und es erwärmt sich die Membrane in ihrem Mittelteil wesentlich langsamer als eine Membrane mit einheitlicher Wandstärke. Durch spezielle Auswahl des den Belag 19 bildenden Isoliermaterials und durch sorgfältige Dimensionierung des zylindrischen Ansatzes 18 kann eine gleichmäßige Erwärmung der gesamten Membrane 4 erreicht werden, weil die an der Innenseite unmittelbar vom Kühlwasser bespülte dünnwandige ringförmige Zone der Membrane wesentlich günstigere Kühlbedingungen aufweist. Durch eine gleichmäßige Erwärmung der Membrane 4 werden aber durch Wärmespannungen bedingte Formänderungen der mit einem vorgegebenen Anpreßdruck an der Vorspannhülse 9 anliegenden Membrane 4 vermieden. Die Vorspannung des an sich durch die Kompensationsscheibe 14 temperaturkompensierten Piezoelementes erfährt daher auch dann keine Änderung, wenn die Membrane 4 z. B. einer plötzlichen Temperaturschockbehandlung ausgesetzt wird.

Wie F i g. 3 zeigt, kann der zylindrische Ansatz 18' der Membrane 4' auch an deren Außenseite angebracht sein, wobei sich der wärmeisolierende Belag 19' nicht nur über die Stirnfläche, sondern auch über einen Teil der Mantelfläche des zylindrischen Ansatzes 18' erstrecken kann.

Bei thermisch weniger noch beanspruchten Gebern kann die Fehlanzeige durch kurzzeitige Temperatureinwirkung durch einen zylindrischen Ansatz 18" der Membrane 4" allein unterbunden werden. Um die verzögerte Erwärmung dieses der Temperatureinwirkung von außen unmittelbar ausgesetzten Mittelteiles der Membrane 4" sicherzustellen, ist der zylindrische Ansatz 18" zwecks größerer Wärmekapazität mit größerer Wandstärke als bei den Ausführungen gemäß F i g. 2 und 3 ausgebildet.
Bei der Geberausführung nach F i g. 6 weist die

Membrane 4'" in ihrem Mittelteil eine vergrößerte Wandstärke auf und besitzt etwa die Form einer zylindrischen Scheibe 29 mit einem nach außen vorspringenden tellerartigen Ansatz 30. Die nach innen vorspringende Stirnfläche dieser Scheibe 29 liegt satt auf dem Boden der Vorspannhülse 9 auf. Der tellerartige Ansatz 30 der Scheibe 29 übergreift den flexiblen ringförmigen Membranteil 3t im Abstand von diesem, so daß ein Ringspalt 33 gebildet ist, über den die Membrane vom Meßdruck beaufschlagbar ist. Die Breite dieses Ring-Spaltes ist so gewählt, daß die volle Beweglichkeit des flexiblen Membranteiles 3t bei Druckänderungen gewährleistet ist. ,

Der als Scheibe 29 gestaltete Membranmittelteil wirkt als Wärmestaukörper, der bei schroffem Temperaturwechsel des heißen Druckmediums diesen Temperaturänderungen nur langsam folgt und somit durch den Temperaturwechsel bedingte Wärmespannung in den angrenzenden Bauteilen des Gebers, insbesondere in der Vorspannhülse 9, weitgehend unterdrückt. Der besonders empfindliche flexible Membranteil 3t ist durch den tellerartigen Ansatz 30 weitgehend gegen den unmittelbaren Temperatureinfluß des heißen Druckmediums abgeschirmt. Um diese Abschirmung besonders wirkungsvoll zu gestalten, kann beispielsweise die dem flexiblen Teil 31 der Membrane 4'" zugekehrte Ringfläche 32 zum Teil oder zur Gänze mit einem Belag aus wärmeisolierendem Material versehen sein. Die freie Beweglichkeit des flexiblen Membrananteiles 31 muß selbstverständlich auch in diesem Fall gesichert sein.

Bei Druckgebern mit Ringmembrane 21 müssen gemäß F i g. 5 andersgeartete Vorkehrungen getroffen werden, um die auch hier zu beobachtende Druck-Fehlanzeige bei kurzzeitigem Temperatureinfluß auszuschalten. Die Erfahrung mit solchen Gebern, bei denen üblicherweise der äußere Rand der Membrane mit dem Gebergehäuse und der innere Rand der Membrane direkt mit dem Boden der Vorspannhülse fest verbunden ist, hat gelehrt, daß es bei einer Erwärmung, insbesondere bei einer Temperaturschockbehandlung der Membranseite des Gebers an der Übergangsstelle vom Boden der Vorspannhülse zu ihrem dünnwandigen Mantel zu Wärmestauungen kommt, die eine rasche Dehnung der Vorspannhülse hervorrufen, welche am Meßgerät einen plötzlichen Druckabfall vortäuscht. Die Erwärmung des Piezoelementes selbst sowie auch der für den Temperaturausgleich vorgesehenen Kompensationsscheibe geht indessen langsamer vor sich, so daß es erst nach einiger Zeit zu einem Ausgleich der Verschieden großen Dehnungen der Vorspannhülse und des Piezoelementes kommt.

Zur Beseitigung dieser Erscheinungen weist die Vorspannhülse 9 des Gebers gemäß F i g. 5 einen an ihrem Boden 16 anschließenden hohlen Fortsatz 22 auf, in den eine Quarz- oder Keramikscheibe 20 als Wärmeisolierkörper eingesetzt ist, und der durch einen abgesetzt zylindrischen Bodenkörper 26 nach der Stirnseite des Gebers hin abgeschlossen ist. Zwischen dem dünnwandigen Mantel des Fortsatzes 22 und der Quarz- oder Keramikscheibe 20 ist ein ringsförmiger Kühlflüssigkeitsraum 23 ausgespart, der über Verbindungskanäle 24 und 25 an den Kühlwasserraum 17 des Gebers angeschlossen ist. Die Quarz- oder Keramikscheibe 20 ist zwischen dem Boden 16 und dem Bodenkörper 26 unter Vorspannung gehalten, um eine etwaige Spaltfederung zwischen diesen Teilen auszuschließen und die Übertragung sowohl von Zug- als auch Druckkräften auf das Piezoelement zu ermöglichen. Die Ringmembrane 21 ist mit ihrem Innenring 27 am Bodenkörper 26 und mit ihrem Außenring 28 am Gewindeteil 3 des Gebergehäuses befestigt, z. B. eingepreßt

Der Quarz- oder Keramikkörper 20 ist ein Wärmeschild, der den Boden 16 der Vorspannhülse 9 gegen die durch den Bodenkörper 26 eindringende Wärme nahezu vollkommen abschirmt, so daß der Großteil der Wärme nach dem dünnwandigen Mantel des hohlen Fortsatzes 22 abgelenkt und dort fast zur Gänze an das Kühlwasser abgegeben wird. Die Vorspannhülse 9 erfährt somit nur eine sehr geringe Erwärmung, die überdies erst nach längerer Zeit wirksam wird, so daß kurz-, zeitige thermische Spitzenbelastungen ohne Einfluß auf die Vorspannung des Piezoelementes bleiben. Die Kompensation der Wärmedehnungen im stationären Zustand des Gebers bei Dauerbetrieb erfolgt auch hier in bekannter Weise mittels einer Kompensationsscheibe 14.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 509 630/48

Claims

Patentansprüche:

1. Piezoelektrischer Druckgeber mit einer das Piezoelement enthaltenden, von einem Kühlflüssigkeitsraum umgebenen Vorspannhülse und einer den Kühlflüssigkeitsraum abschließenden, mit dem Boden der Vorspannhülse verbundenen Membrane, und bei dem eine Kompensation relativ langsamer Temperaturänderungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich kurzzeitiger Temperaturspitzen auf der dem Piezoelement abgewandten Seite des Bodens (16) der Vorspannhülse (9) ein im wesentlichen scheibenförmiger Wärmeschild (18; 18'; 18"; 19; 19'; 20) angeordnet ist.

2. Druckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschild (19; 19") als Belag aus wärmeisolierendem Material ausgebildet und an der Außenfläche der Membrane (4) angebracht ist.

3. Druckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschild (18; 18'; 18") von dem mit vergrößerter Wandstärke ausgeführten zylindrischen Mittelteil der Membrane (4; 4'; 4") gebildet ist.

4. Druckgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindriche Mittelteil der Membrane (4) als nach innen vorspringender, mit seiner ganzen Fläche am Boden (16) der Vorspannhülse (9) anliegender Ansatz (18) ausgebildet und an der Außenseite dieses Ansatzes eine zylindrische Vertiefung vorgesehen ist, die den wärmeisolierenden Belag (19) als zusätzlichen Wärmeschild enthält.

5. Druckgeber nach Anspruch 1, bei dem eine Ringmembrane zwischen Vorspannhülse und Gebergehäuse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschild (20) zwischen dem Boden (16) der Vorspannhülse (9) in einem mit dem Boden (16) verbundenen hohlen Fortsatz (22) so eingesetzt ist, daß er zwischen dem Boden (16) und einem an den Fortsatz (22) anschließenden Bodenkörper (26) unter Vorspannung steht, daß die Ringmembrane (21) mit ihrem Innenring (27) in den Bodenkörper (26) eingepreßt ist und daß der Hohlraum (23) zwischen dem Fortsatz (22) und dem Wärmeschild (20) mit dem Kühlflüssigkeitsraum (17) in Verbindung steht.

6. Druckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Mittelteil der Membrane (4'") gebildete Wärmeschild (29) einen nach außen vorspringenden tellerartigen Ansatz (30) aufweist, der den flexiblen Teil (31) der Membrane (4'") mindestens teilweise mit Abstand übergreift.

7. Druckgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeisolierende Belag an der dem flexiblen Teil (31) der Membrane (4'") zugekehrten Ringfläche (32) des tellerartigen Ansatzes (30) als zusätzlicher Wärmeschild angebracht ist.