DE3235175A1

DE3235175A1 - Druckgeber

Info

Publication number: DE3235175A1
Application number: DE19823235175
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 7016 Gerlingen Dobler; Hansjörg 7251 Weissach Hachtel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-09-23
Filing date: 1982-09-23
Publication date: 1984-03-29

Description

Druckgeber
Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Druckgeber nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie eine Meßeinrichtung zur Druckerfassung unter Verwendung eines solchen Druckgebers.
Aus der DE-OS 29 46 062 ist bereits ein Druckgeber dieser Art bekannt, der nach dem induktiven und/oder Wirbelstromverfahren arbeitet und bei dem das erste Bauteil als ein erstes Gehäuseteil und die Membran als ein zweites Gehäuseteil des Gebergehäuses ausgebildet ist und diese beiden Teile das gesamte Gebergehäuse bilden und an der umlaufenden Randzone des ersten Bauteils miteinander verlötet sind.
Dieser Druckgeber hat aber den Nachteil, daß die Membran, die dem Verschleiß besonders ausgesetzt ist, bei Ausfall nicht ohne Zerstörung des gesamten Gebergehäuses ausgewechselt werden kann.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Druckgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Membran durch Lösen der Befestigung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil ausgetauscht werden kann.
Außerdem ist es möglich, Membranen verschiedener Stärke oder verschiedener Federeigenschaften einzusetzen, so daß dadurch Geber mit unterschiedlichen Druckbereichen geschaffen werden können. Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 kann der Kraftschluß zwischen der Membran und der umlaufenden Randzone des ersten Bauteils verbessert werden.
Anspruch 3 bringt eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur lösbaren Befestigung des zweiten Bauteils am ersten Bauteil. Mit den Merkmalen des Anspruchs h ist es möglich, den Druckgeber an der Gehäusewand des Behälters anzubringen, der das Medium enthält, dessen Druck gemessen werden soll. Die Ansprüche 5 und 6 bringen vorteilhafte Möglichkeiten, die Sensorspule und die Membran vor Beschädigung zu schützen, wenn unerwartet hohe Druckspitzen auftreten, die den Meßbereich des Druckgebers übersteigen.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 7 wird eine besonders hohe Meßempfindlichkeit bei geringer Temperaturdrift durch Ausschalten des induktiven Anteils am Meßsignal erreicht.
eichnung Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Druckgebers gemäß der Erfindung im Axialschnitt, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, ebenfalls im Axialschnitt, teilweise abgebrochen, und Figur 3 eine Auswerteschaltung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Für zahlreiche Anwendungen, insbesondere zu Überwachungsaufgaben im Dauerlauf, in der Fertigung oder auch im Kraftfahrzeug, werden Drucksensoren benötigt, die billig sein sollen und aufgrund ihrer Überwachungsfunktion keine all zu hohen Forderungen an die Genauigkeit erfüllen müssen.
Insbesondere bei Dauerlaufüberwachung von Aggregaten, bei denen hydraulischer oder pneumatischer Druck erzeugt wird, ergibt sich das Problem, daß handelsübliche Druckgeber reiativ häufig defekt werden und samt der eingebauten Meßwertgeber und der Auswerteelektronik weggeworfen werden, da sich eine Reparatur nicht lohnt.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, Druckgeber so aufzubauen, daß das dem Verschleiß bzw. der Dauerwechselbeanspruchung ausgesetzte Bauteil des Druckgebers austauschbar ist und die Meßwertgeber einschließlich Auswerteelektronik somit mehrfach, auch nach Bruch des mechanischen Teils des Gebers, wieder verwendbar sind.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei dieser Lösung dadurch, daß Geber unterschiedlicher Druckbereiche durch einfachen Austausch- der verwendeten Membran realisierbar sind.
In Figur 1 ist eine mögliche Ausführung dargestellt. Das Bauteil 1 besitzt an einem Fortsatz 1a ein Außengewinde 2, mit dem es druckdicht an das zu messende Druckmedium angeschlossen wird. Durch eine Bohrung 3 kann das Druckmedium zur Membran 4 gelangen, die ihrerseits wieder druckdicht über das Einschraubteil 5 und den Dichtring 10 mit dem Bauteil 1 verbunden ist. Direkt am Bauteil 5 oder an einem zusätzlichen Trägerkörper 6 ist zentrisch eine Meßspule 7 befestigt, die induktiv oder über Wirbelstromeffekt den druckabhängigen Abstand a zur Membran 4 erfaßt. Die Bauteile 5, 6 und 7 bilden eine komplette Einheit, die bei Bruch und Austausch einer Membran Wìederverwendung findet.
Wie in Figur 2 gezeigt, ist es vorteilhaft, den Meßwertgeber 7 so am Teil 5 bzw. 6 zu vergießen, daß durch eine defekte Membran 4 und austretendes Druckmedium keine Beschädigung auftreten kann. Die Vergußmasse 8 oder auch ein Ring 9 um den Geber können gleichzeitig als Membrananschlag dienen, um die Membran 4 vor zu hoher Beanspruchung bei auftretenden Druckspitzen zu schützen.
Die Meßspule 7 hat einen definierten axialen Abstand a von dem Außenrand des Bauteils 5, mit den die Membran 4 gegen den Dichtring 10 und das Bauteil 1 gepreßt wird.
Dadurch ist gewährleistet, daß nach dem Auswechseln einer Membran ohne neues Justieren immer derselbe Grundabstand zur Membran vorhanden ist. Unterschiedliche Druckbereiche werden durch unterschiedliche Dicke der Membran erreicht, wobei es vorteilhaft ist, diese so zu wählen, daß bei henndruck immer dieselbe maximale Durchbiegung der Membran erreicht wird.
Bei einer Abstandsmessung mit dem Wirbelstromverfahren äßt sich eine besonders hohe Meßempfindlichkeit bei geringer Temperaturdrift erreichen, wenn gegen ein nicht-ferromagnetisches Material gemessen wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Meßfläcfie der Membran zit einer dünnen Schicht Ai, Ms oder Cu zu überziehen.
In Figur 3 ist eine mögliche Auswerteschaltung dargestellt.
Ein Generator 20 dient dabei zur Erzeugung einer als Trägersignal dienenden Wechselspannung U an der Sensorspule 7.
Die Wechselspannung kann dabei einen sinusförmigen, rechteckförmigen oder dreieckförmigen Verlauf haben. Der Generator 20 ist mit seiner einen Ausgangsklemme über einen Vorwiderstand R1 und mit seiner anderen Ausgangsklemme unmittelbar mit der Sensorspule 7 verbunden. Das spulenseitige Ende des Widerstandes R1 ist über einen Gleichrichter D, vorzugsweise eine Diode, an einen Speicherkondensator C1 mit parallelgeschaltetem Entladewiderstand R2 angeschlossen, wobei das andere Ende des Entladewiderstandes R2 an das mit dem Generator 20 unmittelbar verbundene Ende der Sensorspule 7 angeschlossen ist. An dem Verbindungspunkt zwischen dem Entladewiderstand R2 und dem Gleichrichter D liegt ein Längswiderstana R3 und ein an diesen angeschlossener Querkondensator C2, der mit seiner anderen Anschlußklemme an das mit dem Generator 20 unmittelbar verbundene Ende der Sensorspule 7 angeschlossen ist. Die druckabhängige Ausgangsspannung U wird an dem Quera kondensator C abgenommen, der zusammen mit dem Längswider-2 stand R3 einen Tiefpaß bildet. Statt dessen kann die druckabhängige Ausgangsspannung U bei Weglassung des Tiefpasses a R3, C2 auch unmittelbar am Entladewiderstand R2 abgenommen werden.

Claims

Ansprüche Druckgeber zur Erfassung des Druckes eines flüssigen oder gasförmigen Mediums mit einer an einem ersten Bauteil (5) mittelbar oder unmittelbar befestigten, von einem Wechselstrom durchflossenen Sensorspule (7) und mit einer mit der Sensorspule (7) zusammenarbeitenden Membran (4), die an ihrer der Sensorspule (7) abgewandten Oberflächenseite mit dem zu erfassenden Druck beaufschlagt wird und in der Sensorspule (7) ein druckabhängiges Meßsignal (u ) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein das erste Bauteil (5) umgreifendes zweites Bauteil (1) vorgesehen ist, das die Membran (4) an das erste Bauteil (5) andrückt und an dem ersten Bauteil (5) lösbar befestigt ist.
2 Druckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membran (4) und dem zweiten Bauteil (t) im Bereich einer ler umlaufenden Randzone des ersten Bauteils (5) ein Dichtring (10) vorgesehen ist.
3. Druckgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (5) und das zweite Bauteil (1) rotationssymmetrisch ausgebildet sind und daß das erste Bauteil (5) in das zweite Bauteil (1) einschraubbar ist.
4. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (1) einen von der Membran (4) wegweisenden, hohlzylinderförmig ausgebildeten, für den Durchlaß des flüssigen oder gasförmigen Mediums dienenden Fortsatz (la) hat, der mit einem Außengewinde (2) versehen und in die Gehäusewand eines das Medium enthaltenden Behälters einschraubbar ist.
5. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorspule (7) von einem Teil (9) ringförmig umgeben ist, das die Spule (7) zur Membran (4) hin mindestens geringfügig überragt.
6. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorspule (7) mindestens gegen die Membran (4) hin von einer Vergußmasse (8) abgedeckt ist.
7. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer aus ferromagnetischem Material bestehenden Membran (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) mit einer dünnen Schicht aus Aluminium, Messing oder Kupfer über zogen ist.
8. Meßeinrichtung zur Druckerfassung unter Verwendung eines Druckgebers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Sensorspule (7) ein Generator (20) zur Erzeugung einer sinus-, rechteck-, oder dreieckförmigen Wechselspannung vorgesehen ist, daß die Sensorspule (7) über einen Vorwiderstand (R1) an den Generator (20) angeschlossen ist und daß parallei zur Sensorspule (7) ein Gerät zur Erfassung der an der Sensorspule (7) entstehenden, sich druckabhängig ändernden Restspannung (U1 ) angeschlossen ist.
9. Meßeinrichtung nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sensorspule (7) ein Gleichrichter (D), insbesondere eine Diode, und hinter dem Gleichrichter (D) eine Siebkette angeschlossen ist, die aus mindestens einem in einem Querzweig angeordneten Speicherkondensator (C1) und einem parallel zu diesem liegenden Entladewiderstand (R2) besteht.
10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Entladewiderstand (R2) und dem Gleichrichter (D) 2 ein in Reihe mit diesem liegender Längswiderstand (R ) und 3 ein an diesen angeschlossener Querkondensator (C2) ) vorge-2 sehen ist.