DE4219338A1 - Sensor zur erfassung nichtelektrischer zustandsgroessen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Solche Sensoren eignen sich beispielsweise zur Messung von Zustandsgrößen in einem ein Fluid enthaltenden Raum oder System. Beispiele für solche Sensoren sind Druck- und Differenzdruck­ geber, mit denen Drücke oder Differenzdrücke in Systemen erfaßt werden, die als Fluid beispielsweise Wasser enthalten.

Ein Sensor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der EP-A1-03 88 622 bekannt. Wird bei einem solchen Sensor an beide Durchlässe ein fluidisches Medium angeschlossen, um beispielsweise einen Differenzdruck zu messen, so ist der Permanentmagnet des Sensors vom Fluid umspült.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in solchen Sensoren enthaltenen Magneten einerseits vor Korrosionsangriff durch das Fluid zu schützen und andererseits die Ablagerung von im Fluid mitgeführten magnetischen Partikeln am Magneten zu verhindern.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schema eines Differenzdrucksensors und

Fig. 2 ein Detail einer weiteren Ausführungsform.

In der Fig. 1 bedeutet 1 ein Gehäuse aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, in dessen innerem Raum 2 eine Membrandose 3 befestigt ist. Ein Innenraum 4 der Membrandose 3 ist über eine erste Verbindungsleitung 5 mit einem nicht dargestellten ersten Druckraum verbunden, in dem ein Druck p₁ herrscht. Der Raum 2 ist über eine zweite Verbindungsleitung 6 mit einem ebenfalls nicht dargestellten zweiten Druckraum verbunden, in dem ein Druck p₂ herrscht. Der Druck p₁ wirkt somit auf das Innere der Membrandose 3 und der Druck p₂ wirkt auf das Äußere der Membrandose 3. Somit ist über der Membran­ dose 3 ein Differenzdruck p₁-p₂ wirksam.

An der Membrandose 3 ist ein Bügel 7 befestigt, der zwei Magneten 8 trägt. Im Einflußbereich der Magneten 8 befindet sich außerhalb des Gehäuses 1 eine Magnetfeldsonde, beispielsweise eine Hall-Sonde 9. Die Hall-Sonde 9 erfaßt in bekannter Weise jede Änderung der Position der Magneten 8, die durch Änderung des Differenzdrucks p₁-p₂ zustande kommt.

Jene Teile des Raums 2, in der sich die die Magneten 8 tragenden Enden des Bügels 7 befinden, sind mit einer Vergußmasse 10 hoher Flexibilität gefüllt. Die hohe Flexibilität gewährleistet, daß die Verschiebbarkeit des Bügels 7 mit den Magneten 8 nicht beeinträchtigt wird. Der den Magneten 8 umgebende Teil des Raums 2 ist so teilweise mit der Vergußmasse 10 ausgefüllt, daß das im Raum 2 befindliche Fluid den Magneten 8 nicht berührt. Die Vergußmasse 10 bildet eine Trennbarriere zwischen dem Fluid und den Magneten 8. Damit wird verhindert, daß die Magneten 8 korrosiven Einflüssen des Fluids ausgesetzt sind. Gleichzeitig wird verhindert, daß sich im Fluid mitgeführte magnetische Partikel an den Magneten 8 anlagern können.

Sowohl der korrosive Angriff auf die Magneten 8 als auch die Ablagerung magnetischer Partikel an den Magneten 8 hätte eine Veränderung der den Magneten 8 zugehörigen magnetischen Felder zur Folge und würde zu einem Fehler in der Messung des Differenzdrucks p₁-p₂ führen. Das Umhüllen der Magneten 8 durch die Vergußmasse 10 dient also auch der Langzeitkonstanz der Meßgenauigkeit.

Als Vergußmasse 10 kann vorteilhaft eine gelartige Masse verwendet werden, beispielsweise eine gelartige Zweikomponenten- Siliconeinbettmasse. Geeignet ist zum Beispiel das Produkt "Sylgard 527 A & B" der Firma Dow Corning. Dauerversuche haben gezeigt, daß diese gelartige Masse bei Temperaturen, wie sie beispielsweise bei Heizungs- und Kühlanlagen in den Wasser­ kreisläufen auftreten, ihre Konsistenz behält, so daß Einflüsse auf die Verschiebekräfte der Magneten 8 und damit auf die Genauigkeit der Erfassung des Differenzdrucks p₁-p₂ nicht feststellbar waren.

Vorteilhaft ist, wenn die Phasengrenze Vergußmasse 10/Fluid wenigstens 5 mm vom Magneten 8 entfernt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Fluid mitgeführte magnetisierbare Partikel nicht haften bleiben.

In der Fig. 2 ist ein Detail eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt, in der gleiche Bezugszahlen gleiche Teile wie in der Fig. 1 bedeuten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Magnet 8, ausgeführt als Stabmagnet, über ein Zwischenstück 11 an der Membrandose 3 befestigt. Dieses Zwischenstück 11 besteht vorteilhaft aus einem nicht magnetisierbaren und im jeweiligen Fluid korrosionsbeständigen Werkstoff. Der Magnet 8 ist dem Fluid nicht ausgesetzt.

Wesentlich an dieser Ausführungsform ist, daß der den Magneten 8 umgebende Teil des Raums 2, der eine Art Sackloch bildet, nicht vollständig mit der Vergußmasse 10 ausgefüllt ist, sondern daß sich zwischen der Vergußmasse 10 und dem Boden dieses Sackloches ein flüssiges oder pastenförmiges Ausgleichsmedium 12 befindet. Die Wirkung dieses Ausgleichsmediums 12 ist die folgende: Bei einer relativ weichen Membrandose 3 und relativ großen Druckdifferenzschwankungen ergibt sich eine relativ große Relativbewegung des aus dem Zwischenstück 11 und dem Magneten 8 bestehenden Teils des Meßsystems. Dadurch entstehen auch relativ große Kräfte in der Vergußmasse 10. Trotz dessen hoher Flexibilität kann es vorkommen, daß sich die Vergußmasse 10 infolge von Spannungsspitzen örtlich vom Boden des Sackloches löst. Auf diese Weise entsteht eine das Meßsystem nachteilig beeinflussende Hysterese. Das Auftreten dieses Effektes wird durch das Ausgleichsmedium 12 verhindert, weil infolge der Fließfähigkeit des Ausgleichsmediums 12 unerwünschte Spannungs­ spitzen vermieden werden. Als Ausgleichsmedium 12 können beliebige Flüssigkeiten oder Pasten verwendet werden. Bedingung ist nur, daß sie mit der Vergußmasse 10 keine Reaktion oder Mischung eingehen.

Bei der Herstellung eines solchen Sensors wird zunächst in den den Magneten 8 umgebenden Teil des Raumes 2 eine bestimmte Menge des Ausgleichsmediums 12 eingefüllt, ehe die Vergußmasse 10 eingebracht wird.

Bei bestimmten Bauarten von Sensoren kann es vorteilhaft sein, wenn das Ausgleichsmedium 12 kompressibel ist. Dadurch wird erreicht, daß auch bei großen Relativbewegungen des aus dem Zwischenstück 11 und dem Magneten 8 bestehenden Teils des Meß­ systems keine unzulässig großen Kräfte auf die Vergußmasse 10 ausgeübt werden. Ein kompressibles Ausgleichsmedium 12 kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß die Flüssigkeit oder Paste vor dem Einfüllen kräftig mit einem Gas verrührt wird. Im Falle der Anwendung einer Flüssigkeit ist es vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit eine relativ große Viskosität hat.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre ist nicht auf den dargestellten Differenzdruckgeber beschränkt, sondern erstreckt sich vielmehr auf alle Meßsysteme, bei denen ein Magnet im Zusammenhang mit der Detektion einer nichtelektrischen Zustandsgröße verwendet wird.

Claims (5)

1. Sensor zur Erfassung nichtelektrischer Zustandsgrößen eines Fluids mit einem eine Positionsverschiebung eines Magneten bewirkenden Meßsystem, wobei die Position des Magneten durch eine Magnetfeldsonde erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Magneten (8) umgebender Teil des Raums (2) so teilweise mit einer Vergußmasse (10) hoher Flexibilität ausgefüllt ist, daß das im Raum (2) befindliche Fluid den Magneten (8) nicht berührt.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (10) eine gelartige Zweikomponenten-Silicon­ einbettmasse ist.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasengrenze Vergußmasse (10)/Fluid wenigstens 5 mm vom Magneten (8) entfernt ist.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vergußmasse (10) und der Wandung des Gehäuses (1) im Bereich des Meßsystems (8, 9) ein Ausgleichsmedium (12) angeordnet ist.

5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsmedium (12) kompressibel ist.