DE4234289C1 - Drucksensor - Google Patents
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- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
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- G01D11/245—Housings for sensors
Description
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor gemäß Oberbegriff
der Ansprüche 1 und 11.
Derartige Drucksensoren sind weit verbreitet. Sie besitzen
eine Membran, beispielsweise aus Keramik, Glas oder einem
kristallinen Werkstoff und einen Grundkörper, beispielsweise
aus Keramik, wobei die Membran in einem definierten Abstand
zum Grundkörper angeordnet und fixiert ist. Das aus der
Membran und dem Grundkörper bestehende Sensorelement wird
von einem Gehäuse aufgenommen und darin fixiert.
Aus der DE 40 18 638 A1 ist ein Drucksensor bekanntgeworden,
dessen Sensorelement aus Keramik besteht. Die Membran
ist in ihrem Randbereich mit einer ringförmigen, dünnen
Glasschicht versehen, die im Siebdruckverfahren aufgebracht
und durch einen Läpp-Prozeß zur Verbesserung der Oberflächenqualität
nachbehandelt ist. Das Sensorelement wird von
hinten in ein rotationssymmetrisches Gehäuse eingesetzt und
zur Anlage an einem flanschartigen Aufnahmeteil des Gehäuses
gebracht. Zwischen dem flanschartigen Aufnahmeteil des
Gehäuses und der Membran ist im Bereich der ringförmigen
Glasschicht ein Dichtungsring angeordnet, der ein Eindringen
von Prozeßfluid in das Gehäuseinnere des Drucksensors verhindert.
Ein ähnliches Einspannprinzip ist aus der DE 36 29 628 A1
bekannt, die einen Drucksensor in Hochdruckausführung vorschlägt.
Hierbei wird die Membran axial an ihrem Randbereich
gegen ein flanschartiges Einsatzteil gedrückt und zur Abdichtung
am Umfang verschweißt. Das Einsatzteil mit der
daran befestigten Membran ist seinerseits mit dem zylindrischen
Gehäuse dicht verschweißt.
Beiden Drucksensoren ist gemeinsam, daß die Membran im
Randbereich axial gegen ein Halterungsteil gedrückt wird,
wobei eine bestimmte Vorspannung realisiert werden muß, um
eine ausreichende Abdichtung sicherzustellen. Aufgrund nicht
zu vermeidender Unregelmäßigkeiten der Oberflächengeometrie
ist ein einspannabhängiges Fehlersignal nicht zu vermeiden.
Weiterhin besteht eine starke Abhängigkeit vom zu messenden
Prozeßdruck und der herrschenden Umgebungstemperatur. So
besitzt in der Regel das nichtmetallische Sensorelement
einen weit geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten
als das umgebende Gehäuse.
Der aus der DE 40 18 638 A1 bekannte Drucksensor besitzt z.
B. ein metallisches Gehäuse. Auch ist es möglich, aus Gründen
der Korrosionsbeständigkeit ein geeignetes Polymer,
beispielsweise Fluorpolymer, zu verwenden. Da diese Werkstoffe
einen weitaus höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten
besitzen als das nichtmetallische Drucksensorelement,
besteht insbesondere bei höheren Temperaturen die
Gefahr, daß aufgrund der großen Wärmedehnung des Gehäuses
keine ausreichende Dichtwirkung zwischen der Membran und dem
Gehäuseflansch gewährleistet ist. Eine Erhöhung der Vorspannung
im Bereich des Dichtungselements führt zumindest bei
Gehäusen aus Fluorpolymer nicht zum gewünschten Erfolg, da
dieser Werkstoff nicht ausreichend formstabil ist und bei
Beaufschlagung mit hohem Druck und hoher Temperatur zu
fließen beginnt. Damit eignet sich Fluorpolymer als Gehäusewerkstoff
für herkömmlich gestaltete Drucksensoren, die zum
Einsatz bei hohen Drücken und/oder Temperaturen vorgesehen
sind, nicht, obwohl es hierfür wegen seiner hervorragenden
Resistenz gegenüber chemisch aggressiven Medien prädestiniert
ist.
Aus der US 5,138,855 ist ein weiterer Drucksensor bekannt,
dessen Sensorelement innerhalb eines Gehäuses angebracht
ist, das zu diesem Zweck eine Zylinderbohrung aufweist. In
dieser Zylinderbohrung ist das Sensorelement radial fixiert
eingesetzt. Die Zylinderbohrung ist jedoch nicht durchgehend
im Gehäuse angebracht, sondern endet kurz vor der dem Meßobjekt
zugewandten Stirnseite des Gehäuses, so daß eine dünne
Wand als integraler Bestandteil des Gehäuses verbleibt.
Dieser stirnseitige Gehäuseabschnitt bildet die eigentliche
Membran. Zwischen dem als Membran dienenden Gehäuseabschnitt
und dem Sensorelement sind druckübertragende zylindrische
Elemente angeordnet. Derartige Sensoren sind insbesondere
zum Einsatz in Verbrennungskraftmaschinen geeignet, um die
im Zylinder auftretenden Drücke, insbesondere den Verbrennungsdruck,
zu bestimmen. Sie erlauben jedoch keine hochpräzise
Druckmessung.
Zum Messen von kleinen Dücken ist ein derartiges Sensorelement
wenig geeignet, weil es aus fertigungstechnischen
Gründen kaum möglich ist, den Membranabschnitt ausreichend
dünn zu gestalten. Hierfür wäre es erforderlich, die in das
Gehäuse einzubringende Zylinderbohrung so exakt einzubringen,
daß stirnseitig der als Membran dienende Bandabschnitt
in der geforderten geringen Wanddicke verbleibt.
Ein weiterer Drucksensor ist aus der DE 23 18 128 B2 bekannt,
der für denselben Verwendungszweck vorgesehen ist.
Auch er weist eine Plattenmembran auf, die integraler Bestandteil
eines Gehäuseabschnittes ist. Ein Radialeinstich
definiert einen elastischen Membranabschnitt. Ein Keramikrohr
ist auf diesem als Membran wirkenden Gehäuseabschnitt
aufgesetzt und überträgt die Auslenkung auf das eigentliche
Sensorelement.
Schließlich ist aus der DE 1 33 364 ein Drucksensor bekanntgeworden,
der insbesondere für die Druckmessung in aggressiven
Medien verwendet werden soll. Er weist deshalb als
Korrosionsschutz eine PTFE-Manschette auf, welche die Membran
schützen soll. Die Manschette ist als Auskleidung eines den
Sensor tragenden Anschlußflansches ausgebildet. Die Membran
selbst ist in ihrem Randbereich mit dem Flansch verschraubt
und weist deshalb die eingangs geschilderten Nachteile einer
am Rand eingespannten Membran auf.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drucksensor
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen,
der die geschilderten Nachteile nicht mehr aufweist. Insbesondere
soll ein Drucksensor geschaffen werden, dessen
Sensorelement ein von den Einspannungsverhältnissen unabhängiges
Meßsignal liefert und in einem großen Temperaturbereich
sicher betrieben werden kann. Insbesondere soll er
auch zu Messungen in aggressiven, d. h. korrosiven, Medien
eingesetzt werden können.
Gelöst wird dieses Problem durch einen Drucksensor, wie er
durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder alternativ durch die
Merkmale des Anspruchs 11 wiedergegeben ist. Vorteilhafte
Ausgestaltungsformen sind in den jeweils nachgeordneten
Unteransprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung basiert auf der Idee, das Sensorelement nicht
mehr im Bereich der Membran, sondern im Bereich des Grundkörpers
im Gehäuse abzustützen. Damit ist die Membran frei
von Einspannkräften; ein von der Einspannung herrührendes
Fehlersignal kann somit nicht mehr auftreten.
Gleichzeitig vereinfacht sich die Gestaltung des Gehäuses,
weil ein flanschartiger Gehäuseansatz, gegen den die Membran
bei dem bisherigen Befestigungskonzept gedrückt werden
mußte, vollständig entfallen kann. Vielmehr genügt eine dem
Sensorelement angepaßte Ausnehmung, beispielsweise in Form
einer Zylinderbohrung, in die das Sensorelement eingesetzt
werden kann.
Gemäß einer ersten Ausführungsalternative besteht das Gehäuse
vollständig aus einem chemisch beständigen Polymer,
vorzugsweise Fluorpolymer. Im Bereich des Grundkörpers ist
ein radialer Dichtungsring zwischen dem Gehäuse und dem
Sensorelement angeordnet. Um auch bei hohen Einsatztemperaturen
eine ausreichende Dichtwirkung sicherzustellen, ist
ein Rohr in weitgehender axialer Überdeckung mit dem Grundkörper,
d. h. im Bereich des radialen Dichtungsrings, angeordnet.
Das Rohr besteht aus einem Werkstoff mit geringem
thermischen Ausdehnungskoeffizienten und hemmt somit die
Expansion des Gehäuses im Dichtungsbereich. Dadurch ist
sichergestellt, daß selbst bei sehr hohen Temperaturen eine
ausreichende Vorspannung des radialen Dichtungsrings zwischen
dem Gehäuse und dem Sensorelement erhalten bleibt.
Die Aufrechterhaltung der Vorspannung über den gesamten
Temperaturbereich ist insbesondere auch deshalb von überragender
Bedeutung, weil beim Einsatz in korrosiven Medien der
radiale Dichtungsring in der Regel aus einem Fluorpolymer
oder einem Perfluorelastomer besteht. Dies sind Werkstoffe,
deren Elastizität und damit die hierdurch erzielbare Dichtwirkung
sich innerhalb der spezifizierten Einsatztemperaturen
nur geringfügig ändern. Deshalb ist es entscheidend, daß
sich der Dichtungsraum mit der Temperatur so wenig wie
möglich verändert.
Gemäß der zweiten Ausführungsalternative besteht der vordere
Gehäuseteil, der das Sensorelement unmittelbar aufnimmt, aus
dem gleichen oder zumindest gleichartigen Material wie das
Sensorelement und ist mit diesem fest verbunden. Das Gehäuse
ist rückseitig mit einem Anschlußstück versehen, das aus
einem chemisch beständigem Polymer, vorzugsweise Fluorpolymer,
besteht und in das Innere des vorderen Gehäuseabschnitts
hineinragt. Zwischen beiden Gehäuseteilen ist ein
radialer Dichtungsring angeordnet.
Bei dieser Anordnung befindet sich das Teil mit dem hohen
Ausdehnungskoeffizienten radial innenliegend, so daß zur
Aufrechterhaltung der Vorspannung im Inneren des Anschlußstücks
im Bereich des Dichtungsrings ein Rohr mit einem im
Vergleich zum Anschlußstück geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
angeordnet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Darstellungen
erläutert, die verschiedene Ausführungsvarianten des Drucksensors
zeigen. Dort sind auch die damit erzielbaren Vorteile
dargestellt. Es zeigt in schematisierter Schnittdarstellung
Fig. 1 Drucksensor mit von vorne eingesetztem Sensorelement,
Fig. 2 Drucksensor mit von hinten eingesetztem Sensorelement,
Fig. 3 Drucksensor aus Fig. 2 mit alternativem expansionshemmendem
Rohr,
Fig. 4 Drucksensor aus Fig. 2 mit alternativer axialer
Fixierung des Sensorelements,
Fig. 5 Drucksensor für hängende Montage und
Fig. 6 Drucksensor mit keramischem Gehäuseteil.
Fig. 1 zeigt einen Drucksensor, der besonders einfach
aufgebaut und zum Messen von Drücken bestimmt ist, welche
oberhalb des Umgebungsdrucks liegen. Ein Sensorelement 1
besteht aus einer Membran 1a, die in einem definierten
Abstand in hier nicht näher dargestellter Art und Weise an
einem Grundkörper 1b angebracht ist. Die Membran 1a kann aus
Keramik, Oxydkeramik, Glas, Quarz oder einem kristallinen
Werkstoff bestehen. Der Grundkörper 1b besteht aus einem
ähnlichen Material, vorzugsweise aus Keramik. Die Membran 1a
und der Grundkörper 1b sind im Umfangsbereich durch ein
Verbindungsmaterial in einem definierten Abstand parallel
zueinander unter Bildung einer dicht abgeschlossenen Kammer
zusammengefügt. Die Membrandurchbiegung bei Beaufschlagung
mit dem zu bestimmenden Druck wird in an sich bekannter
Weise, z. B. durch einen Dünnschicht- oder Dickschicht-Dehnungsmeßstreifen
oder durch verschiedenartige kapazitive
Anordnungen, erfaßt und elektrisch ausgewertet. Hierzu ist
rückseitig am Grundkörper 1b eine Elektronikschaltung 3 als
sogenannte Vorortelektronik angebracht, die mit elektrischen
Anschlußleitungen 9 versehen ist.
Das Sensorelement 1 zusammen mit der Elektronikschaltung 3
und den Anschlußleitungen 9 ist von vorne frontbündig in
einem Gehäuse 2 eingesetzt. Hierzu weist das Gehäuse 2 eine
Zylinderbohrung 6 auf. Die axiale Erstreckung der Zylinderbohrung
6 stimmt mit derjenigen des Sensorelements 1 überein.
Der Grundkörper 1b liegt mit seiner der Membran 1a
abgewandten Seite am Grund der Zylinderbohrung 6 an. Von
hinten mündet in die Zylinderbohrung 6 koaxial eine Durchgangsbohrung
8. Sie weist einen kleineren Durchmesser auf,
der so bemessen ist, daß die Elektronikschaltung 3 einschließlich
der Zuleitungen 9 darin aufgenommen werden
können. Durch den Übergang von der Durchgangsbohrung 8 zur
Zylinderbohrung 6 entsteht ein Absatz 7, der als Wiederlager
für das Sensorelement 1 dient.
Der Durchmesser der Zylinderbohrung 6 ist so gewählt, daß
das Sensorelement 1 mit geringem radialen Spiel einsetzbar
ist. Im oberen Bereich des Grundkörpers 1b ist ein radialer
Dichtungsring zwischen dem Gehäuse 2 und dem Sensorelement 1
angeordnet. Er ist im Gehäuse in einer Ringnut 28 geführt.
Der radiale Dichtungsring 4 ist bei eingesetztem Sensorelement
1 deformiert und muß unter den vorgesehenen Einsatzbedingungen
eine sichere Abdichtung gewährleisten. Insbesondere
beim Einsatz in korrosiven Medien muß der Dichtungsring
ausreichend chemisch beständig sein und besteht deshalb
vorzugsweise aus einem Fluorpolymer oder Perfluorelastomer.
Im Gehäuse 2 ist in weitgehender axialer Überdeckung mit dem
Grundkörper 1b ein Rohr 5 angeordnet. Es besitzt im Vergleich
zum Gehäuse 2 einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Das Rohr 5 verhindert auf diese Weise, daß
das Gehäuse bei einer Temperaturerhöhung im Bereich innerhalb
des Rohres 5 und damit im Bereich des Dichtrings 4
nennenswert expandieren kann. Dadurch bleibt die Vorspannung
des Dichtungsrings 4 und damit die Dichtwirkung auch bei
hohen Temperaturen erhalten.
Durch diese Konfiguration ist es möglich, als Gehäusematerial
auch solche Materialien zu verwenden, die einen hohen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wie beispielsweise
Fluorpolymer, das gegenüber korrosiven Medien
besonders resistent ist. Der weitere Vorteil dieses Materials
besteht darin, daß es durch das verhältnismäßig einfach
beherrschbare Spritzgußverfahren in beinahe jede beliebige
Form gebracht werden kann. Das Rohr 5 kann vorteilhafterweise
in die Spritzgußform mit eingelegt werden, so daß es
vollständig im Gehäuse 2 integriert und damit ohne zusätzliche
Maßnahmen vor dem gegebenenfalls korrosiven Medium
geschützt ist.
Als Werkstoffe für das Rohr 5 eignen sich insbesondere
metallische Werkstoffe, die einen geringen Ausdehnungskoeffizienten
besitzen. Keramische Werkstoffe, wie sie an sich
aufgrund ihres sehr niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
prädestiniert wären, kommen kaum in Betracht, da das
Rohr 5 bei einer derartigen Konfiguration Zugbeanspruchungen
ausgesetzt ist.
Das Gehäuse 2 des Drucksensors gemäß Fig. 1 ist als Formflansch
ausgeführt. Im vorderen Bereich ist ein Außengewinde
16 angebracht, welches das Einschrauben des Drucksensors am
Meßort, beispielsweise in der Wandung eines Behälters,
zuläßt. Auch läßt sich eine äußerst kompakte Bauweise realisieren.
Die Möglichkeit des frontbündigen Anbringens des Sensorelements
1 im Gehäuse 2 bietet weitere Vorteile, beispielsweise
wird eine gegebenenfalls parallel zur Oberfläche der Membran
1a verlaufende Strömung nicht durch Gehäusevorsprünge gestört.
Auf eine zusätzliche axiale Fixierung des Sensorelements
1 im Gehäuse 2 kann dann verzichtet werden, wenn der
Drucksensor im Überdruckbereich eingesetzt werden soll. In
diesem Fall wird durch die Beaufschlagung der Membran 1a das
Sensorelement 1 gegen den Absatz 7 der Zylinderbohrung 6
gedrückt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, die in weitgehender
Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
gemäß Fig. 1 ist. Der Unterschied liegt in der
Art der axialen Fixierung des Sensorelements 1 im Gehäuse 2.
So geht die im vorderen Bereich des Gehäuses 2 angebrachte
Zylinderbohrung 6 absatzartig in eine Halterungsbohrung 10
über, deren Durchmesser größer ist als derjenige der Zylinderbohrung
6. In diesem Falle entsteht ein Absatz 11, der
als axialer Anschlag für ein von hinten einsetzbares Sensorelement
1 dient. Hierzu ist der Grundkörper 1b an der der
Membran 1a abgewandten Stirnseite mit einem Absatzring 14
versehen, der am gehäuseseitigen Absatz 11 anliegt.
Die Halterungsbohrung 10 weist ein Gewinde 29 auf, so daß
eine mit einem Außengewinde versehene Fixierhülse 12 eingeschraubt
werden kann. Die Fixierhülse 12 drückt den Grundkörper
1b gegen den gehäuseseitigen Absatz 11 und fixiert
damit das Sensorelement 1 in seiner axialen Position. Eine
derartige Konfiguration ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn im Unterdruckbereich gemessen werden soll.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeigt die Möglichkeit auf,
das Rohr 5 nachträglich in dem Gehäuse 2 anzubringen. Hierzu
weist das Gehäuse 2 einen Einstich 26 auf, in den das Rohr 5
von hinten eingelegt werden kann. Obwohl das Rohr 5 nicht
vollständig vom Material des Gehäuses 2 umgeben ist, ist es
dennoch vor dem korrosiven Medium geschützt, da es rückseitig,
d. h. von der abgedichteten Seite her in das Gehäuse 2
eingesetzt ist. Am Rohr 5 ist endseitig ein Axialring 27
angebracht. Er wird von der Fixierhülse 12 gegen die Rückseite
des Grundkörpers 1b des Sensorelements 1 gedrückt. Auf
diese Weise werden sowohl das Sensorelement 1 als auch das
Rohr 5 in ihrer axialen Position fixiert.
Die Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von
derjenigen gemäß Fig. 2 hinsichtlich der Art der axialen
Fixierung des Sensorelements 1. Hierzu weist der Grundkörper
1b eine radiale Ausnehmung in Form einer umlaufenden Nut 15
auf, in die eine geteilte Fixierhülse 13 eingreift. Die
Fixierhülse 13 ist in die Halterungsbohrung 10 eingeschraubt
und liegt stirnseitig am Absatz 11 des Gehäuses 2 an.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Drucksensors, dessen
Gehäuse die Grundform eines Zylinders besitzt. An der der
Membran 1a gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist ein
Halterohr 17 vorgesehen, welches seinerseits an einem Formflansch
18 angebracht ist. Das Halterohr 17 und der Formflansch
18 besitzen Durchgangsbohrungen, durch die das
Anschlußkabel 9 hindurchgeführt ist. Die Verbindungsstellen
zwischen dem Gehäuse 2 und dem Halterohr 17 sowie zwischen
dem Halterohr 17 und dem Formflansch 18 sind in hier nicht
näher dargestellter Art und Weise fluiddicht ausgeführt. Der
Formflansch 18 ist dazu bestimmt, am Meßort, beispielsweise
mittels eines Gewindes, befestigt zu werden, wobei die
Membran 1a mehr oder weniger weit in das Medium, dessen
Druck ermittelt werden soll, hineinragt. Eine derartige
Konfiguration eignet sich sowohl für stehende als auch
insbesondere für hängende Montage.
Die dargestellte Anordnung des Sensorelements 1 im Gehäuse 2
ist lediglich beispielhaft und stimmt mit derjenigen aus
Fig. 1 überein. Es sind aber auch alle übrigen, vorstehend
beschriebenen Einbauvarianten prinzipiell möglich.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsalternative der Erfindung, die
auf der Ausführungsform gemäß Fig. 5 basiert. Der gravierende,
funktionale Unterschied besteht jedoch darin, daß die
Art der Erzeugung der Vorspannung im Dichtungsbereich in
radialer Richtung exakt entgegengesetzt verlaufend gestaltet
ist.
Hierzu ist als Gehäuse ein Hohlzylinder 19 vorgesehen, der
aus einem ähnlichen Material wie das Sensorelement, also z.
B. aus Keramik, Oxydkeramik, Glas oder kristallinem Werkstoff,
besteht. Das Sensorelement 1 ist in einer Ausnehmung
20 frontbündig eingesetzt und darin, beispielsweise mittels
Aktivlot oder Glaslot, befestigt. An der der Membran 1a
gegenüberliegenden Seite ist der Hohlzylinder 19 mit einem
Anschlußstück 21 verschlossen. Das Anschlußstück 21 besitzt
einen zylindrischen Abschnitt 22, der in das Innere des
Hohlzylinders 19 hineinragt. Weiterhin weist das Anschlußstück
21 eine Durchgangsbohrung 23 auf.
Das Anschlußstück 21 besteht aus einem chemisch beständigem
Polymer, vorzugsweise Fluorpolymer.
Im Bereich des zylinderförmigen Abschnitts 22 ist zwischen
dem Hohlzylinder 19 und dem Anschlußstück 21 ein radialer
Dichtungsring 24 angeordnet. Auch in diesem Fall besteht er
aus Gründen der Korrosionsbeständigkeit aus einer Fluorpolymer
oder einem Perfluorelastomer.
Zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Vorspannungszustands
ist zumindest in Höhe des Dichtungsrings 24 ein Rohr
25 in der Durchgangsbohrung 23 des Anschlußstücks 21 angebracht.
Es besitzt einen im Vergleich zum Anschlußstück 21
geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und wirkt
damit einer unerwünschten Formänderung des Anschlußstücks 21
im Bereich des Dichtungsrings 24 entgegen.
Der Vorteil dieser Konzeption liegt darin, daß das Rohr 25
auf Druck beansprucht wird und somit auch aus keramischen
Materialien gefertigt sein kann, die einen extrem niedrigen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Wiederum ist ein Halterohr 17 vorgesehen, welches mit einem
Formflansch 18 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise
verbunden ist.
Figurenlegende
1 Sensorelement
1a Membran
1b Grundkörper
2 Gehäuse
3 Elektronikschaltung
4 Dichtungsring
5 Rohr
6 Zylinderbohrung
7 Absatz
8 Durchgangsbohrung
9 Anschlußbohrung
10 Halterungsbohrung
11 Absatz
12 Fixierhülse
13 geteilte Fixierhülse
14 Absatzring
15 umlaufende Nut
16 Gewinde
17 Halterohr
18 Formflansch
19 Hohlzylinder
20 Ausnehmung
21 Anschlußstück
22 zylinderförmiger Abschnitt
23 Durchgangsbohrung
24 Dichtungsring
25 Rohr
26 Einstich
27 Axialring
28 Ringnut
29 Gewinde
1a Membran
1b Grundkörper
2 Gehäuse
3 Elektronikschaltung
4 Dichtungsring
5 Rohr
6 Zylinderbohrung
7 Absatz
8 Durchgangsbohrung
9 Anschlußbohrung
10 Halterungsbohrung
11 Absatz
12 Fixierhülse
13 geteilte Fixierhülse
14 Absatzring
15 umlaufende Nut
16 Gewinde
17 Halterohr
18 Formflansch
19 Hohlzylinder
20 Ausnehmung
21 Anschlußstück
22 zylinderförmiger Abschnitt
23 Durchgangsbohrung
24 Dichtungsring
25 Rohr
26 Einstich
27 Axialring
28 Ringnut
29 Gewinde
Claims (14)
- Drucksensor mit einem rotationssymmetrischen, nichtmetallischen Sensorelement, dessen Membran in einem definierten Abstand an einem Grundkörper angebracht ist, sowie einem das Sensorelement aufnehmenden Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Zylinderbohrung aufweist, in die das Sensorelement mit geringem radialen Spiel eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (2) aus einem chemisch beständigen Polymer besteht,
daß ein radialer Dichtungsring (4) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Sensorelement (1) im Bereich des Grundkörpers (1b) angeordnet ist, und
daß im Gehäuse (2) ein expansionshemmendes Rohr (5) in weitgehender axialer Überdeckung mit dem Grundkörper (1b) angeordnet ist, welches einen im Vergleich zum Gehäuse (2) geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. - 2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (1) frontbündig im Gehäuse (2) eingesetzt ist.
- 3. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sensorelement (1) von der Frontseite her in die Zylinderbohrung (6) des Gehäuses (2) eingesetzt ist, wobei der Grundkörper (1b) an der der Membran (1a) abgewandten Seite an einem Absatz (7) der Zylinderbohrung (6) anliegt, und
daß in die Zylinderbohrung (6) koaxial eine Durchgangsbohrung (8) kleineren Durchmessers mündet, die elektrische Anschlußleitungen (9) für das Sensorelement (1), sowie eine gegebenenfalls rückseitig am Grundkörper (1b) angebrachte Elektronikschaltung (3) aufnimmt. - 4. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (6) absatzartig in eine Halterungsbohrung (10) größeren Durchmessers übergeht, in welcher Halterungsorgane (12, 13) zur axialen Fixierung des Sensorelements (1) angebracht sind.
- 5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1b) an dem der Membran (1a) abgewandten Ende einen Absatzring (14) aufweist, der am gehäuseseitigen Absatz (11) axial anliegt und von einer in der Halterungsbohrung (10) eingeschraubten Fixierhülse (12) gehalten ist.
- 6. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1b) eine radiale Ausnehmung, vorzugsweise in Form einer umlaufenden Nut (15), aufweist, in die eine geteilte Fixierhülse (13) eingreift, welche in der Halterungsbohrung (10) eingeschraubt ist und stirnseitig am gehäuseseitigen Absatz (11) axial anliegt.
- 7. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) vollständig im Gehäuse (2) eingebettet ist.
- 8. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) in einem Einstich (26) des Gehäuses (2) eingelegt und vorzugsweise durch einen am Rohr (5) endseitig angebrachten Axialring (27) fixiert ist.
- 9. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) als Formflansch ausgebildet ist und vorzugsweise ein Gewinde (16) zur Befestigung am Meßort aufweist.
- 10. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist und mit einem Formflansch 18, vorzugsweise über ein Halterohr (17), verbunden ist, welcher zur Befestigung am Meßort dient.
- 11. Drucksensor mit einem rotationssymmetrischen, nichtmetallischen Sensorelement, dessen Membran in einem definierten Abstand an einem Grundkörper angebracht ist, sowie einem das Sensorelement aufnehmenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse einen Hohlzylinder (19) aus einem nichtmetallischen Werkstoff, vorzugsweise Keramik, Glas oder einem kristallinen Werkstoff, aufweist, in den in einer Ausnehmung (20) das Sensorelement (1) frontbündig eingesetzt und befestigt ist,
daß der Hohlzylinder (19) rückseitig mit einem Anschlußstück (21) aus einem chemisch beständigen Polymer verschlossen ist, welches mit einem zylindrischen Abschnitt (22) in das Innere des Hohlzylinders (19) hineinragt und eine Durchgangsbohrung (23) aufweist,
daß ein radialer Dichtungsring (24) zwischen dem Hohlzylinder (19) und dem zylinderförmigen Abschnitt (22) des Anschlußstücks (21) angeordnet ist, und
daß in der Durchgangsbohrung (23) des Anschlußstücks (21) ein expansionshemmendes Rohr (25) in Höhe des Dichtungsrings (24) eingesetzt ist, das einen im Verleich zum Anschlußstück (21) geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. - 12. Drucksensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19, 21) mit einem Formflansch (18) zur Befestigung am Meßort verbunden ist.
- 13. Drucksensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (19, 21) und dem Formflansch (18) ein Halterohr (17) vorgesehen ist.
- 14. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das chemisch beständige Polymer ein Fluorpolymer ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924234289 DE4234289C1 (de) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Drucksensor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924234289 DE4234289C1 (de) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Drucksensor |
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DE19924234289 Expired - Fee Related DE4234289C1 (de) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Drucksensor |
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Cited By (15)
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