DE69028924T2

DE69028924T2 - Druckübertrager mit der möglichkeit einer durchflussmessung

Info

Publication number: DE69028924T2
Application number: DE69028924T
Authority: DE
Inventors: Shih-Ying Lincoln Ma 01773 Lee
Original assignee: Setra Systems Inc
Current assignee: Setra Systems Inc
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2010-11-06
Also published as: EP0500783A4; JP2925319B2; US5024099A; DE69028924D1; WO1991007645A1; CA2069000C; JPH05504401A; CA2069000A1; EP0500783A1; EP0500783B1

Description

Die Erfindung betrifft im großen und ganzen Druckwandler und spezieller einen Durchflußdruckwandler ohne inneren toten Raum.
Viele verschiedene Druckwandler sind bekannt. Bei vielen zur Zeit erhältlichen Wandlern wirkt ein Druck eines Fluids auf eine am Rand befestigte Membran. Die Bewegung der Membran kann dann in ein elektrisches Signal unter der Verwendung vieler verschiedener Vorrichtungen, wie z.B. Dehnungsmesser, linear veränderliche Differentialtransformatoren und veränderliche Kondensatoren, umgewandelt werden. Die US-Patente 3,859,575 und 4,358,804 zeigen Beispiele bekannter kapazitiver Druckwandler dieser allgemeinen Art.
In letzter Zeit hat es einen wachsenden Bedarf daran gegeben, den Druck eines durch eine Leitung fließenden Fluids zu messen, aber ohne dabei einen toten Raum in der Leitung einzuführen, der einen Teil des Fluids einfangen, Verunreinigungen sammeln oder allgemeiner mit einer ruhigen laminaren Strömung des Fluids wechselwirken kann. Zum Beispiel ist es bei der Herstellung von Halbleitern für die Prozeßregelung wichtig, den Fluiddruck zu kennen, aber es ist ebenfalls wichtig, extreme Reinheit des Fluids, sogar wenn verschiedene Fluide durch die gleiche Leitung fließen, beizubehalten. Um diesen extremen Grad an Reinheit (bis zu eins zu einer Milliarde) zur Verfügung zu stellen, war es bis jetzt notwendig, die Leitung und/oder den Wandler von Hand auszubauen und dann alle Gebiete zu reinigen, die für das Fluid zugänglich sind. Dieser Reinigungsvorgang ist kosten- und zeitintensiv, weil die Halbleiterherstellung während des Reinigens angehalten wird. Ähnliche Erwägungen treffen bei anderen Anwendungen zu, wie z.B. bei der Herstellung von Lebensmitteln und Pharmazeutika.
Die herkömmliche Verwendung eines Druckwandlers für derartige Anwendungen einer Prozeßregelung bestand darin, den Wandler als eine Einheit in einer Öffnung, die in der Leitung ausgebildet ist, oder an einem Anschluß zu befestigen, der an der Seite der Leitung befestigt ist. In jedem Fall hat der Wandler ein geschlossenes Ende und es gibt einen toten Raum in dem Wandler, wo Fluid eingefangen werden kann, z.B. in kleinen Wirbelströmen, und sich nicht fluide Verunreinigungen ansammeln können.
Eine allgemein bekannte Vorrichtung zum Messen eines derartigen Fluiddruckes in einem geschlossenen Ende ist die Bourdon-Röhre Die Röhre ist eine gebogene Leitung mit einem geschlossenen Ende. Ihr offenes Ende steht mit dem Fluid in Verbindung, dessen Druck gemessen werden soll. Die Wirkung eines Fluiddrucks auf das Innere der Röhre erzeugt eine hydraulische oder pneumatische Kraft, die dazu führt, daß sich die Röhre begradigt. Das Ausmaß der Bewegung der Spitze der Röhre ist ein Maß der anliegenden Fluidkraft. Eine Beschränkung der Bourdon-Röhre besteht darin, daß sie, weil sie ein geschlossenes Ende hat, nicht unter Durchflußbedingungen verwendet werden kann. Sie ist in sich nicht kompakt und anfällig für thermische Fehler. Ebenso weist sie ein großes Flächengebiet auf, das dem Fluid ausgesetzt ist, hat ein großes Volumen und ist schwierig zu reinigen.
Es ist ebenfalls aus der EP 0 074 574 bekannt, eine Vorrichtung zum Messen eines Druckes zur Verfügung zu stellen, wobei die Vorrichtung jedoch eine Anzahl von Flanschen oder anderen möglichen Hindernissen für eine saubere Strömung, sowie mit toten Räumen und Turbulenzen auftretende Probleme aufweist.
Es ist ebenfalls aus der US 2,420,148 ein System bekannt, das prinzipiell mit der Luftfahrtindustrie zu tun hat, um nicht kreisförmige Bereiche eines Druckwandlers zu schaffen, der mit Dehnungsmessern ausgestattet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stellen wir einen Wandler der kapazitiven Ausführung zur Verfügung, um den Druck eines Fluids in einer Hauptleitung zu messen, der aufweist:
eine Strecke einer zweiten Leitung, die einen Abschnitt mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist,
wobei das die zweite Leitung bildende Material eine Neigung hat, sich radial von dem nicht kreisförmigen Querschnitt als Reaktion auf den Druck des Fluids zu einem kreisförmigen Querschnitt zu verschieben, wobei die Größe der radialen Verschiebung und die oberflächenbelastung und Dehnung in mindestens einem Abschnitt: der nicht kreisförmigen zweiten Leitung dem Druck des Fluids in der Hauptleitung entsprechen,
mindestens einem Paar voneinander beabstandeter Elektroden, die eine veränderliche Kapazität bilden;
dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der zweiten Leitung a) einen Einlaßabschnitt, der im Gebrauch die Form und die Gestaltung der Hauptleitung aufweist, b) einen Abschnitt, der zu dem Einlaßabschnitt benachbart angeordnet ist und durch Verformen der Leitung zu dem nicht kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist, und c) einen ersten Übergangsbereich aufweist, der sich zwischen dem nicht kreisförmigen Abschnitt und dem Einlaßabschnitt erstreckt, wobei der Einlaßabschnitt, der Übergangsbereich und der nicht kreisförmige Abschnitt aus einem Stück miteinander ausgebildet sind,
und gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Befestigen der Elektroden an das Äußere des nicht kreisförmigen Abschnitts zum Umwandeln der radialen Verschiebung in ein elektrisches Signal, das dem Fluiddruck durch eine entsprechende Bewegung der Befestigungseinrichtung und beider Elektroden entspricht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckwandler bereitzustellen, der entweder in einer Weise mit geschlossenem Ende oder in einer Durchflußweise betrieben werden kann, aber nicht darauf beschränkt ist, der keine inneren toten Räume hat, wo Fluid, das durch den Wandler fließt, stagnieren kann, und sich Verunreinigungen, die durch das Fluid transportiert werden, ansammeln können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckwandler mit den vorhergehenden Vorteilen bereitzustellen, der ebenfalls extrem genau und zuverlässig ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckwandler mit den vorhergehenden Vorteilen bereitzustellen, bei dem die Einrichtungen, die eine mechanische Bewegung oder Dehnung in ein elektrisches Signal umwandeln, leicht austauschbar sind.
Noch weitere Aufgaben der Erfindung beinhalten, den Druckwandler mit den vorhergehenden Vorteilen zur Verfügung zu stellen, der hervorragende Betriebsbedingungen aufweist, wie z.B. ein gutes Schwingungsverhalten, Widerstandsfähigkeit gegen Erschütterungen, ein gutes Wärmeverhalten und eine gute Hysteresecharakteristik.
Noch weitere Aufgaben der Erfindung beinhalten, den Druckwandler mit allen vorhergehenden Vorteilen zur Verfügung zu stellen, der ebenfalls vergleichsweise niedrige Herstellungskosten hat und der ein relativ niedriges Fachwissen für die Installation erfordert.
Ein Wandler, der den Druck eines Fluids in einem System, typischerweise eines Fluids, das durch eine Hauptleitung fließt, mißt, weist eine Leitungsstrecke mit einem Einlaß- und einem Auslaßabschnitt auf, die vorzugsweise Querschnitte der gleichen Größe und Gestaltung wie die das Fluid führende Hauptleitung selber hat. Zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßabschnitt ist eine Leitungsstrecke angeordnet, die von der Querschnittsgestalt des Einlaß- und Auslaßabschnittes in einen nicht kreisförmigen Querschnitt verformt ist. Die Innenflächen der Leitung einschließlich des nicht kreisförmigen Abschnitts und der Übergangsbereiche, die sich von dem nicht kreisförmigen Abschnitt zu dem Einlaß- und dem Auslaßabschnitt erstrecken, sind glatt, um die Leitung frei von beruhigten Bereichen oder toten Räumen zu machen, die einen nicht strömenden Teil des Fluids stauen oder Verunreinigungen ansammeln können.
Die Leitung ist aus einer Materialsorte und Dicke ausgebildet, und die Verformung in einen nicht kreisförmigen Querschnitt ist von einer derartigen Größe, daß bei der Einwirkung des inneren Fluiddrucks auf den nicht kreisförmigen Abschnitt der nicht kreisförmige Abschnitt die Tendenz hat, sich elastisch in Richtung auf eine kreisförmige Gestalt zu bewegen. Diese Anderung in der Querschnittsgestalt erzeugt eine radiale Verschiebung von wenigstens bestimmten Bereichen des nicht kreisförmigen Abschnitts. Die Größe der radialen Verschiebung entspricht dem Druck des Fluids in der Leitung. Diese Änderung erzeugt ebenfalls eine Flächenbelastung (gemessen in der Leitungswand in einer Richtung quer zu der radialen) und eine entsprechende Flächendehnung in dem Wandabschnitt des nicht kreisförmigen Leitungsabschnitts, was ebenfalls dem zu messenden Druck des Fluids entspricht.
Bei einer kapazitiven Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die radiale Verschiebung des nicht kreisförmigen Abschnitts durch eine Befestigungseinrichtung auf mindestens eine veränderliche Kapazität übertragen, die durch ein im großen und ganzen paralleles voneinander beabstandetes Paar Elektroden gebildet wird. Die Befestigungseinrichtung erzeugt eine Änderung in dem Abstand zwischen den Elektroden, die der radialen Verschiebung des nicht kreisförmigen Abschnitts entspricht. Bei einer Ausführung weist die Befestigungseinrichtung ein gegenüber liegendes Paar Platten mit einem zentralen Kanal auf, die an ihrem Mittelpunkt an diametral gegenüberliegenden Stellen an dem nicht kreisförmigen Leitungsabschnitt an Punkten maximaler radialer Verschiebung befestigt sind. Die Platten sind vorzugsweise metallisch und auf metallischen Stützen montiert, die an der Außenfläche des nicht kreisförmigen Abschnitts der Leitung z.B. durch Hartlöten, Widerstandschweißen oder einer Kombination davon befestigt sind. Ein Isolator isoliert elektrisch jede Platte gegen die zugehörige Stütze. Die die veränderliche Kapazität bildenden Elektroden sind vorzugsweise ein freier Endabschnitt der Platten.
Bei einer anderen Ausführungsform, die eine mechanische Bewegungsverstärkung oder -verminderung zur Verfügung stellen kann, werden die Elektroden an den freien Enden eines Paars von Hebelarmen gehalten, die an der Außenfläche des nicht kreisförmigen Leitungsabschnitts durch erste und zweite Biegeplatten befestigt sind. Eine erste Biegeplatte verläuft zwischen den Hebelarmen, ist an dem nicht kreisförmigen Abschnitt befestigt und schafft einen Drehpunkt für die Hebelarme. Ein Paar zweiter Biegeplatten erstreckt sich zwischen dem nicht kreisförmigen Abschnitt und dem Hebelarm, um mechanisch eine radiale Verschiebung des nicht kreisförmigen Abschnitts auf die Hebelarme zu übertragen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt die Halterung ebenfalls ein Paar im großen und ganzen radial ausgerichteter Biegeplatten, die sich von der Außenfläche des nicht kreisförmigen Abschnitts zu den Hebelarmen erstrecken. Sie sind ausgerichtet, um einer Bewegung der Hebelarme entlang deren Strecke zu widerstehen, um eine bessere Stabilität gegen Stoß- und Schwingungskräfte zu schaffen. Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel trägt jeder Hebelarm eine Elektrode an beiden Enden, um ein Paar von Kapazitäten mit einer veränderlichen Lücke zu bilden, die in einem Zweirichtungsmodus betrieben werden. Bei dieser Anordnung bilden jede Elektrode und ein zugehöriger Abschnitt ihrer Befestigung und ihres Hebelarms ein Gegengewicht zu der Elektrode, deren Befestigung und deren Hebelarmabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite des Drehpunkts.
Bei noch einer anderen kapazitiven Ausführung ist ein Paar Hebelarme, die ebenfalls an ihren freien Enden ein Paar veränderlich beabstandeter Elektroden halten, die eine veränderliche Kapazität bilden, an oder in der Nähe eines Punkts in der Leitungswand angeschlossen, der einer maximalen Winkelverschiebung ausgesetzt ist. Bei dieser Ausführung sind die Hebelarme an dem nicht kreisförmigen Abschnitt durch Hartlöten, Punktwiderstandsschweißen, oder vorzugsweise durch eine Kombination von Punktwiderstandsschweißen und anschließendem Hartlöten befestigt. Diese Ausführung eines Wandlers kann ebenfalls mit ausgleichenden Hebelarmabschnitten und Elektroden gemacht werden, um in einem Zweirichtungsmodus zu arbeiten.
Bei einer Ausführung eines Dehnungsmeßgeräts, das nicht durch die Ansprüche dieses Patents gedeckt ist, werden mindestens ein Dehnungsmeßgerät und vorzugsweise vier Dehnungsmeßgeräte an der Außenfläche des nicht kreisförmigen Abschnitts der Leitung an einem Punkt maximaler Flächenbelastung und deshalb maximaler Flächendehnung des nicht kreisförmigen Abschnitts befestigt, weil er sich als Reaktion auf einen anliegenden inneren zu messenden Fluiddruck verformt. Bei vier Dehnungsmeßgeräten werden diese vorzugsweise als eine Wheatstonesche Meßbrücke geschaltet, um ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, das der gemessenen Dehnung entspricht, und deshalb dem anliegenden inneren Fluiddruck entspricht.
Diese weiteren Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden leichter anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele verstanden, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gelesen werden sollten.
Figur 1 zeigt eine Aufsicht eines Durchflußdruckwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung in einer kapazitiven Ausführung ohne Bewegungsverstärkung;
Figur 2 zeigt eine Ansicht im vertikalen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1;
Figur 3 zeigt eine Aufsicht eines Druckwandlers gemäß der Erfindung, wobei die veränderliche Kapazität des Wandlers einen Hebelarmhalter hat, der eine Bewegungsverstärkung oder -verminderung bei der veränderlichen Kapazität zur Verfügung stellt;
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht teilweise im Querschnitt des in Figur 3 gezeigten Druckwandlers;
Figur 4A zeigt eine Ansicht entsprechend der Figur 4, die ein alternatives Zweirichtungs-Ausführungsbeispiel des in den Figuren 3 und 4 gezeigten Wandlers darstellt;
Figur 5 zeigt eine Seitenansicht teilweise im Querschnitt entsprechend der Figur 4 eines alternativen Ausführungsbeispiels eines kapazitiven Druckwandlers;
Figur 5A zeigt eine Ansicht entsprechend der Figur 5, die ein alternatives Zweirichtungs-Ausführungsbeispiel des in Figur 5 gezeigten Wandlers zeigt;
Figur 6 zeigt eine stark vereinfachte Skizze, die den nicht kreisförmigen Leitungsabschnitt des in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Wandlers in einem anfänglich verformten nicht kreis förmigen Zustand (durchgezogene Linien) und in einem radial verschobenen Zustand (gestrichelte Linie) zeigt;
Figur 7 zeigt eine Ansicht im vertikalen Schnitt eines Druckwandlers gemäß der vorhandenen Abmessung in einer Ausführung eines Dehnungsmessers, der nicht durch die Ansprüche dieses Patents abgedeckt wird und vier Dehnungsmeßgeräte verwendet, die an der Außenfläche des nicht kreisförmigen Leitungsabschnitts an Stellen maximaler Oberflächenbelastung und Dehnung befestigt sind; und
Figur 8 zeigt ein stark vereinfachtes Schaltungsschema, das die vier Dehnungsmeßgeräte von Figur 7 zeigt, die in einer Wheat stoneschen Brückenschaltung angeordnet sind, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Fluiddruck in der Leitung angibt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Durchflußdruckwandler 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine Leitung 11 mit einem Einlaßabschnitt 12, einem Auslaßabschnitt 14, Übergangsbereichen 16, 16 und einem nicht kreisförmigen Abschnitt 18 verwendet, der zwischen den Übergangsbereichen 16, 16 angeordnet ist. Ein Fluid, das durch die Leitung 11 fließt, wie durch die Pfeile 20 angedeutet ist, übt einen Fluiddruck auf die Innenfläche der Leitung aus. Die Leitung 11 ist an ein System durch Stumpfschweißen oder eine Verbindung geringer Verunreinigung wie z.B. die Metalldichtungsverbindung gekoppelt, die allgemein mit "VCR" bezeichnet wird. Es ist jedoch möglich, daß eine Hauptverfahrensfluidleitung selber der Strömungsweg für den Durchflußwandler der vorliegenden Erfindung sein kann. Das Verfahrensfluid kann ein Bestandteil bei der Herstellung eines Pharmazeutika oder Lebensmittels oder ein Fluid sein, das bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wie z.B. integrierten Schaltkreisen verwendet wird. Die Leitung ist hohl und weist bei den meisten Ausführungsbeispielen eine im großen und ganzen gleichförmige Wandstärke auf. Das die Leitung bildende Material ist derart, daß, wenn ein Fluiddruck an dem nicht kreisformigen Abschnitt 18 anliegt, er elastisch als Reaktion auf den Fluiddruck verformt wird, wobei er dazu neigt, sich zu einer kreisförmigen Gestalt zu bewegen, die die stabilste Gestalt ist. Typischerweise weist die Leitung einen kreisförmigen Querschnitt auf und der nicht kreisförmige Abschnitt ist durch eine mechanische Verformung einer kurzen Strecke der Leitung in eine im großen und ganzen ovale Form ausgebildet. Weiter hat typischerweise der nicht kreisförmige Abschnitt ursprünglich den gleichen Querschnittaufbau und die gleichen Abmessungen wie der daran angrenzende Einlaß- und Auslaßleitungsabschnitt 12 bzw. 14. Während die Erfindung prinzipiell mit bezug auf eine kreisförmige Leitung mit einem nicht kreisförmigen Abschnitt 18, der oval ist, gezeigt und beschrieben wird, ist es zu verstehen, daß andere Querschnittgeometrien verwendet werden können, wie z.B. eine Leitung, die in ihrem verformten Zustand einen quadratischen, rechteckigen oder ovalen Querschnitt hat. Weiter kann der nicht kreisförmige Abschnitt ein Abschnitt der Wand einer Leitung sein, wie z.B. ein Wandabschnitt einer dünnen im großen und ganzen gleichformigen Dicke, der in einer im großen und ganzen quadratischen Leitung mit einem im Querschnitt kreisförmigen inneren Kanal ausgebildet ist, wobei eine Wand von der Außenfläche von einem flachen bis zu einem zylindrischen Aufbau hergestellt wird, der den inneren Kanal widerspiegelt.
Das die Leitung bildende Material sollte eine Formänderungsfestigkeit aufweisen, die ausreicht, dem anliegenden Fluiddruck bei den erwarteten Druckbereichen während des Betriebs zu widerstehen. Bei bestimmten Anwendungen, wo die Korrosionsbeständigkeit gegen das in den Leitungen geführte Fluid eine wichtige Erwägung ist, kann es nötig sein, bestimmte inerte Materialien zu verwenden, die durch eine niedrige Formänderungsfestigkeit gekennzeichnet sind. In diesen Fällen muß eine vergrößerte Festigkeit durch eine vergrößerte Wandstärke der Leitung gegen die Notwendigkeit ausgeglichen werden, den kreisförmigen Querschnitt um einen ausreichenden Grad zu verformen, um eine zuverlässig zu messende Änderung zu erzeugen. Die die Bewegung verstärkenden Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Figuren 3 bis 5A gezeigt sind, sind insbesondere bei solchen Fällen nützlich. Für allgemeine Anwendungen zeigte es sich, daß 316L Edelstahl den erwünschten Grad an Korrosionsbeständigkeit zusammen mit der erwünschten Elastizität, dem Elastizitätsgedächtnis und der Formveränderungsfestigkeit zur Verfügung stellt. Zusätzlich hat das Material eine äußerst glatte Oberfläche, die frei von kleine Nischen, Rissen oder anderen Unregelmäßigkeiten ist. Ebenfalls ist der nicht kreisförmige Abschnitt 18 verformt, um glatte innere Konturen sowohl an dem nicht kreisförmigen Abschnitt 18, als auch durch die angrenzenden Übergangsbereiche 16, 16 zu schaffen. Die inneren Konturen der Leitung 11 sollten zu einer äußerst glatten laminaren Strömung 20 durch die Leitung 11 führen.
Ein zentraler Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es, daß, nachdem der Leitungsabschnitt 18 aus seiner ursprünglichen Gestalt verformt wurde, auf die Anwendung einer inneren Fluidkraft, die gleichförmig auf die Innenfläche wirkt, er dazu neigt, sich elastisch zu einem kreisförmigen Aufbau zu bewegen. Die durch den Fluiddruck an den nicht kreisförmigen Abschnitt 18 anliegenden Kräfte erzeugen eine radiale Verschiebung der Wände des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 über den größten Teil der Röhre und erzeugen eine maximale radiale Verschiebung entlang der kleinen elliptischen Achse, wie es am besten in Figur 6 zu sehen ist. Die radiale Verschiebung entspricht sehr gut dem anliegenden Fluiddruck und ist deshalb ein genauer Maßstab dafür, wenigstens in dem gleichen Maß, in dem eine herkömmliche am Rand montierte Membran eine mechanische Verschiebung erzeugt, die dem anliegenden Fluiddruck entspricht. Die Formänderung des verformten Abschnitts 18 in Richtung seiner ursprünglichen Gestalt erzeugt ebenfalls eine Oberf lächenbelastung und Dehnung in den Wänden der Röhre mit Punkten maximaler Belastung und Dehnung, die im großen und ganzen mit Punkten maximaler radialer Verschiebung der Wände des Abschnitts 18 zusammenfallen. Daher erzeugen diese Punkte die beste Messung des anliegenden Fluiddrucks in der Leitung 11.
Der Wandler 10 der vorliegenden Erfindung weist ebenfalls eine Vorrichtung zum Beobachten und elektronischen Messen der physikalischen Verschiebung oder der Oberflächenbelastung und Dehnung des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 als Reaktion auf die anliegende Fluidkraft auf. Die beschriebenen und dargestellten Vorrichtungen zum Beobachten und Messen sind sowohl von kapazitiver als auch von der Dehnungsmeßart.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine veränderliche kapazitive Vorrichtung, wobei ein Paar Haltearme 22, 22, die vorzugsweise aus einem leitfähigem Blechmaterial gebildet sind, gegenüberliegende Paare von Elektroden 24, 24 mit einer im großen und ganzen coplanaren und sich horizontal erstreckenden Orientierung halten und wechselseitig beabstandet sind, um ein Paar veränderlicher Kapazitäten 26, 26 zu bilden, die an gegenüberliegenden Seiten des Abschnitts 18 liegen. Die Elektroden sind vorzugsweise integral mit den Haltearmen 22 als ihre freien Enden ausgebildet. Jeder Halter 22, 22 weist einen zentralen Kanal 22a auf, der den Leitungsabschnitt 18 spreizt und mit Abstand umgibt.
Stützen 28 sind durch Widerstandsschweißen oder anders an die Außenfläche des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 vorzugsweise an Punkten maximaler radialer Verschiebung befestigt. Wenn die Stützen entlang der kleinen Achse wie gezeigt angebracht sind, geht die radiale Verschiebung nach außen, und der Kapazitätenspalt öffnet sich als Reaktion auf eine Vergrößerung des Fluiddrucks. Wenn die Stützen entlang der großen Achse angebracht sind, geht die radiale Verschiebung nach innen, und der Wandler ist vom schließenden Lückentyp. Jede Stütze trägt einen der Haltearme 22. Weil die Stütze vorzugsweise für das Anbringen durch Widerstandsschweißen metallisch ist, umgibt ein Isolierring 30 die Stütze 28 und schließt sie an den zugehörigen Haltearm 22 an. Der Isolierring 30 kann ein Glaswulst oder irgend ein anderes dem Fachmann bekanntes Isoliermaterial sein. Vorzugsweise, wie man es am besten in Figur 1 sehen kann, ist jeder Haltearm durch ein Paar Stützen montiert, die axial entlang des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 beabstandet sind, um eine größere Stabilität für den Haltearm und einen größeren Widerstand gegen Schwingungen und Stöße zu schaffen. Die Befestigungsanordnung für die Elektroden 24, 24, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, erzeugt eine eins zu eins Übereinstimmung zwischen einer radialen Verschiebung der Wände des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 und der Änderung in der Lücke der Elektroden 24, 24, die die veränderlichen Kapazitäten 26, 26 bilden. Es zeigte sich, daß dieser Aufbau ein vergleichsweise hohes Signal zu Rauschverhältnis aufweist und physikalische Verschiebungen der Leitungswände einer verhältnismäßig großen Größenordnung erfordert, d.h. 2,54 x 10&supmin;&sup5; m oder mehr (0,001 inch oder mehr) . Dieses wiederum erfordert, daß in der Leitung 11 wesentliche Fluiddrucke herrschen, um die notwendige innere Kraft zu entwickeln, und daß die Leitungswandstärke und ihr Material ausgewählt sind, um eine beträchtliche Zugfestigkeit aufzuweisen. Deshalb ist die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Anordnung am besten für die Messung in einem Niedrigdruckbereich zu verwenden, d.h. weniger als 6,9 x 10&supmin;&sup5; Pa für eine 6,35 x 10&supmin;&sup5; m (100 psi für eine 1/4 inch) Außendurchmesser-Leitung mit einer Wandstärke, die für die erforderliche Stärke und Bewegung geeignet ist. Wo es nicht möglich ist, Materialien beträchtlicher Zugfestigkeit zu verwenden, oder bei Betrieb in höheren Druckbereichen hat man herausgefunden, vorzugsweise die Elektrodenbefestigungsanordnung zu verwenden, die in den Figuren 3, 4, 4A, 5 und 5A gezeigt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 wird die radiale Verschiebung der Wände des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 an dem Punkt maximaler radialer Verschiebung auf ein Paar Elektroden 24', 24' übertragen, die an den freien Enden eines Paars Hebelarme 32, 32 befestigt sind. Erste Biegeplatten 34, 34 und ein Paar zweiter Biegeplatten 36, 36 koppeln die Hebelarme und deshalb die Elektroden an den nicht kreisförmigen Abschnitt 18. Die ersten Biegeplatten 34 erstrecken sich über den Abschnitt 18 vorzugsweise an dem Ende einer großen Achse und sind haftgeschweißt und hartgelötet, widerstandsgeschweißt oder anderweitig bei dem Mittelpunkt jeder Biegeplatte an dem Abschnitt 18 befestigt. Die äußeren Enden der Biegeplatten 34, 34 sind dann geschweißt oder anderweitig starr an den Hebelarmen 32, 32 befestigt. Die ersten Biegeplatten schaffen einen Drehpunkt, um den sich die Hebelarme 32, 32 drehen. Die Biegeplatten 34, 34 liegen coplanar und bleiben vorzugsweise in einer coplanaren Beziehung durch einen transversalen Verbindungsstreifen, wobei sich eine H-förmige Biegeplatteneinrichtung ergibt.
Um eine mechanische Stabilität und Ausgeglichenheit zu schaffen, weisen die Hebelarme vorzugsweise einen erweiterten Grundabschnitt 32a auf, der im großen und ganzen mit dem nicht kreisförmigen Abschnitt 18 zusammenfällt und parallel im Abstand dazu liegt. Ein Übergangsansatzabschnitt 32b verengt sich von Befestigungsebenen 32c, 32c jeder Basis 32a zu einem länglichen und verhältnismäßigen engen Armabschnitt 32d. Eine Befestigungsstütze 28' trägt eine Elektrode, die eine Platte 38 befestigt, die vorzugsweise aus einem dielektrischen Material geformt ist, die einen Ring einer abgeschiedenen Metallfläche 40 trägt, um als ein leitendes Element der veränderlichen Kapazitätselektrode 24' zu dienen. Die Stütze 28' ist vorzugsweise an dem freien Ende jedes Hebelarmabschnitts 32d angeordnet.
Wie am besten in Figur 3 zu sehen ist, weist die Hebelarmbasis 32a einen weggeschnittenen Abschnitt 32e mit einer im großen und ganzen axial ausgerichteten Befestigungsfläche 32f auf, die starr z.B. durch Punktwiderstandsschweißen an einem Ende einer der zweiten Biegeplatten 36 befestigt ist. Die anderen Enden der Biegeplatten 36, 36 sind starr z.B. durch Haftschweißen und Hartlöten, Widerstandsschweißen, Hartlöten oder auf andere Weise an der Außenfläche des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 befestigt, wie man es am besten in Figur 4 sieht. Vorzugsweise ist der Befestigungspunkt der zweiten Biegeplatte an den nicht kreisförmigen Abschnitt bei dem Punkt maximaler radialer Verschiebung des nicht kreisförmigen Abschnitts. Die zweiten Biegeplatten sind im großen und ganzen mit der Bewegungsrichtung der Wände des nicht kreisförmigen Abschnitts ausgerichtet und dienen deshalb dazu, direkt jede Bewegung der Wände auf die Hebelarme zu übertragen. Die Hebelarmbasis enthält ebenfalls Abschnitte 32e, 32e, die über die Befestigungsfläche 32f hervorragen. Sie dienen dazu, das Gewicht der Armabschnitte 32d und der Elektroden 24', 24' auszugleichen. Die Geometrie ist derart, daß der Schwerpunkt der Armeinrichtung mit der Biegeebene 34 zusammenfällt, um den Widerstand gegen Stoß und Schwingung zu maximieren.
Weil die Hebelarme um die ersten Biegeplatten 34, 34 drehen, wird die Bewegung, die durch die zweiten Biegeplatten übertragen wird, durch das Verhältnis alb verstärkt oder vermindert, wobei b, wie in Figur 4 gezeigt ist, der Abstand von dem Befestigungspunkt der ersten Biegeplatte zu der zweiten Biegeplatte ist, und a, wie es ebenfalls in Figur 4 gezeigt ist, der Abstand von dem Befestigungspunkt der ersten Biegeplatte an den Hebelarm zu dem Befestigungspunkt der Elektroden 24', 24' ist. (Zum Zwecke dieser Beschreibung soll man "Verstärkung" so verstehen, daß es sowohl die Verstärkung (a/b > 1) als auch die Verminderung (a/b < 1) und sogar ein Verhältnis von a/b gleich 1 umfaßt.) Es ist üblich, vorzugsweise ein Verhältnis a/b größer als 1 zu haben, um eine Verstärkung der Bewegung der Wände des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 zu erzeugen. Weil die veränderliche Kapazität durch ein Paar Elektroden gebildet ist, die sich gegenüberliegen und beide auf Hebelarmen montiert sind, die sich als Antwort auf die Verschiebungen in der Wand des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 bewegen, wird jede Verschiebung der Wand verdoppelt. Mit den zweiten Biegeplatten 36, 36, die entlang der kleinen Achse des nicht kreisförmigen Abschnitts befestigt sind, erzeugt ein vergrößerter Fluiddruck eine radiale Verschiebung nach außen, die wiederum eine schließende Lückenkapazität erzeugt. Beim Montieren dieser Platten entlang der großen Achse ergibt sich eine öffnende Lückenkapazität.
Die Größe der Verstärkung, die mit der Vorrichtung von Figur 3 und 4 erreicht wird, wird durch die Kompaktheit einer erforderten gegebenen Anwendung und der Vergrößerung der Empfindlichkeit der Armabschnitte 32d auf Schwingung und Stoß, wenn sie in der Länge zunehmen, beschränkt. In Abhängigkeit von der Anwendung kann der vergrößerte thermische Weg, der aus einem langen Hebelarm resultiert, der aus einem leitenden Material gebildet ist, ebenfalls zu Meßfehlern führen. Zur Unterstützung beim Bereitstellen eines besseren Fehlerverhaltens gegen Schwingungen und Stoß werden vorzugsweise Hilfsbiegeplatten 42, 42 verwendet. Sie erstrecken sich im großen und ganzen radial zu dem Hebelarmabschnitten 32d. Jede Platte 42 ist an einem Ende an der Außenfläche des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 oder an den Platten 36, 36, wie es in Figur 4 gestrichelt dargestellt ist, befestigt. Für eine leichte Herstellung und einen leichten Zusammenbau sind die Platten 42 vorzugsweise an den Platten 36, 36 angebracht und integral damit gebildet. Das gegenüberliegende Ende jeder Biegeplatte ist starr z.B. durch Widerstandsschweißen an dem Hebelarmabschnitt 32d befestigt. Die genaue Anordnung und Orientierung ist nicht kritisch, solange die Platten 42, 42 einer Bewegung in einer Richtung parallel zu den Hebelarmen 32d, 32d widerstehen. Mit dieser Anordnung kann die Bewegungsfühluntereinheit einschließlich der Hebelarme, der Biegeplatten 32 und der Elektroden einfach auf den nicht kreisförmigen Abschnitt geschoben und daran als eine Einheit geschweißt werden. Dann werden vorzugsweise die Biegeplatten 36, 36 mit den Armen 42, 42 an die befestigte Untereinheit angebracht. Das schafft einen großen Komfort beim Zusammenbau und reduziert die Herstellungskosten.
Figur 5 zeigt ein alternatives und zur Zeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hebelarmausführung der Figuren 3 und 4, wobei ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, aber mit einem zusätzlichen Strich versehen sind, um ein Teil zu kennzeichnen, das für das Ausführungsbeispiel der Figur 5 geändert wurde. Figur 6 zeigt in einer stark vereinfachten Weise die Wand des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 in seinem verformten Zustand vor der Anwendung eines Fluiddrucks in der durchgezogenen Linie und in einer geänderten Form, bewegt in Richtung der kreisförmigen Gestalt, in der gestrichelten Linie. (Die geänderte Gestalt in der gestrichelten Linie ist exakt in einer kreisförmigen Gestalt für die Zwecke der Klarheit gezeigt. Man soll jedoch verstehen, daß der Abschnitt 18 sich in der Form nur leicht ändern wird und gewöhnlich nicht vollständig in seine ursprüngliche unverformte kreisförmige Gestalt zurückkehren wird.) Die Punkte X und Y repräsentieren Punkte eines Nullbiegemoments (Biegepunkte) der Wand. Die Punkte X und Y repräsentieren auch einen Punkt maximaler Winkelverschiebung, der durch den Winkel θ dargestellt ist.
In Figur 5 sind die Elektroden 24', 24' an dem freien Ende der Hebelarme 32', 32' angeschlossen, die an einem zentralen Punkt entlang der Strecke der Außenfläche des nicht kreisförmigen Leitungsabschnitts 18 entlang der Biegepunkte X und Y befestigt sind. Diese Befestigung kann z.B. durch Hartlöten, Punktwiderstandsschweißen oder durch eine Kombination dieser Techniken gemacht werden, wobei die Arme zuerst punktgeschweißt werden, um eine Position zu sichern, und dann hartgelötet werden, um eine zusätzliche mechanische Festigkeit an dem Befestigungspunkt zu schaffen. Jeder Hebelarm 32' weist einen Abschnitt 32d' auf, der sich parallel mit Abstand zu dem Abschnitt 32d' des gegenüberliegenden Hebelarms 32' erstreckt und an seinem freien Ende leitende Platten und Stützen mit einer geeigneten Isolation trägt, um einen veränderlichen kapazitiven Wandler 26' zu bilden.
Jeder Hebelarm weist ebenfalls einen gewinkelten Abschnitt 32b' auf, der im großen und ganzen entlang einer Tangente zu dem nicht kreisförmigen Leitungsabschnitt an dem Punkt maximaler Winkelabweichung orientiert ist. Diese Befestigung schafft einen Abstand an jeder Seite des Befestigungspunkts oder der Befestigungslinie des Hebelarmabschnitts 32b' zu dem Leitungsabschnitt 18, um nicht eine Drehbewegung des Hebelarms zu stören, wenn der Abschnitt 18 die Form als Antwort auf den anliegenden Fluiddruck ändert.
Jeder Hebelarm 32' weist ebenfalls einen Abschnitt 32a' auf, der sich bei der bevorzugten Form im großen und ganzen parallel zu dem Abschnitt 32d' erstreckt und von dem Leitungsabschnitt 18 beabstandet ist. Die Basisabschnitte 32a' sind nicht an der Leitung befestigt, sondern erstrecken sich vorzugsweise frei, um die Armabschnitte 32d' und die zugehörigen Elektroden auszugleichen. Diese Auswuchtung minimiert die Wirkung externer Kräfte, wie z.B. Gravitation, Schwingungen und Stöße, die auf den Wandler wirken, was anderenfalls dazu führen würde, bedeutendere Fehler in der veränderlichen kapazitiven Lücke zu erzeugen, die nicht Änderungen im Querschnittaufbau des Leitungsabschnitts 18 wiedergeben.
Die Figuren 4A und 5A zeigen alternative Ausführungsbeispiele der in den Figuren 4 bzw. 5 gezeigten Druckwandler (gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet). Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 4A und 5A verlaufen die Armabschnitte 32a und 32a' über den nicht kreisförmigen Abschnitt 18, um eine Elektrode 24' an der Stütze 28' oder eine geeignete Isolierhalterung wie z.B. einen Glaswulst zu befestigen. Ein gegenüberliegendes Paar der Elektroden 24' bildet eine zweite veränderliche Kapazität 26', die an den Armabschnitten 32a, 32a' vorzugsweise neben dem freien Ende des Armabschnitts wie gezeigt befestigt ist. Somit tragen bei beiden Ausführungsbeispielen der Figuren 4A und 5A die Hebelarme 32 und 32' ein Paar veränderlicher Kapazitäten, die an gegenüberliegenden Seiten des Drehpunkts der Arme befestigt sind, um einen Wandler zu erzeugen, der in einem Zweirichtungsmodus betrieben wird. Eine auf Druck ansprechende Bewegung des nicht kreisförmigen Abschnitts 18 bewegt die Hebelarme, so daß sich, wenn sich die eine Kapazität des Paars öffnet, die andere schließt. Wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist, weist dieser Betriebsmodus viele Betriebsvorteile auf, wie z.B. eine größere Empfindlichkeit und einen Ausgang, der leichter als der einer einzelnen veränderlichen Kapazität elektronisch zu linearisieren ist.
Die Zweirichtungs-Ausführungsbeispiele der Figuren 4A und 5A sind ebenfalls vorzugsweise so konstruiert, daß der Schwerpunkt jeder Armeinrichtung mit der Biegeebene (bestimmt durch die erste Biegeplatte 34 in Figur 4A) oder dem Punkt X oder Y maximaler Winkelverschiebung zusammenfällt. In jedem Fall wirken die zweite Kapazität 26' und ihre zugehörige Befestigung, wie z.B. die Stützen 28' und die Hebelarmabschnitte 32a und 32a', wie ein Gegengewicht zu der veränderlichen Kapazität 26', ihrer zugehörigen Befestigung und dem Hebelarmabschnitt, die auf der gegenüberliegenden Seite des Drehpunkts der Hebelarme liegen. Die Drehanordnung schafft eine vergrößerte mechanische Leistungsfähigkeit insbesondere als Antwort auf Stoß und Schwingung. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß diese Zweirichtungs-Anordnungen nicht eine einfache "Überzieh"-Vorrichtung wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 gestatten, und der Einbau deshalb ein wenig komplizierter und teurer ist.
Figur 7 zeigt eine Dehnungsmeßausführung eines Durchflußdruckwandlers, der nicht durch die Ansprüche der vorliegenden Erfindung gedeckt ist, aber ebenfalls zur Hilfe des Verständnisses einbezogen wird. Vier Dehnungsmeßgeräte A, B, C und D sind an dem nicht kreisförmigen Leitungsabschnitt 18, der mit den ovalen Leitungsabschnitten übereinstimmt, die oben mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben worden sind, an der großen und kleinen Achse des Querschnitts befestigt. Die Dehnungsmeßgeräte sind an der Außenfläche auf allgemein bekannte Weise befestigt, um die Flächenbelastung und die resultierende Flächendehnung der Leitung 18 über die angrenzenden Bereiche der Leitung zu messen.
Bei der ovalen Gestaltung des Abschnitts 18, der in der bevorzugten Gestalt gezeigt ist, die in Figur 7 dargestellt ist, fallen die dargestellten Stellen für die Dehnungsmeßgeräte A, B, C und D mit Bereichen auf dem Leitungsabschnitt zusammen, wo eine maximale Dehnungsbeanspruchung (benachbart den Meßgeräten B und D) oder eine maximale Kompressionsbeanspruchung (bei den Meßgeräten A und C) herrscht. Figur 8 zeigt einen herkömmlichen Aufbau einer Wheatstoneschen Meßbrücke, wobei die Dehnungsmeßgeräte A, B, C und D in der Brückenanordnung so angeordnet sind, daß sie eine Ausgangsspannung erzeugen, die den Fluiddruck in dem Leitungsabschnitt 18 angibt.
Bis jetzt wurde ein Wandler beschrieben, der auf eine Vielzahl von Betriebsbereichen anspricht und bereits fertig dafür angepaßt ist, vergleichsweise niedrige Herstellungskosten hat, fertig zusammengebaut ist und ein niedriges Schadensrisiko für die Elektronik während des Zusammenbaus und des Betriebs darstellt, sicher und zuverlassig im Betrieb ist, und leichter als bekannte Druckwandler mit geschlossenen Enden gereinigt werden kann. Wenn die vorliegende Erfindung bei dem bevorzugten Durchflußausführungsbeispiel verwendet wird, das oben dargestellt und beschrieben wurde, schafft sie ebenfalls den extrem wichtigen Vorteil, daß sie alle die vorstehenden Vorteile bereitstellen kann, während keine bedeutenden toten Räume in dem Wandler auftreten, so daß der Wandler mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit gereinigt werden kann, ohne einen nachfolgenden Fluidfluß mit Material von einem vorhergehenden Fluidfluß zu verunreinigen. Eine Fluidflußreinheit mit einem Verunreinigungsgrad von eins zu einer Milliarde kann zuverlässig und wiederholbar erreicht werden. Sogar bei Nichtdurchflußanwendungen machen bestimmte vorstehende Vorteile der vorliegenden Erfindung die vorliegende Erfindung zu einem konkurrenzfähigen Ansatz für die Druckmessung.
Verschiedene Veränderungen und Modifikationen werden dem Fachmann durch die vorangegangene detallierte Beschreibung der Erfindung und der beiliegenden Zeichnungen offenbar. Zum Beispiel können die erste Biegeplatte oder die ersten Biegeplatten 34, 34 zwischen den Basisabschnitten 32a, 32a auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Biegeplatten von der Elektrode befestigt sein, wie es in der gestrichelten Linie in Figur 4 gezeigt ist. Diese Anordnung erzeugt eine unterschiedliche Klasse von Hebeln, aber sie wird weiter eine Bewegungsverstärkung oder -verminderung in Abhängigkeit von der Lage des Drehpunkts und der relativen Länge der Arme erzeugen, die sich von dem Drehpunkt zu der Belastung und dem Angriffspunkt der Kraft erstrecken. Ein großer Nachteil ist es, daß die Elektroden und ihre Halteeinrichtung nicht einfach über den nicht kreisförmigen Abschnitt vor dem Schweißen der Elektrodeneinrichtung an den Platz auf den nicht kreisförmigen Abschnitt geschoben werden können. Während ebenfalls die Erfindung mit Bezug auf eine Leitung 11 beschrieben wurde, die ein Fluid aufweist, das durch die Leitung fließt, soll man verstehen, daß die Prinzipien der vorliegenden Erfindung ebenfalls für mehr herkömmliche Anwendungen mit weniger strengen Betriebsbedingungen verwendet werden können, wo der Wandler ein geschlossenes Ende aufweist und an dem System unter Verwendung einer herkömmlichen Schraubenbefestigung oder anderen bekannten Ankoppelungsvorrichtungen befestigt ist. Solche Veränderungen und Variationen sollen in den Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Wandler (10) der kapazitiven Ausführung zum Messen des Drucks eines Fluids in einer Hauptleitung mit:

einer Strecke einer zweiten Leitung (11) , die einen Abschnitt (18) mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist,

wobei das die zweite Leitung (11) bildende Material eine Neigung hat, sich radial von dem nicht kreisförmigen Querschnitt (18) als Reaktion auf den Druck des Fluids zu einem kreisförmigen Querschnitt zu verschieben, wobei die Größe der radialen Verschiebung und die Oberflächenbelastung und Dehnung in mindestens einem Abschnitt der nicht kreisförmigen zweiten Leitung (18) dem Druck des Fluids in der Hauptleitung entsprechen,

mindestens einem Paar voneinander beabstandeter Elektroden (24), die eine veränderliche Kapazität (26) bilden;

dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der zweiten Leitung (11) a) einen Einlaßabschnitt (12), der im Gebrauch die Form und die Gestaltung der Hauptleitung aufweist, b) einen Abschnitt, der zu dem Einlaßabschnitt benachbart angeordnet und durch Verformen der Leitung zu dem nicht kreisförmigen Querschnitt (18) ausgebildet ist, und c) einen ersten Übergangsbereich (16) aufweist, der sich zwischen dem nicht kreisförmigen Abschnitt (18) und dem Einlaßabschnitt (12) erstreckt, wobei der Einlaßabschnitt (12), der Übergangsbereich (16) und der nicht kreisförmige Abschnitt (18) integral miteinander ausgebildet sind,

und gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22) zur Befestigung der Elektroden (24) an das Äußere des nicht kreisförmigen Abschnitts (18) zum Umwandeln der radialen Verschiebung in ein elektrisches Signal, das dem Fluiddruck durch eine entsprechende Bewegung der Befestigungseinrichtung (22) und beider Elektroden (24) entspricht.

2. Wandler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (11) einen Auslaßabschnitt (14) und einen zweiten Übergangsbereich (16) zwischen dem Auslaßabschnitt (14) und dem nicht kreisförmigen Abschnitt (18) aufweist, um eine Durchflußmöglichkeit für das Fluid zu schaffen, dessen Druck gemessen wird, wobei die zweite Leitung (11) glatt gestaltete Innenflächen aufweist, die die zweite Leitung (11) frei von totem Raum machen.

3. Wandler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (22) ein Paar steife Hebelarme (22), eine Einrichtung zur Befestigung einer der Elektroden (24) an einem Ende jedes Hebelarmes (22) und eine Einrichtung (28) zum Ankuppeln der Hebelarme (22) an das Äußere des nicht kreisförmigen Abschnitts (18) aufweist, um die radiale Verschiebung in eine entsprechende Winkelbewegung der Hebelarme (22) um den nicht kreisförmigen Abschnitt (18) umzuwandeln.

4. Wandler (19) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht kreisförmige Abschnitt (18) einen ovalen Querschnitt aufweist, und daß die Befestigungseinrichtung (22) eine Einrichtung (28) zur direkten Befestigung der Hebelarme (22) an den nicht kreisförmigen Abschnitt (18) an Punkten maximaler Winkelabweichung aufweist.

5. Wandler (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hebelarm (22) einen Armabschnitt aufweist, der an gegenüberliegenden Seiten des zugehörigen Punktes maximaler Winkelverschiebung liegt, um ein Gegengewicht zu schaffen, und daß die Strecke der Hebelarmabschnitte (22), die die Elektroden (24) befestigen, eine mechanische Verstärkung der maximalen Winkelabweichung schafft.

6. Wandler (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar voneinander beabstandeter Elektroden (24) ein erstes Paar Elektroden (24), das an dem einen Ende jedes Hebelarmes (22) befestigt ist, und ein zweites Paar Elektroden (24) aufweist, das an dem gegenüberliegenden Ende jedes Hebelarmes (22) befestigt ist, um ein Paar veränderlicher Kapazitäten (26) zu bilden, die im Zweirichtungsmodus betrieben werden.

7. Wandler (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelarme (22) an den nicht kreisförmigen Abschnitt (18) an einer Stelle derart gekuppelt sind, daß die Kapazitäten (26) und ihre zugehörige Befestigungseinrichtung (22) und der benachbarte Abschnitt der zugehörigen Hebelarme im Gleichgewicht sind.

8. Wandler (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankuppelstelle mit dem Schwerpunkt jedes Hebelarmes (22) zusammenfällt, und daß die Befestigungseinrichtung (22) und die Elektroden (24) daran befestigt sind.

9. Wandler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (22) zwei Haltearme aufweist, die an dem nicht kreisförmigen Abschnitt (18) in einer diametral entgegengesetzten Relation befestigt sind.

10. Wandler (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme (22) die Elektroden (24) an einem Ende tragen und an dem anderen Ende kompensiert sind.

11. Wandler (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Haltearm einen Kanal aufweist, der an seinem Zentrum ausgebildet und angepaßt ist, um den nicht kreisförmigen Abschnitt (18) außer an dem Befestigungspunkt in einer beabstandeten Relation zu umgeben.

12. Wandler (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Befestigungseinrichtung (22) mit mindestens einer Stütze (28), die an dem Äußeren des nicht kreisförmigen Abschnitts (18) befestigt ist, und einen Isolierring aufweist, der an der Stütze (28) befestigt ist und einen zugehörigen Haltearm (22) befestigt.

13. Wandler (10) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch mehrere Stützen (28) die im großen und ganzen entlang der longitudinalen Achse des nicht kreisförmigen Abschnitts (18) aufgestellt sind.

14. Wandler (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme metallisch sind, und die Elektroden (24) die freien Enden der Haltearme aufweisen.

15. Wandler (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung an den Hebelarmen (22) befestigt ist, um eine mechanische Verstärkung der radialen Verschiebung der Elektroden (24) zu erzeugen.

16. Wandler (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (i) mindestens eine erste Biegeplatte (34), die zwischen den Hebelarmen (32) befestigt ist, und (ii) mindestens zwei zweite Biegeplatten (36) aufweist, wobei jede zwischen dem nicht kreisförmigen Abschnitt (18) und dem Hebelarm befestigt ist,

wobei der Befestigungspunkt der Biegeplatten (36) an der gegenüberliegenden Seite der ersten Biegeplatte (34) bezüglich der Elektrode (24) liegt,

wobei die radiale Verschiebung auf die Hebelarme (32) durch die zwei zweiten Biegeplatten übertragen wird und eine Drehung der Hebelarme (32) um die erste Biegeplatte (34) erzeugt.

17. Wandler (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere erste Biegeplatten (34) gibt, und diese koplanar sind.

18. Wandler (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Biegeplatte (34) an ihrem Mittelpunkt an dem nicht kreisförmigen Abschnitt (18) befestigt ist.

19. Wandler (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung jeweils zwei Hilfsbiegeplatten (42) an dem anderen Ende eines Hebelarmes (32) aufweist.

20. Wandler (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbefestigungseinrichtung eine dielektrische Platte (42) aufweist, die an einer Stütze (28') befestigt ist, die an einem freien Ende des Hebelarms (32) gehalten ist.

21. Wandler (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Paar voneinander beabstandeter Elektroden (24) ein erstes Paar Elektroden (24) aufweist, das an dem einen Ende jedes Hebelarmes (32) befestigt ist, und ein zweites Paar Elektroden aufweist, das an dem anderen Ende jedes Hebelarmes (32) befestigt ist, um ein Paar veränderlicher Kapazitäten (26) zu bilden, die in einem Zweirichtungsmodus betrieben werden.

22. Wandler (10) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelarme (32) an den nicht kreisförmigen Abschnitt (18) an einer Stelle derart gekuppelt sind, daß die Kapazitäten (26) um ihre zugehörige Befestigungseinrichtung (28) und der benachbarte Abschnitt der zugehörigen Hebelarme (32) im Gleichgewicht sind.

23. Wandler (19) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankuppelstelle mit dem Schwerpunkt jedes Hebelarmes (32) zusammenfällt, und daß die Befestigungseinrichtung (22) und die Elektroden (24) daran befestigt sind.

24. Wandler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (32) an dem Äußeren des nicht kreisförmigen Abschnitts (18) an Punkten maximaler relativer linearer Bewegung der radialen Verschiebung befestigt sind.

25. Wandler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (32) an dem Äußeren des nicht kreisförmigen Abschnitts (18) an Punkten maximaler Winkelbewegung des nicht kreisförmigen Abschnitts befestigt ist.