DE9102123U1 - Gehäuse für einen Aktor oder Sensor - Google Patents

Description

Gehäuse für einen elektrohydrodynamischen Aktor oder Sensor

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen mikrominiaturisierten, durch ätztechnische Verfahren aus einem Halbleiterwerkstoff gebildeten elektrohydrodynamischen Aktor oder Sensor, der einen von einem Fluid durchströmbaren, sich im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Fluids erstreckenden Durchströmungsbereich aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In jüngster Zeit sind neuartige mikrominiaturisierten, durch ätztechnische Verfahren aus einem Halbleiterwerkstoff gebildete elektrohydrodynamische Aktoren oder Sensoren entwickelt worden, die einen von einem Fluid durchströmbaren, sich im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Fluids erstrekkenden Durchströmungsbereich aufweisen. Derartige elektrohydrodynamische Aktoren oder Sensoren sind beispielsweise in der DE 39 25 749 Cl der Anmelderin und in der deutschen Patentanmeldung P 40 27 704.6-52 beschrieben, wobei der Offenbarungsgehalt der erstgenannten Schrift durch diesen Querverweis in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird. Bislang fehlt es an einem geeigneten Gehäuse für einen derartigen hochempfindlichen, mikrominiaturisierten, durch ätztechnische Verfahren aus einem Halbleiterwerkstoff gebildeten elehtrohydrodynamischen Aktor oder Sensor, der einen von einem Fluid durchströmbaren, sich im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Fluids erstreckenden Durchströmungsbereich aufweist.

Aus der US 32 67 859 C ist ein Gehäuse für eine dielektrische Flüssigkeitspumpe bekannt, welches aus einem nichtlei-

tenden Material, wie zum Beispiel Glas oder Kunststoff, hergestellt ist. Dieses Gehäuse ist zylindrisch ausgebildet und in ihm befinden sich die Elektroden für die dielektrische Flüssigkeitspumpe. Der Durchströmungsbereich dieser Elektroden erstreckt sich im wesentlichen bis zur Innenwandung des Gehäuses. Anschlußverbindungen in Form von Drähten sind abgedichtet durch die Gehäusewand nach außen geführt. Das Gehäuse weist einander gegenüberliegende Fluiddurchlaßöffnungen auf, an die sich nach außen erstreckende Rohrabschnitte zur Verbindung mit einer Fluidleitung anschließen. Für einen hochempfindlichen, mikrominiaturisierten, durch ätztechnische Verfahren aus einem Halbleiterwerkstoff gebildeten elehtrohydrodynamischen Aktor oder Sensor, der einen von einem Fluid durchströmbaren, sich im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Fluids erstreckenden Durchströmungsbereich aufweist, eignet sich das bekannte Gehäuse jedoch nicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse für einen mikrominiaturisierten, durch ätztechnische Verfahren aus einem Halbleiterwerkstoff gebildeten elektrohydrodynamischen Aktor oder Sensor zu schaffen, der einen von einem Fluid durchströmbaren, sich im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Fluids erstreckenden Durchströmungsbereich aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch Abdichten des Durchströmungsbereiches innerhalb des Gehäuses gegenüber anderem im Inneren des Gehäuses liegenden Bereichen erzielt wird, einen Fluidströmungsfluß durch den Aktor oder Sensor hindurch zu ermöglichen, ohne daß andere Teile des Sensors oder Aktors mit dem Fluid in Berührung kommen. Diese Abgrenzung wird durch die sandwichartige Anordnung des Aktors oder Sensors, d.h. genauer gesagt dessen Körper, zwi-

sehen den beiden Gehäuseteilen und den jeweils zwischen Aktor- oder Sensorkörper und dem entsprechenden Gehäuseteil angeordneten Dichtungsmittel erreicht. Dies ist von besonderer Bedeutung bei miniaturisierten Aktoren oder Sensoren, die aus einem Halbleitermaterial hergestellt sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine dieser Weiterbildungen ist dadurch ausgezeichnet, daß die beiden Gehäuseteile durch mechanische Mittel miteinander verbindbar sind. Solche Mittel können durch Schrauben, Einspanneinrichtungen oder einschnappbare Verriegelungsmittel gebildet sein. Die mechanischen Mittel können auch derart ausgestaltet sein, daß die Gehäuseteile wieder voneinander trennbar sind.

Eine andere der Weiterbildungen ist dadurch ausgezeichnet, daß eines der Gehäuseteile mit einem Außengewinde ausgebildet ist, auf das ein an dem anderen Gehäuseteil angreifender Verbindungsring aufschraubbar ist derart, daß die beiden Gehäuseteile zu ihrer gegenseitigen Verbindung aufeinander zu bewegbar sind. Diese Art der lösbaren Verbindung ist einfach herzustellen und in der Verwendung zuverlässig.

Eine wiederum andere Weiterbildung ist dadurch ausgezeichnet, daß die beiden Gehäuseteile durch eine Klebeverbindung miteinander verbunden sind. Dies Verbindungsart ist besonders für Einwegeinrichtungen geeignet, wie sie im medizinischen Bereich verwendet werden.

Eine andere Weiterbildung ist dadurch ausgezeichnet, daß das erste und/oder das zweite Dichtungsmittel von dem ihm zugeordneten Gehäuseteil gehaltert ist. Diese Ausgestaltung erleichtert den Zusammenbau der Gehäuseteile, da die Dichtungsmittel nicht verrutschen können.

Eine wiederum andere Weiterbildung ist dadurch ausgezeich-

net, daß das erste und/oder zweite Dichtungsmittel ein dauerelastisches Klebemittel ist. Hierfür ist zum Beispiel ein Silikonklebemittel geeignet.

Eine wiederum andere Weiterbildung ist dadurch ausgezeichnet, daß wenigstens eines der Gehäuseteile aus einem Kunststoff hergestellt ist und daß das diesem wenigstens einen Gehäuseteil zugeordnete Dichtungsmittel einstückig mit diesem Gehäuseteil ausgebildet ist. Diese Ausbildung ist möglich, wenn der verwendete Kunststoff ausreichend elastisch und/oder verformbar ist, so daß sich eine zuverlässige Abdichtugng ergibt.

Eine weitere Weiterbildung ist dadurch ausgezeichnet, daß die elektrischen Anschlußverbindungen als Kontaktstifte mit sich in die Gehäusekammer erstreckenden Endabschnitten ausgebildet sind, die sich mit an dem Aktor oder Sensor außerhalb mindestens eines der Dichtungsmittel vorgesehenen Anschlußbereichen bei miteinander verbundenen Gehäuseteilen in elektrisch leitender Verbindung befinden. Bei dieser Ausgestaltung sind keine Lötverbindungen erforderlich. Die elektrische Verbindung läßt sich schnell und zuverläßig herstellen, insbesondere, wenn die Kontaktstifte insgesamt oder teilweise federelastische Eigenschaften aufweisen.

Eine wiederum andere Weiterbildung ist dadurch ausgezeichnet, daß die Gehäuseteile aus Metall sind und wenigstens ein Kontaktstift elektrisch isoliert durch wenigstens eines der Gehäuseteile geführt ist.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigten:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Gehäuses nach der Erfindung; und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Gehäuses

nach der Erfindung.

In Figur 1 ist ein Gehäuse dargestellt, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Das Gehäuse 1 ist aus einem ersten Gehäuseteil 2 und einem zweiten Gehäuseteil 3 zusammengesetzt. Der erste Gehäuseteil 2 weist eine Fluiddurchlaßöffnung 4 auf, an die sich ein von dem Gehäuseteil 2 nach außen weisender Rohransatz 4' anschließt. Der Fluiddurchlaßöffnung 4 gegenüberliegend ist in dem zweiten Gehäuseteil 3 ebenfalls eine Fluiddurchlaßöffnung 5 vorgesehen, die sich in Richtung nach außerhalb des zweiten Gehäuseteils 3 zu einer Durchtrittsöffnung 5' erweitert. Zwischen der Fluiddurchlaßöffnung 5 und der Durchtrittsöffnung 5' ist eine Ringschulter 5'' vorhanden.

Der Rohransatz 4' und die Durchtrittsöffnung 5' dienen als Verbindungsbereiche für zum Beispiel rohrförmige Anschlußelemente.

Der erste Gehäuseteil 2 und der zweite Gehäuseteil 3 begrenzen eine Gehäusekammer 6. Innerhalb der Gehäusekammer 6 ist hier als Aktor eine Mikropumpe 8 angeordnet, die einen Durchströmungsbereich 8' aufweist. Die Anordnung der Mikropumpe 8 ist derart, daß sich der Durchströmungsbereich 8' zwischen den beiden Fluiddurchlaßöffnungen 4 und 5 und diesen gegenüberliegend befindet. Zwischen der zu dem Gehäuseteil 2 weisenden Seite des Körpers der Mikropumpe 8 und der gegenüberliegenden Innenwandung des Gehäuseteils 2 ist ein Dichtungsring 10, zum Beispiel ein O-Ring, angeordnet. In der gleichen Weise ist zwischen der zu dem zweiten Gehäuseteil 3 weisenden Seite des Körpers der Mikropumpe 8 und der dieser Seite gegenüberliegenden Innenwandung des Gehäuseteil 3 ebenfalls ein Dichtungsring 9 angeordnet.

Bei der in Figur 1 gezeigten Darstellung sind der erste Gehäuseteil 2 und der zweite Gehäuseteil 3 miteinander durch ein Klebemittel 7 verbunden.

Der erste Gehäuseteil 2 ist von einem Kontaktstift 11 und der zweite Gehäuseteil 3 von einem Kontaktstift 12 durchquert. Die beiden Kontaktstifte 11 und 12 weisen Endbereiche 13 bzw. 14 auf, die mit nicht näher dargestellten, außerhalb der Dichtungsmittel 9 und 10 liegenden Anschlußbereichen an dem Körper der Mikropumpe 8 in elektrischer Verbindungsberührung stehen. Die Kontaktstifte 11 und 12 oder deren Endbereiche 13 bzw. 14 sind federnd ausgebildet.

Wenn der erste Gehäuseteil 2 und der zweite Gehäuseteil 3 miteinander verbunden sind, so wird auf die Dichtungsringe 9 und 10 ein solcher Anpreßdruck ausgeübt, daß sowohl eine Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil 2 und der Mikropumpe 8 einerseits als auch dem zweiten Gehäuseteil 3 und der Mikropumpe 8 andererseits erreicht wird. Als Folge hiervon kann kein das Gehäuse 1 und damit auch den Durchströmungsbereich 8' durchströmendes Fluid in den Bereich der Gehäusekammer 6 außerhalb der Dichtungsringe 9 und 10 gelangen. Somit sind außerhalb der Dichtungsringe 9 und 10 liegende elektrische Elemente, Schaltungsabschnitte und Kontaktverbindungen einem durch das Gehäuse 1 fließenden Fluid nicht ausgesetzt. Es ist somit auch nicht erforderlich, die Kontaktstifte 11 und 12 auf fluiddichte Weise durch die Gehäuseteile 2 und 3 hindurchzuführen.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Gehäuse, welches in seiner Gesamtheit mit 21 bezeichnet ist. Das Gehäuse 21 umfaßt einen ersten Gehäuseteil 22 und einen zweiten Gehäuseteil 23 sowie einen Verbindungsring 33.

Der erste Gehäuseteil 22 weist eine Fluiddurchlaßöffnung 24 und der zweite Gehäuseteil 23 eine Fluiddurchlaßöffnung 25 auf. An die Fluiddurchlaßöffnung 24 schließt ein Rohrabschnitt 24' und an die Fluiddurchlaßöffnung 25 ein Rohrabschnitt 25' an. Die beiden Rohrabschnitte 24' und 25' dienen der Verbindung mit zum Beispiel einer Rohr- oder Schlauchleitung.

Der erste Gehäuseteil 22 und der zweite Gehäuseteil 23 begrenzen eine Gehäusekammer 26, in der hier zum Beispiel eine Mikropumpe 28 angeordnet ist, die einen Durchströmungsbereich 28' aufweist. Die Mikropumpe 28 ist zwischen zwei Dichtungsringen 29 und 30 angeordnet, wobei die beiden Dichtungsringe 29 und 30 jeweils den Durchströmungsbereich 28' umschließen.

Ein Kontaktstift 31 bzw. 32 durchquert den ersten Gehäuseteil 22 bzw. den zweiten Gehäuseteil 23. Die Kontaktstifte 31 und 32 erstrecken sich in das Innere der Gehäusekammer 26 und dienen hier ebenfalls dazu, eine elektrische Verbindung mit nicht näher gezeigten Anschlußbereichen der Mikropumpe 28 herzustellen.

Der zweite Gehäuseteil 23 ist mit einem Abschnitt 27 ausgebildet, an den sich ein Abschnitt 34 mit größerem Durchmesser anschließt. Der erste Abschnitt 27 ist so bemessen, daß er in den ersten Gehäuseteil 22 hineinpaßt. Der Abschnitt 34 übergreift einen Randbereich des Gehäuseteils 22. Der Gehäuseteil 22 ist mit einem Außengewinde 22' ausgebildet.

Der Verbindungsring 33 weist einen Innendurchmesser auf, der etwas größer als der Außendurchmesser des ersten Gehäuseteils 22 ist. Ferner ist der Verbindungsring 33 mit einem Innengewinde 33' ausgebildet und besitzt einen sich radial nach innen erstreckenden Endabschnitt 35.

Wie in der Figur 2 zu erkennen ist, wird das Gehäuse 21 dadurch zusammengebaut, daß nach entsprechender Anordnung der Mikropumpe 28 und der Dichtungsringe 29 und 30 in der Gehäusekammer 26 der Verbindungsring 33 über den Rohrabschnitt 25' des zweiten Gehäuseteils 23 geschoben und auf das Außengewinde 22' des ersten Gehäuseteils 22 aufgeschraubt wird. Der nach innen gerichtete Abschnitt 35 des Verbindungsringes 33 übergreift den Abschnitt 34 des zweiten Gehäuseteils 23. Wenn der Verbindungsring 33 auf den ersten Gehäuseteil 22 aufgeschraubt wird, so werden der erste Gehäuseteil 22 und

der zweite Gehäuseteil 23 aufeinanderzubewegt, so daß durch diese Verschraubung ein Anpreßdruck auf die Dichtungsringe 29 und 30 ausgeübt wird derart, daß kein das Gehäuse 21 durchströmende Fluid in einen außerhalb der Dichtungsringe 29 und 30 liegenden Bereich der Gehäusekammer 26 gelangen kann. Gleichzeitig werden die Kontaktstifte auch in Eingriff mit an der Mikropumpe vorgesehenen elektrischen Anschlußbereichen gebracht.

Der den Randbereich des ersten Gehäuseteils 22 übergreifende Abschnitt 34 des zweiten Gehäuseteils 23 dient bei entsprechender Dimensionierung auch als Begrenzungsanschlag für das maximale Zusammenpressen der beiden Gehäuseteile 22 und 23.

Gegenüber dem in Figur 1 gezeigten Gehäuse ist es bei dem in Figur 2 gezeigten Gehäuse 21 möglich, dieses auseinander zu nehmen. Ein Aktor oder Sensor kann dann gegen einen anderen ausgetauscht werden.

Claims (13)

1. Schutzansprüche

   Gehäuse für einen mikrominiaturisierten, durch ätztechnische Verfahren aus einem Halbleiterwerkstoff gebildeten elekhtrohydrodynamischen Aktor oder Sensor, der einen von einem Fluid durchströmbaren, sich im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Fluids erstreckenden Durchströmungsbereich aufweist,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gehäuse (1; 21) eine erste und eine zweite Fluiddurchlaßöffnung, zwischen denen der Aktor oder Sensor zur Durchströmung mit dem Fluid angeordnet ist, sowie die Gehäusewand durchquerende, elektrische Anschlußverbindungen (11, 12; 31, 32) umfaßt,

   daß das Gehäuse (1; 21) zwei miteinander verbindbare Gehäuseteile (2, 3; 22, 23) aufweist,

   daß ein den Durchströmungsbereich (8'; 28') des Actors oder Sensors (8; 28) auf dessen Einströmungsseite umschließendes erstes Dichtungsmittel (9; 29) und ein diesen auf dessen Ausströmungsseite umschließendes zweites Dichtungsmittel (10; 30) vorgesehen sind, und

   daß sich bei miteinander verbundenenen Gehäuseteilen (2, 3; 22, 23) das erste Dichtungsmittel (9; 29) mit dem Aktor oder Sensor (8; 28) auf dessen Einströmungsseite und einem der beiden Gehäuseteile in Dichtungseingriff befindet und sich das zweite Dichtungsmittel (10; 30) mit dem Aktor oder Sensor auf dessen Ausströmungsseite und dem anderen Gehäuseteil in Dichtungseingriff befinden.
2. 2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden Gehäuseteile (22, 23) durch mechanische Mittel (22',33, 33') miteinander verbindbar sind.
3. 3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die mechanischen Mittel erste Verriegelungsmittel an mindestens einem der Gehäuseteile und diesen zugeordnete zweite Verriegelungsmittel an dem jeweils anderen Gehäuseteil umfassen, und

   daß die ersten Verriegelungsmittel und die zweiten Verriegelungsmittel zur Verbindung der beiden Gehäuseteile miteinander in Verriegelungseingriff bringbar sind.
4. 4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß bei miteinander verbundenen Gehäuseteilen die ersten und die zweiten Verriegelungsmittel außer Verriegelungseingriff bringbar sind, wodurch die beiden Gehäuseteile voneinander trennbar sind.
5. 5. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß eines (22) der Gehäuseteile (22, 23) mit einem Außengewinde (22') ausgebildet ist, auf das ein an dem anderen Gehäuseteil (23) angreifender Verbindungsring (33) aufschraubbar ist derart, daß die beiden Gehäuseteile (22, 23) zu ihrer gegenseitigen Verbindung aufeinander zu bewegbar sind.
6. 6. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden Gehäuseteile (2, 3) durch eine Klebeverbindung (7) miteinander verbunden sind.
7. 7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß das erste und/oder zweite Dichtungsmittel (9, 10; 29, 30) von je einem O-Ring gebildet ist.
8. 8. Gehäuse nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet ,

   daß das erste und/oder das zweite Dichtungsmittel von dem ihm zugeordneten Gehäuseteil gehaltert ist.
9. 9. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß das erste und/oder zweite Dichtungsmittel ein dauerelastisches Klebemittel ist.
10. 10. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

    daß wenigstens eines der Gehäuseteile aus einem Kunststoff hergestellt ist, und

    daß das diesem wenigstens einen Gehäuseteil zugeordnete Dichtungsmittel einstückig mit diesem Gehäuseteil ausgebildet ist.
11. 11. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

    daß die elektrischen Anschlußverbindungen als Kontaktstifte (11, 12; 31, 32) mit sich in die Gehäusekammer (6; 26) erstreckenden Endabschnitten (13, 14) ausgebildet sind, die sich mit an dem Aktor oder Sensor (8; 28) außerhalb mindestens eines der Dichtungsmittel (9, 10; 29, 30) vorgesehenen Anschlußbereichen bei miteinander verbundenen Gehäuseteilen (2, 3; 22, 23) in elektrisch

    leitender Verbindung befinden.
12. 12. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Kontaktstifte (11, 12; 31, 32) insgesamt oder wenigstens an ihren Endabschnitten federelastisch sind.
13. 13. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Gehäuseteile aus Metall sind und wenigstens ein Kontaktstift elektrisch isoliert durch wenigstens eines der Gehäuseteile geführt ist.