NL8501598A - Sensor. - Google Patents

Description

' S' N.0. 33224 1

Sensor

De uitvinding heeft betrekking op een sensor met een huis met ten minste twee membranen, die een met een hydraulische vloeistof gevulde 5 ruimte insluiten.

Sensoren van deze soort worden in het bijzonder als druksensoren toegepast, waarbij de overdracht van druk tussen de membranen hydraulisch door middel van een niet samendrukbare vloeistof plaastvindt. Deze uitvoering is om verscheidene redenen voordelig. Bij eenvoudige 10 druksensoren staat slechts een van de beide membranen in aanraking met het medium, waarvan de druk moet worden gemeten, terwijl het andere membraan van het medium is gescheiden en het meetmembraan vormt. De beide membranen kunnen met verschillende doorsnede-vlakken worden uitgevoerd, waardoor een kracht- of wegomzetting wordt bereikt. Bij de 15 different!aal-druksensoren werken de beide drukken, waarvan het verschil moet worden gemeten, telkens op een van de membranen.

Bij bekende druksensoren van deze soort vindt inbrengen van de hydraulische vloeistof gewoonlijk plaats door een in het huis aangebracht vulkanaal, dat na het vullen door middel van kogels en schroeven, door 20 een expandeerafdichting of dergelijk wordt afgesloten. Deze oplossing is kostbaar en kan in vele toepassingsgevallen niet worden toegepast of ongunstig worden toegepast, vooral omdat de vul plaats hoger moet liggen dan het hoogste olieniveau tussen de membranen. Het vullen met de hydraulische vloeistof moet plaatsvinden vanaf de buitenzijde van het 25 huis, dus vanuit een plaats, waar de druksensor is ingeschroefd, ingeperst of op andere wijze in bevestigd, zodat dat deze plaats in ingebouwde toestand niet meer kan worden bereikt. Verder staat de plaats, waar het vul kanaal is aangebracht, vaak in verbinding met het meetme-dium, zodat het vul kanaal of de afsluiting daarvan vatbaar is voor cor-30 rosie. In vele gevallen is het ook helemaal niet mogelijk een zijdelings kanaal aan het huis van de druksensor aan te brengen of het vul-kanaal zodanig aan te brengen, dat het vullen met hydraulische vloeistof zonder gevaar van luchtinsluitingen mogelijk is.

Doel van de uitvinding is de verschaffing van een sensor van de in 35 de inleiding aangegeven soort met een zeer eenvoudige, ook onder moeilijke inbouwomstandigheden goed toegankelijke inrichting voor het vullen met hydraulische vloeistof zonder gevaar van luchtinsluitingen.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt, doordat voor het vullen met hydraulische vloeistof een membraan met een opening is aan-40 gebracht terwijl een kanule vloeistofdicht met de rand van de opening ·«> i» S* 4! r- Λ

>r, ', ^ *» : S

V

... 0 i 2 is verbonden.

De sensor volgens de uitvinding onderscheidt zich van de bekende druksensoren in wezen daardoor, doordat de inrichting voor het vullen met hydraulische vloeistof niet aan het huis, maar aan een van de mem-5 branen is aangebracht. Dit is zonder nadeel voor de functie en sterkte van het membraan mogelijk, in het bijzonder als de kanule in de middelste zone van het membraan wordt aangebracht, die mechanisch weinig wordt belast. Bij eenvoudige druksensoren wordt de kanule bij voorkeur aan het niet met het meetmedium in aanraking staande meetmembraan aan-10 gebracht, zodat deze tegen corrosie is beschermd en aan de van het meetmedium afgekeerde zijde van de druksensor ligt, waar de kanule goed toegankelijk is. De inrichting voor het vullen met hydraulische vloeistof is zeer eenvoudig en goedkoop, omdat geen mechanische bewerking van het huis en geen kostbare sluitorganen nodig zijn. Een aanzienlijk 15 voordeel ligt daarbij daarin, dat de olievulplaats in wezen boven het hoogste punt van de olieruimte ligt. De druksensor volgens de uitvinding bezit het extra voordeel, dat het kracht- of wegoverdragend orgaan als kanule kan worden gebruikt.

Voordelige uitvoeringsvormen en verdere uitvoeringen volgens de 20 uitvinding zijn gekenmerkt in de onderconclusies.

Verdere voordelen en kenmerken van de uitvinding zullen blijken uit de volgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld dat in de tekening is weergegeven.

Fig. 1 geeft een doorsnede weer door een druksensor volgens de 25 uitvinding.

Fig. 2 geeft de beide hoofdbestanddelen van de druksensor volgens fig. 1 voor het samenbouwen weer.

De tekening geeft als voorbeeld een sensor 10 weer, waarvan het huis als inschroefstuk 11 is uitgevoerd. Het onderste, cilindrische 30 deel van het inschroefstuk 11 is voorzien van een uitwendige schroefdraad 12, waarmee het inschroefstuk 11 in een schroefdraadopening in de wand van een vat kan worden geschroefd, waarin zich het meetmedium bevindt, waarvan de druk door middel van de druksensor moet worden gemeten. Het bovenste deel van het inschroefstuk 11 is als zeskant 13 uit-35 gevoerd voor het aanbrengen van een schroefsleutel. De aanduidingen "onder" en "boven" hebben slechts betrekking op de uitvoering in de tekening; de druksensor kan in elke willekeurige stand worden ingebouwd, waarbij in ieder geval de zeskant 13 buiten het vat ligt en het onderste kopse vlak van het inschroefstuk 11 is gekeerd naar het inwendige 40 van het vat.

£ S !} 1 % ύ ü . .% 3

In het inschroefstuk 11 is een axiaal doorgaande uitsparing 14 gevormd, die bestaat uit drie delen 15, 16 en 17 van verschillende diameter (fig. 2). Het bovenste deel 15 is cilindrisch met een gladde om-trekswand en strekt zich uit vanaf het bovenste kopse vlak over meer 5 dan een derde van de hoogte van het inschroefstuk 11 en daardoor over meer dan de helft van de hoogte van het zeskantdeel 13. Daaraan sluit het cilindrische deel 16 aan, dat een iets grotere diameter heeft, zodat tussen de delen 15 en 16 een ringvormige schouder 18 bestaat. De omtrekswand van het deel 16 is voorzien van een inwendige schroefdraad 10 19. Het deel 16 heeft een iets grotere uitstrekking in axiale richting dan het deel 15, zodat het zich bijna tot aan de hoogte van het midden van de schroefdraad 12 uitstrekt. Het onderste deel 17 van de uitsparing 17, dat het overige deel van het inschroefstuk 11 tot aan het onderste kopse vlak daarvan inneemt, heeft een aanzienlijke geringer hoog-15 te dan elk van de delen 15 en 16, maar een aanzienlijke grotere diameter dan het deel 16, zodat tussen de beide delen 16 en 17 een naar verhouding brede ringvormige schouder 20 bestaat.

In de inwendige schroefdraad 19 van het middelste deel 16 is een inzetstuk 21 geschroefd, dat in hoofdzaak de delen 16 en 17 van de uit-20 sparing 14 in beslag neemt en de door de uitsparing 14 gevormde doorlaat door het inschroefstuk 11 drukdicht afsluit. Het inzetstuk 21 bestaat in hoofdzaak uit een schroefvatting 22 en een in de schroefvat-ting 22 geschroefde olie-ontvanger 23. De schroefvatting 22 heeft een cilindrische omtrekswand 24 en een diametrale scheidingswand 25, die de 25 holle inwendige ruimte van de schroefvatting in twee ongelijke delen onderverdeelt. Een cilindrische boring 26 loopt door de scheidingswand 25 coaxiaal met de as van de schroefvatting 22. Aan de onderzijde van de scheidingswand 25 is coaxiaal met de boring 26 een vlakke cilindrische uitsparing 27 gevormd, die in het midden een cilindrische verdie-30 ping 28 bezit. De diameter van de uitsparing 27 is zo groot, dat slechts een ringvormige schouder 29 met geringe breedte ringvormig om de rand van de onderzijde van de scheidingswand 25 loopt. Het zich vanaf de schouder 29 naar onderen uitstrekkende binnenvlak van de omtrekswand 24 van de schroefvatting 22 is voorzien van een inwendige schroef-35 draad 30. Het buitenvlak van de omtrekswand 24 is over de gehele hoogte daarvan voorzien van een in de inwendige schroefdraad 19 van het deel 16 te schroeven uitwendige schroefdraad 31.

De olie-ontvanger 23 bestaat in hoofdzaak uit twee gegolfde membranen 32 en 33 en een daartussen geplaatst tussen!ichaam 34. Het tus-40 senlichaam 34 is een massief metalen deel, dat twee cilindrische delen «- > 't · :

Vf £ W - " v i 4 35 en 36 met verschillende diameter bezit. Het onderste cilindrische deel 35 van het tussen!ichaam 34 is met betrekking tot de omtrek en hoogte precies in het onderste deel 17 van de centrale uitsparing 14 gepast. Het naar boven toe aansluitende cilindrische deel 35 met klei-5 nere diameter bezit een uitwendige schroefdraad 37, dat kan worden geschroefd in de inwendige schroefdraad 30 van de schroefvatting 22.

Aan het naar het inwendige van het vat toegekeerde onderste kopse vlak van het tussenlichaam 34 is een vlakke uitsparing 38 gevormd. Het gegolfde membraan 32 is in de vlakke uitsparing 38 aangebracht en druk-10 dicht met het tussenlichaam 34 aan de rand van de uitsparing vastgelast. De uitsparing 38 is aangepast aan de vorm van het gegolfde membraan 33, zodat op alle platen slechts een nauwe tussenruimte 37 tussen het membraan 33 en de bodem van de vlakke uitsparing bestaat.

Ringvormig om de omtrek van het tegenoverliggende, naar de 15 schroefvatting 22 toegekeerde kopse vlak van het tussenlichaam 34 is een smalle ringvormige schouder 40 gevormd, die ligt tegenover de schouder 29 en een vlakke cilindrische uitsparing 41 omgeeft. In het midden van de uitsparing 40 is een cilindrische verdieping 42 gevormd, die ligt tegenover de verdieping 28 en ongeveer dezelfde diameter als 20 deze bezit. Door het tussenlichaam 34 gaat een axiaal kanaal 43, dat de verbinding tussen de vlakke uitsparing 38 aan de onderzijde en de verdieping 42 aan de bovenzijde van het tussenlichaam vormt.

De rand van het gegolfde membraan 33 ligt tussen de schouder 39 van de schroefvatting 22 en de schouder 40 van het tussenlichaam 34 en 25 is door het vastschroeven van de beide delen drukdicht ingeklemd. De golvingen van het membraan 33 liggen in de door de vlakke uitsparingen 27 en 41 gevormde holle ruimte, die voor het ontvangen van de slagbewe-gingen van het membraan voldoende groot is bemeten. De uitsparingen 27 en 41 kunnen ook aan de vorm van het membraan 33 zijn aangepast, zoals 30 dit het geval is bij de uitsparing 38 aan de onderzijde van het tussenlichaam 34. In ieder geval bestaat tussen het membraan 33 en de bodem van de vlakke uitsparingen 41 slechts een nauwe tussenruimte 44, die via het axiale kanaal 43 is verbonden met de tussenruimte 39 aan de on derzijde van het tussenlichaam 34.

35 In het middelpunt van het membraan 33 is een cirkelronde opening 45 aangebracht, waardoor een kanule 46 is gestoken. De kanuie 46 is gevormd door een metalen buisje, aan het ondereinde waarvan een schijfvormige rand 47 is gevormd. In samengebouwde toestand ligt de rand 47 in de verdieping 42 van het tussenlichaam 34, die de rand nagenoeg op-40 vult, zodat slechts een smalle tussenruimte 48 tussen de wanden van de 5591553 ? « 5 verdieping 42 en de schijfvormige rand 47 aanwezig is. De bovenzijde van de rand 47 is aan de onderzijde van het vlakke, niet gegolfde inwendige ringvormige deel van een membraan 33, het zogenaamde "oog" gekleefd. Een vanaf de bovenzijde over de kanule 46 geschoven ring 49 is 5 aan de tegenoverliggende zijde van het membraan 32 gekleefd. In samengebouwde toestand wordt de ring 49 door de verdieping 28 in de scheidingswand 25 opgenomen. In combinatie met een nauwkeurige bewerking van het buitenvlak van de kanule 46, die met zeer nauwe passing in de opening 45 van het membraan 33 zit, wordt daardoor een zeer betrouwbare en 10 volkomen drukdichte bevestiging van de kanule 46 aan het membraan 33 verkregen. Door de rand 47 en de daar tegenoverliggende ring 49 verkrijgt het centrale deel van het membraan, het zogenaamde "oog", een verstijving, zodat dit alleen daarom niet meer tot het elastische deel van het membraan behoort.

15 De kanule 46 is door de boring 26 van de scheidingswand 25 geleid en zo lang, dat deze boven de schroefvatting 22 uit tot in het bovenste deel 15 van de centrale uitsparing 14 steekt, als de druksensor 10 is samengebouwd (fig. 1). Het bovenste einde van de kanule 46 is door samenpersen drukdicht afgesloten.

20 Het door de beide membranen 32 en 33, het tussen!ichaam 34 en de kanule 46 omsloten volume is volledig met een niet samendrukbare hydraulische vloeistof 50 gevuld. De hydraulische vloeistof 50 dient voor drukoverdracht tussen de beide membranen 32 en 33. Het membraan 32 staat in aanraking met het zich in het vat bevindende meetmedium, waar-25 van de druk moet worden gemeten. Het door het meetmedium op het membraan 32 uitgeoefende druk wordt door de hydraulische vloeistof 50 overgebracht op het membraan 33. Het membraan 33 is via de kanule 46 verbonden met een (niet weergegeven) kracht- of wegsensor, die een signaal aflevert, dat evenredig is met of de op de membraan 33 uitgeoefen-30 de kracht of de uitbuiging van het membraan 33. Dit signaal geeft daardoor de in het vat heersende druk aan.

De hydraulische vloeistof 50 kan pas worden ingebracht, als het inzetstuk 21 volledig is samengebouwd. Het vullen moet zodanig plaatsvinden, dat geen luchtinsluitingen achterblijven. Dit wordt mogelijk 35 door de kanule 46, die dus de dubbele functie van een vul stomp en kracht- resp. wegoverbrengingsorgaan (stoter) uitoefent.

Het samenbouwen van de als uitvoeringsvoorbeeld weergegeven en beschreven druksensor is bijzonder eenvoudig en goedkoop uit te voeren.

Eerst worden de beide membraanbouwgroepen voorbereid. Hiertoe wordt het 40 membraan 32 gelegd in het tussen!ichaam 34 terwijl de rand van het mem- 35 0 f 5 9 8 6 braan 32 wordt vastgelast aan de omtrek van de vlakke uitsparing 38. De kanuie 46, die aan het boveneinde nog open is, wordt gestoken door de opening 45 van het membraan 33, terwijl de rand 47 alsmede de ring 49 met het membraan 33 worden vastgekleefd. Dan wordt de kanuie 46 door de 5 boring 26 van de scheidingswand 25 gestoken, totdat de rand van het membraan 33 aanligt tegen de schouder 29. Vervolgens wordt de uitwendige schroefdraad 37 van het tussen!ichaam 34 geschroefd in de inwendige schroefdraad 30 van de schroefvatting 22 en vastgetrokken, zodat de rand van het membraan 33 drukdicht tussen de schouders 29 en 49 wordt 10 ingeklemd. Nu kan de hydraulische vloeistof 50 door het open bovenste einde van de kanuie 46 worden ingebracht, totdat de gehele omsloten ruimte is gevuld, die is gevormd door de tussenruimten 39, 44 en 48, het axiale kanaal 43 en het holle inwendige van de kanuie 46. Dit vindt plaats onder vacuüm. Eerst wordt het inzetstuk 21 in een speciale in-15 richting zodanig gehouden, dat het open einde van de kanule 46 boven, dus op de hoogste plaats van de omsloten ruimte ligt. Dan wordt de inrichting geëvacueerd en de hydraulische vloeistof ingébracht. Als de hydraulische vloeistof het bovenste einde van de kanule 46 heeft bereikt, wordt de afgesloten ruimte geöpend en de kanule 46 drukdicht 20 afgesloten. Dit kan, zoals in de tekening weergegeven, plaatsvinden door platdrukken, of ook door solderen, lassen, kleven of het inbrengen van een afsluitprop.

Het op deze wijze gevormde inzetstuk 21 wordt tenslotte met behulp van de schroefdraden 19 en 31 ingebouwd in het inschroefstuk 11, waar-25 door de druksensor 10 gereed is en de in fig. 1 weergegeven uiteindelijke vorm bezit.

De kanule 46 ligt op een beschermde plaats van de druksensor en deze wordt niet door het meetmedium beroerd, zodat zij ook niet is blootgesteld aan corrosiegevaar, als de druksensor voor het meten van 30 de druk van een corroderend medium wordt toegepast.

De beschreven uitvoeringsvorm kan natuurlijk op verschillende wijze worden gewijzigd. Zo kan de kanule 46 in plaats van door kleven ook op andere geschikte wijze drukdicht aan de membraan 33 worden bevestigd, bijvoorbeeld door solderen, lassen enz..

35 De toepassing van de kanule 46 als kracht- of wegoverdrachtsorgaan is weliswaar voordelig, doch het is ook gunstig de kanule als vulstomp aan te brengen, als de overdracht van de meetwaarde (kracht op weg) op een of andere wijze plaatsvindt.

De beschreven uitvoering van de druksensor is natuurlijk onafhan-40 kei ijk van de vorm van het huis en het aantal toe te passen membranen.

#501538 7

Zij is bijvoorbeeld ook toepasbaar bij differentiaal druksensoren, waarbij meer dan twee membranen met de hydraulische vloeistof in de afgesloten ruimte in aanraking staan.

3301593

Claims (14)

1. Sensor met een huis en ten minste twee membranen, die een met een hydraulische vloeistof gevulde ruimte insluiten, met het kenmerk, 5 dat voor het vullen met hydraulische vloeistof (50) een membraan (33) is voorzien van een opening (45), terwijl een kanule (46) vloeistofdicht met de rand van de opening (45) is verbonden.

2. Sensor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kanule (46) als kracht- of wegoverdragend orgaan voor het verbinden van een mem- 10 braan (33) met een kracht- of wegsensor dient.

3. Sensor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de opening (45) in de middelste zone van het membraan (33) is aangebracht.

4. Sensor volgens een der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat de kanule (46) is gevormd door een metalen buisje.

5. Sensor volgens een der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat aan de kanule (46) een ringvormige kraag (47) is aangebracht,.die dicht is verbonden met het membraan (33).

6. Sensor volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat aan de tegenover de kraag (47) geplaatste zijde van het membraan (33) een over de 20 kanule (46) geschoven ring (49) dicht is verbonden met het membraan (33).

7. Sensor volgens een der conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk, dat de kanule (46) met het membraan (33) is verbonden door kleven, solderen of lassen.

8. Sensor volgens een der conclusies 1 t/m 7, met het kenmerk, dat de kanule (46) door platdrukken, solderen of lassen is gesloten.

9. Sensor volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het huis is uitgevoerd als inschroefstuk (11) met een schroefdraad (12) voor het schroeven in een schroefdraadopening van een vatwand, 30 terwijl het inschroefstuk een axiaal doorgaande centrale uitsparing (14) bezit, terwijl de beide membranen (32, 33) in een in de centrale uitsparing (14) aangebracht inzetstuk (21) zijn aangebracht.

10. Sensor volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de beide membranen (32, 33) aan beide zijden van een tussenlichaam (34) zijn aange- 35 bracht, dat vlakke uitsparingen (38, 41) bezit, waarin telkens een membraan (32, 33) onder vorming van een smalle tussenruimte (39, 44) druk-dicht is bevestigd, terwijl de beide uitsparingen (38, 41) door een kanaal (43) met elkaar zijn verbonden.

11. Sensor volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat ten minste 40 een van de membranen (32) langs zijn rand vast is gelast aan het tus- 8501538 senlichaam (34).

12. Sensor volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk. dat het in-zetstuk (21) een schroefvatting (22) bezit, waarin het tussen!ichaam (34) kan worden geschroefd, terwijl de rand van het van het vat afge- 5 keerde membraan (33) is geklemd tussen het tussen1ichaam (34) en de schroefvatting (22).

13. Sensor volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de schroefvatting (22) kan worden geschroefd in het inschroefstuk (11). ++++++++++

85 S 15 5 3