WO2020007936A1 - Vorrichtung zum wandeln eines drucks in ein elektrisches signal und elektronisches druckmessgerät mit einer solchen vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum wandeln eines drucks in ein elektrisches signal und elektronisches druckmessgerät mit einer solchen vorrichtung Download PDF

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WO2020007936A1
WO2020007936A1 PCT/EP2019/067896 EP2019067896W WO2020007936A1 WO 2020007936 A1 WO2020007936 A1 WO 2020007936A1 EP 2019067896 W EP2019067896 W EP 2019067896W WO 2020007936 A1 WO2020007936 A1 WO 2020007936A1
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membrane
deformation body
pressure
transmission means
force transmission
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Inventor
Guido Knoll
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Ifm Electronic Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G01L19/0046—Fluidic connecting means using isolation membranes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection

Definitions

  • the invention relates to a device for converting a pressure into an electrical signal according to the preamble of claim 1 or 2 and an electronic pressure measuring device with such a device.
  • Deformation of a deformation body provided for this purpose causes the device and this deformation is converted into an electrical signal.
  • a bending beam can be provided for a pure force measurement and a membrane for a pressure measurement.
  • a flush sensor or measuring device is advantageous, in which there is no medium in the usual connection channel to the
  • Deformation body of the device can collect.
  • the deformation of a front-flush deformation body for example a front-flush membrane
  • a non-compressible transmission medium for example oil
  • EP 2 663 847 B1 discloses a device with a first
  • Deformation body in the form of a first membrane which is connected to a second deformation body in the form of a second membrane having at least one sensor element.
  • the first deformation body can be deformed by the action of the pressure to be measured.
  • the deformation of the first deformation body is transmitted to the second via a force transmission means in the form of a plunger
  • the force transmission means is designed in two parts, the two deformation bodies each in one piece a section train the power transmission means.
  • the two sections of the force transmission means are designed in two parts, the two deformation bodies each in one piece a section train the power transmission means.
  • the object of the invention is to provide a device which, on the one hand, ensures reliable operation over the long term and high measuring accuracy
  • either the force transmission means is designed as a separate part and the two membranes each have a bore into which the force transmission means is at least partially inserted and connected there to the respective membrane, or the force transmission means is formed in one piece with one of the two membranes and the other accordingly Membrane has a bore into which the force transmission means is at least partially inserted and connected to this membrane.
  • Deformation body has been considerably simplified because tolerances can be easily compensated for by the force transmission means within the bore.
  • FIG. 1 shows an electronic pressure measuring device
  • Figure 2 shows a cross section through a first embodiment of a
  • Figure 3 shows a cross section through a second embodiment of a
  • Figure 4 shows a cross section through a third embodiment of a
  • Figure 5 shows a cross section through a fourth embodiment of a
  • FIG. 1 shows an electronic pressure measuring device 100 for use in the
  • the measuring device 100 essentially consists of a housing 2, which is subdivided into an upper part 3 and a lower part 4.
  • the lower part also referred to as a process connection, comprises on the one hand the
  • Sensor unit in the form of a pressure measuring cell and, on the other hand, enables the mechanical connection of the measuring device 100 with the container or pipe containing the medium.
  • the electronics unit which for
  • Evaluation and processing of the measurement signals supplied by the sensor unit is provided, which can then be tapped via the connector shown and, for example, forwarded to a PLC.
  • a housing head 5 which, among other things.
  • Display device 6 and 7 controls.
  • the measuring device 100 is operated via the operating elements 7, ie a parameterization or a setting of essential key data, such as the switching points.
  • the respective actions are shown to the user via display 6.
  • Figure 2 shows a cross section through a first embodiment of the
  • the device 1 within an electronic pressure measuring device 100 which, for reasons of illustration - as otherwise also in the following FIGS. 3-5 - is only shown reduced to the process connection 4.
  • the device 1 has a first deformation body 10 which forms a first membrane 12 in one piece.
  • the first deformation body 10 is essentially cup-shaped
  • the center of the preferably circular first membrane 12 is a
  • the device 1 has a second deformation body 20 which integrally forms a second, preferably circular membrane 22, a force transmission means 30 and an edge 26.
  • the force transmission means 30 is designed like a plunger and is preferably cylindrical, although in principle other shapes, for example an expanding or tapering configuration, are also conceivable.
  • the pressure p to be measured is introduced via the second one
  • Power transmission means 30 is guided into the through-hole 12a of the first membrane 12 and is preferably flush with the side of the first membrane 12 facing the medium to be measured.
  • connection of the force transmission means 30 to the first membrane 12 is preferably materially bonded, in particular by means of welding, alternatively also by soldering or gluing.
  • deformation of the first membrane 12 is transmitted to the second membrane 22 via the force transmission means 30, both in the case of compressive forces and in the case of tensile forces.
  • At least one sensor element 32 is applied to the second membrane 22 on the surface facing away from the first deformation body 10, by means of which a deflection of the second membrane 22 is converted into an electrical signal can be.
  • the sensor element 32 is preferably a strain gauge, the electrical resistance value of which can be changed by stretching and compressing. Two sensor elements 32 can be connected to form a half bridge or four sensor elements 32 to form a full bridge. In addition to strain gauges, piezoelectric elements are also conceivable, for example.
  • the two deformation bodies 10, 20 are positioned opposite one another such that the edge 16 of the first deformation body 10 engages around the edge 26 of the second deformation body 20.
  • the first deformation body 10 has a shoulder-like taper in the region of the edge 16, onto which the edge 26 of the second deformation body 20 is placed. Due to the free mobility of the power transmission means 30 within the bore 12a, the second
  • Deformation body 20 are placed on the first deformation body 10 and the two deformation bodies 10, 20 can then be connected to one another without tension.
  • the two deformation bodies 10, 20 are welded to one another on the contacting side surfaces. It is also conceivable that the two edges 16, 26 are welded one on top of the other.
  • the first deformation body 10 has a step-like widening in the region of the edge 16, on which the process connection 4 rests with a complementary counterpart, so that in the region of the connection between the
  • the area facing the pressure medium therefore no longer needs a seal.
  • Pressure measuring device 100 realized.
  • Figure 3 shows a cross section through a second embodiment of the
  • the device 1 according to the invention within an electronic pressure measuring device 100, which is likewise only shown reduced to the process connection 4 for reasons of illustration.
  • the basic structure corresponds to the illustration shown in FIG. 2, so that in the following only the differences will be discussed in order to avoid repetitions.
  • the main difference from the embodiment according to FIG. 2 is that the first deformation body 10 now also forms the force transmission means 30 in one piece in addition to the first membrane and the edge 16. For this is now in
  • a through hole 22a is provided in the center of the second membrane 22, through which the force transmission means 30 is passed.
  • the schematically indicated sensor element 32 then extends accordingly around the
  • connection of the force transmission means 30 to the second membrane 22 is again preferably cohesive, in particular by means of welding, alternatively also by soldering or gluing.
  • connection can also be realized by a thread.
  • FIG. 4 shows a modification of the embodiment known from FIG. 2.
  • the bore 12a is not designed as a through bore, but as a blind hole.
  • the power transmission means 30 is now not carried out, but only introduced. This embodiment lends itself, for example, to the
  • Force transmission means 30 to be connected to the first membrane 12 by means of a threaded connection.
  • the membrane 12 has around the bore 12a
  • a welded connection can be considered by welding through the membrane 12 from below.
  • FIG. 5 shows a further embodiment in which the force transmission means 30 is not molded onto one of the membranes 12, 22 as in FIGS. 2-4, but as separate part is executed.
  • both membranes 12, 22 each have a through-hole 12a, 22a or, as shown in the figure, a blind hole 12a.
  • the force transmission means 30 is correspondingly passed through or introduced into these bores 12a, 22a.

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Abstract

D ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wandeln eines Drucks in ein elektrisches Signal, wobei die Vorrichtung einen ersten Verformungskörper, in Form einer ersten Membran, über den der Druck in die Vorrichtung einleitbar ist, und einen zweiten Verformungskörper, in Form einer zweiten Membran, durch dessen Auslenkung der einwirkende Druck in ein elektrisches Signal wandelbar ist, aufweist, und wobei die Vorrichtung ein Kraftübertragungsmittel zur Übertragung von Druck- und/oder Zugkräfte von dem ersten Verformungskörper auf den zweiten Verformungskörper aufweist. Entweder is tdas Kraftübertragungsmittel als separates Teil ausgebildet ist und die beiden Membranen weisen eine Bohrung auf, in die das Kraftübertragungsmittel zumindest teilweise eingeführt ist und dort mit der jeweiligen Membran verbunden ist oder das Kraftübertragungsmittel is teinstückig mit einer der beiden Membranen ausgebildet und die entsprechend andere Membran weist eine Bohrung aufweist, in die das Kraftübertragungsmittel zumindest teilweise eingeführt ist und dort mit dieser Membran verbunden ist.

Description

Vorrichtung zum Wandeln eines Drucks in ein elektrisches Signal und elektronisches Druckmessgerät mit einer solchen Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wandeln eines Drucks in ein elektrisches Signal nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2 sowie ein elektronisches Druckmessgerät mit einer solchen Vorrichtung.
Derartige Vorrichtungen beruhen in der Regel darauf, dass der Druck eine
Verformung eines dafür vorgesehenen Verformungskörpers der Vorrichtung hervorruft und diese Verformung in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Für eine reine Kraftmessung kann beispielsweise ein Biegebalken vorgesehen sein, für eine Druckmessung eine Membran.
Für bestimmte Anwendungen, insbesondere in der Prozess- und
Lebensmitteltechnik, ist ein frontbündiger Sensor bzw. Messgerät vorteilhaft, bei dem sich kein Medium in dem sonst üblichen Verbindungskanal zu dem
Verformungskörper der Vorrichtung sammeln kann. Üblicherweise wird bei solchen Sensoren die Verformung eines frontbündigen Verformungskörpers, beispielsweise einer frontbündigen Membran, über ein nicht-kompressibles Übertragungsmedium, bspw. Öl, an die eigentliche Druckaufnehmerstruktur, welche bspw. ein
Siliziumelement oder Dehnungsmessstreifen aufweist, weitergeleitet. Derartige Sensoren sind herstellungstechnisch im Hinblick auf die erforderliche Ölfüllung aufwendig und weisen weitere Nachteile auf, beispielsweise den unerwünschten Einfluss der Ausdehnung des Übertragungsmediums im Falle einer
Temperaturerhöhung auf das Sensorsignal.
Die EP 2 663 847 B1 offenbart hierzu eine Vorrichtung mit einem ersten
Verformungskörper in Form einer ersten Membran, der mit einem mindestens ein Sensorelement aufweisenden zweiten Verformungskörper in Form einer zweiten Membran verbunden ist. Der erste Verformungskörper ist durch die Einwirkung des zu messenden Drucks verformbar. Die Verformung des ersten Verformungskörpers wird über ein Kraftübertragungsmittel in Form eines Stößels auf den zweiten
Verformungskörper übertragen. Dabei wird die Verformung des zweiten
Verformungskörpers unter Verwendung von Dehnungsmessstreifen in ein
elektrisches Signal umgewandelt. Das Kraftübertragungsmittel ist zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Verformungskörper jeweils einstückig einen Abschnitt des Kraftübertragungsmittels ausbilden. Die beiden Abschnitte des
Kraftübertragungsmittels sind dann mittels Widerstandsschweißen miteinander verbunden. Nachteilig ist hierbei der vergleichsweise aufwendige
Herstellungsprozess, weil insbesondere an die Präzision bei der Fertigung der Einzelteile hohe Anforderungen gestellt werden müssen sowie beim
Zusammenfügen und Schweißen hochgenau gearbeitet werden muss, da der konstruktive Aufbau dieser Vorrichtung praktisch keine Toleranz zulässt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche einerseits einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb sowie eine hohe Messgenauigkeit
gewährleistet und andererseits einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 sowie durch ein elektronisches Druckmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist entweder das Kraftübertragungsmittel als separates Teil ausgebildet und die beiden Membranen weisen jeweils eine Bohrung auf, in die das Kraftübertragungsmittel zumindest teilweise eingeführt und dort mit der jeweiligen Membran verbunden ist, oder das Kraftübertragungsmittel ist einstückig mit einer der beiden Membranen ausgebildet und die entsprechend andere Membran weist eine Bohrung auf, in die das Kraftübertragungsmittel zumindest teilweise eingeführt und dort mit dieser Membran verbunden ist. Mit einer dieser Ausgestaltungen der Vorrichtung ist die Fertigung, insbesondere das Zusammenfügen der beiden
Verformungskörper erheblich vereinfacht worden, weil sich Toleranzen durch das Kraftübertragungsmittel innerhalb der Bohrung auf einfache Weise ausgleichen lassen.
Darüber hinaus ist bei einem elektronischen Druckmessgerät, welches eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, eine absolut frontbündige Ausgestaltung gewährleistet. Ferner braucht es keinerlei Dichtungselemente im Bereich der Verbindungsstelle zwischen der Vorrichtung und dem Prozessanschluss des
Messgeräts.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Figur 1 ein elektronisches Druckmessgerät;
Figur 2 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Prozessanschluss eines Druckmessgeräts;
Figur 3 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Prozessanschluss eines Druckmessgeräts;
Figur 4 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Prozessanschluss eines Druckmessgeräts; und
Figur 5 einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Prozessanschluss eines Druckmessgeräts.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
In Figur 1 ist ein elektronisches Druckmessgerät 100 für den Einsatz in der
Prozessmesstechnik abgebildet, das von der Anmelderin unter der Bezeichnung PNxxxx hergestellt und vertrieben wird. Das Messgerät 100 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2, das sich unterteilt in ein Oberteil 3 und ein Unterteil 4. Das Unterteil, auch als Prozessanschluss bezeichnet, umfasst zum einen die
Sensoreinheit in Form einer Druckmesszelle und ermöglicht zum anderen die mechanische Verbindung des Messgeräts 100 mit dem das Medium enthaltenen Behälter oder Rohr. Im Oberteil 3 befindet sich die Elektronikeinheit, die zur
Auswertung und Aufbereitung der von der Sensoreinheit gelieferten Messsignale vorgesehen ist, welche dann über den dargestellten Steckeranschluss abgegriffen und bspw. an eine SPS weitergeleitet werden können.
Auf dem Oberteil 3 aufgesetzt ist ein Gehäusekopf 5, der u.a. eine
Anzeigevorrichtung 6 und Bedienelemente 7 aufweist. Über die Bedienelemente 7 wird das Messgerät 100 bedient, d.h. eine Parametrierung oder eine Einstellung von wesentlichen Eckdaten, wie bspw. den Schaltpunkten vorgenommen. Die jeweiligen Aktionen werden dem Benutzer über die Anzeige 6 angezeigt.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 innerhalb eines elektronischen Druckmessgeräts 100, welches aus Darstellungsgründen - wie im Übrigen auch in den nachfolgenden Fig. 3-5 - nur auf den Prozessanschluss 4 reduziert abgebildet ist. Die Vorrichtung 1 weist einen ersten Verformungskörper 10 auf, der einstückig eine erste Membran 12 ausbildet. Der erste Verformungskörper 10 ist im Wesentlichen topfförmig
ausgebildet, indem er einen umlaufenden Rand 16 aufweist. Im Zentrum bzw.
Mittelpunkt der vorzugsweise kreisrunden ersten Membran 12 ist eine
Durchgangsbohrung 12a vorgesehen.
Die Vorrichtung 1 weist einen zweiten Verformungskörper 20 auf, der einstückig eine zweite, vorzugsweise kreisrunde Membran 22, ein Kraftübertragungsmittel 30 und einen Rand 26 ausbildet. Das Kraftübertragungsmittel 30 ist stößelartig und bevorzugt zylindrisch ausgebildet, wobei grundsätzlich auch andere Formen, bspw. eine sich erweiternde oder verjüngende Ausgestaltung, denkbar sind.
Die Einleitung des zu messenden Drucks p erfolgt über die dem zweiten
Verformungskörper 20 abgewandte Oberfläche der ersten Membran 12. Das
Kraftübertragungsmittel 30 ist in die Durchgangsbohrung 12a der ersten Membran 12 durchgeführt und schließt mit der dem zu messenden Medium zugewandten Seite der ersten Membran 12 bevorzugt bündig ab. Indem das Kraftübertragungsmittel 30 in die Durchgangsbohrung 12a ein- und durchgeführt wird, können Toleranzen, die sich während des Fertigungsprozesses ergeben haben, auf einfache Weise ausgeglichen werden.
Die Verbindung des Kraftübertragungsmittels 30 mit der ersten Membran 12 erfolgt bevorzugt stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißung, alternativ auch durch Löten oder Kleben. Im Ergebnis wird dadurch eine Verformung der ersten Membran 12 über das Kraftübertragungsmittel 30 auf die zweite Membran 22 übertragen, und zwar sowohl im Falle von Druckkräften als auch im Falle von Zugkräften.
Auf der von dem ersten Verformungskörper 10 abgewandten Oberfläche ist auf die zweite Membran 22 mindestens ein Sensorelement 32 aufgebracht, mittels dem eine Durchbiegung der zweiten Membran 22 in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann. Bevorzugt ist das Sensorelement 32 ein Dehnungsmessstreifen, dessen elektrischer Widerstandswert durch Dehnung und Stauchung veränderlich ist. Es können zwei Sensorelemente 32 zu einer Halbbrücke verschaltet sein oder vier Sensorelemente 32 zu einer Vollbrücke. Neben Dehnungsmesstreifen sind bspw. auch piezoelektrische Elemente denkbar.
Die beiden Verformungskörper 10, 20 sind gegenüberliegend so zueinander positioniert, dass der Rand 16 des ersten Verformungskörpers 10 den Rand 26 des zweiten Verformungskörpers 20 umgreift. Hierfür weist der erste Verformungskörper 10 im Bereich des Randes 16 eine schulterartige Verjüngung auf, auf die der Rand 26 des zweiten Verformungskörpers 20 aufsetzt. Durch die freie Beweglichkeit des Kraftübertragungsmittels 30 innerhalb der Bohrung 12a kann der zweite
Verformungskörper 20 auf den ersten Verformungskörpers 10 aufgesetzt werden und beide Verformungskörper 10, 20 können dann spannungsfrei miteinander verbunden werden. Neben der Schweißverbindung des Kraftübertragungsmittels 30 mit der Membran 12 sind die beiden Verformungskörper 10, 20 an den sich berührenden Seitenflächen miteinander verschweißt. Denkbar ist aber auch, dass beiden Ränder 16, 26 aufeinanderliegend verschweißt sind.
Der erste Verformungskörper 10 weist im Bereich des Randes 16 eine stufenartige Verbreiterung auf, auf die der Prozessanschluss 4 mit einem komplementären Gegenstück aufliegt, sodass sich im Bereich der Verbindung zwischen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und dem Prozessanschluss 4 eine zylindrische Außenkontur ausbildet. Durch diese Ausgestaltung wird der erste Verformungskörper 10 Teil der äußeren Oberfläche des gesamten Druckmessgeräts 100. Im dem
Druckmedium zugewandten Bereich braucht es daher keinerlei Dichtung mehr.
Darüber hinaus ist dadurch eine absolut frontbündige Ausgestaltung des
Druckmessgeräts 100 realisiert.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 innerhalb eines elektronischen Druckmessgeräts 100, welches ebenfalls aus Darstellungsgründen nur auf den Prozessanschluss 4 reduziert abgebildet ist. Der grundsätzliche Aufbau entspricht der in Fig. 2 gezeigten Abbildung, so dass im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Der wesentliche Unterschied zur Ausführung gemäß Fig. 2 besteht darin, dass nunmehr der erste Verformungskörper 10 neben der ersten Membran und dem Rand 16 auch das Kraftübertragungsmittel 30 einstückig ausbildet. Hierfür ist nun im
Mittelpunkt der zweiten Membran 22 eine Durchgangsbohrung 22a vorgesehen, durch die das Kraftübertragungsmittel 30 durchgeführt ist. Das schematisch angedeutete Sensorelement 32 erstreckt sich dann entsprechend um die
Durchgangsbohrung 22a herum.
Die Verbindung des Kraftübertragungsmittels 30 mit der zweiten Membran 22 erfolgt wieder bevorzugt stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißung, alternativ auch durch Löten oder Kleben. Bei dieser Ausführungsform kann die Verbindung aber auch durch ein Gewinde realisiert sein.
Auch bei dieser Ausführungsform ist eine absolut frontbündige Ausgestaltung des Druckmessgeräts 100 gewährleistet. Ferner braucht es keinerlei Dichtungselemente im Bereich der Vorrichtung 1 und indem das Kraftübertragungsmittel 30 in die
Durchgangsbohrung 22a ein- und durchgeführt wird, können sich ergebende
Toleranzen auf einfache Weise ausgeglichen werden.
Figur 4 zeigt eine Abwandlung der aus Fig. 2 bekannten Ausführungsform. Hierbei ist die Bohrung 12a nicht als Durchgangsbohrung, sondern als Sackloch ausgeführt. Infolgedessen wird das Kraftübertragungsmittel 30 nunmehr nicht durchgeführt, sondern nur eingeführt. Diese Ausführungsform bietet sich bspw. an, um das
Kraftübertragungsmittel 30 mittels Gewindeverbindung mit der ersten Membran 12 zu verbinden. Hierfür weist die Membran 12 um die Bohrung 12a herum eine
entsprechende Verbreiterung auf. Alternativ könnte auch, bspw. mittels
Laserschweißen, eine Schweißverbindung in Betracht kommen, in dem von unten durch die Membran 12 durchgeschweißt wird.
Auch bei dieser Ausführungsform ist eine absolut frontbündige Ausgestaltung des Druckmessgeräts 100 gewährleistet. Ferner braucht es keinerlei Dichtungselemente im Bereich der Vorrichtung 1 und indem das Kraftübertragungsmittel 30 in die
Durchgangsbohrung 22a ein- und durchgeführt wird, können sich ergebende
Toleranzen auf einfache Weise ausgeglichen werden.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Kraftübertragungsmittel 30 nicht wie bei den Fig. 2-4 an eine der Membrane 12, 22 angeformt, sondern als separates Teil ausgeführt ist. Hierfür weisen beide Membrane 12, 22 jeweils eine Durchbohrung 12a, 22a auf bzw., wie in der Figur dargestellt, ein Sackloch 12a. Das Kraftübertragungsmittel 30 ist entsprechend in diese Bohrungen 12a, 22a durch- bzw. eingeführt. Diese Ausführungsform stellt somit gewissermaßen eine
Kombination der zuvor in den Fig. 2-4 beschriebenen Verbindungsmöglichkeiten zwischen den Membranen 12, 22 und dem Kraftübertragungsmittel 30 dar und vereinfacht den Fertigungsaufwand weiter.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zum Wandeln eines Drucks in ein elektrisches Signal
2 Gehäuse
3 Oberteil
4 Unterteil, Prozessanschluss
5 Gehäusekopf
6 Anzeigevorrichtung
7 Bedienelemente
10 erster Verformungskörper
12 erste Membran
12a Bohrung in der ersten Membran
16 Rand
20 zweiter Verformungskörper
22 zweite Membran
22a Bohrung in der zweiten Membran
26 Rand
30 Kraftübertragungsmittel
32 Sensorelement
100 Druckmessgerät
p Druck

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Wandeln eines Drucks in ein elektrisches Signal,
wobei die Vorrichtung (1 ) einen ersten Verformungskörper (10) in Form einer ersten Membran (12), über den der Druck in die Vorrichtung (1 ) einleitbar ist, und einen zweiten Verformungskörper (20) in Form einer zweiten Membran (22), durch dessen Auslenkung der einwirkende Druck in ein elektrisches Signal wandelbar ist, aufweist,
wobei die Vorrichtung (1 ) ein Kraftübertragungsmittel (30) zur Übertragung von Druck- und/oder Zugkräfte von dem ersten Verformungskörper (10) auf den zweiten Verformungskörper (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmittel (30) als separates Teil ausgebildet ist und die beiden Membranen (12, 22) eine Bohrung (12a, 22a) aufweisen, in die das Kraftübertragungsmittel (30) zumindest teilweise eingeführt ist und dort mit der jeweiligen Membran (12, 22) verbunden ist.
2. Vorrichtung zum Wandeln eines Drucks in ein elektrisches Signal,
wobei die Vorrichtung (1 ) einen ersten Verformungskörper (10) in Form einer ersten Membran (12), über den der Druck in die Vorrichtung (1 ) einleitbar ist, und einen zweiten Verformungskörper (20) in Form einer zweiten Membran (22), durch dessen Auslenkung der einwirkende Druck in ein elektrisches Signal wandelbar ist, aufweist,
wobei die Vorrichtung (1 ) ein Kraftübertragungsmittel (30) zur Übertragung von Druck- und/oder Zugkräfte von dem ersten Verformungskörper (10) auf den zweiten Verformungskörper (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmittel (30) einstückig mit einer der beiden
Membranen (12, 22) ausgebildet ist und die entsprechend andere Membran (12, 22) eine Bohrung (12a, 22a) aufweist, in die das Kraftübertragungsmittel (30) zumindest teilweise eingeführt ist und dort mit dieser Membran (12, 22) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmittel (30) die beiden Membranen (12, 22) jeweils in ihren Zentren miteinander verbindet.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (12a, 22a) als
Durchgangsbohrung oder als Sackloch ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmittel (30) in der Bohrung (12a, 22a) stoffschlüssig oder mittels Verschraubung mit der jeweiligen Membran (12, 22) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verformungskörper (10) topfförmig ausgebildet ist und den zweiten Verformungskörper (20) umgreift.
7. Elektronisches Druckmessgerät, bestehend aus einem Prozessanschluss (4), einem darauf aufgesetzten Gehäuse (2) und einer Druckmesszelle (1 ) zur Erfassung des in einem angrenzenden Medium vorherrschenden Drucks p, dadurch gekennzeichnet, die Messzelle (1 ) als Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 ausgebildet ist.
8. Elektronisches Druckmessgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verformungskörper (10) an seiner seitlichen Außenfläche eine umlaufende, stufenartige Verbreiterung aufweist, auf die der Prozessanschluss (4) an seinem der Vorrichtung (1 ) zugewandten Ende aufliegt, sodass sich im Bereich der Verbindung zwischen der
Vorrichtung (1 ) und dem Prozessanschluss (4) eine zylindrische Außenkontur ausbildet.
PCT/EP2019/067896 2018-07-06 2019-07-03 Vorrichtung zum wandeln eines drucks in ein elektrisches signal und elektronisches druckmessgerät mit einer solchen vorrichtung WO2020007936A1 (de)

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US17/257,699 US11614376B2 (en) 2018-07-06 2019-07-03 Device for converting a pressure into an electric signal, and electronic pressure measuring device comprising such a device
CN201980058075.6A CN112654846B (zh) 2018-07-06 2019-07-03 用于将压力转换成电信号的装置以及包括这种装置的电子压力测量装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE102018116476.9 2018-07-06

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