DE3884052T2 - Druckwandler. - Google Patents

Description

1. Technisches Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinenen auf Druckwandler und betrifft insbesondere einen neuen und verbesserten flüssigkeitsgefüllten, direktmessenden Druckwandler. Noch spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Druckwandler, der für Druckmessungen in einem mittleren Druckbereich ausgelegt ist. Obwohl die Erfindung nicht darauf begrenzt ist, ist der Druckwandler, der hier beschrieben ist, in spezieller Weise zur Verwendung in Druckbereichen der Größenordnung von 3.450.000 bis 51.700.000 Pa (500 bis 7500 psi) ausgelegt.
2. Diskussion des Standes der Technik
• Es folgt eine Liste von früheren Patenten, die sich allgemein auf Druckwandler beziehen: 3,349,623, 4,369,659, 3,678,753, 3,349,623, 2,940,313, 2,627,749, 2,326,047, 3,336,555 und 2,738,677. Einige dieser Patente gehören der vorliegenden Inhaberin und betreffen flüssigkeitsgefüllte Druckwandler.
• Die US-Patente 2,949,313 und 2,627,749 beschreiben Druckanzeigevorrichtungen, die Belastungsröhren oder Ähnliches zur Übertragung des Druckes auf eine Membran verwenden, an der der Druck durch Dehnungsmeßstreifen gemessen wird.
• Die US-Patente 3,326,047 und 3,336,555 beschreiben Druckwandler. Das US-Patent 3,336,555 beschreibt einen ungefüllten Druckwandler mit Messung durch einen Dehnungsmeßstreifen. Das US-Patent 3,326,047 beschreibt einen flüssigkeitsgefüllten Druckwandler, der eine Druckmeßkapsel verwendet, die innere und äußere, verformbare zylindrische Wände besitzt. Die Flüssigkeitsfüllung in einem Druckwandler dieses Typs hat ein relativ großes Volumen und bedingt somit Begrenzungen im Meßbereich der Druckmessungen.
• Das US-Patent 2,738,677 bezieht sich im wesentlichen auf eine Druckanzeigevorrichtung, speziell für Verbrennungskammern, wie in einem inneren Verbrennungsmotor.
• Flüssigkeitsgefülite Druckwandler, die sich im Besitz der Inhaberin befinden, umfassen hierbei die US-Patente 3,349,623 3,678,753 und 4,369,659. Das frühere Patent 3,349,623 beschreibt eine Vorrichtung, die eine ringförmige Druckkammer mit verbundenen Dehnungsmeßstreifen verwendet. US-Patent 3,678,753 ist eine verbesserte Form der früheren Version, die eine Kappe an der Oberseite und eine damit verbundene scheibenförmige Zelle verwendet, die zwischen dem Kappenteil und dem Körper des Instruments gebildet wird. Der Druckwandler, der im US-Patent 3,678,753 beschrieben wird, führte zu einem erweiterten Betriebsdruckbereich. Das US- Patent 4,369,659 beschreibt einen Schmelzdruckwandler, Vorzugsweise zur Verwendung bei Druckmessungen, in Verbindung mit einer Spritzgußmaschine und unter Verwendung eines neuartigen temperaturausgleichenden Einfüllstabes.
• Ein anderes früheres Patent ist das US-Patent 3,128, 628 von Lebow. Dieses Patent beschreibt einen Druckwandler, der jedoch keine Kapillarröhre verwendet.
• EP-A-0 187 385 beschreibt einen Druckwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 18.
Aufgaben der Erfindung
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen flüssigkeitsgefüllten Druckwandler zur Verfügung zu stellen, der im mittleren Druckbereich arbeitet.
• Eine weitere Aufgabe der Vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Druckwandler zur Verfügung zu stellen, der flüssigkeitsgefüllt ist, und der ein verringertes Volumen von Flüssigkeit verwendet. Dieses verringerte Flüssigkeitsvolumen sorgt für die Minimierung von Temperaturauswirkungen auf den Druck und führt weiterhin zu verbesserten Membrankonstruktionen.
• Dementsprechend ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten, f1üssigkeitsgefüllten Druckwandler zur Verfügung zu stellen, in dem die Membranbelastungen vermindert werden.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten, flüssigkeitsgefüllten Druckwandler zur Verfügung zu stellen, der für eine verringerte Membranrüsselbelastung bei angelegtem Druck und bei Aussetzung zu einer erhöhten Temperatur sorgt.
• Wiederum eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten, flüssigkeitsgefüllten Druckwandler mit einem Rüsselstück aus andersartigem Material zur Verfügung zu stellen, das dem Temperaturausgleich dient, und die Gesamtleistung verbessert. Das Rüsselstück erlaubt es, daß der flüssigkeitsgefüllte Raum sich in demselben Maße ausdehnt wie die Flüssigkeit selbst während Temperaturveränderungen.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Konstruktionsverfahren eines flüssigkeitsgefüllten Druckwandlers zur Verfügung zu stellen, insbesondere eine verbesserte Technik, um das Meßfühlelement und die Kapillarröhre des Druckwandlers miteinander zu verbinden.
Zusammenfassung der Erfindung
• Um die vorangehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung zu erreichen, wird ein Druckwandler geschaffen, der einen länglichen Rahmen aufweist, mit einem verlängerten Durchlaß, und der eine Kapillarröhre hat, die sich durch den Rahmendurchlaß erstreckt und an einer Stelle, die sich am Ende des Rahmens befindet, mündet. Ein Kopplungsglied verschließt dieses Ende des Rahmens und bildet mit dem Rahmen eine Kammer, die in Verbindung mit der Kapillarröhre steht. Ein Meßfühlelement ist erfindungsgemäß um die Kapillarröhre herum am anderen Ende des Rahmens angebracht, und weist eine Vorrichtung auf, die eine Meßfühlkammer bildet, die in Flüssigkeitsverbindung mit der Kapillarröhre steht. Die Meßfühlkammer wird durch mehrere, untereinander verbundene Durchlässe gebildet, von denen jeder einen Einfüllstab aufnimmt. Das Meßfühlelement kann auch Mittel aufweisen, die eine Vertiefung hierin definieren, die eine relativ dünne Membran mit den Durchlässen der Meßfühlkammer bildet. Diese Wand besitzt eine druckempfindliche Fühleroberfläche, die sich im Wesentlichen parallel zur Länge des Einfüllstabes erstreckt. Die Messung des Druckes kann mit Hilfe einer Dehnungsmeßstreifenvorrichtung erfolgen, die sich an der druckempfindlichen Fühleroberfläche befindet. Die Dehnungsmeßstreifenvorrichtung kann als Brückenanordnung geschaltet werden. Nach einem Aspekt der Erfindung wird vorzugsweise auch ein Rüsselstück im Druckwandler an dessen Membranende vorgesehen, das aus andersartigem Material als aus jenem des Rahmens des Druckwandlers besteht, und das einen relativ niedrigen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, um einen Temperaturausgleich zu erreichen.
• Zahlreiche weitere Ausführungsformen der Erfindung sind hierin ebenfalls beschrieben. In einer Ausführungsform können die mehrfachen, untereinander verbundenen Durchlässe und die mehrfachen Einfüllstäbe durch einen einzelnen ausgedehnten Durchlaß mit einem damit verbundenen einzelnen Einfüllstab ersetzt werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können eine oder mehrere der Einfüllstäbe durch eine Kapillarröhre ersetzt werden, die sich in die Meßfühlkammer erstreckt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Kapillarröhre durch die Kammer hindurchreichen und in Verbindung mit einem oder mehreren daran befindlichen Einfüllstäben verwendet werden. In abgeänderten Ausführungsformen der Erfindung können die Kapillarröhre und die Einfüllröhre entweder am gleichen Ende der Meßfühlkammer oder an deren entgegengesetzten Enden angebracht sein. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Meßfühlkammer am äußeren Umfang des Meßfühlelementes angebracht sein, wobei die Dehnungsmeßstreifen sich an deren äußeren Oberfläche oder an einer flachen Oberfläche davon befinden. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Meßfühlkammer eine einzelne, zylindrische Bohrung zur Aufnahme eines einzelnen Einfüllstabes, vorzugsweise von zylindrischer Konstruktion.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Zahlreiche andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sollten nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen deutlicher werden, wobei:
• Fig. 1 eine seitliche Querschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des flüssigkeitsgefüllten Druckwandlers ist, der nach der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
• Fig. 1A eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils eines Druckwandlers ist, der nach der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wobei die weitere Verwendung eines Rüsseleinfüllelements gezeigt wird;
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1 ist, die weitere Details der Meßfühlkammer zeigt;
• Fig. 2A eine Teilansicht ähnlich derjenigen in Fig. 2 ist, jedoch mit der Darstellung einer veränderten Anordnung der Dehnungsmeßstreifen, entsprechend der linearen Anordnung;
• Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2 ist, mit der Darstellung weiterer Details;
• Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 aus Fig. 2 ist, mit der Darstellung weiterer Details des Meßfühlelements;
• Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die sich auf Fig. 4 bezieht, und die die Membran unter Druckbedingungen darstellt;
• Fig. 5A eine Querschnittsansicht ähnlich der aus Fig. 5 ist, jedoch mit der Darstellung einer geänderten Ausführungsform, in der der Einfüllstab einstückig ausgebildet ist;
• Fig. 5B ein schematisches Diagramm ist, das den in Verbindung mit dem Druckwandler der Erfindung angewandten Dehnungsmeßstreifenschaltkreis darstellt;
• Fig. 6 eine Längsquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des Meßfühlelements der Erfindung ist, in der die Kapillarröhren in die Meßfühlkammer hineinragen;
• Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 aus Fig. 6 ist, mit der Darstellung weiterer Details;
• Fig. 8 eine Längsguerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Meßfühlelements ist, das zwei Meßfühldurchlässe verwendet und in dem die Kapillarröhren in die Meßfühlkammer hineinragen;
• Fig. 9 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 aus Fig. 8 ist, mit der Darstellung weiterer Details;
• Fig. 10 eine Längsquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Meßfühlelements der vorliegenden Erfindung ist, in der die Kapillarröhre und Einfüllröhre sich beide von derselben Seite der Meßfühlkammer erstrecken und wobei die Einfüllstäbe an den blinden Enden des Meßfühlelements eingebaut sind;
• Fig. 11 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 11- 11 aus Fig. 10 ist, mit der Darstellung weiterer Details;
• Fig. 12 eine Längsquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Meßfühlelements der vorliegenden Erfindung ist, in der sich die Kapillarröhre durch die Meßfühlkammer streckt;
• Fig. 13 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13- 13 aus Fig. 12 ist;
• Fig. 14 eine teilweise freigelegte Längsansicht einer weiteren Ausführungsform des Meßfühlelements der vorliegenden Erfindung ist, in der die Meßfühlkammer sich an der äußeren Oberfläche des Meßfühlelements befindet;
• Fig. 15 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 15- 15 aus Fig. 14 ist;
• Fig. 16 eine Querschnittsansicht ähnlich der von Fig. 15 ist, wobei jedoch der Meßfühlkörper an seiner äußeren Oberfläche abgeflacht ist;
• Fig. 17 eine Querschnittsansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung ist, die einen einzigen Einfüllstab verwendet;
• Fig. 18 eine Querschnittsansicht durch das Meßfühlelement ist; und
• Fig. 19 eine vergrößerte Teilansicht unter Bezugnahme auf Fig. 18 mit der Darstellung noch weiterer Details des Meßfühlelements ist.
Detaillierte Beschreibung
• Es wird nunmehr auf die Figuren 1 bis 5 zur Beschreibung der Einzelheiten einer Ausführungsform eines Druckwandlers, der in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, Bezug genommen. Fig. 5A zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 5B zeigt das schematische Diagramm der Dehnungsmeßstreifenschaltungen. Die zusätzlichen Schnittansichten in den Fig. 6 bis 16 zeigen weitere, abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung, die später im Detail beschrieben werden.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 weist der Druckwandler einen Hauptrahmen 10, ein Meßfühlelement 12 am oberen Ende des Rahmens 10, eine Kapillarröhre 14, die sich durch den Rahmen erstreckt, und ein daran gesichertes Membrankopplungsstück 16 auf, das das untere Ende des Rahmens umschließt.
• Der untere Abschnitt des Rahmens 10 ist in einer ähnlichen Weise wie die Konstruktion im US-Patent 3,678,753 aufgebaut. Grundsätzlich erstreckt sich ein länglicher Durchlaß 18 durch den Hauptrahmen, der zur Aufnahme der Kapillarröhre 14 dient. Die Kapillarröhre 14 mündet an deren unteren Ende in eine relativ kleine Kammer 20, die durch die Membran 16 verschlossen wird.
• Am oberen Ende des Rahmens 10 befindet sich als Bestandteil des Rahmens ein Oberteil 22, durch das sich die Kapillarröhre 14 erstreckt. Das Oberteil 22 dient zur Aufnahme des Meßfühlelements 12 in der, in der Zeichnung dargestellten Position. Das Meßfühlelement 12 kann innerhalb des Oberteils 22 durch Verschweißung mit dem Oberteil gesichert sein.
• Bevor die Einzelheiten des Meßfühlelements 12 betrachtet werden, wird jetzt auf die Fig. 1A Bezug genommen. Fig. 1A zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform des Rüsselendes des Gerätes darstellt, wobei das Rüsseleinfüllelement 70 gezeigt ist, das in erster Linie zum Zweck des Temperaturausgleiches verwendet wird. Dieses Teil kann aus Kovar oder Invar hergestellt sein. Alternativ dazu kann dieses aus jedem Material mit sehr niedrigem Expansionskoeffizienten hergestellt werden. Dabei wird bevorzugt, daß dieses einen Expansionskoeffizienten hat, der wesentlich geringer ist als der des aus rostfreiem Stahl hergestellten Rahmens. Das Einfüllelement 70 erlaubt es, daß sich der Leerraum in der Kammer 20 in gleicher Weise wie die Flüssigkeit bei Temperaturveränderungen ausdehnt. Das Einfüllelement 70, das in Fig. 6 dargestellt ist, bewirkt die Reduzierung des inneren Einfülldruckes, wenn die Spitze ohne angelegten Druck erhitzt wird.
• In Verbindung mit der Flüssigkeitsfüllung, die in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sind zumindest zwei verschiedene Flüssigkeitsfüllungen möglich. Eine typische Füllflüssigkeit ist Quecksilber, und die andere kann z.B. Natrium Kalium (NaK) sein. Der NaK-gefüllte Druckwandler ist allgemein ein Druckwandler im niedrigeren Druckbereich, während der Quecksilberdruckwandler gewöhnlich bei höherem Druck verwendet wird. Jede dieser Füllungen kann bei Druckbereichen verwendet werden, die in übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.
• Somit schafft das Einfüllelement in Verbindung mit der Kammer 20, die in Fig. 1A dargestellt ist, ein erwunschtes, thermisch ausgeglichenes Volumen. Ebenso wird das Einfüllelement, wie oben ausgeführt, so ausgewählt, daß es thermische Eigenschaften hat, die einen Temperaturausgleich im Druckwandler für verschiedene thermische Expansionskoeffizienten zwischen der internen Flüssigkeit, die vorzugsweise Quecksilber ist, und dem Hauptrahmen des Druckwandlers, der gewöhnlich aus rostfreiem Stahl besteht, bewirken. Wie oben ausgeführt, sollte es einen niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten haben, speziell im Vergleich mit dem des Rahmenmaterials.
• Eine der Vorteile, die mit der verbesserten Meßtechnik der vorliegenden Erfindung erreicht wurde, ist jetzt die Möglichkeit, die Membrandicke 16 zu verstärken, bei gleichzeitiger Verminderung der Belastungskräfte. Es wurde ebenso in Übereinstimmung mit dieser Konstruktion möglich, die gesamten Eigenschaften zu minimieren. Eine Verringerung der Füllungsverdrängung unter Druck vermindert die Durchbiegung der Membran, und die resultierenden Druckkräfte erlauben es, daß die Membran in ihrer Dicke, innerhalb gewisser Begrenzungen, verstärkt wird, um die Haltbarkeit während des Gebrauchs zu verbessern.
• In Verbindung mit dem eben Genannten, ist die maximale Membrandicke von zwei unabhängigen Effekten abhängig: nämlich der Flüssigkeitsverdrängung unter angewandtem Druck, und zweitens dem inneren Druck, der durch die thermische Ausdehnung der eingefüllten Flüssigkeit erzeugt wird. Erfindungsgemäß reduziert das kleine innere Volumen des Meßfühlelements die Füllmenge und ihre daraus resultierende Kompression. Darüber hinaus verringert weiterhin die Verdrängung oder Verschiebung des Meßfühlelements unter Druck die gesamte Flüssigkeitsverdrängung und die daraus resultierenden Druckkräfte. Weiterhin ist das Einfüllelement so konstruiert, daß thermisch induzierte innere Drucke kontrolliert werden, was ebenso zu einer weiteren Verringerung der Druckkräfte führt. Die kombinierten Verbesserungen, die oben beschrieben wurden, erlauben die Verstärkung der Membrandicke ohne Zunahme der Belastungskräfte, und kontrolliert die internen Druckeffekte gegenüber der Temperatur. Das Rüsseleinfüllelement 70 wird im Wesentlichen dazu verwendet, um einen Teil des rostfreien Stahls an der Spitze des Instruments mit einem Material von niedrigem Temperaturexpansionskoeffizienten zu ersetzen, und somit einen Temperaturausgleich des Leerraums 20 zu erreichen. Dieses bevorzugte Material ist, wie oben beschrieben, Kovar oder Invar.
• In Bezug auf die Verringerung des Volumens wird bemerkt, daß das innere Volumen des Meßfühlelementes 12 sehr klein wegen der darin verwendeten Einfüllstäbe ist, wie dies in Verbindung mit der weiteren Beschreibung des Meßfühlelementes in den Figuren 2 bis 5 beschrieben wird. Das Gesamtvolumen innerhalb des gesamten Druckwandlers inklusive der Kapillarröhre, bewegt sich in einem Bereich von 0,0164 bis 0,0328 cm³ (1,0 x 10&supmin;³ bis 2,0 x 10&supmin;³ Kubikzoll). Dieses sehr kleine Volumen ist vergleichbar mit einem Druckwandlervolumen in der Größenordnung von 0,0524 cm³ (3,2 x 10&supmin;³ Kubikzoll) für einen Druckwandler des Typs, der im US-Patent 3,678,753 beschrieben ist. Es ist leicht ersichtlich, daß dies eine Verbesserung in der Verringerung der Volumenfüllung um zumindest 2 zu 1 zwischen den Volumina im früheren Druckwandler und denen in der vorliegenden Konstruktion ist. Im Hinblick auf die Kapillarröhre kann deren innerer Durchmesser von 0,0127 bis 0,0254 cm (0,005 bis 0,010") reichen und ihr äußerer Durchmesser von 0,1524 bis 0,635 cm (0,060" bis 0,25").
• Die Auffüllung des Druckwandlers erfolgt über die Einfüllröhre 15. In Fig. 1 ist die Einfüllröhre geschlossen gezeigt. Bevor dies jedoch geschieht, werden die Kapillarröhre und der Rest der damit in Verbindung stehenden Leerräume des Geräts gefüllt mit z.B. Quecksilber, unter Vakuum und unter erhöhtem Druck nach der Füllung, so daß alle Leerräume mit Quecksilber aufgefüllt werden. Die Einfüllröhre wird dann versiegelt, um das Quecksilber im Druckwandler zu halten.
• Unter Bezugnahme auf den Aufbau eines Meßfühlelements 12 wird jetzt auf die Figuren 2 bis 6 Bezug genommen. Das Meßfühlelement 12 schließt einen Körper 23 und die damit verbundenen Endteile 24 und 25 ein. Der Körper 23 ist mit einer Vertiefung 26 versehen, die die Dehnungsmeßstreifen auf einer Oberfläche 48 daran aufnimmt, wie detaillierter später beschrieben wird.
• Innerhalb des Körpers 23 befinden sich die Durchlaßkanäle 30A, 30B und 30C gleicher Ausdehnung. Jeder dieser Durchlaßkanäle nimmt die dazugehörigen Einfüllstäbe 31A, 31B und 31C auf. Jeder der Durchlaßkanäle und der dazugehörigen Einfüllstäbe erstrecken sich in Längsrichtung, wobei jeder Einfüllstab mit geringer Toleranz in den aufnehmenden Durchlaßkanal paßt. Einpassungen mit geringer Toleranz werden zur Minimierung des Volumens der Füllflussigkeit verwendet. Die Differenz der Durchmesser zwischen dem Durchlaßkanal und dem Einfüllstab sollte in der Größenordnung von 0,00635 cm (0,0025") liegen.
• Wie beispielsweise in Figuren 4 und 5 dargestellt, besitzen die Durchlaßkanäle 30A, 30B und 30C gleiche Ausdehnung und sind untereinander verbunden, wobei eine einzige Meßfühlkammer entsteht, die eine dünne, empfindliche (Membran)-Wand 28 bildet. Die Dehnungsmeßstreifen sind in geeigneter Weise auf der Oberfläche 48 der Wand 28 angebracht. In dieser Hinsicht wird auf Fig. 2 Bezug genommen zur deutlichen Beschreibung der Anordnung der Dehnungsmeßstreifen 51 bis 54. In dieser Hinsicht sind die Dehnungsmeßstreifen 51, und 53 mit dem Durchlaßkanal 30B verbunden. Die Meßstreifen 51 und 53 sind Dehnungskräfte- oder Zugspannungsmeßstreifen.
• Die Dehnungsmeßstreifen 52 und 54 befinden sich näher am Durchlaßkanal 30A bzw. 30C. Siehe dazu Figuren 4 und 5. Die Dehnungsmeßstreifen 52 und 54 dienen zur Messung von Druckkräften. Somit sind alle vier Dehnungsmeßstreifen der vorliegenden Erfindung aktive Dehnungsmeßstreifen.
• Im Hinblick auf die Fertigung des Druckwandlers, der in den Figuren 1 bis 5 dargestellt ist, wird bemerkt, daß jedes der Endteile 24 und 25 zentral angeordnete Durchlaßkanäle zur Aufnahme der entsprechenden Kapillarröhre 14 und der Einfüllröhre 15 aufweist. Die Kapillarröhre 14 und die Einfüllröhre 15 sind mit ihren entsprechenden Endteilen verschweißt, wie durch 29 in Fig. 3 dargestellt.
• Der nächste Schritt ist die Anbringung der Einfüllstäbe innerhalb ihrer aufnehmenden Durchlaßkanäle im Körper 23. Sodann werden die Endstücke 24 und 25 mit dem Körper 23 verschweißt, dargestellt mit 33 in Fig. 3.
• Nachdem die Einheit miteinander verschweißt und hitzebehandelt wurde, dargestellt durch die Querschnittsansicht von Fig. 3, werden dann die Dehnungsmeßstreifen in der Weise, wie in Fig. 2 dargestellt, daran angebracht. Fig. 2 zeigt auch die leitenden Verbindungen bei 55, die mit den Dehnungsmeßstreifen 51 bis 54 verbunden sind. In Fig. 3 ist auch in voller Konturlinie die meßempfindliche (Membran)- Wand 28 für eine niedrige Druckausführung dargestellt. Ebenso dargestellt in Fig. 3 (mit gestrichelter Konturlinie) ist eine dickere Wand 28, die für eine Hochdruckausführung Verwendung finden würde. Wiederum liegt erfindungsgemäß der erwartete Druckbereich für diesen Druckwandler für mittleren Druck im Bereich von 3.450.000 bis 51.700.000 Pa (500 psi bis 7500 psi). Es gibt Zunahmen dieses Druckbereiches und jede Zunahme benötigt die Herstellung einer anderen Wandstärke der Wand 28.
• Fig. 2 zeigt ebenso elektrische Kontaktstreifen in Verbindung mit den Dehnungsmeßstreifen 51 bis 54. Diese schließen die Kontaktstreifen 58 und 59 auf der rechten Seite in Fig. 2 und die Streifen 60, 61 und 62 auf der linken Seite in Fig. 2 ein. Diese Kontaktstreifen sind derart mit den Dehnungsmeßstreifen verbunden, daß sie die Meßstreifen in der Weise, wie sie in Fig. 5B dargestellt sind, miteinander verbinden. In Fig. 5B werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleichen Dehnungsmeßstreifen wie in Fig. 2 zu bezeichnen. Somit zeigt die Beschaltung des Schaltkreises der Fig. 5B die Dehnungsmeßstreifen 51 und 54, in schematischer Darstellung als variable Widerstände, die sich mit dem angelegten Druck verändern. Diese Widerstände sind untereinander zu einer Brückenanordnung verbunden, wie in Fig. 5B dargestellt, wobei Erregereingänge an den Klemmen 64 und 65 und ein Signalausgang an den Klemmen 66 und 67 angeordnet sind.
• Ein elektrisches Eingangssignal wird gewöhnlich über den Eingangsklemmen 64 und 65 angelegt, und die auf Druck reagierende Spannung wird über die Ausgangsklemmen 66 und 67 gemessen. Wiederum sind die auf Druckkräfte reagierenden Meßstreifen die Meßstreifen 52 und 54, und die auf Zugkräfte reagierenden Meßstreifen die Meßstreifen 51 und 53.
• Es wurde oben erwähnt, daß bei der in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Durchlaßkanäle 30A, 30B und 30C im Körper 23 gebildet werden. Sie nehmen die Einfüllstäbe 31A, 31B und 31C auf. Diese Einfüllstäbe können aus Invar oder Kovar oder rostfreiem Stahl gefertigt werden, um einen Temperaturausgleich für den Druckwandler zu schaffen. Dies ergibt einen Temperaturausgleich in der gleichen Weise wie beim Einfüllelement, das oben in Verbindung mit Fig. 1A beschrieben wurde. Die Bildung der Durchlaßkanäle 30A, 30B und 30C geschieht in der folgenden Weise. Kleinere Durchlaßkanäle werden zuerst gebohrt ohne seitliche Verbindung zwischen diesen Dürchlässem. Dann wird jeder Durchlaß erweitert, um die endgültige Form, wie in Fig. 5 gezeigt, zu erreichen. Wenn die Durchlässe aufgebohrt sind, haben sie einen größeren Durchmesser und bekommen die gleiche Ausdehnung, wie in Fig. 5 dargestellt.
• Nunmehr wird auf die Fig. 2A Bezug genommen, zur Darstellung einer Teilansicht einer anderen Ausführung der Erfindung, die sich in erster Linie auf die mechanische Struktur des Druckwandlers der Figuren 2 bis 5 bezieht. In Fig. 2 wird vermerkt, daß die Dehnungsmeßstreifen 51 bis 54 in etwas versetzter Anordnung angebracht sind. Hingegen zeigt die Fig. 2 die Dehnungsmeßstreifen 51A bis 54A in linearer Anordnung. Es wird angemerkt, daß die Druckmeßstreifen 52A und 54A in ähnlicher Weise wie die Meßstreifen 52 und 54 angeordnet sind, so wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Zugspannungsmeßstreifen 51A und 53A sind symmetrisch auf jeder Seite der Längsrichtung der Mittellinie der mittleren Durchgangskanäle 30B angeordnet. In der alternativen Ausführungsform der Fig. 2A sind die Meßstreifen 51 bis 54 untereinander über einen Brückenschaltkreis in der gleichen Weise wie in Fig. 2 und 5B dargestellt, verbunden.
• Nunmehr wird auf eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Figuren 2 bis 5 Bezug genommen. Dies wird in der Teilschnittansicht in Fig. 5A dargestellt. Fig. 5A zeigt die Dehnungsmeßstreifen in ähnlicher Weise wie in Fig. 5 angeordnet. Statt jedoch, wie in der Ausführungsform von Fig. 5A, drei getrennte, untereinander verbundene Durchlaßkanäle 30A bis 30C zu verwenden, besteht hier ein einziger, verlängerter Durchlaß 30D zur Aufnahme eines einzelnen Einfüllstückes 31D. Wie auch bei den Einfüllstäben 31A bis 31C paßt das Einfüllelement 31D mit geringer Toleranz in den verlängerten Durchlaß 30D. In der Ausführungsform der Fig. 5A ist die Länge des Durchlaßkanales 30D und des Einfüllelementes 31D mit der entsprechenden Länge der z.B. in den Figuren 2 und 3 dargestellten Einfüllstäbe und der Durchlaßkanäle gleich.
• Es wird weiterhin angemerkt, daß in Fig. 5A die längliche Form des Durchlaßkanales und des damit verbundenen Einfüllelementes, eine auf Belastung empfindliche Wand 28A bildet, deren Länge in Fig. 5A mit der Länge der Meßfühlwand 28 in Fig. 5 vergleichbar ist.
• Nunmehr wird auf die zusätzlichen Ausführungsformen der Erfindung in den Figuren 6 bis 16 Bezug genommen. In diesen weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden, wenn angebracht, die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung der Teile des Druckwandlers verwendet wie in den Figuren 2 bis 5.
• Eine weitere Ausführungsform ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Diese schließt einen Körper 23 mit den Endteilen 24 und 25 ein. Das Endteil 24 nimmt die Kapillarröhre 14 auf, und in ähnlicher Weise nimmt auch das Endteil 25 die Einfüllkapillarröhre 15 auf. Es wird angemerkt, daß in dieser speziellen Ausführungsform die Kapillarröhre bei 14A an das Endteil 24 angeschweißt ist. Ebenso ist die Einfüllkapillarröhre 15 bei 15A an das Endteil 25 angeschweißt. In Fig. 6 sind ebenso Schweißstellen 33 zur Verbindung des Körpers mit den Endteilen dargestellt.
• In der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 ist der Körper 23 mit der Vertiefung 26 mit der Dehnungsmeßstreifenaufnahmeoberfläche 48 ausgestattet. Die Dehnungsmeßstreifen werden auf die Oberfläche 48, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, montiert.
• Der Körper 23 ist mit der gleichen Durchlaßkanalanordnung ausgestattet, wie in der ersten Ausführungsform dargestellt: mit den Durchlaßkanälen 30A, 30B und 30C, die untereinander die gleiche Ausdehnung haben.
• Der wesentliche Unterschied in der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 ist, daß statt der Verwendung von drei Einfüllstäben nur ein einziger Einfüllstab 31B in dem mittleren Durchlaß 30B verwendet wird. Die anderen Durchlaßkanäle 30A und 30C werden im Wesentlichen durch die entsprechenden Kapillarröhren 14 und 15 besetzt. Ein besonderes Augenmerk muß dabei auf die Schnittansicht der Fig. 6 gelenkt werden, worin die Kapillarröhre 14 nicht am Endteil 24 endet, sondern sich in die Kammer erstreckt, die durch die Durchlaßkanäle gebildet wird, und die in den Durchlaß 30A hineinragt, und durch diesen hindurchgeht. In ähnlicher Weise endet die Einfüllkapillarröhre 15 nicht am Endteil 25, sondern erstreckt sich in den Durchlaß 30C. Somit bilden bei dieser besonderen Ausführungsform die Enden der entsprechenden Kapillarröhren tatsächlich eine Einfüllvorrichtung. Die Enden der Kapillarröhren stehen mit den entsprechenden Durchlaßkanälen in Verbindung, um somit die Auffüllung der gesamten Durchlaßkanalstruktur durch die Füllflüssigkeit (vorzugsweise Quecksilber) zu bewirken.
• Nunmehr wird auf die Figuren 8 und 9 zur Beschreibung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. In dieser Ausführungsform enthält der Druckwandler einen Körper 23 mit den Endteilen 24 und 25. Die Kapillarröhren 14 und 15 sind mit den Endteilen 24 bzw. 25 verbunden. Die Endteile sind an den Körper, wie bei 33 dargestellt, angeschweißt. Die Kapillarröhre 14 ist bei 14A verschweißt, und die Kapillarröhre 15 bei 15A.
• Wie bei der Ausführungsform der Figuren 6 und 7, erstrecken sich bei der Ausführungsform der Figuren 8 und 9 die Kapillarröhren 14 und 15 in den entsprechenden Durchlaßkanälen 30A und 30C. Es wird angemerkt, daß in dieser Ausführungsform nur zwei Durchlaßkanäle vorhanden sind. Die Zwei-Durchlaßkanäleausführungsform läßt keinen niedrigen Druckbereich zu. In den Ausführungsformen der Figuren 8 und 9, sowie in den Ausführungsformen der Figuren 6 und 7, wird der Druckwandler so angefertigt, daß die Kapillarröhren zuerst an den Endteilen gesichert werden. Der Einfüllstab wird in die Ausführungsform der Fig. 6 eingebracht, was bei der Ausführungsform der Fig. 8 nicht der Fall ist, da hier kein Einfüllstab verwendet wird. Die Kapillarröhren werden dann in die entsprechenden Durchlaßkanäle eingebracht und die Endteile werden mit dem Körper verschweißt.
• Bei den unterschiedlichen Ausführungsformen wird angemerkt, daß entweder ein einziger Durchlaß vorhanden sein kann, wie in Fig. 5A dargestellt, mit einem dazugehörigen Einfüllelement, oder daß mehrere Durchlaßkanäle verwendet werden können. Fig. 6 zeigt die Verwendung von drei Durchlaßkanälen, wohingegen Fig. 8 die Verwendung von zwei Durchlaßkanälen zeigt. Es lassen sich ebenso andere Ausführungsformen der Erfindung bauen, bei denen zusätzliche Meßfühldurchlässe vorhanden sind. So können z.B. fünf Durchlaßkanäle vorgesehen werden. Eine ungerade Anzahl von Durchlaßkanälen wird dabei aus Symmetriegründen bevorzugt.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 10 und 11 dargestellt. Diese Ausführungsform der Erfindung verwendet ebenfalls einen Körper 23A, ist jedoch nicht mit zwei Endteilen ausgestattet. Stattdessen ist nur ein einziges Endteil 24 vorhanden. In dieser Ausführungsform beinhaltet das Endteil 24 sowohl die Kapillarröhre, als auch die Einfüllröhre 15. Diese Röhren sind mit dem Endteil 24 verschweißt. Fig. 10 beschreibt die Schweißstelle 14B zur Sicherung der Kapillarröhre 14, und die Schweißstelle 15B zur Sicherung der Einfüllkapillarröhre 15. Das Endteil 24 ist mit dem Körper 23A durch die Schweißstelle 33 verbunden.
• In dieser Ausführungsform der Erfindung sind ebenfalls die drei Durchlaßkanäle 30A, 30B und 30C vorhanden. Diese Durchlaßkanäle nehmen die Einfüllstäbe 31A, 31B bzw. 31C auf. Die Ausführungsform der Figuren 10 und 11 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, daß sich die Einfüllstäbe in diesen Durchlaßkanälen befinden und die Durchlaßkanäle verschlossen enden. Sowohl die Kapillarröhre als auch die Einfüllröhre erstreckt sich von der gleichen Seite des Meßfühlelements. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen wird das Gerät so gebaut, daß die Kapillarröhre und die Einfüllröhre zuerst mit dem Endteil 24 verbunden werden. Sodann werden die Einfüllstäbe in die entsprechenden Durchlaßkanäle des Körpers 23A eingesetzt und das Endteil 24 ist mit dem Körper 23A bei 33 verschweißt.
• Nunmehr wird auf eine weitere Ausführungsform, dargestellt in den Fig. 12 und 13, Bezug genommen. Diese Ausführungsform der Erfindung verwendet ebenfalls die Konstruktion mit den drei Durchlaßkanälen 30A, 30B und 30C. Diese sind die Durchlaßkanäle, die im Körper 23A vorhanden sind. In dieser Version wird ebenso wie in der Ausführungsform aus Fig. 10 wiederum nur ein einziges Endteil 24 verwendet.
• Der wesentliche Unterschied zwischen der Ausführungsform der Fig. 12 zu den vorhergehenden Ausführungsformen ist, daß nur eine Kapillarröhre 14 und keine Einfüllröhre 15 vorhanden ist. Das obere Ende der Kapillarröhre 14C in Fig. 12 kann in ähnlicher Weise mit einer Art Einfüllstopfen verbunden sein. Es wird angemerkt, daß sich in dieser Ausführungsform die Kapillarröhre 14C durch das gesamte Meßfühlelement erstreckt. Die Kapillarröhre 14C erstreckt sich durch den Durchlaß 30B im Körper 23A. Es wird angemerkt, daß die Kapillarröhre 14C mit dem Endteil 24 und dem Körper 23A durch Schweißstellen verbunden ist, wie bei 14D in Fig. 12 gezeigt. Die Kapillarröhre 14C ist ebenso mit einer Queröffnung 14E versehen, um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Kapillarröhre 14C mit der Meßfühlkammer, die aus den Durchlaßkanälen 30A, 30B und 30C besteht, zu ermöglichen. Somit bildet in der Ausführungsform der Fig. 12 und 13 die Kapillarröhre selbst eine Einfüllvorrichtung für den mittleren Durchlaß und sorgt durch die Queröffnung 14E für die Flüssigkeitsverbindung. Dies ist deutlich in der Schnittansicht der Fig. 12 zu erkennen.
• Bei der Ausführungsform der Fig. 12 und 13 wird zuerst die Kapillarröhre mit dem Endteil 24 bei der unteren Schweißstelle 14D verbunden. So dann wird das Endteil mit der daran angebrachten Kapillarröhre 14C in den Körper 23A eingeschoben. Die zweite Schweißstelle 14D kann dann ebenso wie die um den Umfang herum laufende Schweißnaht 33 zwischen dem Körper 23A und dem Endteil 24A angebracht werden.
• Nunmehr wird auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dargestellt in Figuren 14 und 15, Bezug genommen. Dabei handelt es sich um eine Ausführungsform der Erfindung, in der das Meßfühlelement keine Vertiefung aufweist. Stattdessen befindet sich die Meßfühlkammer, die durch die drei Durchlaßkanäle gebildet wird, nahe am äußeren Umfang des Körpers. Es wird weiterhin angemerkt, daß bei der speziellen Ausführungsform der Figuren 14 und 15 eine Version beschrieben wird, in der sich die Kapillarröhre 14C durch das Meßfühlelement von oben nach unten erstreckt. Die erfindungsgemäße Ausführungsform ohne Vertiefung kann auch in den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
• So wird in den Figuren 14 und 15 der Körper 23A, mit dem Endteil 24 an der Schweißstelle 33 verbunden, dargestellt. Man bemerke, daß sich in dieser Ausführungsform keine Vertiefung im Körper 23A befindet. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Dehnungsmeßstreifen 51 bis 54 direkt an der äußeren Umfangsfläche des Körpers 23A angebracht. Die Durchlaßkanäle 30A, 30B und 30C befinden sich somit nicht in der Mitte des Körpers, sondern nahe an dessen Peripherie, wie in Fig. 15 dargestellt.
• Es wird angemerkt, daß in den Ausführungsformen der Figuren 14 und 15 sich die Kapillarröhre 14 durch das Meßfühlelement erstreckt und mit dem querliegenden Durchlaß 14E versehen ist. Die Kapillarröhre 14C ist ebenfalls sowohl mit dem Endteil 24 als auch mit dem Körper 23A verschweißt. Man beachte die Schweißstellen 14D in Fig. 14. Der Druckwandler, dargestellt in den Figuren 14 und 15, wird in der gleichen Weise, wie vorher im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Figuren 12 und 13 beschrieben, zusammengebaut.
• Nummehr wird auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dargestellt nur in Fig. 16, Bezug genommen. Diese Ausführungsform kann mit der Ausführungsform der Fig. 14 und 15 im Wesentlichen identisch sein, jedoch ist eine flache Oberfläche 48A statt der sich am äußeren Umfang befindlichen Dehnungsmeßstreifen 51 bis 54 vorhanden. Meßstreifen werden dann direkt an der flachen Oberfläche 48A angebracht. Es wird angemerkt, daß in der Ausführungsform der Fig. 16 ebenfalls keine Vertiefung vorhanden ist, und daß die Oberfläche der Meßfühlmembran bei 28B durch die flache Oberfläche 48A gebildet wird, in Verbindung mit den Durchlaßkanälen 30A bis 30C von gleicher Länge, die in horizontaler Ausrichtung angeordnet sind. Es wird angemerkt, daß sich in der Ausführungsform der Figuren 14 und 15 die Durchlaßkanäle am äußeren Umfang ausrichten, statt wie in Fig. 16 linear nebeneinander zu liegen.
• Zur Beschreibung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt auf die Figuren 17 bis 19 Bezug genommen, die besondere Vorteile dadurch aufweist, daß die Meßfühlkammer die Form einer einzigen zylindrischen Bohrung hat, dargestellt durch den Durchlaß 130. Natürlich wird bei der einzelnen Bohrung ebenfalls nur ein einziger Einfüllstab 131 verwendet. Es wird angemerkt, daß, wie dargestellt in Fig. 17, der Einfüllstab 131 mit der Kapillarröhre 114 konzentrisch ist.
• In den Figuren 17 bis 19 weist das Meßfühlelement 112 einen Körper 123 und damit verbundene Endteile 124 und 125 auf. Der Körper 123 ist mit einer Vertiefung 126 zur Aufnahme der Dehnungsmeßstreifen an einer Oberfläche 148 versehen, wie detaillierter nachfolgend beschrieben wird.
• Innerhalb des Körpers 123 befindet sich ein Durchlaß 130. Der Durchlaß 130 hat ungefähr den doppelten Durchmesser einer der oben erwähnten Durchlässe, wie z.B. der Durchlaß der Fig. 14. Der Durchlaß 130 nimmt den Füllstab 131 auf. Der Füllstab kann aus einem Material wie rostfreiem Stahl, Karbid oder Kovar hergestellt sein. Der Füllstab 131 hat einen Durchmesser von ungefähr 0,3175 cm (0,125 Zoll).
• Der Durchlaß 130 und der damit verbundene Einfüllstab 131 erstrecken sich in Längsrichtung und der Stab paßt mit geringer Toleranz in den aufnehmenden Durchlaß. Eine Einpassung mit geringer Toleranz wird verwendet, so daß die bevorzugte Füllung mit flüssigem Quecksilber ein minimal es Volumen hat. In typischer Weise sollte die Differenz des Durchlaßdurchmessers und des Einfüllstabdurmessers in der Größenordnung von 0,00635 cm (0,0025 Zoll) liegen.
• Der Einfüllstab bildet in Verbindung mit dem Teil 123 und seinem Durchlaß 130 eine einheitliche Meßfühlkammer, die eine dünne Wand 128 zur Bildung einer Membran definiert. Die Dehnungsmeßstreifen werden in entsprechender Weise auf der Oberfläche 148 der Wand 128 angebracht. In dieser Hinsicht wird auf die vorhergehende Ausführungsform Bezug genommen, und insbesondere auf Fig. 2 zur deutlichen Darstellung der Plazierung der Dehnungsmeßstreifen 151 bis 154. In dieser Hinsicht sind die Dehnungsmeßstreifen 151 bis 154 mit der Wand 128 verbunden und erstrecken sich über der Wand 128 an dem Membranabschnitt. Die Dehnungsmeßstreifen 151 und 153 messen Zugkräfte.
• Die Dehnungsmeßstreifen 152 und 154 sind im Wesentlichen außerhalb des Durchmessers der Meßfühlkammer angebracht. Fig. 18 zeigt insbesondere die Anordnung aller Meßstreifen. Die Dehnungsmeßstreifen 152 und 154 dienen zur Messung von Druckkräften. Somit sind alle vier Dehnungsmeßstreifen des Meßfühlaufbaus der vorliegenden Erfindung aktive Meßstreifen, obwohl in dieser speziellen Ausführungsform die Meßstreifen 152 und 154 relativ schwächere Druckkräfte messen.
• Im Hinblick auf die Herstellung des Druckwandlers, dargestellt in den Figuren 17 bis 19, wird angemerkt, daß jedes der Endteile 124 und 125 zentral angebrachte Durchlaßkanäle zur Aufnahme der entsprechenden Kapillarröhre 114 und der Einfüllröhre 115 hat. Die Kapillarröhre 114 und die Einfüllröhre 115 werden mit ihren entsprechenden Endteilen verschweißt, wie dargestellt bei 129 in Fig. 17.
• Der nächste Schritt ist die Einbringung des Einfüllstabes 131 in seinen aufnehmenden Durchlaß 130 im Körper 123. Sodann werden die Endteile 124 und 125 mit dem Körper 123 verschweißt, wie dargestellt bei 133 in Fig. 17.
• Nach Verschweißung der Einheit und Hitzebehandlung, dargestellt durch die Schnittansicht in Fig. 17, werden die Dehnungsmeßstreifen in der Weise angebracht, wie in Fig. 2 beschrieben. Fig. 2 zeigt ebenso die leitenden Verbindungen, die mit den Dehnungsmeßstreifen 151 bis 154 verbunden sind.
• Nachdem nunmehr eine begrenzte Anzahl an Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, sollte es für den hier angesprochenen Fachmann auf diesem Gebiet klar sein, daß zahlreiche andere Ausführungsformen und Abwandlungen hiervon, als unter dem in den Ansprüchen angegebenen Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallend, angesehen werden können. Beispielsweise wurde hier in Fig. 5A eine Einzel-Durchlaßversion beschrieben, die einen Meßfühldurchlaß verwendet, der eine ovale Form hat oder verlängert ist und gebogene Enden hat. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann dieser Durchlaß ebenso einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt haben oder alternativ eine andere Form, wie z.B. einen dreieckigen Querschnitt.
• Wo technische Merkmale in den Ansprüchen mit Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen des Umfangs solcher Elemente dar, die beispielsweise durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Claims (22)

1. Ein Druckwandler mit: einem länglichen Rahmen (10), der einen länglichen Durchlaß (18) aufweist; einer Kapillarröhre (14;14C;114), die sich durch den Rahmendurchlaß erstreckt und an einem Ende derart endet, das an einem Ende des Rahmens angrenzt; einem Kopplungsstück (16) an dem einen Ende des Rahmens, das zusammen mit dem Rahmen eine mit der Kapillarröhre in Verbindung stehende Kammer (20) bildet; einem Meßfühlelement (12), das am anderen Ende des Rahmens angeordnet ist und das einen Durchlaß zur Aufnahme der Kapillarröhre aufweist, wobei das Meßfühlelement eine flüssigkeitsgefüllte Meßfühlkammer (30A,30B,30C;30D;30A, 30C;130) enthält, die eine relativ dünne Wand (28;28A; 28C;128) definiert und somit eine Meßoberfläche (48;48A;148) angrenzend an das Meßfühlelement bildet; Vorrichtungen (51- 54;151-154) zur Druckmessung an der Wand, wobei die Meßfühlkammer zumindest eine Einfüllstabeinrichtung (31A,31B, 31C;31D;15,31B;15;31A,31C;131) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllstabeinrichtung als ein von der Kapillarröhre getrenntes Teil ausgebildet ist.

2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche durch eine Vertiefung (26) im Meßfühlelement gebildet ist, und daß die Kapillarröhre (14C) einen Durchlaß (14E) aufweist, der sich im Wesentlichen quer zu deren Achse erstreckt, um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Kapillarröhre und der Meßfühlkammer zu erlauben.

3. Druckwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ dünne Wand eine druckempfindliche Meßoberfläche (48;48A;148) hat, und daß die Meßvorrichtung zumindest einen Meßfühlstreifen (51-54;151-154) aufweist, der an der Meßoberfläche angeordnet ist.

4. Druckwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die druckempfindliche Meßoberfläche sich im Wesentlichen parallel zur Längsausdehnung der Kapillarröhre erstreckt.

5. Druckwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Meßoberfläche im Wesentlichen flach ausgebildet ist.

6. Druckwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfühlelement im wesentlichen zylindrisch geformt ist, und daß die Vertiefung eine flache Oberfläche angrenzend an der Kapillarröhre bildet.

7. Druckwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühlkammer zumindest teilweise zylindrisch ist, und daß sich die Kapillarröhre (14C) durch die Meßfühlkammer erstreckt und eine Queröffnung (14E) aufweist, die ungefähr auf der halben Entfernung zur Vertiefung (26) im Meßfühlelement angeordnet ist.

8. Druckwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarröhre (14C) am oberen und unteren Ende des Meßfühlelements gesichert ist.

9. Druckwandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherung der Kapillarröhre durch Verschweißung (14D) erfolgt.

10. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung ein Paar von Dehnungsmeßstreifen (52,54) aufweist, die an der druckempfindlichen Meßoberfläche der dünnen Wand angebracht sind.

11. Druckwandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ebenso auch ein zweites Paar von Dehnungsmeßstreifen (51,53) aufweist, wobei das erste Paar von Dehnungsmeßstreifen (52,54) Druckbeanspruchungen und das zweite Paar von Dehnungsmeßstreifen (51,53) Zugbeanspruchungen messen kann.

12. Druckwandler nach Anspruch 1, mit einem Einfüllelement (16) in der Verbindungskammer (20), das zumindest eine Seite der Verbindungskammer bildet, wobei das Einfüllelement einen Ausdehnungskoeffizienten hat, der im Wesentlichen kleiner als derjenige des Rahmens ist.

13. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfühlelement für einen Betrieb über einem Druckbereich von 68,950 - 344,750 kPa (10.000 - 50.000 psi) ausgebildet ist.

14. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser weiterhin eine Einfüllröhre (15; 115) hat, und daß das Meßfühlelement einen Körper (23;123) aufweist und separate Endteile (24,25;124,125) zur Aufnahme der betreffenden Kapillarröhre und Einfüllröhre.

15. Druckwandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarröhre in die Druckkammer hineinragt.

16. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kapillarröhre als auch die Einfüllstabeinrichtung in die Druckkammer hineinragen, und daß die Einfüllstabeinrichtung eine größere Querschnittsfläche als die der Kapillarröhre aufweist.

17. Druckwandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer mit drei Durchlässen (30A, 30B, 30C) mit der Einfüllstabeinrichtung (31B) vorgesehen ist, wobei die Einfüllstabeinrichtung (31B) im mittleren Durchlaß (30B) der Meßfühlkammer zwischen der durchgehenden Kapillarröhre und der Einfüllröhre angeordnet ist.

18. Verfahren zur Herstellung eines Druckwandlers mit einem Rahmen (10), einer Kapillarröhre (14;14C;114), die sich durch den Rahmen erstreckt und die ein Kopplungsstück (16) an einem Ende und ein Meßfühlelement (12) im Wesentlichen am anderen Ende aufweist, und in welcher das Meßfühlelement eine Bohrung zur Aufnahme der Kapillarröhre und der flüssigkeitsgefüllten Meßfühlkammer (30A, 30B, 30C;30D;30A, 30C;130) aufweist, die eine relativ dünne Wand (28;28A;28C; 128) zur Bildung einer Meßoberfläche (48;48A;148) angrenzend an das Meßfühlelement aufweist, die mit der Vorrichtung (51- 54;151-154) zur Druckmessung an der Wand ausgestattet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält: Bereitstellung des Körpers (23;123) des Meßfühlelements mit dem darin befindlichen Durchlaß, der die flüssigkeitsgefüllte Meßfühlkammer bildet; Bereitstellung zumindest eines Endteils (24;124); und Anbringung der Kapillarröhre an das Endteil, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu bereitzustellen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es weiterhin folgende Schritte enthält: Bereitstellung einer Einfüllstabeinrichtung (31A,31B,31C;31D;15,31B;15;31A,31C; 131), wobei die Einfüllstabeinrichtung als ein von der Kapillarröhre getrenntes Teil ausgebildet ist; und Anordnung der Einfüllstabeinrichtung innerhalb des Durchlasses im Körper des Meßfühlelements.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieses weiterhin folgende Schritte enthält: Bereitstellung eines zweiten Endteils (25;125) und einer damit verbundenen Einfüllröhre (15;115); Verschweißung der Einfüllröhre mit dem zweiten Endteil; und anschließend Verschweißung des zweiten Endteils mit dem gegenüberliegenden Ende des Körpers.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieses weiterhin den Schritt umfaßt, der es gestattet die Kapillarröhre in den Meßfühlelementdurchlaß zu erstrecken.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieses weiterhin den Schritt enthält, die Einfüllröhre an dem zumindest einen Endteil zu sichern.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllstabeinrichtung eine größere Querschnittsfläche als diejenige der Kapillarröhre hat.