DE9300776U1 - Drucksensor zur Messung eines Gas- oder Flüssigkeitsdrucks - Google Patents

Description

Drucksensor zur fiessung eines Gas- ader Flüssigkeitsdruckes.

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor gemäß dem Text des Anspruches 1.

Ein bekannter Drucksensor obengenannter Gattung ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Parallel zum Boden 1 eines dasenförmigen Gehäuses &Xgr; des dargestellten Drucksensars ist eine ringförmige Membran 3 an der Gehäuseuand 4 angebracht. Die Membran, die mittels zentral angeordneter Ringe gewellt ist, ist in ihrer Mitte zu einer scheibenförmigen Druckuiand 7 ausgebildet und teilt das Gehäuse in eine untere MeOkammer 5 und in eine obere fieOkammer 6. Beide Meßkammern sind van der Membran medieumdicht voneinander getrennt. In der oberen Meßkammer B ist auf der Druckujand 7 der Membran gegenüber einer an der Dasendeckplatte 9 befestigten elektromagnetischen Sensarspule 10 eine Palplatte "8 angebracht. Palplatte und Schalenkern 11 der Sensarspule sind aus Ferrit hergestellt. Der Mediumdruck eines über ein Einlaßrohr 12 in die untere Meßkammer gelangenden gasförmigen oder flüssigen Mediums wirkt auf die Druckujand und die der Meßkammer 5 zugewandte Seite 13 der Membran und verschiebt die Druckujand und die darauf angebrachte Palplatte axial zur Sensarspule gegen die Steifigkeit der Membran und den Druck eines über ein Einlaßrohr 11 in die obere Meßkammer B eingeleiteten gasförmigen oder flüssigen Referenzmediums. Der über die Sensarspule elektromagnetisch meßbare Abstand der Palplatte van der Sensarspule ist bei bekanntem Druck des Referenzmediums ein Maß für den Druck des in die untere Meßkammer 5 eingeleiteten Mediums auf die Druckujand und die Membran.

Mit dem bekannten Drucksensor lassen sich Gas- ader Flüssigkeitsdrücke jedoch nur innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Druckbereiches messen. Der bekannte Drucksensor ist außerdem zwar auch für die Messung sehr kleiner Gas- oder Flüssigkeitsdrücke geeignet. Jedoch darf der Gas- oder Flüssigkeitsdruck· des in die Meßkammer eingeleiteten zu messenden Mediums die obere Bereichsgrenze des zulässigen Druckbereiches nicht wesentlich überschreiten. Andernfalls wird wegen der für die empfindliche Druckmessung notwendigen geringen Stärke der Membran diese schon durch einen verhältnismäßig geringen überdruckstaß so bleibend verfcrmt, daß der '-Drucksensor für weitere Druckmessungen unbrauchbar ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drucksensor gemäß dem Text des Oberbegriffes des Anspruches 1 so auszugstalten, daß er für die Messung des Druckes eines gasförmigen oder flüssigen Mediums in einem weiten Druckbereich geeignet ist und daß er bei einer Ausgestaltung zur Messung sehr kleiner Gas- oder Flüssigkeitsdrücke ein hohes Uielfaches des Meßdruckes an der oberen Grenze des Druckmeßbereiches schadlas aushält.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale, die im Text des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 angegeben sind, in vorteihafter Weise gelöst.

E6.03.S2 G. Reime

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Dadurch, daß sich der Federnde Teil der Membran als Faltenbalg über nahezu die gesamte Tiefe der Druckmeßkammern erstreckt, ist ein veerhältnismäßig großer Axialweg für den beweglichen Teil des fießsystems Palplatte - Sensarspule ahne die Gefahr einer überdehnung des Faltenbalges möglich, der andererseits einen weiten Meßbereich für die Druckmessung zuläßt. Andererseits hält die rahrförmige und dazu nach gefaltete Kammerwand einen hohen radialen Druck aus und kann leicht so bemessen werden, daß sie hohen überdruckspitzen standhält. Dies wird noch dadurch begünstigt, daß die Druckwand am Ende der Meßkammer ohne weiteres so bemessen werden kann, daß sie hohe Druckstöße unbeschadet aushält. Durch den langen Federweg des Faltenbalges und die druckstaßstabilen Eigenschaften kann die Wandstärke des Faltenbalges so dünn bemessen werden, daß auch sehr kleine Druckunterschiede sehr genau mit einem zweikammerigen Drucksensor bei hoher Überlastungssicherheit mit sehr hoher Genauigkeit gemessen werdn können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Figur 2 der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Längsschnitt durch einen zweikammerigen Drucksensor zur Messung des Gas- oder Flüssigkeitsdruck eines nicht näher dargestellten gasförmigen ader flüssigen Mediums. Ein Mantelrohr 20 umschließt eine aus zwei rohrförmigen Faltenbälgen 21 und 22 zusammengesetzte Faltenbalganardnung 23, die mit ihren nach außen offenen Rohrenden 24 der beiden Faltenbälge der Faltenbalganardnung je in einem Deckel 25 und 2B des Drucksensors befestigt sind. Diese beiden Deckel 25 und 26 sind an den offenen Enden des Mantelrohrs 20 befestigt und bilden den Abschluß des Mantelrohrs. In dieser Ausbildung des Drucksensars legt die Länge des Mantelrohrs den Abstand der nach außen offenen Rohrenden 24 der rohrförmigen Faltenbälge der vom Mantelrohr 20 umschlossenen Faltenbalganardnung 23 fest. Die beiden Faltenbälge 21 und 22 der Faltenbalganardnug 23 sind axial hintereinander angeordnet und im dargestellten Ausführungsbeispiel mit ihren sich gegenüberliegenden Rohrenden 27 an einem ringförmigen Rand 28 einer senkrecht zur Rohrachse 29 der Faltenbalganardnung 23 angeardnten Druckwand 30 mediumdicht befestigt. Dadurch begrenzt die Druckwand

30 innerhalb der Faltenbalganardnung 23 zwei Meßkammern 31 und 32, die jeweils van der Innenwand eines Faltenbalges 21 oder 22 und des den Faltenbalg abschließenden Deckels 25 ader 2B begrenzt sind und über ein Einlaßrahr 33 ader 34 mit einem gasförmigen ader flüssigen Medium in Uerbindung stehen.

Im einfachsten Fall steht die eine Meßkammer als Uergleichskammer

31 mit der atmosphärischen Luft als Uergleichsmedium in Uerbindung, während die zweite Meßkammer mit dem Medium in Uerbindung steht, dessen Gas- oder Flüssigkeitsdruck mit dem Drucksensor gemessen werden soll. Für diese Messung enthält eine der Meßkammern, beispielsweise die Uergleichskammer 31 eine

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Sensarspule 35 mit einer zugehörigen Palplatte 36, von denen die Palplatte 36 in einem Zapfen 37 der Druckplatte 30 zentriert an der Druckplatte befestigt ist. Der Schalenkern 38 der Sensarspule 35, der einseitig äffen ist und eine elektrische Meßwicklung 37 enthält, ist mit seiner offenen Seite auf die zugehörige Palplatte 36 gerichtet und ist im dargestellten Ausführungsheispiel an der Stirnseite einer Trägerstange 40 befestigt, die zur Einstellung eines bestimmten Abstandes der Palplatte 36 van der Sensarspule 35 axial verstellbar in einem Gewinde 41 des Deckels 25 der Uergleichsmeßkammer 31 gelagert ist und nach dieser Einstellung am Gewinde mediumdicht mit dem Deckel der Uergleichsmeßkammer 31 verbunden wird. Die Meßwicklung 39 der Senscrspule 35 ist über Anschlußdrähte 42 mit einer nicht näher dargestellten Meßschaltung verbunden.

Der Flüssigkeits- oder Gasdruck des über das Einlaßrahr 34 in die Meßkammer 32 gelangendeen Mediums wirkt auf die Druckplatte 30 der Faltenbalganardnung 23 und verschiebt die Druckplatte in axialer Richtung gegen die Federkraft der Faltenbälge und den Druck des Uergleichsmediums in der Uergleichsmeßkammer 31. Dadurch ändert sich der Abstand der Palplatt 36 zur Sensarspule 35 in der Uergleichsmeßkammer. Dieser Abstand wird über den magnetischen Fluß durch den Spulenkern und die Palplatte mittels der elektrischen Wicklung 3S der Sensarspule 35 in nicht näher dargestellter lüeise gemessen und daraus der üJert des Flüssigkeitsader Gasdruckes ermittelt. Damit die Messung keine Uerfälschung durch eine magnetische Remanenz erfährt, sind Schalenkern der Sensarspule und zugehörige Palplatte aus einem Ferritmaterial hergestellt.

Abweichend van dem bisher beschriebenen Ausfühungsbeispiel ist der in Figur 2 als Ausführungsbeispiel dargestellte Drucksensor auch in der zweiten Meßkammer 32 mit einer Anordnung einer Sensorspule 43 und einer zugehörigen Palplatte 44 ausgerüstet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Palplatte 44 auf der Seite der zweiten Meßkammer 32 an der die beiden Meßkammern voneinander trennenden Druckplatte 30 und die Sensarspule 43 an einer zweiten Trägerstange 45 befestigt, die zur Einstellung eines bestimmten Abstandes der Palplatte 44 von der Sensarspule 43 axial verstellbar in einem Gewinde 46 des Deckels 25 der zweiten Meßkammer 32 gelagert ist und nach dieser Einstellung ebenfalls am Gewinde mediumdicht mit dem Deckel der zweiten Meßkammer 3&Xgr; verbunden wird. Die Meßwicklung 47 der zweiten Meßkammer ist über Anschlußdrähte 48 mit einer nicht näher dargestellten Meßschaltung elektrisch verbunden. Durch die Anordnung einer zweiten abgleichbaren Sensorspulenanordnung ist eine Differenzdruckmessung mittels der nicht näher dargestellten Meßanordnung möglich. Dadurch können das Meßergebnis verfälschend Umwelteinflüsse kompensiert und dadurch empfindliche Messungen erst erreicht werden werden.

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Claims (1)

1. Ansrüche

   1 . Drucksensor

   - mit zujei ffeßkammern zur fiessung des Gas- ader Flüssigkeitsdruckes eines gasförmigen ader flüssigen riediums mittels der Stellung einer die HeOkammern mediumdicht voneinander trennenden, an einer Membran befestigten, axial beweglichen Druckband und

   - mit einer in einer der fteßkammern angeordneten elektromagnetischen Sensorspule, die einen magnetisch leitenden Spulenkern enthält, und mit einer der offenen Seite des Spulenkerns gegenüber liegenden magnetisch leitenden Palplatte, van denen der Spulenkern ader die zugehörige Palplatte mit der Druckujand verbunden sind,

   dadurch gekennzeichnet,

   - daß die nembran aus zwei axial hintereinander angeordneten rohrförmigen Faltenbälgen CEl, 22) besteht, die an den sich gegenüberliegenden Rohrenden C27) zu einer rohrförmigen Faltebalganadnung C23) verbunden sind,

   - daß die nach außen offenen Rohrenden C24) der beiden Faltenbälge der rohrförmigen Faltenbalganardnung über eine Abstandshalterung (205 in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten sind,

   - daß die Druckujand als Druckplatte C3Q) ausgebildet ist und an der Uerbindungsstelle C27) der beiden Faltenbälge miteinander an der Faltenbalganardnung senkrecht zu deren Rohrachse C29) befestigt ist

   - und daß die nicht mit der Druckplatte C30) verbundene Sensorspule C35 oder zugehörige Palplatte C36) mit der Abstandshalterung C2Q) verbunden ist.

   2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern C38) der Sensorspule C35) und die zugehörige Polplatte C30) aus einem Ferritmaterial bestehen.

   3. Drucksensor nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung C2Q) ein die rohrförmige Faltenbalganardnung C23) umschließendes riantelrahr ist.

   4. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Faltenbalganardnung C23) umschlossene fieOkammer C31), in der die Sensarspule C35) ader die zugehörige Palplatte C3E) mit der Druckplatte C30) verbunden ist, an der offenen Seite C24) mit einer Deckplatte C25) abgeschlossen ist, in der eine Trägerstange C40) axial verstellbar und in der Deckplatte feststellbar angebracht ist und an deren in der rießkammer liegendem Ende die nicht mit der Druckplatte verbundene Sensarspule ader zugehörige Palplatte befestigt ist.

   5. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder rießkammer C31, 32j eine dieser rießkammer zugeordnete Sensorspule C35, 43) und eine zugehörige Palplatte C3B, 44) angeordnet ist.

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