DE102017125333A1

DE102017125333A1 - Drucksensoranordnung

Info

Publication number: DE102017125333A1
Application number: DE102017125333.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Oberheim; Stefan Kolbenschlag
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-05-02
Also published as: CN209197962U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drucksensoranordnung mit zwei Druckkammern (2,4; 42,44), die durch eine Membrananordnung (6; 46) getrennt sind, und mit einem Überlastelement (12; 52) zur Begrenzung der Auslenkung der Membrananordnung (6; 46), wobei die Membrananordnung (6; 46) eine erste flexible Membran (8; 48) und eine zweite flexible Membran (10; 50) für die erste Druckkammer (2; 42) bzw. die zweite Druckkammer (4; 44) umfasst, dass das Überlastelement (12; 52) in einem Raum (18; 58) zwischen den Membranen (8, 10; 48,50) angeordnet ist und sich von Umfangsflanschen (20,21; 60,61) der Druckkammern (2,4; 42,44) bis zu einem zentralen Bereich (22) der Membrananordnung (6; 46) erstreckt, und dass die beiden Druckkammern (2,4; 42,44), die Membranen (8, 10; 48,50) der Membrananordnung (6; 46) und das Überlastelement (12; 52) an Umfangsflanschen (20,21; 60,61) der Druckkammern (2,4; 42,44) miteinander verschraubt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucksensoranordnung mit zwei Druckkammern, die durch eine Membrananordnung getrennt sind, und mit einem Überlastelement zur Begrenzung der Auslenkung der Membrananordnung.
Die DE 10 2015 223 784 A1 betrifft eine Drucksensoranordnung mit einem Rohr in dessen Querschnitt eine mit dem zu messenden Druck beaufschlagte Membran angeordnet ist. Die Membran weist im mittleren Bereich eine hohe Biegesteifigkeit auf und ist im Randbereich mittels zweier Schenkel federnd im Rohr gelagert. Mittel zur Erfassung der axialen Verschiebung sind an der Außenseite des Rohrs von außen zugänglich angeordnet und stehen nicht in Kontakt zum Prozessmedium. Da die Membran im mittleren Bereich eine hohe Biegesteifigkeit aufweist, kann nur die axiale Verschiebung der Membran gemessen werden, sodass der Messbereich und die Messgenauigkeit der Drucksensoranordnung eingeschränkt ist.
Die DE 10 2015 216 624 A1 betrifft ebenfalls eine Drucksensoranordnung mit einem Rohr, in dessen Querschnitt eine mit dem zu messenden Druck beaufschlagte Membran angeordnet ist. Die Membran weist im mittleren Bereich eine hohe Biegesteifigkeit auf und ist im Randbereich in axialer Richtung federnd im Rohr gelagert. Zur federnden Lagerung dienen vorzugsweise zwei Schenkel, die an ihren einander zugewandten Seiten mit Dehnungsaufnehmern zur Erfassung einer axialen, vom zu messenden Druck abhängigen Verschiebung der Membran versehen sind. Bei dieser Drucksensoranordnung kann ebenfalls nur die axiale Verschiebung der Membran gemessen werden und die Messgröße wird über die Verformung der Schenkel an einer Stelle abgenommen, die nur geringe Messwerte erwarten lässt, sodass die Genauigkeit der Messungen nicht optimal ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Drucksensoranordnung mit einer einfach zusammenzustellenden und gegenüber Einflüssen von außen stabilen Konstruktion bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe ist die erfindungsgemäße Drucksensoranordnung mit zwei Druckkammern, die durch eine Membrananordnung getrennt sind, und mit einem Überlastelement zur Begrenzung der Auslenkung der Membrananordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrananordnung eine erste flexible Membran und eine zweite flexible Membran für die erste Druckkammer bzw. die zweite Druckkammer umfasst. Ferner ist das Überlastelement in einem Raum zwischen den Membranen angeordnet und erstreckt sich von Umfangsflanschen der Druckkammern bis zu einem zentralen Bereich der Membrananordnung. Die beiden Druckkammern, die Membranen der Membrananordnung und das Überlastelement an Umfangsflanschen der Druckkammern sind miteinander verschraubt. Durch diese Konstruktion werden die die Messung beeinflussenden Teile der Drucksensoranordnung durch die beiden Druckkammern sicher gehalten. Die Drucksensoranordnung ist einfach zusammenzubauen und gegenüber Einflüssen von außen stabil.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckkammern, die Membranen und das Überlastelement spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene des Überlastelements ausgeführt sind, sodass die Anzahl der erforderlichen Teile reduziert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen und das Überlastelement durch Flanschansätze an den Flanschen der Druckkammern zentriert und gegenüber den Druckkammern positioniert sind, wobei die für die Drucksensoranordnung erforderlichen Teile beim Zusammenbau der Drucksensoranordnung automatisch in die endgültige Position gebracht werden, was den Aufbau der Drucksensoranordnung vereinfacht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastelement aus zwei zu einer Mittelebene des Überlastungselements spiegelsymmetrischen Hälften besteht, wobei der Zusammenbau, insbesondere der Einbau einer für die Messung vorgesehenen Platine in das Überlastelement, weiter vereinfacht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Flanschen der Druckkammern und den Membranen Dichtungsringe vorgesehen sind, wobei die Druckkammern zusätzlich abgedichtet werden und damit die Dichtwirkung, die ansonsten durch den Kontakt der Flansche der Druckkammern mit den aus flexiblem Material bestehenden Membranen hergestellt ist, gegeben ist.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist zwischen der ersten flexiblen Membran und dem Überlastelement und zwischen der zweiten flexiblen Membran und dem Überlastelement an einem zentralen Bereich der Membrananordnung jeweils eine Sensoreinrichtung vorgesehen, von der ein erstes Sensorteil an der flexiblen Membran und ein zweites Sensorteil derart an dem Überlastelement angeordnet ist, dass bei einer Ausbuchtung der Membrananordnung eine relative Verschiebung des ersten Sensorteils gegenüber dem zweiten Sensorteil erfolgt. Bei dieser Drucksensoranordnung kann sowohl eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in einer der Druckkammern und dem Druck in der anderen Druckkammer gemessen werden, da die Membrananordnung aus zwei unabhängig voneinander reagierenden flexiblen Membranen besteht. Außerdem wird die Reaktion der Membrananordnung an dem zentralen Bereich der Membrananordnung gemessen, an dem die Auslenkung bzw. die Reaktion der Membrananordnung am größten ist, wobei die Genauigkeit der Messung gewährleistet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Membran einen in den Raum zwischen den Membranen vorstehenden Vorsprung aufweist, und dass die Sensoreinrichtung jeweils zwischen dem Vorsprung der Membran und dem Überlastelement angeordnet ist, sodass die Sensoreinrichtung mit einer einfachen Konstruktion und platzsparend untergebracht ist. Dabei ist auch vorteilhaft, wenn die Sensoreinrichtung jeweils zwischen dem Vorsprung der Membran und dem Überlastelement direkt auf der Innenseite der Membran im drucklosen Bereich angeordnet ist, wobei die Konstruktion der Sensoreinrichtung weiter vereinfacht wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorteil einen Magneten an der Membran und das zweite Sensorteil einen magnetempfindlichen Sensor an dem Überlastelement aufweist, wobei eine effektive und stabile Sensoreinrichtung erreicht wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung sind die zwei flexiblen Membranen an einem zentralen Bereich der Membrananordnung durch eine Verbindungseinrichtung miteinander verbunden, das Überlastelement ist in einem Raum zwischen den flexiblen Membranen angeordnet und erstreckt sich von Umfangsflanschen der Drucksensoranordnung bis zu einem zentralen Bereich der Membrananordnung. Ferner ist zwischen der Verbindungseinrichtung und dem Überlastelement eine Sensoreinrichtung vorgesehen, von der ein erstes Sensorteil an der Verbindungseinrichtung und ein zweites Sensorteil an dem Überlastelement derart angeordnet ist, wobei bei einer Ausbuchtung der Membrananordnung eine relative Verschiebung des ersten Sensorteils gegenüber dem zweiten Sensorteil erfolgt. Bei dieser Drucksensoranordnung kann eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in einer der Druckkammern und dem Druck in der anderen Druckkammer gemessen werden, da die Membrananordnung aus zwei miteinander verbundenen flexiblen Membranen besteht. Außerdem wird auch hier die Reaktion der Membrananordnung an dem zentralen Bereich der Membrananordnung gemessen, an dem die Auslenkung bzw. die Reaktion der Membrananordnung am größten ist, wobei die Genauigkeit der Messung gewährleistet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung eine Hülse umfasst, die sich zwischen den Membranen erstreckt und einen Ringansatz aufweist, und dass die Hülse an den Membranen durch Gewindebolzen befestigt ist, die entsprechende Bohrungen in der Mitte der Membranen durchsetzen und in ein entsprechendes Innengewinde an der Hülse eingeschraubt sind. Die Hülse dient in einer konstruktiv einfachen Weise einerseits als Abstandshalter zwischen den beiden Membranen, und andererseits wird eine sichere Lagerung des entsprechenden Sensorteils an der Hülse erzielt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorteil eine Zahnstruktur an der Verbindungseinrichtung und das zweite Sensorteil ein mit einem Magneten vorgespannter magnetempfindlicher Sensor an dem Überlastelement ist.
Alternativ kann das erste Sensorteil einen Magneten an der Verbindungseinrichtung und das zweite Sensorteil einen magnetoresistiven Sensor wie einen AMR-Sensor (anisotroper Magnetowiderstand) an dem Überlastelement aufweisen, wobei wiederum eine effektive und stabile Sensoreinrichtung erreicht wird. Bei der Drucksensoranordnung mit Zahnstruktur-Sensor können prinzipiell alle magnetempfindlichen Sensoren, beispielsweise Hall-Effekt-, AMR-, GMR-, und TMR-Sensoren verwendet werden, wobei das Sensorsystem einen direkt an dem Sensor stationär angebrachten Magneten umfasst und die Magnetfeldveränderung durch die bewegliche Zahnstruktur gemessen wird. Die Zahnstruktur besteht vorzugsweise aus einem ferritischen Material, welches Magnetfelder besonders gut ablenkt.
Wenn in dem Überlastelement eine Platine mit dem ersten Sensorteil angeordnet ist, wird eine zuverlässige Kontaktierung und vorteilhafte Positionierung des ersten Sensorteils erreicht, wobei in vorteilhafter Weise der in dem Überlastelement vorhandene Raum zur platzsparenden Unterbringung von Teilen der Messschaltung genutzt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung zeigen:

1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung, wenn in den beiden Druckkammern ein gleich großer Druck herrscht;
2 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung, wenn in einer der Druckkammern ein höherer Druck herrscht als in der anderen Druckkammer;
3 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung, wenn in den beiden Druckkammern ein gleich großer Druck herrscht;
4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung, wenn in einer der beiden Druckkammern ein höherer Druck herrscht als in der anderen Druckkammer;
5 eine Schnittdarstellung von einem Detail des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung;
6 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung, wenn in den beiden Druckkammern ein gleich großer Druck herrscht.

Gemäß den 1 und 2 umfasst die erfindungsgemäße Drucksensoranordnung nach einer ersten Ausführungsform zwei, jeweils Einlässe 3 bzw. 5 umfassende Druckkammern 2,4, die durch eine Membrananordnung 6 aus zwei flexiblen Membranen 8,10 getrennt sind, wobei die Membrananordnung 6 eine erste Membran 8 und eine zweite Membran 10 für die erste Druckkammer 2 bzw. die zweite Druckkammer 4 umfasst. Zwischen den beiden Membranen 8,10 befindet sich ein Überlastelement 12 zur Begrenzung der Auslenkung der Membrananordnung 6, wobei das Überlastelement 12 Oberflächen 14,16 aufweist, die den Innenflächen der Membranen 8,10 gegenüberliegen.
Das Überlastelement 12 ist in einem Raum zwischen den Membranen 8,10 angeordnet und erstreckt sich von Umfangsflanschen 20,21 der Druckkammern 2,4 bis zu einem zentralen Bereich 22 der Membrananordnung 6.
Die beiden Druckkammern 2,4, die Membranen 8, 10 der Membrananordnung 6 und die Hälften 9, 11 des Überlastelements 12 sind an Umfangsflanschen 20,21 der Druckkammern 2,4 miteinander durch Bolzenverbindungen verschraubt, von denen eine Bolzenverbindung 15 in den Figuren dargestellt ist. Die beiden Druckkammern 2,4, die Membranen 8, 10 und das Überlastelement 12 sind somit spiegelsymmetrisch zu einer Ebene zwischen den Hälften 9,11 des Überlastelements 12 ausgeführt. Die Membranen 8, 10 und das Überlastelement 12 sind durch Flanschansätze 20A und 21A an den Flanschen 20 bzw. 21 der Druckkammern 2,4 zentriert und gegenüber den Druckkammern 2,4 positioniert.
1 zeigt eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung, wenn in den beiden Druckkammern 2,4 ein gleich großer Druck herrscht, während 2 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung zeigt, wenn in einer der Druckkammern 2,4 beispielsweise in der Druckkammer 4, ein höherer Druck herrscht als in der anderen Druckkammer 2.
Zwischen der ersten flexiblen Membran 8 und dem Überlastelement 12 und zwischen der zweiten flexiblen Membran 10 und dem Überlastelement 12 ist jeweils eine Sensoreinrichtung 24 bzw. eine Sensoreinrichtung 26 vorgesehen, wobei die Sensoreinrichtungen 24,26 in dem zentralen Bereich 22 der Membrananordnung 6 angeordnet sind. Die Sensoreinrichtung 24 umfasst einen ersten Sensorteil 28 und einen zweiten Sensorteil 30. Die Sensoreinrichtung 26 umfasst einen ersten Sensorteil 32 und einen zweiten Sensorteil 34. Die ersten Sensorteile 28, 32 sind an den Membranen 8,10 und die zweiten Sensorteile 30,34 sind an dem Überlastelement 12 angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 hat die Membran 8 einen in den Raum 18 zwischen den Membranen 8,10 vorstehenden Vorsprung 36 und die Sensoreinrichtung 24 ist zwischen dem Vorsprung 36 der Membran 8 und dem Überlastelement 12 angeordnet. Die Membran 10 hat einen in den Raum 18 zwischen den Membranen 8,10 vorstehenden Vorsprung 38 und die Sensoreinrichtung 26 ist zwischen dem Vorsprung 38 der Membran 10 und dem Überlastelement 12 angeordnet. Die zwei Sensoreinrichtungen 24,26 messen die Bewegung bzw. Ausbuchtung der beiden Membranen 8,10 getrennt voneinander. Auf diese Weise können der Differenzdruck und/oder der absolute Druck in den Druckkammern 2,4 gemessen werden.
Nach den 1 und 2 umfasst die Sensoreinrichtung 24 als erstes Sensorteil 28 einen Magneten an der Membran 8 und als zweites Sensorteil 30 einen AMR-Sensor an dem Überlastelement 12. Die Sensoreinrichtung 26 hat als erstes Sensorteil 32 einen Magneten an der Membran 10 und als zweites Sensorteil 34 einen AMR-Sensor an dem Überlastelement 23. Die Sensoreinrichtung kann jedoch auch als erstes Sensorteil 28,32 eine Zahnstruktur an der Membran 8,10 und als zweites Sensorteil 30,34 einen Zahnstruktur-Sensor an dem Überlastelement 12 aufweisen, wie in den 3 und 4 gezeigt ist. Bei der Drucksensoranordnung mit Zahnstruktur-Sensor können prinzipiell alle magnetempfindlichen Sensoren, beispielsweise Hall-Effekt-, AMR-, GMR-, und TMR-Sensoren verwendet werden, wobei das Sensorsystem einen direkt an dem Sensor stationär angebrachten Magneten umfasst und die Magnetfeldveränderung durch die bewegliche Zahnstruktur gemessen wird. Die Zahnstruktur besteht vorzugsweise aus einem ferritischen Material, welches Magnetfelder besonders gut ablenkt.
Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen befindet sich inmitten des Überlastelements 12 eine Platine 13, an deren Ende die beiden ersten Sensorteile 30 bzw. 34 angebracht sind. Die ersten Sensorteile 30 bzw. 34 sind so angeordnet, dass die Bewegung der Membranen 8,10 gegenüber den zweiten Sensorteilen 28 bzw. 32 an dem Überlastelement 12 gemessen wird, woraus der Differenzdruck und der absolute Druck in den Druckkammern 2,4 bestimmt werden kann.
Gemäß den 3 und 4 umfasst die erfindungsgemäße Drucksensoranordnung nach einer zweiten Ausführungsform zwei, jeweils Einlässe 43 bzw. 45 umfassende Druckkammern 42,44, die durch eine Membrananordnung 46 getrennt sind, die eine erste flexible Membran 48 und eine zweite flexible Membran 50 für die erste Druckkammer 42 bzw. die zweite Druckkammer 44 umfasst, wobei die Membranen 48,50 die jeweilige Druckkammer 42,44 begrenzen.
Die beiden Druckkammern 42,44, die Membranen 48, 50 der Membrananordnung 46 und die Hälften 49, 51 des Überlastelements 52 sind an Umfangsflanschen 60,61 der Druckkammern 42,44 miteinander durch Bolzenverbindungen 55 verschraubt, von denen eine Bolzenverbindung 55 in den Figuren dargestellt ist. Die beiden Druckkammern 42,44, die Membranen 48, 50 und die Hälften 49, 51 des Überlastelements 52 sind somit spiegelsymmetrisch zu einer Ebene zwischen den Hälften 49, 51 des Überlastelements 52 ausgeführt. Die Membranen 48, 50 und das Überlastelement 52 sind durch Flanschansätze 60A und 61A an den Flanschen 60 bzw. 61 der Druckkammern 42,44 zentriert und gegenüber den Druckkammern 2,4 positioniert.
Die zwei Membranen 48,50 sind an einem zentralen Bereich 62 der Membrananordnung 46 durch eine Verbindungseinrichtung 76 miteinander verbunden.
Ein Überlastelement 52 ist wiederum in einem Raum zwischen den Membranen 48,50 angeordnet und erstreckt sich von Umfangsflanschen 60,61 der Druckkammern 42,44 bis zu dem zentralen Bereich 62 der Membrananordnung 46. Zwischen der Verbindungseinrichtung 76 und dem Überlastelement 52 ist eine Sensoreinrichtung 64 vorgesehen, wobei die Sensoreinrichtung 64 in dem zentralen Bereich 62 der Membrananordnung 46 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 64 umfasst ein erstes Sensorteil 68 und ein zweites Sensorteil 70. Das erste Sensorteil 68 ist an der Verbindungseinrichtung 76 und das zweite Sensorteil 70 ist an dem Überlastelement 52 derart angeordnet, dass bei einer Ausbuchtung der Membrananordnung 46 eine relative Verschiebung des ersten Sensorteils 68 gegenüber dem zweiten Sensorteil 70 erfolgt.
Die Verbindungseinrichtung 76 umfasst eine Hülse 78, die sich zwischen den Membranen 48,50 erstreckt und einen Ringansatz 80 aufweist. Die Hülse 78 ist an dem zentralen Bereich 62 an den Membranen 48,50 durch Gewindebolzen 82, 84 befestigt, die Bohrungen 86,88 in der Mitte der Membranen 48,50 durchsetzen und in ein Innengewinde 90 an der Hülse 78 eingeschraubt sind. Im eingeschraubten Zustand rücken die Gewindebolzen 82, 84 die Membranen 48, 50 aus flexiblem Material gegen die Hülse 78, wodurch die Bohrungen 86, 88 abgedichtet werden.
3 zeigt eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung, wenn in den beiden Druckkammern 42,44 ein gleich großer Druck herrscht, während 4 eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung in der Stellung zeigt, wenn in einer der Druckkammern 42,44, beispielsweise in der Druckkammer 44, ein höherer Druck herrscht als in der anderen Druckkammer 42.
5 zeigt eine Schnittdarstellung von einem Detail des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung, durch die die Anordnung der Sensoreinrichtung 64 mit den Sensorteilen 68,70 verdeutlicht wird. Das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine abgewandelte Ausführung, indem das Überlastelement 52 eine vergrößerte mittige Öffnung 92 aufweist, die so dimensioniert ist, dass die Verbindungseinrichtung 76 mit dem Ringansatz 80 auch dann in das Überlastelement 52 eingeführt werden kann, wenn das Überlastelement 52 einstückig ausgeführt ist.
Bei dem in den 3 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Sensorteil 68 eine Zahnstruktur an der Verbindungseinrichtung 76 und das zweite Sensorteil ist ein Zahnstruktur-Sensor an dem Überlastelement 52.
Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Sensoreinrichtung als erstes Sensorteil 68 einen Magneten an der Verbindungseinrichtung 76 und als zweites Sensorteil 70 ein AMG-Sensor an dem Überlastelement 52.
Gemäß 6 sind zwischen den Flanschen 60, 61 der Druckkammern 42,44 und den Membranen 48,50 Dichtungsringe 94, 96 vorgesehen, wobei die Druckkammern 42, 44 zusätzlich abgedichtet werden. Derartige Dichtungsringe können auch bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 vorgesehen sein.
Bei dem in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen befindet sich inmitten des Überlastelements 52 eine Platine 53, an deren Ende das erste Sensorteil 68 angebracht ist, das ein magnetorestrikiver Sensor wie ein AMR-, TMR-, GMR- oder ein Hall-Effekt-Sensor sein kann. Das erste Sensorteil 68 ist so angeordnet, dass die Bewegung der Membrananordnung 46 mit den Membranen 48,50 gegenüber dem Überlastelement 52 gemessen wird, die proportional zu dem an der Membrananordnung 46 anstehenden Differenzdruck ist.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die den Membranen 8,10 bzw. 48,50 zugewandten Oberflächen 14, 16 bzw. 54,56 des Überlastelements 12 bzw. 52 entsprechend den Verformungskurven der Membranen 8,10 bzw. 48,50 geformt.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Drucksensoranordnung auch kapazitive oder induktive Sensoreinrichtungen umfassen.
Bezugszeichenliste

2: Druckkammer
3: Einlass
4: Druckkammer
5: Einlass
6: Membrananordnung
8: Membran
9: Überlastelement-Hälfte
10: Membran
11: Überlastelement-Hälfte
12: Überlastelement
13: Platine
14: Oberflächen
15: Bolzenverbindung
16: Oberflächen
18: Raum
20: Umfangsflansch
20A: Flanschansatz
21: Umfangsflansch
21A: Flanschansatz
22: zentraler Bereich
24: Sensoreinrichtung
26: Sensoreinrichtung
28: erstes Sensorteil von 24
30: zweites Sensorteil von 24
32: erstes Sensorteil von 26
34: zweites Sensorteil von 26
36: Vorsprung
38: Vorsprung
42: Druckkammer
43: Einlass
44: Druckkammer
45: Einlass
46: Membrananordnung
48: Membran
49: Überlastelement-Hälfte
50: Membran
51: Überlastelement-Hälfte
52: Überlastelement
53: Platine
54: Oberfläche
55: Bolzenverbindung
56: Oberfläche
58: Raum
60: Umfangsflansch
60A: Flanschansatz
61: Umfangsflansch
61A: Flanschansatz
62: zentraler Bereich
64: Sensoreinrichtung
66: Sensoreinrichtung
68: erstes Sensorteil von 64
70: zweites Sensorteil von 64
72: erstes Sensorteil von 66
74: zweites Sensorteil von 66
76: Verbindungseinrichtung
78: Hülse
80: Ringansatz
82: Gewindebolzen
84: Gewindebolzen
86: Bohrung
88: Bohrung
90: Innengewinde
92: Öffnung
94: Dichtungsring
96: Dichtungsring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015223784 A1 [0002]
DE 102015216624 A1 [0003]

Claims

Drucksensoranordnung mit zwei Druckkammern (2,4; 42,44), die durch eine Membrananordnung (6; 46) getrennt sind, und mit einem Überlastelement (12; 52) zur Begrenzung der Auslenkung der Membrananordnung (6; 46), dadurch gekennzeichnet, dass die Membrananordnung (6; 46) eine erste flexible Membran (8; 48) und eine zweite flexible Membran (10; 50) für die erste Druckkammer (2; 42) bzw. die zweite Druckkammer (4; 44) umfasst, dass das Überlastelement (12; 52) in einem Raum (18; 58) zwischen den Membranen (8, 10; 48,50) angeordnet ist und sich von Umfangsflanschen (20,21; 60,61) der Druckkammern (2,4; 42,44) bis zu einem zentralen Bereich (22) der Membrananordnung (6; 46) erstreckt, und dass die beiden Druckkammern (2,4; 42,44), die Membranen (8, 10; 48,50) der Membrananordnung (6; 46) und das Überlastelement (12; 52) an Umfangsflanschen (20,21; 60,61) der Druckkammern (2,4; 42,44) miteinander verschraubt sind.
Drucksensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckkammern (2,4; 42, 44), die Membranen (8, 10; 48, 50) und das Überlastelement (12; 52) spiegelsymmetrisch zu einer Ebene zwischen den Hälften (9,11; 49, 51) des Überlastelements (12; 52) ausgeführt sind.
Drucksensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (8,10; 48,50) und das Überlastelement (12: 52) durch Flanschansätze (20A,21A; 60A,61A) an den Flanschen (20,21; 60,61) der Druckkammern (2,4; 42,44) zentriert und gegenüber den Druckkammern (2,4; 42,44) positioniert sind.
Drucksensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastelement (12; 52) aus zwei zu einer Mittelebene des Überlastungselements (12; 52) spiegelsymmetrischen Hälften (9, 11; 49,51) besteht.
Drucksensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Flanschen der Druckkammern (2,4; 42,44) und den Membranen (8, 10; 48,50) Dichtungsringe (94, 96) vorgesehen sind.
Drucksensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Membran (8) und dem Überlastelement (12) und zwischen der zweiten Membran (10) und dem Überlastelement (12) an einem zentralen Bereich (22) der Membrananordnung (6; 46) jeweils eine Sensoreinrichtung (24,26) vorgesehen ist, von der ein erstes Sensorteil (28,32) an der jeweiligen Membran (8,10) und ein zweites Sensorteil (30,34) an dem Überlastelement (12) derart angeordnet sind, dass bei einer Ausbuchtung der Membrananordnung eine relative Verschiebung des ersten Sensorteils (28,32) gegenüber dem zweiten Sensorteil (30,34) erfolgt.
Drucksensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede flexible Membran (8,10) einen in den Raum (18) zwischen den Membranen (8,10) vorstehenden Vorsprung (36,38) aufweist, und dass die Sensoreinrichtungen (24,26) jeweils zwischen dem Vorsprung (36,38) der flexiblen Membran (8,10) und dem Überlastelement (12) angeordnet sind.
Drucksensoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (24,26) jeweils zwischen dem Vorsprung (36,38) der flexiblen Membran (8,10) und dem Überlastelement (12) direkt auf einer Innenseite der flexiblen Membran (8,10) im drucklosen Raum (18) angeordnet ist.
Drucksensoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorteil (28,32) einen Magneten an der flexiblen Membran (8,10) und das zweite Sensorteil (30,34) einen magnetempfindlicher Sensor an dem Überlastelement (12) aufweist.
Drucksensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verbindungseinrichtung (76) und dem Überlastelement (52) eine Sensoreinrichtung (64) vorgesehen ist, von der ein erstes Sensorteil (68) an der Verbindungseinrichtung (76) und ein zweites Sensorteil (70) an dem Überlastelement (52) derart angeordnet ist, dass bei einer Ausbuchtung der Membrananordnung (46) eine relative Verschiebung des ersten Sensorteils (68) gegenüber dem zweiten Sensorteil (70) erfolgt.
Drucksensoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (76) eine Hülse (78) umfasst, die sich zwischen den Membranen (48,50) erstreckt und einen Ringansatz (80) aufweist, und dass die Hülse (78) durch Gewindebolzen (82, 84) an den Membranen (48,50) befestigt ist, die Bohrungen (86,88) in der Mitte der Membranen 48,50 durchsetzen und in ein Innengewinde (90) an der Hülse (78) eingeschraubt sind.
Drucksensoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorteil (68) eine Zahnstruktur an der Verbindungseinrichtung (76) und das zweite Sensorteil (70) einen vorgespannten Magnetsensor an dem Überlastelement (52) aufweist.
Drucksensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Überlastelement (12; 52) eine Platine (13; 55) mit dem ersten Sensorteil (18; 68) angeordnet ist.