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Dokumentenidentifikation DE4204897A1 26.08.1993
Titel Vorrichtung zum berührungslosen Überwachen eines Druckes an einer Meßstelle innerhalb eines umlaufenden Teiles
Anmelder Voith Turbo GmbH & Co KG, 7180 Crailsheim, DE
Erfinder Hoffeld, Harald, 7180 Crailsheim, DE
Vertreter Weitzel, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 7920 Heidenheim
DE-Anmeldedatum 19.02.1992
DE-Aktenzeichen 4204897
Offenlegungstag 26.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.08.1993
IPC-Hauptklasse G01L 19/12
IPC additional class // G01L 7/06,7/04,9/00  
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Überwachen eines Druckes an einer Meßstelle innerhalb eines umlaufenden Teiles, z. B. einer hyraulischen Kupplung, mit den folgenden Merkmalen:
1.1 Es ist ein Grundkörper vorgesehen, der in das umlaufende Teil einsetzbar ist;
1.2 der Grundkörper umfaßt einen Drucksensor, der den Druck an der Meßstelle aufnimmt.
Die Erfindung ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet:
1.3 Im Grundkörper ist eine Schaltung angeordnet, die eine als Antenne wirkende Spule sowie einen Schalter umfaßt;
1.4 der Drucksensor umfaßt eine Rohrfeder, deren Rohrachse in einer Ebene liegt;
1.5 die Rohrfeder ist derart gestaltet und angeordnet, daß sie bei Verlassen eines bestimmten Druckbereiches den Schalter betätigt;
1.6 es ist eine ortsfeste Meßeinrichtung mit einem Initiator vorgesehen, der bei geschlossenem Schalter Impulse von der Spule erhält, und bei geöffnetem Schalter einen Schaltvorgang auslöst.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Überwachen eines Druckes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Vorrichtungen dieser Art sind bekannt geworden, die mittels Telemetrie arbeiten. Dabei wird im umlaufenden Teil ein druckabhängiges Signal von einem handelsüblichen Sensor erfaßt und mittels Funk auf die feste Umgebung übertragen. Die verwendeten Telemetriesender arbeiten mit Gleichstrom. Die Stromversorgung erfolgt drahtlos über ein induktives Spulensystem oder per Batterie. Der Empfänger nimmt das Funksignal auf und wandelt es in eine dem Sensorsignal proportionale Ausgangsspannung um, die z. B. in einer Digitalanzeige angegeben wird.

Ganz allgemein basiert die Druckmessung auf der Umwandlung einer Druckkraft in einen Weg. Zur Umwandlung kommen Membranen, Rohrfedern, Kolben/Zylinder oder Balge in Betracht. Hierbei werden physikalische Effekte ausgenutzt, um ein Signal zu gewinnen, beispielsweise Widerstandsänderung durch Verschieben oder Dehnen, Kapazitätsänderung, Induktivitätsänderung, Hall-Effekt, Ladungsänderung (Piezoeffekt). Auch Kombinationen sind möglich.

Die bekannten Druckschalter haben zahlreiche Nachteile: Sie sind meist zu groß, oder nicht in genügendem Maße auf Fliehkraft belastbar, oder sie erfüllen die Anforderungen bezüglich der Dichtheit nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß der Druck an der Meßstelle innerhalb des betreffenden umlaufenden Teiles genau, zuverlässig und reproduzierbar gemessen werden kann, daß die Vorrichtung den verschiedenen Anforderungen genügt, insbesondere genügend klein ist, den auftretenden Fliehkräften standhält sowie auch im Dauerbetrieb dicht ist. Außerdem soll sich die Vorrichtung mit geringem Bauaufwand herstellen lassen und demgemäß preiswert sein.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Durch Merkmale der Ansprüche 2 und 3 wird eine hohe Schaltgenauigkeit erreicht.

Die Merkmale von Anspruch 4 machen den Drucksensor relativ unempfindlich gegen Fliehkraft, so daß eine hohe Umfangsgeschwindigkeit zugelassen werden kann.

Durch die Merkmale von Anspruch 5 wird erreicht, daß die Schalthysterese von der Umfangsgeschwindigkeit unabhängig ist.

Durch die Merkmale von Anspruch 6 wird erreicht, daß der Federweg der Rohrfeder optimal genutzt wird und daß die Schaltpunktverschiebung durch die Oberflächenform gering ist.

Durch Wahl eines Schalters gemäß Anspruch 8 wird eine kleine Druckänderung meßbar, ohne eine Wegbegrenzung des freien Rohrfederendes vornehmen zu müssen.

Durch die Merkmale von Anspruch 9 wird eine Möglichkeit beschrieben, eine Einstellung des Schaltpunktes vorzunehmen.

Durch das Vergießen gemäß Anspruch 10 wird ein robuster Aufbau des Drucksensors geschaffen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt.

Fig. 1 zeigt den entscheidenden, mit-umlaufenden Teil einer Vorrichtung in einem Schnitt durch deren Längsachse;

Fig. 2 zeigt den Gegenstand von Fig. 1 in einer Draufsicht, jedoch ohne Antenne, ohne Deckscheibe, ohne Widerstand und ohne Gießmasse.

Die Vorrichtung umfaßt einen Grundkörper 1, der in das hier nicht dargestellte umlaufende Teil einsetzbar ist, beispielsweise durch Einschrauben. Dieser Grundkörper 1 weist an seinem in der Figur unteren Ende eine Dichtkante 2 auf. Mit dieser Dichtkante wird der Druck an der Meßstelle gegen den Umgebungsdruck abgedichtet. Man erkennt ferner im Grundkörper 1 eine Bohrung 3 sowie eine daran angeschlossene Rohrfeder (Bourdonfeder) 4, die in den Grundkörper 1 eingeschweißt ist. Im Grundkörper 1 ist eine Schaltung angeordnet, die eine als Antenne wirkende Spule 5 aufweist, ferner einen Schalter 6, der bevorzugt als Taster ausgebildet ist.

Die Rohrfeder 4 wirkt mit dem Schalter in der folgenden Weise zusammen: Die Rohrfeder verformt sich entsprechend dem in ihr herrschenden Druck. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß das freie Ende quasi eine Drehung um einen Punkt ausführt. Der Schalter 6 wirkt dabei als öffnender Taster. Seine Längsachse fällt entweder mit der Längsachse des Grundkörpers 1 zusammen, oder verläuft parallel hierzu. Die Anordnung der Rohrfeder 4 ist im übrigen derart getroffen, daß sie den Schalter 6 in drucklosem Zustand öffnet. Der gewünschte Schaltpunkt wird vor der Montage derart eingestellt, daß die Rohrfeder 4 den Schalter 6 dann nicht beaufschlagt, wenn sie unter dem normalen Betriebsdruck steht. Tritt jedoch ein bestimmter Druckverlust ein, so betätigt sie den Schalter und unterbricht damit den Stromfluß über die Spule 5. Das genaue Einstellen läßt sich durch Verdrehen des Schalters 6 in einer Haltescheibe 7 erzielen.

Nach erfolgtem Einstellen wird der Schalter 6 mit dem Grundkörper 1 vergossen. Desgleichen werden alle übrigen Einzelteile miteinander vergossen, so daß keine Relativbewegung dieser Teile möglich ist, ausgenommen natürlich die Bewegung der Rohrfeder 4 sowie der bewegten Teile des Schalters 6.

Durch die Wahl eines an sich bekannten Mikroschalters 6 wird die gesamte Vorrichtung weitgehend fliehkraftunabhängig. Der Mikroschalter benötigt nämlich nur einen sehr kleinen Weg (1 bis 2 Mikron). Die beteiligten Massen sind ebenfalls extrem klein. Deshalb genügt ein Weg der Rohrfeder 4 von etwa 120 Mikron pro 1200 bar als Gesamtweg. Dadurch ist es möglich, die Rohrfeder relativ steif auszubilden und mit dem Schalter in eine Radialebene zur Drehachse zu legen. Dadurch hat diese Kombination eine hohe Eigenfrequenz und ist relativ fliehkraftunabhängig.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum berührungslosen Überwachen eines Druckes an einer Meßstelle innerhalb eines umlaufenden Teiles, z. B. einer hydraulischen Kupplung, mit den folgenden Merkmalen:
    1. 1.1 Es ist ein Grundkörper (1) vorgesehen, der in das umlaufende Teil einsetzbar ist;
    2. 1.2 der Grundkörper (1) umfaßt einen Drucksensor, der den Druck an der Meßstelle aufnimmt;
  2. gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    1. 1.3 Im Grundkörper (1) ist eine Schaltung angeordnet, die eine als Antenne wirkende Spule (5) sowie einen Schalter (6) umfaßt;
    2. 1.4 der Drucksensor umfaßt eine Rohrfeder (4), deren Rohrachse in einer Ebene liegt;
    3. 1.5 die Rohrfeder (4) ist derart gestaltet und angeordnet, daß sie bei Verlassen eines bestimmten Druckbereiches den Schalter (6) betätigt;
    4. 1.6 es ist eine ortsfeste Meßeinrichtung mit einem Initiator vorgesehen, der bei geschlossenem Schalter (6) Impulse von der Spule (5) erhält, und bei geöffnetem Schalter (6) einen Schaltvorgang auslöst.
  3. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen minimalen Betätigungsweg benötigt.
  4. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine relativ kleine Betätigungskraft benötigt.
  5. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter kleine bewegte Massen besitzt.
  6. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterachse radial zur Drehachse verläuft und daß die Ebene, in der die Rohrfeder liegt, ebenfalls radial zur Drehachse verläuft.
  7. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung des freien Rohrfederendes radial zur Schalterachse minimal ist.
  8. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Rohrfederende bei der zu messenden Druckänderung ein Mehrfaches des Betätigungsweges zurücklegt.
  9. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Vielfaches des Betätigungsweges als Gesamtweg zuläßt.
  10. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter in Richtung der Schalterachse einstellbar ist.
  11. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile, außer der Rohrfeder und der bewegten Schalterteile, in einer Vergußmasse eingebettet sind.






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