Coenen, Paul Willi (Kroschstrasse 36, Titz-Rödingen, 52445, DE)
Pauls, Harald (Beethovenstrasse 7, Aachen, 52064, DE)
Jauster, Ralf (Schellerweg 82, Stolberg, 52223, DE)
Coenen, Paul Willi (Kroschstrasse 36, Titz-Rödingen, 52445, DE)
Pauls, Harald (Beethovenstrasse 7, Aachen, 52064, DE)
| 1. | Verfahren zur Bestimmung des Drucks in einem potenziell mit Eiweißstoffen kontaminierten Fluid, das durch eine in einem Gehäuse (3) einer EinwegMessdose (1) ausgebildete druckdichte Kammer (4) geleitet wird, wobei eine Wandung der Kammer (4) eine flexible Membran (7) aufweist, deren Randbereich (8) eine Bezugsebene (30) definiert und mit dem Gehäuse (3) fest verbunden ist und die bei einer Änderung des Drucks des Fluids in der Kammer (4) eine Auslenkung senkrecht zu der Bezugsebene (30) erfährt, und wobei mittels einer Messeinrichtung (24) an der einzigen Membran (7) eine Messgröße gemessen und in einer Auswertevorrichtung unter Verwendung der Messgröße der Druck des Fluids in der Kammer (4) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Messeinrichtung (24) ein Abstand einer Messstelle (29) an der Membran (7) von einem gegenüber dem Gehäuse (3) festen Bezugspunkt gemessen und dieser Abstand direkt in einen Druckwert umgewandelt wird. |
| 2. | EinwegMessdose (1) mit einer druckdichten Kammer (4), die in einem Gehäuse (3) ausgebildet ist und durch die ein potenziell mit Eiweißstoffen kontaminiertes Fluid leitbar ist, wobei eine Wandung der Kammer (4) eine flexible Membran (7) aufweist, deren Randbereich (8) eine Bezugsebene (30) definiert und mit dem Gehäuse (3) fest verbunden ist und die bei einer Änderung eines Drucks des Fluids in der Kammer (4) eine Auslenkung senkrecht zu der Bezugsebene (30) erfährt, und wobei mittels einer Messeinrichtung (24) an der einzigen Membran (7) eine Messgröße messbar und in einer Auswertevorrichtung unter Verwendung der Messgröße der Druck des Fluids in der Kammer (4) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) aus einem Metallblech besteht, und dass aus der Auslenkung der Membran (7) direkt der Druck des Fluids in der Kammer (4) ableitbar ist. |
| 3. | EinwegMessdose (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) aus einer CuBeLegierung besteht. |
| 4. | EinwegMessdose (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) einen an dem Randbereich (8) vorstehenden Zentrierkonus (11) aufweist, mittels dessen die Messeinrichtung (24) gegenüber der Membran (7) zent rierbar ist. |
| 5. | Umsetzer (2), an dem eine EinwegMessdose (1) mit einer in einem Gehäuse (3) ausgebildeten druckdichten Kammer (4) halterbar ist, durch die ein potenziell mit Eiweißstoffen kontaminiertes Fluid leitbar ist, wobei eine Wandung der Kammer (4) eine flexible Membran (7) aufweist, deren Randbereich (8) eine Bezugsebene (30) definiert und mit dem Gehäuse (3) fest verbunden ist und die bei einer Änderung des Drucks des Fluids in der Kammer (4) eine Auslenkung senkrecht zu der Bezugsebe ne (30) erfährt, und wobei der Umsetzer (2) eine Messeinrichtung (24) aufweist, mit tels derer an der einzigen Membran (7) eine Messgröße messbar und in einer Aus wertevorrichtung unter Verwendung der Messgröße der Druck des Fluids in der Kammer (4) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Messeinrich tung (24) die Auslenkung der Membran (7) als Wegsignal messbar und das Wegsig nal direkt in einen Druckwert umwandelbar ist. |
| 6. | Umsetzer (2) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (24) ein mechanischer Messtaster ist, der die Membran (7) in einer Messstelle (29) mit einem Messbolzen (25) berührt, wobei der Messbolzen (25) in dem Messtaster senkrecht zu der Bezugsebene (30) auslenkbar und eine Auslenkung des Messbolzens (25) gegenüber einer Bezugslage als Messgröße messbar ist. |
| 7. | Umsetzer (2) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbolzen (25) in dem Messtaster federbelastet auf die Messstelle (29) führbar ist. |
| 8. | Umsetzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung ein optisches Lagemesselement ist, mittels dessen die Auslenkung der Membran senk recht zu der Bezugsebene gegenüber einer Bezugslage an einer Messstelle der Membran als Messgröße messbar ist. |
| 9. | Umsetzer (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch ein Halterungselement (18), in dem die Messeinrichtung (24) gehaltert ist und das in einer Anlagefläche im Randbereich (8) der Membran (7) anliegt. |
| 10. | Umsetzer (2) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (18) in dem Umsetzer (2) senkrecht zu der Bezugsebene (30) und auf die Anlagefläche gerichtet federbelastet geführt wird. |
Derartige Verfahren zur Bestimmung des Drucks kommen in verschiedenen Ausprägungen im Rahmen medizinischer Behandlungen zum Einsatz. Im Rahmen solcher Behandlungen muss häufig eine Flüssigkeit (sei es eine körpereigene Flüssigkeit wie Blut, eine Spülflüs- sigkeit oder ein Gemisch im Rahmen einer Infusion oder einer Transfusion) oder ein Gas (wie Atemluft oder einer ihrer Bestandteile) gegebenen Falls versetzt mit Medikamenten kontrolliert zu-oder abgeführt werden, die mit Eiweißstoffen befrachtet sein kann. Geräte oder Bauelemente, deren Oberflächen mit derart potenziell kontaminierten Fluiden in Kon- takt gekommen sein könnten, erfordern nicht selten-zur Vermeidung oder Übertragung von Infektionen-aufwändige Reinigung und Desinfektion bis hin zur Sterilisierung, um erneut einsetzbar zu sein. Um den teils erheblichen Aufwand solcher Reinigungsprozedu- ren an Personal, speziellen Geräten und Hilfsstoffen zu vermeiden, werden im medizini- schen Bereich nicht selten Einweg-Elemente eingesetzt, die gebrauchsfertig und steril an- geliefert und nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden.
In diesem Kontext ist eine Vielzahl von Einweg-Messdosen-sogenannten"disposable domes"-bekannt, die in einem Gehäuse eine druckdichte Kammer mit einer flexiblen Membran aufweisen. Derartige Einweg-Messdosen werden in eine Leitung derart einge- setzt, dass das kontaminierte Fluid durch die Kammer fließt, wobei eine Druckänderung in dem Fluid auf der äußeren Seite der flexiblen Membran messbar ist. Die flexible Membran in bekannten Einweg-Messdosen besteht aus möglichst elastischem Kunststoffmaterial, das eine verlustfreie Übertragung der Druckänderung sicher stellen soll. Die äußere Seite der flexiblen Membran liegt beispielsweise flächig an einer zweiten Membran an, hinter der wiederum in einer druckdichten Messkammer ein Druckmedium die Druckänderung zu einem Drucksensor weiterleitet. Die auf den Drucksensor wirkende Kraft wird dann in ein elektrisches Signal umgesetzt (p-u transducer) und in einer Auswertevorrichtung darge- stellt oder als Stell-oder Regelgröße weiter verarbeitet.
Derartige Verfahren sind typischer Weise ausschließlich zur Messung von Überdrücken (oder"positiven Drücken") geeignet, da das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors im drucklosen Zustand-also beim Übergang vom Überdruck in den Unterdruck-sich nicht stetig ändert.
In der US 2002/0028155 AI wird beispielsweise für die Blutwäsche eine Einweg- Messdose für ein System mit Blut führenden Leitungen vorgeschlagen, wobei an der äuße- ren Seite der Membran lösbar ein Verbindungsmittel-die Ausführungsbeispiele zeigen beispielhaft einen Stempel-eine Verbindung mit einer Druckmesseinrichtung herstellt.
Die vorgeschlagene Druckweiterleitung durch ein festes Verbindungsmittel ermöglicht gegenüber der bekannten Verwendung eines Fluids eine deutlich exaktere, insbesondere zeitnahe Messung von Druckänderungen im Blut.
Ähnliche-wenn auch ungleich kleinere-Druckmesssysteme werden bei Kataraktoperati- onen am menschlichen Auge eingesetzt, während die getrübte Humanlinse aus dem umge- benden Kapselsack entfernt wird. Der Operateur saugt hierbei die Bruchstücke der zerstör- ten Humanlinse mittels eines Werkzeuges ab und führt gleichzeitig eine Spülflüssigkeit zu.
Beide Funktionen-Absaugen und Zuführen-müssen exakt aufeinander abgestimmt wer- den, um einerseits ein Zusammenfallen des Kapselsacks, andererseits einen Überdruck in dem Kapselsack und damit eine Schädigung des Auges zu vermeiden. Zur Regelung der jeweiligen Drücke wird dazu beispielsweise in der Absaugleitung der Druck der kontami- nierten Flüssigkeit gemessen. Die hier verwendeten Einweg-Messdosen müssen eine hoch- sensible Druckmessung sicherstellen, um durch Eingriff in die Stellgröße den Druck mög- lichst im jeweils optimalen Bereich halten zu können.
Ferner ist aus der DE 28 23 670 C2 eine Vorrichtung zur Messung des Drucks eines strömenden Mediums bekannt. Die Kunststoffmembran ist über eine magnetische Kupplung mit einem Stößel verbunden, der einerseits mit einem in einer Spulenanordnung befindlichen Anker und an dem der Membran gegenüberliegenden Ende mit einem Abdeckelement in einer Lichtschranke verbunden ist. Wird bei einem sich ändernden Druck in dem strömenden Medium die Membran und damit der Stößel ausgelenkt, so wird diese Auslenkung dadurch detektiert, dass das Abdeckelement zu einer Intensitätsveränderung im Bereich der Lichtschranke führt. Aus der Inten- sitätsveränderung, die als Regelabweichung von einem Sollwert gedeutet wird, wird als Stellgröße eine Veränderung des die Spulenanordnung durchfließenden Stroms abgeleitet.
Die hieraus resultierende Änderung in der magnetischen Kraft auf den Anker bewirkt gerade eine solche Rückverlagerung des Stößels, dass die ursprüngliche Intensität im Bereich der Lichtschranke wieder hergestellt und damit die Neutralposition der Membran eingenommen wird. Mit der bekannten Vorrichtung werden somit keine Auslenkungen der Membran gemessen, sondern infinitesimal kleine Auslenkungen der Membran zur Ableitung einer Stellgröße benutzt, die zu einer Rückauslenkung der Membran in die Neutralposition führt. Als Maß für den Druck wird die Größe des Stroms herangezogen, der erforderlich ist, um die Membran in ihrer Neutralstellung zu halten. Bei der bekannten Vorrichtung wird somit eine Kraftmessung durchgeführt.
Besonders problematisch bei dem vorbekannten Messprinzip ist der Umstand, dass jedwe- de Reibung bei der Verschiebung des Ankers sich in einer Verfälschung des Messwerts äußert, da anscheinend eine größere Kraft zur Rückstellung der Membran aufgebracht werden muss, als dies der eigentlichen Druckkraft entspricht. Probleme entstehen des wei- teren, wenn die vorbekannte Vorrichtung zur Messung sich schnell ändernder Drücke ver- wendet werden soll.
Eine exakte Druckmessung ist nämlich stets erst im eingeschwungenen Zustand des Sys- tems möglich und bis zum Erreichen dieses Zustands vergeht aufgrund der unvermeidli- chen beweglichen Massen des Systems sowie der endlichen Regelgüte des zwischenge- schalteten Regelkreises eine zum Teil nicht unbeträchtliche Zeit.
Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckmessverfahren vorzuschlagen, das bei Verwendung einer Einweg-Messdose den konstruktiven und apparativen Aufwand der Messung minimiert, die Durchführung der Druckmessung vereinfacht und damit Kosten einsparen hilft. Darüber hinaus soll das vorzuschlagende Verfahren ein auch im drucklosen Zustand stetiges Ausgangssignal aufweisen und damit eine zwischen Über-und Unter- druck übergangslose Messung ermöglichen-bis hin zum absoluten Vakuum. Außerdem soll sich das Verfahren auch zur Messung sich schnell ändernder Drücke eignen.
Lösung Ausgehend von den bekannten Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch ge- löst, dass mittels der Messeinrichtung ein Abstand einer Messstelle an der Membran von einem gegenüber dem Gehäuse festen Bezugspunkt gemessen wird. Allein die Definition einer Messstelle an der Membran und die Messung unmittelbar an dieser Messstelle ver- mindert den konstruktiven und apparativen Aufwand gegenüber der Verwendung der be- kannten Einweg-Messdosen, da kein Verbindungselement mehr erforderlich ist.
Ein Abstand als Messgröße lässt sich ohne großen apparativen Aufwand, weitgehend sogar unter Verwendung von Normbauteilen messen. An nahezu jeder beliebigen Stelle der Membran-abgesehen von dem mit dem Gehäuse fest verbundenen Randbereich der Membran-kann prinzipiell eine erfindungsgemäße Messstelle definiert werden, an der sich als Messgröße ein Abstand zu einem gehäusefesten Bezugspunkt mit dem Druck des Fluids ändert.
Gegenüber Messprinzipien, bei denen eine Auslenkung der Membran lediglich als Regel- größe herangezogen und der zu bestimmende Druckwert aus einem Stromwert abgeleitet wird, der die Stellgröße innerhalb des Regelkreises bildet, bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, auch bei sich sehr schnell ändernden Drücken, wie sie beispielswei- se im Augenchirurgiebereich auftreten, verwendbar zu sein. Die erfindungsgemäße bloße Wegmessung erfolgt nämlich quasi verzögerungsfrei den Membranauslenkungen und ein komplizierter Regelkreis innerhalb der Signalauswertung ist nicht erforderlich.
Des weiteren erlaubt die Wegmessung, unabhängig von dem verwendeten Messprinzip, die Messung sowohl im Überdruck-als auch im Unterdruckbereich, was insbesondere bei Ver- fahren, bei denen zwei Membranen parallel zueinander angeordnet sind, nicht auf hinrei- chend sichere Weise möglich ist, da im Unterdruckbereich stets die Gefahr besteht, dass Luft zwischen die beiden Membranen eindringt, wodurch das Messergebnis (möglicher- weise zunächst unbemerkt) schwerwiegend verfälscht würde.
Weiterhin wird die Aufgabe auch ausgehend von der bekannten Einweg-Messdose erfin- dungsgemäß dadurch gelöst, dass die Membran aus einem Metallblech besteht, weil dessen Elastizitätsmodul im verwendeten Druckmessbereich einer geringe Hysterese aufweist.
Gegenüber den bekannten Einweg-Messdosen mit Elastomermembran ist zwar die Druck- weiterleitung durch eine Metallmembran durch die höhere Materialsteifigkeit erschwert, die Verformung unter Druck lässt sich aber sehr viel besser mit einer Druckänderung in dem Fluid korrelieren. Die Messung mittels Elastomermembran ist demgegenüber fehler- trächtiger, indirekter und ungenauer und ermöglicht nicht die gewünschte präzise"Sprung- antwort"auf Druckänderungen.
Die Verwendung einer Metallmembran ermöglicht so eine sehr sensible Messung des Drucks in dem Fluid, wenn als Messgröße ein Abstand einer Messstelle auf der Membran zu einem gehäusefesten Bezugspunkt gemessen wird.
Die Verwendung einer Membran aus Metall und die Lagemessung eines Messpunktes un- mittelbar auf der Oberfläche dieser Membran ermöglicht darüber hinaus den Einsatz me- chanischer Messtaster oder anderer Lagemesselemente. Denkbar sind neben mechanischen beispielsweise auch optisch (Interferometrie, Intensität, Trinangulation, cromatographisch), magnetisch, elektrostatisch, kapazitiv oder induktiv wirkende Elemente, sowie Elemente zur Messung von Wirbelströmen, Dämpfungen oder auf Ultraschallbasis.
Derartige Bauteile sind in vielfacher Ausführung als vergleichsweise preisgünstiger Massenartikel am Markt verfügbar. Gegenüber den bislang bekannten Ausführungen mit speziell ausgebildeten Druckkammern, Druckmedien oder Verbindungsmitteln wird durch die Verwendung eines mechanischen Messtasters oder eines optischen Lagemesselements der konstruktive Aufwand für die primäre Messung signifikant reduziert.
Besonders geeignet zur Herstellung der Membran erweisen sich Bleche aus einer handels- üblichen Cu-Be-Legierung. Eine derartige Membran weist durch die geringen inneren Spannungen des Werkstoffs geringe Schwankungen der Materialeigenschaften in der Fer- tigung und im Betrieb eine besonders gute Temperaturkonstanz der Federkonstante bei gleichzeitig hoher Elastizität auf. Grundsätzlich ist auch die Verwendung anderer Metalle denkbar. Insbesondere kann zur preisgünstigen Realisierung biokompatibler Oberflächen bei geringeren Anforderungen an die Federeigenschaften der Membran auch Edelstahl zum Einsatz kommen.
Vorzugsweise weist das Gehäuse einer solchen Einweg-Messdose einen an dem Randbe- reich vorstehenden Zentrierkonus auf, mittels dessen die Messeinrichtung gegenüber der Membran zentrierbar ist. Ein solcher Zentrierkonus stellt eine besonders einfache und da- bei wirkungsvolle Möglichkeit dar, die Messeinrichtung in eine definierten Lage gegen- über der Membran-und damit gegenüber der vorgesehenen Messstelle zu bringen und sie in dieser Lage zu halten.
Die Aufgabe wird darüber hinaus ausgehend von den bekannten Umsetzern, die mit Ein- weg-Messdosen einsetzbar sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels der Mess- einrichtung die Auslenkung der Membran messbar ist.
Vorzugsweise ist die Messeinrichtung ein mechanischer Messtaster, der eine Membran einer Einweg-Messdose, die an der Auswertevorrichtung angebracht ist, in einer Messstelle mit einem Messbolzen berührt, wobei der Messbolzen in dem Messtaster senkrecht zu der Bezugsebene auslenkbar und eine Auslenkung des Messbolzens gegenüber einer Bezugs- lage als Messgröße messbar ist.
Durch die Verwendung eines mechanischen Messtasters in Kombination mit der im Einwegteil enthaltenen Membran wird einerseits der konstruktive Aufwand zur Messung des Druckes in dem Fluid signifikant reduziert. Andererseits kann auch die Fehlertoleranz beim Zusammenbau der Einweg-Messdose mit einer Auswertevorrichtung mit Messtaster erhöht werden, indem die Auswertevorrichtung vor Beginn der Inbetriebnahme auf den jeweiligen Auslenkungszustand des Messbolzens kalibriert und durch den Handhabungsab- lauf der Nullpunktabgleich automatisiert wird.
Bevorzugt ist in einer solchen Auswertevorrichtung der Messbolzen in dem Messtaster federbelastet auf die Messstelle führbar. Der Messbolzen kann dann Membranauslenkun- gen in beiden Richtungen folgen und so positive wie negative Drücke bis hin zu absolutem Vakuum messen. Wenn der Messbolzen durch die Feder auch über die drucklose Position - in der der Messbolzen bei korrekter Montage der Einweg-Messdose an der Messstelle der Membran anliegt-hinaus aus dem Gehäuse des Messtasters heraus führbar ist, ermög- licht dieser auch eine besonders einfache Kontrolle der Montage des Einwegteils : Bei eventueller Fehlmontage durch möglicherweise unkorrekte Handhabung des Doms würde die drucklose Membran dann einen zu großen Abstand von dem Messtaster aufwei- sen, so dass im montierten Zustand der Messbolzen noch über den Akzeptanzbereich hin- aus ausgelenkt wäre. Die Fehlmontage kann dann an der Messanzeige unmittelbar und handhabungsnah erkannt werden.
Die Aufgabe wird alternativ ausgehend von den bekannten Auswertevorrichtungen, die mit Einweg-Messdosen einsetzbar sind, erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass die Mess- einrichtung ein optisches Lagemesselement ist, mittels dessen eine Auslenkung einer Membran einer Einweg-Messdose, die an der Auswertevorrichtung angebracht ist, senk- recht zu der Bezugsebene gegenüber einer Bezugslage an einer Messstelle der Membran als Messgröße messbar ist.
Diese erfindungsgemäße Gestaltung einer Auswertevorrichtung weist im Wesentlichen dieselben Vorteile wie die weiter oben beschriebene Variante mit mechanischem Messtas- ter auf. Darüber hinaus ist diese erfindungsgemäße Auswertevorrichtung weniger anfällig für Verschleiß, da die Messeinrichtung keine bewegten Teile aufweist.
Eine erfindungsgemäße Auswertevorrichtung weist vorzugsweise ein Halterungselement auf, mit dem die Messeinrichtung fest verbunden ist und das in einer Anlagefläche im Randbereich der Membran anliegt. So wird die Messeinrichtung bei Montage einer Ein- weg-Messdose wirksam in eine genau definierte Position gegenüber der Bezugsebene ge- führt und in dieser Position mitgeführt.
Besonders bevorzugt wird in einer solchen Auswertevorrichtung das Halterungselement in dem Umsetzer senkrecht zu der Bezugsebene und auf die Anlagefläche gerichtet federbe- lastet geführt. Auf diese Weise wird die Fehlertoleranz bei der Montage einer Einweg- Messdose erhöht, weil die Messeinrichtung (in Grenzen) unabhängig von der Lage des Gehäuses der Einweg-Messdose an der Auswertevorrichtung immer in die korrekte Positi- on gegenüber der Membran geführt wird.
Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen Fig. la einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Umsetzer mit einer erfindungs- gemäßen Einweg-Messdose, Fig. lb dieselben ungeschnitten, Fig. 2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Einweg-Messdose, Fig. 3a eine Draufsicht auf die Membran dieser Einweg-Messdose und Fig. 3b einen Schnitt dieser Membran.
Die Figuren la und lb zeigen eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einweg- Messdose 1, die an einem Umsetzer 2 gehaltert ist, der wiederum an einer nicht weiter dargestellten Auswertevorrichtung angeschlossen ist. Die Einweg-Messdose 1 ist in einer weiteren Ansicht in Figur 2 dargestellt.
Die Einweg-Messdose 1 weist ein im Wesentlichen kreisscheibenförmiges Gehäuse 3 auf, in dem eine druckdichte Kammer 4 ausgebildet ist. Von einem an dem Gehäuse 3 ausge- bildeten Zulaufanschluss 5 zu einem gleichfalls an dem Gehäuse 3 ausgebildeten Ablauf- anschluss 6, an denen nicht weiter dargestellte Schlauchleitungen anschließbar sind, ist ein gleichfalls nicht dargestelltes Fluid durch die Kammer 4 leitbar.
Die erfindungsgemäße Einweg-Messdose 1 weist eine (in Figur 2 nicht dargestellte) flexib- le Membran 7 auf, die in ihrem umlaufenden Randbereich 8 mit dem Gehäuse 3 verklebt ist. Die Membran 7 besteht aus einem Cu-Be-Blech von 0,09 mm Dicke. Die Membran 7 ist durch Bedampfung mit einem handelsüblichen Polymer biokompatibel. Über die Feder- konstante der Membran 7 wird eine Änderung des anliegenden Druck eines Fluids hoch- präzise in eine Lageänderung umgesetzt.
Die Kammer 4 der Einweg-Messdose 1 ist hinter der Membran 7 C-förmig zu einem Kanal 9 erweitert, der im montierten Zustand der Einweg-Messdose 1 (wie in den Figuren la und lb dargestellt) in Richtung 10 der Gravitation unterhalb des Zulaufanschlusses 5 und des Ablaufanschlusses 6 verläuft. In diesem Kanal 9 ist gegenüber der übrigen Kammer 4 die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids erhöht, so dass aufgrund der Gravitation abgelagerte Sedimente aus diesem Bereich wirksam ausgespült werden.
Das Gehäuse 3 der Einweg-Messdose 1 weist einen um die Membran 7 verlaufenden Zent- rierkonus 11 auf, an dem radial vorstehend zwei Nasen 12,13 angebracht sind, die im montierten Zustand der Einweg-Messdose 1 in Richtung 10 der Gravitation oberhalb und unterhalb der Membran 7 angebracht sind. Die obere Nase 12 ist hierbei größer ausgebildet als die untere Nase 13. So wird die Einweg-Messdose 1 bezüglich der Strömungsrichtung verwechslungssicher montiert.
Der Umsetzer 2 weist eine im Wesentlichen topfförmig ausgebildete Spannhülse 14 mit zwei einander gegenüber liegenden, in Umfangsrichtung 15 verlaufenden Nuten 16 auf. In dem Boden 17 der Spannhülse 14 ist ein im Wesentlichen zylinderförmiges Halterungs- element 18 mit einer Schraubenfeder 19 abgestützt und in Richtung der Achse 20 des Um- setzers 2 axial in zwei einander gegenüber liegenden Stiften 21 geführt. Das Halterungs- element 18 weist an seiner Stirnfläche 22 einen kreisringförmig, axial vorstehenden Bund 23 auf.
In dem Halterungselement 18 ist als Messeinrichtung 24 ein mechanischer Messtaster der- art eingeklebt, dass sein Messbolzen 25 in Richtung der Achse 20 des Umsetzers 2 beweg- lich ist. Der Messbolzen 25 ist mit einer Kraft von etwa 1 N auf die Membran 7 geführt.
Die Federkonstante des Messtasters liegt damit um etwa eine Größenordnung unter der Federkonstante der Membran 7. Der Einfluss des Messtasters auf die Auslenkung der Membran 7 bei einer Änderung des Druckes in dem Fluid ist daher vernachlässigbar ge- ring.
Im montierten Zustand liegt (wie in den Figuren la und lb dargestellt) die Spannhülse 14 an der äußeren Mantelfläche 26, das Halterungselement 18 an der inneren Mantelfläche 27 des Zentrierkonus 11 der Einweg-Messdose 1 an. Die Nasen 12,13 an dem Zentrierkonus 11 bestimmen eindeutig und verdrehsicher die Lage der Einweg-Messdose 1 zu der Spann- hülse 14, das Halterungselement 18 ist mittels der Stifte 21 in der Spannhülse 14 gegen Verdrehen gesichert. Der Bund 23 des Halterungselements 18 wird durch die Schraubenfe- der 19 mit einer Anpresskraft von etwa 30 N gegen den Randbereich 8 der Membran 7 gepresst. Auf diese Weise ist mittels des Halterungselements 18 die Messeinrichtung 24 in der Spannhülse 14 und gegenüber der Einweg-Messdose 1 geführt.
Die in den Figuren 3a und 3b im Detail gezeigte Membran 7 weist eine wellenförmige Struktur auf, wobei die Wellen 28 kreisringförmig um eine zentrale, ebene Messstelle 29 angeordnet sind. Der Randbereich 8 der Membran 7 ist gleichfalls eben ausgebildet. Im montierten Zustand liegt der Messbolzen 25, der in nicht näher dargestellter Weise feder- belastet aus dem Messelement heraus geführt wird, auf der Messstelle 29 an.
Die Einweg-Messdose 1 wird im drucklosen Zustand auf dem Umsetzer 2 montiert. Das Ausgangssignal der Messeinrichtung 24 ermöglicht in mehrfacher Hinsicht eine Plausibili- tätsprüfung der Montage : Der Messbolzen 25 ragt in unbelasteter Stellung über den Ar- beitsbereich der Membran 7 bei Unterdruckbelastung-etwa 0,25 bis 0,35 mm-hinaus.
Eine Auslenkung des Messbolzens 25 über die Grenzposition bei Unterdruckbelastung hinaus weist auf eine nicht oder nicht vollständig montierte Einweg-Messdose 1 hin.
Andererseits ist der Messbolzen 25 auch über den Arbeitsbereich der Membran bei Über- druckbelastung-gleichfalls etwa 0,25 bis 0,35 mm-hinaus auslenkbar. Eine Auslenkung des Messbolzens 25 über diese Grenzposition hinaus weist auf einen schweren Montage- fehler (beispielsweise einen Fremdkörper zwischen Membran 7 und Messbolzens 25) oder eine schwerwiegende Verformung der Einweg-Messdose 1 hin.
Eine montierte Einheit aus Einweg-Messdose 1 und Umsetzer 2 wird darüber hinaus nur dann für den Betrieb freigegeben, wenn das Ausgangssignal der Messeinrichtung 24 in einem deutlich eingegrenzten Akzeptanzbereich-etwa 10 % des Arbeitsbereichs-um die erwartete Neutralstellung liegt. Dieser Akzeptanzbereich muss wegen der mechanischen Toleranzen der verwendeten Messeinrichtung 24 toleriert werden. Die tatsächliche Neut- ralstellung des Messbolzens 25 wird dann als Referenzstellung der montierten Einheit verwendet (Nullpunktkalibrierung).
Bei einer Änderung des Drucks in dem Fluid wird die Messstelle 29 in nicht dargestellter Weise senkrecht zu der durch den Randbereich 8 definierten Bezugsebene 30 ausgelenkt.
Diese Auslenkung überträgt sich auf den an der Messstelle 29 anliegenden Messbolzen 25, dessen Stellung in der Messeinrichtung 24 sich daraufhin ändert. Die Änderung der Stel- lung des Messbolzens 25 wird-je nach Bauart der Messeinrichtung 24-in allgemein be- kannter Weise in ein Messsignal umgesetzt und an die Auswertevorrichtung übermittelt.
Die Auswertevorrichtung kann sich aufgrund der elektrischen Signalübertragung auch in größerem Abstand von der Messstelle befinden.
In den Figuren sind 1 Einweg-Messdose 2 Umsetzer 3 Gehäuse der Einweg-Messdose 4 Kammer 5 Zulaufanschluss 6 Ablaufanschluss 7 Membran 8 Randbereich 9 Kanal 10 Richtung der Gravitation 11 Zentrierkonus 12 obere Nase 13 untere Nase 14 Spannhülse 15 Umfangsrichtung 16 Nut 17 Boden 18 Halterungselement 19 Schraubenfeder 20 Achse 21 Stift 22 Stirnfläche 23 Bund 24 Messeinrichtung 25 Messbolzen 26 äußere Mantelfläche 27 innere Mantelfläche 28 Welle 29 Messstelle 30 Bezugsebene
Next Patent: MULTI-CHANNEL SPEECH PROCESSOR WITH INCREASED CHANNEL DENSITY