Titel

Druckmessvorrichtung zum Messen eines Drucks eines Fluids

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Druckmessvorrichtung zum Messen eines Drucks eines Fluids.

Stand der Technik

Bei bisher bekannten Druckmessvorrichtungen wird eine sogenannte Ölvorlage bzw. ein Ölbad genutzt, um den Druck von einem Medium bzw. einem Fluid zu einem Druckmesssensor zu transferieren. Dabei ist die Ölvorlage üblicherweise durch eine Membran begrenzt, d.h. dass der Druck eines Mediums auf die Membran wirkt, die den Druck des Mediums an das Ölvolumen weitergibt, das dann wiederum den Druck an den Druckmesssensor, z.B. ein Silizium-Element weitergibt.

Nachteilig hieran ist, dass das Öl einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der sich von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der das Öl umgebenden Materialien unterscheidet. Dies führt dazu, dass sich das Öl stärker als die Umgebung ausdehnt, wodurch das Volumen innerhalb der Ölvorlage sich vergrößert, was wiederum nur dadurch gelingen kann, dass die Membran ausgedehnt wird. Die Membran reagiert hierauf mit einer Rückstellkraft, so dass sich der Druck im Öl der Ölvorlage vergrößert, was die Zuverlässigkeit bzw. Präzision der Druckmessung verschlechtert.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine

Druckmessvorrichtung zum Messen eines Drucks eines Fluids gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der

Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Vorteile der Erfindung

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, besonders zuverlässig und präzise den Druck eines Fluids zu messen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Druckmessvorrichtung zum Messen eines Drucks eines Fluids vorgeschlagen, wobei die

Druckmessvorrichtung einen Druckmesssensor und ein Druckmesselement aufweist, wobei das Druckmesselement mit einer Flüssigkeit, insbesondere Öl, gefüllt ist, wobei das Druckmesselement derart in Kontakt mit dem

Druckmesssensor steht, dass Druckänderungen in der Flüssigkeit auf den Druckmesssensor übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmesselement eine flexible Hülle aufweist,

wobei das Druckmesselement auf einem Innenkörper derart angeordnet ist, dass das Druckmesselement den Innenkörper zumindest teilweise, insbesondere im Wesentlichen vollständig, umschließt.

Ein Vorteil hiervon ist, dass Temperaturänderungen des Öls sich in der Regel nur sehr geringfügig negativ auf die Präzision bzw. Zuverlässigkeit der

Druckmessung auswirken, da die Druckmessvorrichtung ein besonders geringes Volumen im Verhältnis zu seiner Oberfläche aufweisen kann. Zudem kann die Oberfläche des Druckmesselements, das den Druck des Fluids über die

Flüssigkeit in dem Druckmesselement auf den Druckmesssensor übertragen kann, bzw. das Druckmesselement üblicherweise besonders flexibel verteilt werden. Die gesamte Hülle des Druckmesselements kann typischerweise flexibel ausgebildet sein. Flexibel kann insbesondere bedeuten, dass die Hülle ihre Form verändern kann. Flexibel kann auch bedeuten, dass die Hülle reversibel dehnbar ist.

Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, einen Druck eines Fluids, der von einem mit Flüssigkeit gefüllten Druckmesselement auf einen Druckmesssensor übertragen wird, zu messen, wobei das Druckmesselement eine flexible Hülle aufweist und auf einem Grundkörper angeordnet ist.

Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Druckmessvorrichtung beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.

Gemäß einer Ausführungsform weist die flexible Hülle eine Vielzahl von

Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen auf. Hierdurch weist die

Druckmessvorrichtung typischerweise eine noch größere Oberfläche auf. Bei nahezu gleichem Volumen der Flüssigkeit in der Druckmessvorrichtung ist somit das Verhältnis zwischen dem Volumen der Flüssigkeit und der Oberfläche im Allgemeinen noch kleiner. Somit wirken sich Temperaturveränderungen in der Regel noch geringfügiger negativ auf die Präzision bzw. Zuverlässigkeit der Druckmessvorrichtung aus.

Gemäß einer Ausführungsform bedeckt das Druckmesselement den Innenkörper im Wesentlichen vollständig. Hierdurch kann die Druckmessvorrichtung in der Regel ein besonders geringes Volumen an Flüssigkeit aufweisen. Bei gleicher Oberflächengröße des Druckmesselements ist somit üblicherweise das

Verhältnis zwischen dem Volumen der Flüssigkeit und der Oberfläche noch kleiner. Somit wirken sich Temperaturveränderungen im Allgemeinen noch geringfügiger negativ auf die Präzision bzw. Zuverlässigkeit der

Druckmessvorrichtung aus. Im Wesentlichen kann in diesem Zusammenhang insbesondere bedeuten, dass lediglich die Befestigung des Innenkörpers an einem weiteren Element der Druckmessvorrichtung bzw. ein herausstehender kleiner Teil des Innenkörpers nicht von dem Druckmesselement bedeckt wird.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Außenform des Druckmesselements im Wesentlichen der Außenform eines Kegelstumpfes mit einer ellipsenförmigen, insbesondere kreisförmigen, Grundfläche auf. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Druckmesselement in der Regel technisch einfach auf einem Füllrohr angeordnet werden kann. Das Füllrohr kann hierbei im Allgemeinen als Innenkörper fungieren.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Druckmesselement die Form eines Teiles einer Mantelfläche eines Kreiszylinders auf. Vorteilhaft hieran ist, dass das Druckmesselement typischerweise keine Schlauchform aufweist, sondern eine Art Pouch-Form, die aufgerollt und befestigt werden kann. Das

Druckmesselement kann im Allgemeinen biegeschlaff sein und einfach aufgerollt und/oder abgewälzt und danach an dem Innenkörper befestigt werden. Somit kann das Druckmesselement in der Regel beispielsweise auf einer Rolle transportiert werden. Hierdurch kann die Druckmessvorrichtung typischerweise technisch einfach und besonders kostengünstig hergestellt werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Druckmesselement an dem Innenkörper befestigt. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Druckmesselement im Allgemeinen technisch einfach und besonders sicher befestigt ist.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Druckmesselement einen

auskragenden Rand zum Befestigen des Druckmesselements an einer

Befestigungsfläche der Druckmessvorrichtung auf. Vorteilhaft hieran ist, dass das Druckmesselement typischerweise besonders großflächig und sicher, z.B. mittels Klebstoff und/oder Laserschweißung, befestigt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform steht die Flüssigkeit in dem Druckmesselement in unmittelbarem Kontakt mit dem Innenkörper. Hierdurch kann die

Druckmessvorrichtung in der Regel technisch besonders einfach ausgebildet sein. Zudem kann das Flüssigkeitsvolumen in dem Druckmesselement typischerweise besonders gering sein, wodurch das Verhältnis zwischen dem Volumen der Flüssigkeit und der Oberfläche besonders klein ist. Somit wirken sich Temperaturveränderungen im Allgemeinen noch geringfügiger negativ auf die Präzision bzw. Zuverlässigkeit der Druckmessvorrichtung aus.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Druckmessvorrichtung einen

Temperatursensor auf, wobei der Temperatursensor im Innern des

Druckmesselements angeordnet ist. Vorteilhaft hieran ist, dass der

Temperatursensor typischerweise als Teil des Innenkörpers fungieren kann. Zudem ist der Temperatursensor hierdurch im Allgemeinen besonders gut vor der Umgebung geschützt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung;

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung;

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung; und

Fig. 5 zeigt eine weitere Querschnittsansicht der

Druckmessvorrichtung aus Fig. 4.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende

Merkmale.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung 10.

Die Druckmessvorrichtung 10 weist einen Druckmesssensor 20 (z.B. ein Siliziumelement) und ein Druckmesselement 30 auf. Das Druckmesselement 30 weist eine Flüssigkeit 50, z.B. Öl, in seinem Innern auf. Das Druckmesselement 30 steht mit dem Druckmesssensor 20 derart in Verbindung, dass Druckänderungen in der Flüssigkeit 50 bzw. in dem Druckmesselement 30 auf den Druckmesssensor 20 übertragen werden.

Das Druckmesselement 30 ist größtenteils in einem Füllrohr 70 bzw.

Druckstutzen angeordnet. Das Druckmesselement 30 ist über einen Innenkörper 60, der in Fig. 1 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, angeordnet bzw. gestülpt. Der Innenkörper 60 nimmt den Großteil, beispielsweise mindestens 70%, insbesondere mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95%, z.B. 98%, des von dem Druckmesselement 30 umschlossenen Volumens ein. Der

Innenkörper 60 steht in unmittelbarem Kontakt mit der Flüssigkeit 50 in dem Druckmesselement 30.

Der Innenkörper 60 ist im Wesentlichen starr ausgebildet. Das

Druckmesselement 30 umschließt den Innenkörper 60 zu einem Großteil. Durch den Innenkörper 60 weist das Druckmesselement 30 nur ein geringes Volumen an Öl bzw. Flüssigkeit 50 auf, so dass Verhältnis Ölvolumen/Oberfläche der Hülle 40 besonders groß ist. Somit beeinträchtigen Temperaturänderungen nur sehr gering die Präzision bzw. Zuverlässigkeit der Druckmessung.

Temperaturveränderungen des Öls bzw. der Flüssigkeit 50 in dem

Druckmesselement 30 führen nur zu größeren Größenänderungen des

Volumens des Öls.

Das Druckmesselement 30 weist eine flexible Hülle 40 auf. Dies bedeutet, dass die Hülle 40 nicht starr ist, sondern ihre Form ändern kann. Auf diese Weise kann der Druck eines Mediums bzw. eines Fluids, das sich in dem Füllrohr 70 befindet, den Druck der Flüssigkeit 50 in dem Druckmesselement 30 erhöhen. Dieser erhöhte Druck wird wiederum auf den Druckmesssensor 20 übertragen. Der Druckmesssensor 20 kann in Fluidkontakt mit der Flüssigkeit 50 in dem

Druckmesselement 30 stehen oder mit einem Teil der Hülle 40 in Kontakt stehen. Die Hülle 40 kann sich zudem reversibel dehnen.

Das Druckmesselement 30 bzw. die Hülle 40 weist einen auskragenden Rand 49 auf. Dieser auskragende Rand 49 kann umlaufend ausgebildet sein oder kann nur in bestimmen Bereichen des in Fig. 1 oberen Endes des Druckmesselements 30 ausgebildet sein. Auf diese Weise kann das Druckmesselement 30 an weiteren Teilen der Druckmessvorrichtung 10 großflächig, z.B. mittels Bolzen, Niet, Schraube, Klebstoff, Laserschweißung, oder ähnlichem, befestigt werden bzw. sein.

Die Form der Hülle 40 entspricht (vom auskragenden Rand 49 abgesehen) im Wesentlichen der Form eines geraden Kreiszylinders, wobei der Innenkörper 60 in das Druckmesselement 30 hinein ragt. Bis auf diesen Bereich, in dem der Innenkörper 60 in das Druckmesselement 30 hineinragt, umschließt das

Druckmesselement 30 den Innenkörper 60 vollständig.

Anstelle oder zusätzlich zu der Befestigung mittels des auskragenden Rands 49 kann das Druckmesselement 30 an einem oder mehreren Punkten an dem Innenkörper 60 befestigt sein. Die Befestigung kann z.B. mittels

Laserschweißung, Klebstoff, Bolzen, Niet, Schraube oder ähnlichem ausgeführt sein.

Der Druckmesssensor 20 kann in unmittelbarem Kontakt mit der Flüssigkeit 50 in dem Druckmesselement 30 stehen.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung 10.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Hülle 40 eine Vielzahl von Ausbuchtungen 46, 47 und

Einbuchtungen bzw. Falten aufweist. Somit ist die Außenoberfläche der Hülle 40 bei der zweiten Ausführungsform deutlich größer als bei der ersten

Ausführungsform. Somit ist das Verhältnis zwischen dem Volumen der

Flüssigkeit 50 in dem Druckmesselement 30 und der Oberfläche des Drucks noch größer.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung 10.

Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass das

Druckmesselement 30 eine andere Form aufweist. Bei den ersten

Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform weist das

Druckmesselement 30 im Wesentlichen die Form eines senkrechten Kreiszylinders auf. Bei der driten Ausführungsform weist die Außenform des Druckmesselements 30 die Außenform eines Kegelstumpfes mit einer ellipsenförmigen, insbesondere kreisförmigen, Grundfläche auf.

Das Druckmesselement 30 ist auf dem trichterförmigen Teil des Füllrohrs 70 angeordnet, wobei das Füllrohr 70 den Innenkörper 60 bildet. Das

Druckmesselement 30 liegt sozusagen auf der Außenoberfläche des Füllrohrs 70 auf. Auf diese Weise kann das Druckmesselement 30 technisch besonders einfach angebracht bzw. angeordnet werden.

Möglich ist auch, dass sich das Druckmesselement 30 bis zum (in Fig. 3 linken) Ende des Füllrohrs 70 erstreckt und das Druckmesselement 30 hier geschlossen ist bzw. das Füllrohr 70 verschließt.

In dem Füllrohr 70 kann z.B. ein Temperatursensor 90 angeordnet sein.

Fig. 4 zeigt eine Querschnitsansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung 10. Fig. 5 zeigt eine weitere

Querschnitsansicht der Druckmessvorrichtung 10 aus Fig. 4.

Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform vor allem dadurch, dass das

Druckmesselement 30 eine andere Form aufweist. Das Druckmesselement 30 ist bei der vierten Ausführungsform im Wesentlichen flach ausgebildet und biegeschlaff.

Das Druckmesselement 30 ist um den Innenkörper 60 angeordnet. Der

Innenkörper 60 weist auf Höhe des Druckmesselements 30 die Form eines Kegelstumpfs mit einer kreiszylinderförmigen Grundfläche auf. Das

Druckmesselement 30 umschließt einen Teil, z.B. ca. 70%-80%, des Umfangs des Innenkörpers 60 und erstreckt sich über einen Teil entlang der Längsachse des Innenkörpers 60 (die Längsachse des Innenkörpers 60 verläuft in Fig. 4 von oben nach unten).

Das Druckmesselement 30 ist entlang von zwei Linien, die entlang der

Außenoberfläche des Innenkörpers 60 verlaufen, an dem Innenkörper 60 befestigt. In dem Querschnit der Fig. 5 entspricht dies zwei Punkten, da die Linien schräg in die Zeichenebene der Fig. 5 verlaufen. Entlang dieser zwei Linien kann das Druckmesselement 30 z.B. durch Laserschweißung, Klebstoff oder ähnliches an dem Innenkörper 60 befestigt sein. Der Druckmesssensor 20 kann zwischen dem Druckmesselement 30 und dem Innenkörper 60 angeordnet sein, so dass der auf die Flüssigkeit 50 in dem Druckmesselement 30 wirkende Druck auf den Druckmesssensor 20 übertragen wird.

Die Druckmessvorrichtung 10 weist einen Temperatursensor 90 auf, der zwischen dem Druckmesselement 30 und dem Innenkörper 60 angeordnet ist.

Zur Aufnahme eines Teils des Temperatursensors 90 kann der Innenkörper 60 eine Aussparung aufweisen. Der Temperatursensor 90 kann z.B. ein SMD NTC sein.

Die Flüssigkeit 50 in dem Druckmesselement 30 steht nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Innenkörper 60. Hierbei muss somit kein biegeschlaffes Element über ein steifes Element bzw. einen steifen Innenkörper 60 gezogen werden, das hierbei verkanten und/oder hängenbleiben kann. Das biegeschlaffe

Druckmesselement 30 kann hierbei aufgerollt oder abgewälzt werden und danach befestigt werden. Das Druckmesselement 30 kann somit auf einer Rolle angeliefert werden.

Der Temperatursensor 90 in dem Ölvolumen des Druckmesselements 30 integriert sein, d.h. von diesem direkt bzw. unmittelbar umgeben sein. Hierdurch wird der Temperatursensor 90 vor der Umgebung bzw. dem Fluid, dessen Druck und Temperatur gemessen werden soll, und einem Kontakt mit diesem Fluid geschützt. Möglich ist auch, dass sein benötigtes geometrisches Herausragen aus den übrigen Elementen der Druckmessvorrichtung 10 als zusätzlich

Oberfläche der Hülle 40 des Druckmesselements 30 verwendet wird.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend“,

„umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.