DE2349813A1

DE2349813A1 - Mechanical-electrical transducer system - has a mechanical or hydraulic sensing element and a transducer proper

Info

Publication number: DE2349813A1
Application number: DE19732349813
Authority: DE
Inventors: Ludwig-Karl Roessler
Original assignee: Hellige GmbH
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies GmbH
Priority date: 1973-10-04
Filing date: 1973-10-04
Publication date: 1975-04-17

Abstract

The transducer and sensing parts are separable, but are firmly joined together for a test process. The sensing element is joined to the object by a flange, by screwing, clamping or locking together. The sensing element has a displacement pickup as transmission element to which corresponds a displacement transmission element in the transducer proper. They are firmly joined together when the sensing element and transducer proper are assembled. The sensing element consists of a hydraulic-mechanical transducer converting hydraulic pressure into movement or deflection of a mechanical element like a diaphragm, Bourdon tube or bellows. The displacement pickup seals the hydraulic pressure system.

Description

Mechanical-electrical converter system

Gegenstand der Erfindung ist ein mechanisch-elektrisches Wandlersystem mit dem besonderen Kennzeichen, daß der eigentlich mechanisch-elektrische Wandlerteil von dem mechanischen Meßfühler abtrennbar ist und nur für den Fall einer Messung die kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Teilen hergestellt werden muß.The invention relates to a mechanical-electrical converter system with the special feature that the actually mechanical-electrical The transducer part is separable from the mechanical sensor and only in the event of a measurement is the non-positive one Connection between the two parts must be established.

Diese erfindungsgemäße Ausbildung führt zu dem praktisch bedeutsamen Fortschritt, daß für viele gleichartige Meßstellen, deren Abfrage nur sporadisch bzw. gelegentlich erfolgen muß, nur ein einziger mechanisch-elektrischer Wandler ,benötigt wird, der fallweise mit den Meßfühlern zu verbinden ist. Dadurch wird auch ein weiterer Vorteil gegenüber bisherigen Ausführungsformen erreicht, indem die eigentlichen Meßfühler fest mit dem Meßobjekt verburden bleiben können, da sie ........" im all gerne ine.nThis training according to the invention leads to the practically important Progress that for many similar measuring points whose interrogation only has to be carried out sporadically or occasionally, only one only mechanical-electrical converter, is required, which can be used on a case-by-case basis to be connected to the sensors. This also achieves a further advantage over previous embodiments, in that the actual sensors are firmly connected to the test object can stay because they ........ "im all happy ine.n

wesentlich billigere und einfachere Bauteile darstellen, als die Wandlerteile.represent much cheaper and simpler components than the converter parts.

Das Erfindungsprinzip ist grundsätzlich'für alle mechanisch-elektrischsiMeßwertwandler anwendbar. Es wird nachstehend jedoch am Beispiel eines mechanisch-elektrischen bzw. hydraulisch-elektrischen Druckwandlersystems beschrieben.The principle of the invention is fundamentally for all mechanical-electrical measuring transducers applicable. In the following, however, the example of a mechanical-electrical or hydraulic-electrical Pressure transducer system described.

Die Erfindung und ihre spezielle Ausbildung bei einem hydraulischelektrischen Druckwandlersystem ist mit den Ansprüchen gekennzeichnet. The invention and its special design in a hydraulic-electric pressure transducer system is characterized by the claims.

Die Figuren beziehen sich auf das Ausführungsbeispiel des hydraulisch-elektrischen Druckwandlersystems. Fig. 1 zeigt im Schnitt den mit dem Meßobjekt fest verbundenen hydraulischen Druckfühler,The figures relate to the embodiment of the hydraulic-electric Pressure transducer system. Fig. 1 shows in section the hydraulic pressure sensor firmly connected to the test object,

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Fig. 2 zeigt im Schnitt den darauf aufsetzbaren bzw. aufschraubbaren mechanisch-elektrischen Wandler und Fig. 3 veranschaulicht noch einmal im kleineren Maßstäbe und in Ansicht die Trennbarkeit bzw. Verbindbarkeit der beiden Teile.Fig. 2 shows in section that which can be placed or screwed on mechanical-electrical converter and Fig. 3 illustrates once again on a smaller scale and in view of the separability or connectivity of the two parts.

Grundsätzlich ist der Erfindungsgedanke bei allen mechanischelektrischen Wandlern anwendbar und sinnvoll, wenn ein Meßobjekt mit mehreren gleichartigen Meßstellen versehen werden soll, an welchen nacheinander die Messungen vorgenommen werden. Bisher verwandte man dazu mechanisch-elektrische Wandler, die eine bauliche, nicht teilbare Einheit bildeten. Es. ist dabei gleich,, ob als mechanische Meßfühler, die auf 4er Objektseit©angewandt werden, Elemente wie Rohrfedern, Bälge, Membranen, .Stifte ,und dergleichen dienen,, auf der Wandlerseite dagegen Dehnungsmeßstreifen^ kapazitive oder induktive Aufnehmer, Potentiomete-r_tl^^pie.zor»elektrische Kristalle, Differentialtrafos und Differentialdrosseln angewandt werden. Die Ausbildung als. bauliche, nicht .teilbare Einheit, wurde vor allem deshalb angestrebt, weil^ im jail gemeinen die MeßtpJLeranzen sehr eng sind und ein ständiger.,kraftschlüssiger Kontakt_;für notwendig erachtet, wird» _;-.~.y,j '^: -.-,. \~_:^s --; '·.%·. :..:. «%ü .---i .*--.-?-, - \j_iS. --xh ~; ■>■ ---.-■-.----■ ■-.-=■ In principle, the concept of the invention is applicable to all mechanical-electrical converters and makes sense if a test object is to be provided with several similar measuring points at which the measurements are carried out one after the other. So far, mechanical-electrical converters have been used for this purpose, which formed a structural, non-divisible unit. It. is equal ,, or as a mechanical sensor, which are applied to 4p Objektseit ©, elements such as pipe springs, bellows, diaphragms, .Stifte, and the like serve ,, on the transducer side, however, strain gauges ^ capacitive or inductive pickup Potentiomete-r _tl ^ ^ pie.zor »electrical crystals, differential transformers and differential chokes are used. The training as. Structural, non-divisible unity was sought above all because, in general, the measurement tolerances are very close and there is constant, force-fit contact _; deemed necessary is » _; -. ~ .y, j ' ^: -.- ,. \ ~ _: ^ s -; '·.% ·. : ..:. «% Ü .--- i. * --.-? -, - \ j _iS . --xh ~; ■> ■ ---.- ■ -.---- ■ ■ -.- = ■

Der Nachteil dieser Ausbildung ist, daß entweder jede objektseitige Meßstelle mit einer kompletten Meßvori'ißhtung ausgestattet werden muß, was hohe Kosten verursacht, oder "im allgemeinen störend bzw*.: die Meßwerte verfälschend in das zu kontrollierende System einger griffen wird, wenn das Meßgerät angeschlossen ist. In der Autompbilindustrie z.B. wird die Kontrollierbarkeit der hydraulischen Druckvorgänge in den automatischen hydraulischen Getrieben in den Werkstätten und Service-Stationen gefordert. Dazu müßte nach den bisher bekannten Meßsystemen jedes hydraulische Getriebe mit einem vollständigen Druckwandlersystem ausgerüstet sein. Ein bekannter Weg, den Meßkopf über ein Ventil an das hydraulische . Drucksystem anzuschließen, ist insofern von Nachteil, als ein _: Flüssigkeitsverlust auftreten könnte, der bei geschlossenen hydraulischen Drucksystemen nicht zulässig ist. Außerdem besteht die Gefahr einer Verschmutzung des hydraulischen Druckkreises:und des , Meßkopf auf satzes, so daß das System unbrauchbar würde'» ^ · :' r :The disadvantage of this design is that either each object-side measuring point must be equipped with a complete measuring device, which causes high costs, or "generally disruptive or falsifying the measured values are intervened in the system to be controlled when the measuring device In the automotive industry, for example, the controllability of the hydraulic pressure processes in the automatic hydraulic gears in workshops and service stations is required . to connect via a valve to the hydraulic pressure system is disadvantageous, as _a: could occur fluid loss, which is not allowed in the closed hydraulic pressure systems is also the risk of contamination of the hydraulic pressure circuit. and, measuring head on the set, so that ß the system would be unusable '» ^ ·:' r:

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Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, mechanisch-elektrische Wandlersysteme zu schaffen, die einen rationellen Einsatz an vielen gleichartigen Meßstellen gestatten, ohne daß einerseits die Meßstelleiselbst ständig mit einem vollständigen Meßsystem ausgerüstet sein müssen, andererseits aber, auchThe present invention was therefore based on the object to create mechanical-electrical converter systems that have one allow efficient use at many similar measuring points without, on the one hand, the measuring point itself constantly with a complete Measuring system must be equipped, but on the other hand, too

gewährleisten, daß die Vorbereitungen für eine Messung an jeder Meßstelle möglichst einfach sind, ohne daß ein Eingriff in das zu überwachende Meßsystem notwendig ist. Diese Aufgabe wird in fortschrittlicher Weise durch den Grundgedanken der Erfindung gelöst, gemäß welchem der eigentliche mechanisch-elektrische Wandlerteil von dem Meßfühlerteil abtrennbar ist und zur Messung eine kraftschlüssige Verbindungsmöglichkeit für beide Teile vorgesehen ist. Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens wird als Ausführungsbeispiel ein hydraulisch-elektrischer Wandler gemäß den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung gewählt.ensure that the preparations for a measurement at each measuring point are as simple as possible without any intervention is necessary in the measuring system to be monitored. This task is progressed by the basic idea of the invention solved, according to which the actual mechanical-electrical converter part can be separated from the sensor part and for Measurement a non-positive connection option is provided for both parts. To illustrate the idea of the invention a hydraulic-electrical converter according to the figures and the following description is selected as an exemplary embodiment.

Bei diesem Wandler besteht der erfindungsgemäß separate r- Meßfühler aus einer an das Meßobjekt 1-6 anflanschbaren oder auf ihn aufschraubbaren Druckmeßkapsel, die mit ihrem Kanal 2 mit dem zu überwachenden hydraulischen bzw. fluidischen System fluidisch dicht in Verbindung steht und wandlerseitig durch eine Membran abgeschlossen ist, die zur Umwandlung des Druckes in eine mechanische Bewegung, hier in eine Ausstülpung dient. Kurz vor der Membran ? ist der fluidische Kanal 2 zu einem Membranraum 8 erweitert. Die kreisförmige Membran 3 ist zwischen einem Dichtungsring h und einem Aus gleich ring 5 im Membranraum 8 eingesetzt. Der Ausgleich ring 5 dient dazu, den Durchmesser und die Form der auslenkbaren Kreiszone der Membran 3 genau zu definieren und auf diese Weise zonale Elastiziisätsunterschiede bei der Membran 3 auszugleichen. In this converter, the separate r sensor according to the invention consists of a pressure measuring capsule that can be flange-mounted or screwed onto the test object 1-6 which is used to convert the pressure into a mechanical movement, here into a protuberance. Just before the membrane? the fluidic channel 2 is expanded to form a membrane space 8. The circular membrane 3 is inserted between a sealing ring h and an off equal ring 5 in the membrane space 8. The compensation ring 5 is used to precisely define the diameter and the shape of the deflectable circular zone of the membrane 3 and in this way to compensate for zonal differences in elasticity in the membrane 3.

Zur Herstellung der kraftSchlussigen Verbindung zwischen dem Meßfühler bzw. seinem Wandlerelement 3 und dem eigentlichen mechanisch-elektrischen Wandler 9 kann eine Schraubverbindung vorgesehen sein, indem der Meßkopf 1 ein Außengewinde 7 hat, dem auf der Wandlerseite eine Überwurfmutter 17 für das Gehäuse 9a des Wandlerteils 9 zugeordnet ist. Der Wandlerteil 9 enthält im Aus-To establish the non-positive connection between the The sensor or its transducer element 3 and the actual mechanical-electrical transducer 9 can have a screw connection be provided in that the measuring head 1 has an external thread 7, which on the transducer side a union nut 17 for the housing 9a of the Converter part 9 is assigned. The converter part 9 contains in the form

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führungsbeispiel als eigentliches Wandlerelement einen induktiven Vegaufnehmer T1 und eijj Übertragungsglied 10b für den Weg, der der Auslenkung der Membran 3-im'Meßfühler 1 entspricht. Durch Aufschrauben des Wandlerelementes 9 wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Teilen hergestellt. Zum Schutz gegen äußere, insbesondere mechanische Einflüsse im getrennten Zustand sind sowohl die Membrane 3 als auch die Spitze 10a des Wegübertragungsgliedes 10 versenkt im äußeren Membranraum 8a bzw. im Innenraum 17a der Überwurfmutter angeordnet. Ausgangsseitig ist der induktive Wegaufnehmer 11 durch eine elektrische Verbindungsleitung 13, gegebenenfalls über einen zwischengeschalteten Verstärker, an ein Anzeigegerät angeschlossen, dessen Ausschlag dem zu überwachenden hydraulischen oder fluidischen Druck entspricht. Eine Rückstellfeder 14 dient zum Zurückstellen des Übertragungsgliedes 10 bei Druckentlastung. An der Spitze 10a des Übertragungsgliedes 10 kann vorteilhaft ein Heißleiter 15 vorgesehen sein, durch den es möglich ist, die durch thermische Einflüsse verursachten Veränderungen der Elastizität der Membran 3 bei einer Abgleichkorrektur zu berücksichtigen, Denn es ist zweckmäßig, an sich bekannte Abgleicheinrichtungen vorzusehen, um die Messungen fälschende Membranvorspannungen und andere vorliegende ]Nullfehler, die z.B. wegen des unterschiedlichen Sitzes der Meßfühler von Meßstelle zu Meßstelle verschieden sind, oder auch den Einfluß von Verunreinigungen auf den Membranoberflächen zu kompensieren. Der eigentliche mechanisch-elektrische Wandler ist in einem Gehäuse, hier zum Beispiel in einem zylindrischen Gehäuse 9a untergebracht und mit der Überwurfmutter 17 geeignet verflanscht.management example as the actual transducer element an inductive Vegaufnehmer T1 and eijj transmission member 10b for the path that corresponds to the deflection of the membrane 3 in the measuring sensor 1. By Unscrewing the converter element 9 creates the positive connection made between the two parts. For protection against external, in particular mechanical, influences when disconnected are both the membrane 3 and the tip 10a of the path transmission member 10 sunk in the outer membrane space 8a or arranged in the interior 17a of the union nut. Is the output side the inductive displacement transducer 11 through an electrical connection line 13, possibly via an intermediate amplifier, connected to a display device whose deflection corresponds to the corresponds to the hydraulic or fluidic pressure to be monitored. A return spring 14 is used to reset the transmission member 10 when the pressure is relieved. A thermistor 15 can advantageously be provided at the tip 10a of the transmission element 10, by which it is possible, caused by thermal influences changes in the elasticity of the membrane 3 at a Adjustment correction to be taken into account, because it is expedient to provide adjustment devices known per se in order to carry out the measurements false membrane pretension and other existing] zero errors, which, for example, differ from measuring point to measuring point due to the different seating of the measuring sensors, or the influence to compensate for impurities on the membrane surfaces. The actual mechanical-electrical converter is in a housing, here for example in a cylindrical housing 9a housed and suitably flanged with the union nut 17.

Wie an diesem Beispiel eines hydraulisch-elektrischen Wandlersystems gezeigt, ist somit nur ein einziger mechanisch-elektrischer Wandler notwendig, der im Vergleich zu den benutzten Meßfühlern einen komplizierteren und damit teureren Aufbau hat, um Messungen gleicher Art an verschiedenen Meßstellen durchzuführen, ohne daß in die zu überwachenden fluidischen oder hydraulischen Systeme eingegriffen werden muß. Die Druckverläufe von mobilen hydraulischen Drucksystemen können daher in einer Werkstatt oder Service-Station nacheinander unter Verwendung des gleichen Meß- und Anzeigeteils durchgemessen werden. Diese Lösung hat den weiteren Vorteil, daß die hydraulischen Systeme ständig abgeschlossen und abgeschirmt bleiben und somit keiner VerschmutzungsgefahrAs in this example of a hydraulic-electrical converter system shown, thus only a single mechanical-electrical converter is necessary, compared to the sensors used has a more complicated and thus more expensive structure in order to carry out measurements of the same type at different measuring points without intervention must be made in the fluidic or hydraulic systems to be monitored. The pressure curves of mobile hydraulic Printing systems can therefore be used in a workshop or service station measured one after the other using the same measuring and display part. This solution has the other The advantage that the hydraulic systems remain permanently locked and shielded and therefore no risk of contamination

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ausgesetzt sind. Die Meßfühler sind dabei unempfindlich gegenüber mechanischen Erschütterungen bzw. diese haben auf sie keinen Einfluß. Der eigentliche Meßfühler kann in großer Stückzahl für die Meßstellen einfach und wirtschaftlich hergestellt werden. Für viele Meßfühler wird nur ein einziges eigentliches Wandlerelement benötigt, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden. Insbesondere ist von Bedeutung, daß nur das eigentliche Wandlerelement mit den Abgleichvorrichtungen ausgestattet bzw. kombiniert werden muß, durch die Membranvorspannungen, ungenauer Sitz der Meßfühler (Meßköpfe) und andere die Messungen verfälschende Ursachen auf selten der in den Meßobjekten sitzenden Meßfühler kompensiert werden können. .are exposed. The sensors are insensitive to mechanical vibrations or they have none on them Influence. The actual probe can be used in large numbers for the measuring points can be produced easily and economically. For many sensors there is only a single actual transducer element required, which significantly reduces costs. In particular is important that only the actual transducer element be equipped or combined with the balancing devices must, due to the membrane pretension, inaccurate seating of the sensors (Measuring heads) and other causes falsifying the measurements rarely compensated by the sensor located in the test objects can be. .

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Claims

FRJTZ HELLIGE & CO GMBH - 6 - Litton Factory of Scientific Apparatus P 326 Claims

1.jMechanical-electrical converter system with a mechanical \ _ ^ s or hydraulic sensor (1) and with the actual mechanical-electrical converter part (9) »characterized by the separability of the converter part (9) from the sensor (1) and means or measures, which allow a non-positive connection of both parts to be established for a measuring process.

2. Converter system according to claim 1, characterized in that

the measuring sensor (1) with the measuring object (l6) e.g. by flanging, Screwing, clamping or snapping in permanently firmly connected is.

3. Converter system according to one of claims 1 and 2, characterized in that that the sensor (l) has a displacement transducer (3) as Has transmission member, which corresponds to a path transmission member (1O) in the actual converter part (9), which parts when Assemble the sensor (l) and the actual transducer part (9) must be positively connected.

h, converter system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring sensor (i) is formed by a hydraulic-mechanical converter which applies hydraulic pressure to the movement or deflection of a mechanical member (3), such as a membrane, a Bourdon tube, a bellows.

5. Converter system according to claim 4, characterized in that the mechanical displacement sensor (3) is the hydraulic pressure system fluidically seals.

6. converter system according to one of claims T to 6, characterized in that, that the measuring sensor (i) and the actual mechanical-electrical converter part (9) can be screwed together, e.g. by means of a union nut (17) on the transducer part (9) which is assigned an external thread (7) on the sensor (1).

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7 «¥ andlersystem according to one of claims 1 to 6, characterized in that the actual mechanical-electrical converter part (9) of strain gauges ^; Measuring wires, capacitive sensors, potentiometers, inductive sensors, piezo-electric crystals, differential transformers or differential chokes is formed and is preferably housed in a housing (9a-).

8, converter system according to claim 7 »characterized in that the actual converter part (9) on a built into the housing (9a) inductive displacement transducer (11) with a displacement link (1O) cooperates, that in frictional Connection with the transducer (3) of the sensor (i) is when both parts of the system are connected to one another.

9. converter system according to claim 5 and claim 8, characterized in that that the transmission member (10.). of the actual converter (9) is equipped with a measuring thermistor (I5) which is connected to with an electrical balancing device to compensate for thermally induced fluctuations in elasticity of the membrane (3) of the sensor (1) is used.

10. Wandlersystem'nach claim 5 and claim 8, characterized in that serving as a displacement transducer membrane (3) in Sensor (1) by means of a compensating ring (5) is used, which precisely defines the deflection zone of the membrane · (3).

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