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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Druckmessgerät und genauer
gesagt auf ein Druckmessgerät mit einem drehbaren Justierstift
zum Eingriff mit einer Justiereinrichtung einer Auswerteelektronik
im Druckmessgerät.
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STAND DER TECHNIK
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Wie
es in
3 zu sehen ist, ist aus der
DE 80 15 715 U1 ein Absolutdruckmanometer
mit einer Kapselfeder als Messglied bekannt, bei dem ein Nullpunkt
einer Messanzeige nach Anlegen eines Prüfvakuums mechanisch
justiert werden kann. Die Nullpunktsjustierung gemäß diesem
Stand der Technik erfolgt mittels eines Zahnritzels, das in ein
zu einer Anzeigenjustiereinrichtung des Manometers gehörendes
Zahnrad eingreift. Das Zahnritzel ist in einer Fassung drehbar gelagert,
die vor einem Zusammensetzen des Manometers in eine Außenhülle
des Manometers eingesetzt und an dieser durch Schweißen befestigt
wird. Ein O-Ring zwischen dem Zahnritzel und der Fassung dichtet
das Manometer ab und eine Gewindemutter ist mit einem Ende des Zahnritzels, an
dem ein Gewinde vorgesehen ist, gegen eine Seitenwand der Fassung
verschraubt, um das Zahnritzel festzustellen und zu sichern.
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Um
ein Justieren des Nullpunkts zu ermöglichen, muss bei dem
vorhergehend beschriebenen Absolutdruckmanometer des Stands der
Technik die Gewindemutter gelockert werden, bevor das Zahnritzel
gedreht werden kann, d. h. bevor der Nullpunkt eingestellt werden
kann. Dies führt dazu, dass ein Justiervorgang des Manometers
zeitaufwendig und mühsam ist.
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Darüber
hinaus muss das Zahnritzel vor einem Zusammensetzen des Manometers
in die Fassung eingebracht werden, die anschließend in
einer Bohrung in der Außenhülle des Manometers
positioniert und danach mit der Außenhülle verschweißt wird.
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Dieser
spezielle Aufbau des Manometers verlangt ein handarbeitsintensives
Zusammensetzen der einzelnen Bauteile mit vielen Einzel- und Zwischenschritten.
Dadurch wird ein Herstellungsprozess des Absolutdruckmanometers
aufwendig und damit teuer.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und schnell
zu justierendes Druckmessgerät bereitzustellen. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch ein Druckmessgerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Druckmessgerät gemäß der Erfindung hat
ein zylindrisches Gehäuse, an dem eine Hülse befestigt
ist, welche das Gehäuse über eine Gehäusebohrung
durchdringt, wobei eine Spielpassung zwischen der Hülse
und der Gehäusebohrung vorgesehen ist. Das Material des
Gehäuses sowie der Hülse ist vorzugsweise Stahl
und das Befestigen der Hülse erfolgt vorzugsweise durch
Schweißen. Es ist aber auch möglich, dass die
Hülse oder das Gehäuse aus einem anderen Material
bestehen, z. B. können das Gehäuse aus einem Metall
und die Hülse aus einem Kunststoff gefertigt sein. In diesem
Fall erfolgt das Befestigen der Hülse an dem Gehäuse
durch Einpressen oder dergleichen.
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Das
erfindungsgemäße Druckmessgerät weist
des Weiteren in seinem Inneren einen Drucksensor mit einer diesem
zugeordneten Auswerteelektronik auf, wobei der Drucksensor mit einem Druckanschluss
wirkverbunden ist, der den Druck eines zu messenden System zu dem
Drucksensor überträgt. Der Druckanschluss erstreckt
sich dabei koaxial mit der Längsachse des zylindrischen
Gehäuses und ist vorzugsweise mit dem Gehäuse
des Druckmessgeräts über eine Schweißverbindung
verbunden.
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Ein
drehbarer Justierstift dient zum Eingriff mit einer Justiereinrichtung
der vorhergehend genannten Auswerteelektronik. Der Justierstift
ist in der Hülse aufgenommen, wobei er vorzugsweise von
außen in die Hülse eingeführt ist. Darüber
hinaus trägt der Justierstift Haltemittel, mit denen er
an der Hülse unverlierbar gesichert ist. Diese Haltemittel
sind vorzugsweise Rastmittel, mit denen der Justierstift in der Hülse
formschlüssig gesichert ist. Die Rastmittel können
dabei so vorgesehen sein, dass mindestens eine Rastnase an einem Ende
des Justierstifts einen Absatz an einem Ende der Hülse
hintergreift, wobei die Rastnase umlaufend oder alternativ dazu
auch nur abschnittsweise ausgebildet sein kann.
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Im
eingebauten Zustand ist der Justierstift in Axialrichtung der Hülse
vorzugsweise im Wesentlichen bündig mit der Außenwand
des Gehäuses positioniert. Das heißt, dass sich
der Justierstift in der Axialrichtung der Hülse höchstens
bis zu deren äußerer Stirnebene erstreckt. Dadurch
ist es möglich, dass der Justierstift vorzugsweise mit
einem Aufkleber oder dergleichen abgedeckt wird, der teilweise oder vollständig
durchsichtig sein kann. Der Aufkleber verhindert ein unbeabsichtigtes
Verstellen der Justiereinrichtung mittels des Justierstifts sowie
ein Anlagern von Fremdpartikeln an der Hülse oder dem Justierstift.
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Um
eine flüssigkeitsdichte Aufnahme des Justierstifts zu erreichen,
ist zwischen dem Justierstift und der Hülse vorzugsweise
ein Dichtelement angeordnet, beispielsweise ein O-Ring oder dergleichen.
Dieses Dichtelement kann in einer Nut in dem Außenumfang
des Justierstifts oder, als Alternative dazu, in einer Nut in dem
Innenumfang der Hülse angeordnet sein. Es ist darüber
hinaus denkbar, dass keines dieser beiden koaxialen Bauteile eine
Nut aufweist und das Dichtelement zwischen den Bauteilen eingepresst
ist. Das Anordnen eines Dichtelements, wie es vorhergehend beschrieben
ist, hat unter anderem den Vorteil, dass Lagetoleranzen zwischen
dem Gehäuse und der Justiereinrichtung ausgeglichen werden
können.
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Des
Weiteren weist der Justierstift an einem zur Innenseite des Druckmessgeräts
hin liegenden Ende vorzugsweise ein Kupplungselement zum Eingriff
mit der Justiereinrichtung der Auswerteelektronik auf, wobei die
Justiereinrichtung beispielsweise ein Potentiometer oder dergleichen
ist. Dieses Kupplungselement kann unter anderem ein länglicher
Vorsprung sein, der in eine entsprechende schlitzartige Vertiefung
in der Justiereinrichtung eingreifen kann. Die Vertiefung kann alternativ
dazu eine beliebige andere Form, wie z. B. eine Kreuzschlitzform
aufweisen. Es ist zudem denkbar, dass das Kupplungselement des Justierstifts
eine willkürlich geformte Vertiefung und das Gegenstück
an der Justiereinrichtung ein entsprechend geformter Vorsprung ist,
die miteinander in Eingriff gehen können.
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Des
Weiteren weist der Justierstift an einem zur Außenseite
des Gehäuses hin liegenden Ende vorzugsweise eine Werkzeugaufnahme
auf, z. B. schlitz- oder kreuzförmigen Vertiefungen, so
dass es möglich ist, ein Werkzeug, wie z. B. einen Schlitz- oder
Kreuzschraubenzieher mit dem Justierstift in Eingriff zu bringen,
so dass dieser betätigt werden kann. Auf diese Weise ist
es möglich, eine Drehung des Werkzeugs auf die Justiereinrichtung
zu übertragen, wobei eine Flüssigkeitsdichtung
des Gehäuses durch das Dichtelement aufrecht erhalten wird.
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Darüber
hinaus ist vorzugsweise eine flüssigkeitsperrende, gasdurchlässige
Einrichtung an dem Druckmessgerät vorgesehen, um einen
Druckausgleich zwischen der Innenseite des Gehäuses und
der Umgebung zu ermöglichen. Diese gasdurchlässige
Einrichtung kann an einer beliebigen Stelle in dem Gehäuse
oder alternativ dazu an der Hülse vorgesehen sein.
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Die
Hülse ist im eingebauten Zustand vorzugsweise quer zur
Zylinderlängsachse in dem zylindrischen Gehäuse
angeordnet. Alternativ dazu kann die Hülse aber auch parallel
zur Zylinderlängsachse in dem zylindrischen Gehäuse
angeordnet sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine Ansicht des montierten Druckmessgeräts gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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1B ist
eine Explosionsansicht des Druckmessgeräts gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ist
eine explodierte Detailansicht des Justiermechanismus mit geschnittener
Hülse gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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3 ist
eine Ansicht eines Absolutdruckmanometers gemäß dem
Stand der Technik.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Das
in 1A und 1B dargestellte Druckmessgerät
besteht im Wesentlichen aus einem Druckanschluss 1, einem
Drucksensor 2, einer Auswerteelektronik 3, einem
zylindrischen Metallgehäuse 4 und einem Steckverbinderkupplungselement 5. Der
Druckanschluss 1 in diesem Ausführungsbeispiel
weist ein Schraubverbindungselement 11, ein Betätigungselement 12 und
einen Ansatz 13 auf. Das Schraubverbindungselement 11 dient
dazu, den Druckanschluss 1 an einem entsprechenden Gegenstück
in einem zu messenden Drucksystem über eine Schraubverbindung
anzubringen. Das Betätigungselement 12 hat in
diesem Ausführungsbeispiel eine Sechskantform, um einen
Eingriff mit einem Werkzeug, wie z. B. einem Sechskant-Schraubschlüssel zu
ermöglichen. Der Druckanschluss 1 hat ein mittiges
Durchgangsloch 14, das an einem Ende des Druckanschlusses 1 in
der Mitte des Ansatzes 13 öffnet.
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Um
einen Druck des vorhergehend genannten Drucksystems zu messen, ist
ein Drucksensor 2, wie z. B. ein Piezo-Drucksensor, ein
Dünnschicht-Drucksensor, ein Dickschicht-Drucksensor, ein
Keramik-Drucksensor oder dergleichen über dem Durchgangsloch 14 angeordnet
und durch Schweißen oder dergleichen an dem Ansatz 13 des
Druckanschlusses 1 befestigt. Der Drucksensor 2 ist
mit einer Auswerteelektronik 3 elektrisch verbunden, die oberhalb
des Drucksensors in dem Gehäuse 4 angeordnet ist.
Die Auswerteelektronik 3 trägt ein Potentiometer
als eine Justiereinrichtung 31 zum Justieren eines Nullpunkts
der elektronischen Druckmessung.
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Der
Drucksensor 2 nimmt einen an dem Drucksensor anliegenden
Messdruck des Drucksystems als eine mechanische Verformung auf,
die durch die Auswerteelektronik 3 erfasst und in ein elektrisches
Signal umgewandelt wird. Um dieses elektrische Signal nach außen
zu übertragen, weist das Druckmessgerät ein Steckverbinderkupplungselement 5 auf,
das mit der Auswertelektronik 3 elektrisch verbunden ist
und an das ein Steckverbinder eines Peripheriegeräts angeschlossen
werden kann.
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Um
eine Nullpunktsjustierung des Druckmessgeräts über
die Justiereinrichtung 31 durchzuführen, ist eine
zylindrische Hülse 6 aus Metall an dem Gehäuse 4 durch
eine Schweißverbindung befestigt, die das Gehäuse 4 quer
zur Gehäuselängsachse durch eine Gehäusebohrung 41 in
einer Position durchdringt, die der in dem Gehäuse 4 angeordneten
Justiereinrichtung 31 gegenüberliegt. Wie es in 2 zu sehen
ist, ist an einem zur Innenseite des Gehäuses 4 hin
liegendem Ende der Hülse 6 ein umlaufender Absatz 61 an
einem Innenumfang der Hülse 6 vorgesehen.
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Des
Weiteren ist in der Hülse 6 ein Justierstift 7 angeordnet,
der von außen in die Hülse 6 eingebracht
ist. Der Justierstift 7 weist an einem zur Innenseite des
Gehäuses 4 hin liegenden Ende eine umlaufende
Rastnase 71 auf. Bei einem Einbringen des Justierstifts 7 in
die Hülse 6 hintergreift die Rastnase 71 den
Absatz 61. Dadurch ist der Justierstift 7 unverlierbar
mit der Hülse 6 über eine Rastverbindung
verbunden.
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In
dem Justierstift 7 ist des Weiteren eine umlaufende Nut 72 vorgesehen,
in der ein O-Ring 8 angeordnet ist, um den Justierstift 7 flüssigkeitsdicht in
der Hülse 6 zu lagern.
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An
seiner zur Außenseite des Gehäuses 4 hin
liegenden Stirnseite weist der Justierstift 7 eine schlitzartige
Vertiefung 73 auf, die es ermöglicht, dass ein
Werkzeug, wie z. B. ein Schlitzschraubenzieher mit dem Justierstift 7 in
Eingriff gehen kann. Der Justierstift 7 weist des Weiteren
an seiner zur Innenseite des Gehäuses 4 hin liegenden
Stirnseite einen schlitzartigen Vorsprung 74 auf, der im
eingebauten Zustand des Justierstifts 7 mit der Justiereinrichtung 31 in
Eingriff ist. Dadurch kann eine Justierung des Nullpunkts der Druckmessung über
eine Drehung des Justierstifts 7 und damit über
eine drehende Betätigung der Justiereinrichtung 31 von
außerhalb des Druckmessgeräts erzielt werden,
ohne dieses öffnen zu müssen.
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Da
sich der Justierstift 7 im eingebauten Zustand maximal
bis zur äußeren Stirnfläche 62 der Hülse 6 erstreckt,
ist es möglich, einen Aufkleber 9 an dem Gehäuse 4 anzubringen, der
den Justierstift 7 und die Hülse 6 vollständig überdeckt,
wie es in 1A gezeigt ist. Ein Anlagern
von Fremdpartikeln an der Hülse 6 oder dem Justierstift 7 sowie
ein unbeabsichtigtes Betätigen des Justierstifts 7 und
damit ein Verstellen der Justiereinrichtung 31 kann dadurch verhindert
werden.
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Um
einen Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der
Außenseite des Druckmessgeräts zu ermöglichen,
ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Bohrung 42 mit
einer darin befestigten fluidundurchlässigen Membran, z.
B. eine Goretex-Membran als flüssigkeitsperrende, gasdurchlässige
Einrichtung 42 in dem Gehäuse 4 vorgesehen.
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ABWANDLUNGEN DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In
einer Abwandlung des bevorzugten Ausführungsbeispiels kann
im eingebauten Zustand des Justierstifts 7 zusätzlich
eine elastische Komponente, wie z. B. eine Feder, ein elastisches
Gummibauteil oder dergleichen zwischen einem dem Absatz der Hülse
gegenüberliegenden Teil des Justierstifts 7 und
dem Absatz der Hülse 6 angeordnet sein. Diese elastische
Komponente wirkt, um einen Abstand zwischen dem Justierstift 7 und
der Justiereinrichtung 31 zu bewahren. Ein Eingreifen des
Kupplungselements des Justierstifts 7 mit der Justiereinrichtung 31 wird bei
diesem Aufbau erst durch Stauchen bzw. Dehnen der elastischen Komponente
erreicht. Dadurch kann ein Übertragen eines unbeabsichtigten
Drehens des Justierstifts 7 auf die Justiereinrichtung 31 vermieden werden.
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Als
weitere Abwandlung des vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiels
ist es möglich, dass die Hülse 6 parallel
zur Längachse des zylindrischen Gehäuses 4 angeordnet
ist, anstatt quer zu dieser angeordnet zu sein.
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Die
Hülse 6 kann in einer weiteren Abwandlung in einem
an dem Gehäuse 4 befestigten Zustand aus diesem
vollständig oder teilweise nach Außen vorstehen.
In dieser Abwandlung kann die flüssigkeitsperrende, gasdurchlässige
Einrichtung 42 an der Hülse 6 vorgesehen
sein, z. B. in Form einer Goretex-Membran, die in einer die Hülse 6 durchdringenden
Bohrung fixiert ist. Diese Bohrung sollte sich bezüglich
des Gehäuses vor dem O-Ring 8 befinden, um einen
Gasaustausch des Gehäuseinnenraums mit der Umgebung zu
gewährleisten.
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Die
Hülse 6 kann in einer weiteren Abwandlung des
bevorzugten Ausführungsbeispiels aus einem Kunststoff bestehen
und in das Gehäuse 4 eingepresst sein. Dabei kann
anstelle der flüssigkeitsperrenden, gasdurchlässigen
Einrichtung 42 eine in die Hülse 6 integrierte
Einrichtung, wie z. B. ein Goretex-Element bzw. eine in die Hülse
integrierte Goretex-Membran verwendet werden, die deren Funktion übernimmt.
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Als
Alternative dazu kann der O-Ring 8 aus einem Goretex-Material
hergestellt sein, der die Funktion der flüssigkeitsperrenden,
gasdurchlässigen Einrichtung 42 übernimmt.
Die Einrichtung 42 kann dadurch weggelassen werden.
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Des
Weiteren ist es möglich, den Aufkleber 9 aus einem
flüssigkeitsperrenden, gasdurchlässigen Material
herzustellen. Dieser übernimmt nach einem Justiervorgang
und einem anschließenden Aufbringen des Aufklebers 9 auf
das Gehäuse 4 die Funktion der flüssigkeitsperrenden,
gasdurchlässigen Einrichtung 42, wodurch auf den
O-Ring 8 verzichtet werden kann.
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Alternativ
zu den vorhergehend genannten Abwandlungen ist es darüber
hinaus denkbar, dass die Hülse 6 aus einem Sintermaterial
besteht, das luftdurchlässig ist. Dadurch ist es möglich,
dass die Hülse 6 die Funktion der gasdurchlässigen
Einrichtung 42 übernimmt.
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Das
Potentiometer kann ein Schneckenrad-Potentiometer oder ein Schleifring-Potentiometer sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf das vorstehende ausführliche Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie kann in dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche modifiziert
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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