DE3402418A1

DE3402418A1 - Pegelmessfuehler

Info

Publication number: DE3402418A1
Application number: DE19843402418
Authority: DE
Inventors: Hans Ole Bjerringbro Brunsgaard; Niels Due Jensen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1984-08-16
Also published as: JPS59162418A; DK148428B; DK43983D0; US4507583A; DK43983A; DK148428C

Description

Grundfos A/S

DK-8850 Bjerringbro, Dänemark

Peaelmeßfühler

Die Erfindung betrifft einen Pegelmeßfühler mit einem piezoelektrischen Kristall zum Einschalten und Abschalten eines elektrischen Systems. (Zum Beispiel pegelabhängig Ein- und Abschaltung einer Pumpe für Wasser oder anderen Flüssigkeiten).

Aus britischer Patentanmeldung Nr. 8.111.180 ist ein Pegelmeßfühler mit einem piezoelektrischen Kristall bekannt. Bei der Herstellung eines solchen Pegelmeßfühlers besteht aber ein Problem mit dem Montieren des piezoelektrischen Kristalls derart, daß die Eigenschaften des Kristalls nicht wegen des Montierens verringert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pegelmeßfühler zu schaffen, der robuster und betriebssicherer als die bekannten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kristall zwischen zwei elastisch federnden Membranen in Klemme montiert ist« Hierdurch wird ein betriebssicheres Montieren des piezoelektrischen Kristalls erreicht. Ein besonderer Vorteil ist, daß man ein Festlöten des Kristalls vermeidet, da ein solcher Vorgang den Kristall beschädigen und seine piezoelektrischen Eigenschaften verringern kann. Gleichzeitig ist der Kristall zwischen den beiden Membranen gut geschützt.

Gemäß der Erfindung können die beiden elastisch federnden Membranen zwischen zwei Klemmstücken angeordnet sein, wcbei ein leichtes und vorteilhaftes Montieren der beiden Membranen, die den Kristall halten sollen, erreicht wird.

Gemäß der Erfindung können die beiden Klemmstücke ein Deckelstück bzw. ein Bodenstück bilden, die zusammen ein Fühlergehäuse , beispielsweise zum Montieren in eine Durchbohrung in einer Behälterwand, bilden. Hierdurch wird ein vorteilhaftes Montieren des Fühlers erreicht, der sich somit in die Behälterwand in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit, deren Pegel zu kontrollieren ist, anbringen läßt.

Gemäß der Erfindung kann das Deckelstück des Fühlergehäuses einen Teil des Bodenstückes des Fühlergehäuses umschließen und darum stramm passen, wobei ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Fühlergehäuses erreicht wird, so daß es leicht zusammenzusetzen ist.

Gemäß der Erfindung kann der Pegelmeßfühler derart eingerichtet sein, daß·die eine Membran oder beide Membrane mindestens eine Isolierschicht und mindestens eine elektrisch leitende Schicht aufweisen, und daß die beiden Membranen durch eine Anzahl von isolierenden Ringscheiben, vorzugsweise Kunststoffscheiben, voneinander getrennt und somit auch elektrisch voneinander getrennt gehalten werden. Hierdurch wird erreicht _f daß die Membranen,

gleichzeitig damit, daß sie eine Trennfläche zwischen dem piezoelektrischen Kristall und den Umgebungen bildet, auch wie elektrisch au3en isolierte Leitern für die im piezoelektrischen Kristall entstehenden Spannungen wirken können.

Gemäß der Erfindung kann jede Membran eine elektrisch leitende Folie, die ungefähr 0,1 mm dick ist, und einen isolierenden, glatten Film, der ungefähr 0,1 mm dick und vorzugsweise aus Kunststoff ist, aufweisen. Hierdurch wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel erreicht, da die Membran somit nach außen isoliert ist, gleichzeitig damit, daß der glatte Kunststofffilm Unreinigkeiten gegenüber, die ggf. in der zu kontrollierenden Flüssigkeit anwesend sind, abweisend wirkt.

Gemäß der Erfindung können die eine oder mehrere der isolierenden, membrantrennenden Ringscheibe(n) einen Innenlochdurchmesser aufweisen, der dem Durchmesser des piezoelektrischen Kristalls entspricht, oder genereller kann die Öffnung in der Ringscheibe derart ausgebildet sein, daß sie zur Form des piezoelektrischen Kristalls paßt.

Hierdurch wird erreicht, daß der Kristall durch die Ringscheiben "radial" fixiert ist, während er durch die im Anspruch 1 erwähnten Membranen "axial" fixiert ist. Die Bezeichnungen "axial" und "radial" sind hier angewendet worden, da das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Fühlergehäuses rotationssymmetrisch ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist aber nur ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel und betrifft nicht die Idee der Erfindung. Das Fühlergehäuse und der Kristall lassen sich in vielen verschiedenen Weisen, z.B. wie ein Polygon, ausbilden.

Gemäß der Erfindung können die Klemmstücke des Fühlergehäuses mit einer Anzahl von Klemmvorrichtungen versehen sein, zwischen denen die beiden elastisch federnden Membranen und die Ringscheiben vorgesehen sind. Hierdurch wird ein betriebssicheres Fixieren von Membranen und Scheiben

erreicht. Die Kle::irnvorrichtunqen sind vorzugsweise ringförmig.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Behälter mit zwei Pegelmeßfühlemgemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Pegelmeßfühlers gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht des Ausführungsbeispieles in Fig.2, Fig. 4 in größerem Maßstab einen Schnitt durch den Pegel-

meßfühler längs der Linie IV-IV in Fig. 3, und

Fig. 5 den Pegelmeßfühler in Fig. 4, wobei alle Bestandteile getrennt gezeigt sind.

In Fig. 1 ist ein Behälter 5 gezeigt, dessen Flüssigkeirsstand zu kontrollieren oder regulieren ist. Der Flüssigkeitsstand läßt sich beispielsweise durch die beiden gezeigten Rohrleitungen 6 über nicht gezeigte Reguliereinrichtungen regulieren. In der Behälterwand sind zwei Pegelmeßfühler 10 montiert, die durch elektrische Leitungen 8 mit einem elektrischen Kreislauf 9 zum Kontrollieren, Zeigen und/oder Regulieren des Flüssigkeitsstandes verbunden sind. Der elektrische Kreislauf 9 kann konventioneller bekannter Art sein und ist daher hier nicht näher beschrieben.

Das in Fig. 2-5 gezeigte Ausführungsbeispiel des Pegelmeßfühlers weist ein Gehäuse mit einem Deckelstück 11 und einem Bodenstück 12 auf, die je ringförmig sind. Beide Teile sind mit Klemmvorrichtungen 13, 14, 15, 16 versehen, die ebenfalls ringförmig sind und die einander

gegenüberliegen. Das Deckelstück 11 ist innen derart ausgebildet, daß eine zylindrische nach innen kehrende Fläche vorgesehen ist. In entsprechender Weise ist das Bodenstück 12 derart ausgebildet, daß eine zylindrische nach außen · kehrende Fläche 18 vorgesehen ist. Das Bodenstück 12 mit der Fläche 18 paßt in das Deckelstück 11 mit der Fläche stramm und ist vorzugsweise am Deckelstück festgeleimt. Das Fühlergehäuse ist aus einem nicht-leitenden Material, wie z.B. Kunststoff, hergestellt und kann gegossen und/oder gedreht sein.

Zwei Membranen 21-24 liegen zwischen den ringförmigen Flächen der Kleirutivorrichtungen 13, 14, 15, 16 in Klemme. Die Membranen sind dünne, federnde, leicht krumme Platten 22, 23 geeicneter Legierung, wie z.B. Messing, und'sind mit einer dünnen, glatten Kunststoffschicht 21, 24 belegt. Diese glatten Kunststoffschicht wirkt teils isolierend und teils schmutzabweisend. Da sich gegebenenfalls Unreinigkeiten in einem Flüssigkeitsbehälter sammeln können, ist es vorteilhaft, daß der Pegelmeßfühler schmutzabweisend ist, damit er allmählich nicht mit Schmutz bedeckt wird.

Die Membranen 21, 22 und 23, 24 sind durch Scheiben 25, 26, 27, 28 voneinander getrennt. Die beiden mittleren Scheiben 26, 27 sind isolierende Kunststoffscheiben, die die Membranen elektrisch trennen können. In der Mitte der Isolierscheiben 26, 27 ist der piezoelektrische Kristall 31 montiert. Diese Scheiben verursachen ein Fixieren des piezoelektrischen Kristalls in radialer Richtung. Die anderen Scheiben 26, 28 sind im bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel auch Isolierscheiben. Gemäß einem anderen nicht gezeigten Ausführ.ungsbeispiel sind die Scheiben 26, 28 elektrisch leitende Scheiben, die gegen die leitende Oberfläche der Membranen anliegen und einen Anschluß für die über dem piezoelektrischen Kristall entstehenden elektrischen Spannungen bilden können, Jm bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel sind die Membranen 22, 23 an sich mit Anschlußteilen 32, 33, vgl. Fig. 2, 3 und 5, ausgebildet. Der Deckel 11 und

der Boden 12 des Fühlevgehäuses .sind je mit zwc?i Ausschnitten 34 bzw. 35 versehen. Die gezeigten Scheiben 25, 26, 27, 28 lassen sich in einem geänderten Ausführungsbeispiel in einem Stück ausbilden.

Im ringförmigen Zwischenraum im Deckelstück 11 zwischen den ringförmigen Klemmvorrichtungen 13, 14 kann ein elastischer Dichtungsring 29, wie z.B. ein Gummiring, falls notwendig, vorgesehen sein. In entsprechender Weise kann ein elastischer Ring 30 im Bodenstück 12 vorgesehen sein. Diese beiden elastischen Ringe dichten gegen hineindringende Flüssigkeit ab.

Der Kristall 31 ist an seinen beiden gegenüberliegenden Stirnflächen mit den leitenden Innenseite der Membranen 22 und 23 in direktem Kontakt.

Wenn das Fühlergehäuse 10 mit dem Kristall 31 in eineir, Behälter montiert ist, ist die kunststoffbelegte Seite, d.h. 21 und/oder 24 einer oder beider Membranen, ir.it der Flüssigkeit des Behälters in Kontakt, falls der Flüssigkeitsstand die Position des Fühlers übersteigt. Die elektrische Charakteristik des Kristalls 31 hängt vom Flüssigkeitsstand ab. Die elektrische Eigenschaften des Kristalls beeinflussen einen elektrischen Meßkreis durch die beiden leitenden Membranen 22, 23 und nicht gezeigte Verbindungsleitungen. Dieser Meßkreis kann mit Anzeigevorrichtungen und Vorrichtungen bekannter Art verbunden sein.

Claims

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Dip!.-!ng, Thomas Wifcken

Mustertwhn 1-2K'J Li.back 1

PatentansDruche

Ein Pegelmeßfühler mit einem piezoelektrischen Kristall (31) zum Einschalten und Abschalten eines elektrischen Systems, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall (31) zwischen zwe: elastisch federnden Membranen (22, 23) in Klemme montiert ist.

Ein Pegelmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elastisch federnden Membranen (22, 23) zwischen zwei Klemmstücken (11, 12) angeordnet sind.

3. Ein Pegelmeßfühler nach Anspruch 2, dadurch g e kennz eichnet, daß die beiden Klemmstücke ein Deckelstück (11) bzw. ein Bodenstück (12) bilden, die zusammen ein FühlergehMuse (10) bilden.

4. Ein Pegelmeß fühler nach Anspruch 3, dadurch ge-

kennzeichnet, daß das Deckelstück (11) des Fühlergehäuses einen Teil des Bodenstückes (12) des Fühlergehäuses umschlie3t und darum stramm paßt sowie, vorzugsweise durch ein Klebemittel, daran befestigt ist.

5. Ein Pegelmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Membran oder beide Membranen mindestens eine Isolierschicht (22, 24) und mindestens eine elektrisch leitende Schicht (22, 23) aufweisen, und daß die beiden Membranen durch eine Anzahl von isolierenden Ringscheiben (25-28), vorzugsweise Kunststoffscheiben, voneinander getrennt und somit auch elektrisch voneinander getrennt gehalten werden.

6. Ein Pegelmeßfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Membran eine elektrisch leitende Folie, die ungefähr 0,1 mm dick ist, und einen isolierenden, glatten Film, der ungefähr 0,1 mm dick und vorzugsweise aus Kunststoff ist, aufweist.

7. Ein Pegelmeßfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die (eine oder mehrere der) isolierenden, membrantrennenden Ringscheibe(n) (26, 27) einen Innenlochdurchmesser aufweisen, der dem Durchmesser des piezoelektrischen Kristalls (31) entspricht, oder daß die Öffnung der Ringscheibe derart ausgebildet ist, daß sie zur Form des piezoelektrischen Kristalls (31) paßt.

8, Ein Pegelmeßfühler nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Klemmstücke (11, 12) des Fühlergehä,uses mit einer Anzahl von Klemmvorrichtungen (13, 14, 15, 16) versehen

sind, zwischen denen die beiden elastisch federnden Membranen (22, 23) und die Ringscheiben (25, 26, 27, 28) vorgesehen sind.

9. Ein Pegelmeßfühler nach Anspruch 8, dadurch g e kennzeichnet, daß im Deckelstück zwei ringförmige koaxiale Klemmvorrichtungen (13, 14) vorgesehen sind, und daß koaxial mit diesen ein elastischer Packring (29) zwischen den Klemmvorrichtungen liegt, und daß das Bodenstück (12) in entsprechender Weise gegenüberliegende, koaxiale, ringförmige Klemmvorrichtungen (15, 16) und koaxial mit diesen einen dazwischenliegenden, elastischen Packring (30) aufweist.