ES2245664T3 - Sensor de medicion. - Google Patents
Sensor de medicion.Info
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Abstract
Sensor de medición estanco que comprende un cuerpo de prueba (1) monolítico que comprende en sus extremos una primera (2) y una segunda (3) partes no deformables unidas por una parte central que forma un paralelogramo deformable, comprendiendo la parte central del cuerpo de prueba (1) dos aberturas pasantes (6, 7) que definen entre ellas una viga principal (10), caracterizado porque por lo menos un extremo de dicha viga principal está encastrado mediante un empotramiento (13) en una viga de medición (12) solidaria de una parte no deformable (2, 3) del cuerpo de prueba pero desacoplada mecánicamente con relación a ésta; porque una de las partes no deformables (2, 3) del cuerpo de prueba comprende por lo menos una cavidad (4, 4¿, 22) de la cual una pared está formada por la viga de medición (12) y por dos membranas (15) situadas a ambos lados de esta viga de medición (12), porque las galgas de tensión (17) están fijadas en la cavidad (4) en el dorso de la viga de medición (12), y porque la cavidad (4) está obturada por una cubierta (20) soldada, encolada o fijada de forma estanca en la parte no deformable (2, 3) correspondiente del cuerpo de prueba.
Description
Sensor de medición.
La presente invención tiene por objeto un sensor
de medición del tipo que comprende un cuerpo de prueba monolítico
provisto de galgas de tensión fijadas sobre este cuerpo de prueba en
por lo menos una de sus zonas de deformación elástica bajo el efecto
de un esfuerzo aplicado en dicho cuerpo de prueba.
Generalmente el cuerpo de prueba está formado por
una barra deformable monolítica que puede presentar la forma de un
paralelogramo deformable del que uno de sus extremos está fijado
sobre un bastidor fijo y del que el otro extremo está dispuesto de
manera que recibe la carga a medir. Sensores de este tipo se
describen por ejemplo en los documentos US nº 4.150.729, US nº
4.546.838 o US nº 4.107.985.
La presente invención prevé la realización de un
sensor de este tipo que se pueda utilizar en un ambiente hostil o
corrosivo, agua salada, clorada o ácida, etc., lo que obliga a
proteger las galgas de tensión para evitar su deterioro.
Generalmente las galgas de tensión están
protegidas por una capa o una película de un material resistente a
los agentes corrosivos. Sin embargo, la experiencia muestra que
siempre es esta protección lo que se degrada en primer lugar,
necesitando el cambio del sensor a pesar de que su parte mecánica,
el cuerpo de prueba, todavía esté intacto.
Se han propuesto unos sensores en los que las
galgas de tensión están encerradas en unas cavidades estancas tal
como se describe por ejemplo en los documentos US nº 4.488.611 o US
nº 5.220.971. Estas realizaciones necesitan no obstante que se
suelden las cubiertas o los elementos de protección metálicos sobre
el cuerpo de prueba en la proximidad inmediata de las zonas de
deformación de éste, para encapsular de forma estanca las galgas de
tensión. Esta forma de proceder permite una protección duradera de
las galgas de tensión pero deteriora, sin embargo, la precisión y la
fiabilidad de la medición. En efecto, el hecho de soldar estas
cubiertas o protecciones en la proximidad inmediata de las zonas de
deformación del cuerpo de prueba conlleva unas modificaciones
estructurales del material que constituye el cuerpo de prueba en
estas zonas, modificando en particular las características elásticas
que son la fuente de imprecisiones o de errores de medición que no
se pueden corregir con facilidad eléctricamente. Es conocida, a
partir del documento nº EP-A-1 451
538, otra realización de un sensor en el que las galgas de tensión
están encerradas en una cavidad estanca. Sin embargo, este documento
sólo se puede tener en cuenta a título de novedad en virtud del
artículo 54 (3) y (4) CPE.
La presente invención tiene por objetivo la
realización de un sensor que comprende un cuerpo de prueba
monolítico y unas galgas de tensión encapsuladas, protegidas por lo
tanto del entorno, que evita los inconvenientes citados
anteriormente, es decir que es resistente y del que la protección de
las galgas no influye en las características de la medición.
La presente invención tiene por objeto un sensor
de medición que comprende un cuerpo de prueba monolítico provisto de
galgas de tensión que se distingue por las características
enumeradas en la reivindicación independiente 1. Los modos
particulares de realización de la invención se definen en las
reivindicaciones subordinadas 2 a 11.
El plano adjunto ilustra esquemáticamente y a
título de ejemplo cuatro formas de realización de un sensor según la
invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
primera forma de realización del sensor.
La figura 2 es una vista en alzado del sensor de
la figura 1.
La figura 3 es una sección según la línea
A-A de la figura 2.
La figura 4 es una vista en perspectiva de una
segunda forma de realización del sensor.
La figura 5 es una vista en alzado del sensor
ilustrado en la figura 4.
La figura 6 es una sección según la línea
B-B de la figura 5.
La figura 7 es una vista en perspectiva de una
tercera forma de realización del sensor.
La figura 8 es una vista en alzado del sensor
ilustrado en la figura 7.
La figura 9 es una vista en sección según la
línea C-C de la figura 8.
La figura 10 es una vista de la cara superior del
sensor.
La figura 11 ilustra una vista en alzado lateral
una cuarta forma de realización del sensor según la invención.
El sensor de medición según la presente invención
comprende un cuerpo de prueba monolítico que constituye un
paralelogramo deformable en acero, acero inoxidable o aleaciones de
éstos, aluminio u otro material elástico, del que un extremo está
destinado a ser fijado sobre un bastidor mientras que el otro está
equipado para recibir una carga o una fuerza a medir. Este cuerpo de
prueba está atravesado transversalmente por dos vaciados que definen
por una parte, unas zonas de espesor reducido que forman las
articulaciones del paralelogramo deformable y, por otra parte una
viga principal. Esta viga principal está unida por sus extremos, por
una parte directamente a una primera parte no deformable del cuerpo
de prueba y, por otra parte por medio de una viga de medición a una
segunda parte no deformable del cuerpo de prueba.
Esta viga de medición está unida lateralmente a
esta segunda parte no deformable del cuerpo de prueba por unas
membranas delgadas de manera que permiten que esta viga de medición
se deforme sin transmitir ninguna deformación a la segunda parte no
deformable del cuerpo de prueba.
Además, el cuerpo de prueba consta además de una
cavidad en su segunda parte no deformable de la que una pared está
formada parcialmente por lo menos por dichas membranas y la viga de
medición. Esta cavidad está destinada a recibir las galgas de
tensión y una parte por lo menos del circuito eléctrico de medición,
comunica con el exterior del cuerpo de prueba por un paso de hilos y
se puede obturar herméticamente mediante la soldadura, el encolado o
la fijación hermética de cubiertas, fijación que se sitúa sobre la
parte no deformable del cuerpo de prueba y que no influye de ningún
modo las características elásticas de las vigas de medición.
En una primera forma de realización, el sensor de
medición comprende un cuerpo de prueba monolítico en acero
inoxidable 1 por ejemplo, que comprende una primera parte
indeformable 2 en uno de sus extremos y una segunda parte
indeformable 3 en su otro extremo.
La primera parte indeformable 2 del cuerpo de
prueba 1 comprende unos elementos de fijación, en este caso unos
roscados, que permiten acoplarlo a un elemento que recibe una carga
o que transmite un esfuerzo a medir, mientras que la segunda parte
indeformable 3 del cuerpo de prueba comprende unos roscados que
permiten fijarlo en un bastidor fijo. Esta segunda parte
indeformable 3 del cuerpo de prueba 1 presenta una cavidad 4 que
desemboca en por lo menos un lado lateral del cuerpo de prueba y
está unido a un borde de éste por un paso de cables 5.
La parte central, deformable elásticamente, del
cuerpo de prueba 1 comprende dos aberturas pasantes 6, 7 que
definen, con los bordes superior 8 e inferior 9 del cuerpo de prueba
1, unas articulaciones o adelgazamientos flexibles que permiten que
el cuerpo de prueba se deforme como un paralelogramo deformable.
Entre ellas, estas aberturas 6, 7 definen una
viga principal 10 unida por una unión delgada 11 a la primera parte
no deformable 2 del cuerpo de prueba 1 y solidaria de una viga de
medición 12 mediante un empotramiento 13. La viga de medición 12
está situada entre dos fresados 14 que están realizados de forma que
esta viga de medición 12 esté unida lateralmente por dos membranas
finas 15 a la segunda parte no deformable 3 del cuerpo de prueba 1,
de manera que esta viga de medición 12 se pueda deformar
elásticamente sin que esta deformación se transmita a esta segunda
parte no deformable 3.
Las membranas finas 15, de 0,1 a 1,5 mm, con
preferencia entre 0,1 y 0,7 mm separan las aberturas 6, 7 de la
cavidad 4 y desacoplan la viga de medición 12 de la segunda parte no
deformable 3 del cuerpo de prueba 1.
En el ejemplo ilustrado, están previstos unos
pasos 16 para reducir la rigidez de los adelgazamientos que forman
las articulaciones del paralelogramo deformable que constituye el
cuerpo de prueba 1.
Unas galgas de tensión 17 están fijadas sobre la
cara longitudinal de la viga de medición 12 que se sitúa en el
interior de la cavidad 4, entre las membranas 15 y que están unidas
a un circuito eléctrico de medición situado, ya sea en el exterior
del cuerpo de prueba 1, ya sea por lo menos parcialmente, en la
cavidad 4 del cuerpo de prueba. Estas galgas de tensión 17 y/o la
parte del circuito eléctrico situado en la cavidad 4 están unidas
por un cable (no representado) que pasa por el paso 5 de forma
estanca para ser conectadas al equipo de medición exterior al
cuerpo de prueba 1.
La cavidad 4 del cuerpo de prueba 1 se obtura
entonces, se sella, mediante dos cubiertas (no representadas)
aplicadas sobre las caras laterales del cuerpo de prueba 1 de manera
que cierren las aberturas de la cavidad 4. Estas cubiertas se
sueldan, se encolan o se fijan de forma estanca sobre la parte no
deformable 3 del cuerpo de prueba 1.
En una forma de realización de este tipo las
soldaduras, encolados o fijaciones estancas efectuadas alrededor de
las aberturas de la cavidad 4 para fijar las cubiertas de obturación
de esta cavidad 4 no afectan en nada a las vigas 10 y 12 del cuerpo
de prueba del que se mide la deformación. Estas fijaciones no
afectan por lo tanto en nada a la precisión ni a la fiabilidad de la
medición.
Por lo tanto, se ha realizado de este modo un
sensor provisto de un cuerpo de prueba monolítico cuyas galgas de
tensión y eventualmente la totalidad o parte del circuito eléctrico
de medición están encapsulados en una cavidad del cuerpo de prueba
1, obturado de forma estanca. El encapsulado de las galgas de
tensión en el cuerpo de prueba se realiza por soldadura, encolado o
fijación estanca de cubiertas sobre una parte del cuerpo de prueba
que no participa en la deformación que sirve para la medición. De
este modo se ha realizado un sensor estanco fiable, inalterable y
preciso.
En la forma de realización ilustrada en las
figuras 4 a 6, el cuerpo de prueba 1 presenta la forma de una barra
monolítica 18 que consta, como en la primera forma de realización,
de dos partes extremas no deformables 2, 3 y una parte central que
comprende la aberturas 6, 7, la viga principal 10 y los
adelgazamientos que forman la articulación. Se encuentra por lo
tanto un paralelogramo deformable con una viga principal
central.
La viga principal 10 está unida por una unión 11
a la parte no deformable 2 del cuerpo de prueba, mientras que su
otro extremo está empotrado en la viga de medición 12 solidaria de
la parte no deformable 3 del cuerpo de prueba 18. Esta viga de
medición 12 está desacoplada mecánicamente de la parte no deformable
3 por unos fresados laterales 14 tal como en la primera forma de
realización.
En esta segunda forma de realización, la cavidad
4 se abre sobre el borde central 19 de la parte no deformable 3 del
cuerpo de prueba 18 y comprende un paso de cable 5 que desemboca en
una cara lateral del cuerpo de prueba 18.
Una vez que las galgas de tensión 17 se han
colocado en su lugar y se han conectado, se sella de forma estanca
la cavidad 4 mediante soldadura, encolado o fijación estanca de una
placa de cierre 20 sobre la cara frontal 19 de la parte no
deformable 3 del cuerpo de prueba 18.
Se encuentran aquí las mismas ventajas que las
del sensor según la primera forma de realización, a saber una
estanqueidad total, eficaz e inalterable de la cámara que aloja las
galgas de tensión 17 y la totalidad o parte del circuito eléctrico,
a la vez que evita modificar las características del material del
cuerpo de prueba en la proximidad de sus partes deformables que
sirven para la medición.
Esta segunda forma de realización permite tener
acceso a la cavidad 4 por un extremo del cuerpo de prueba mientras
que en la primera forma de realización el acceso a esta cavidad se
realiza por una o por las dos caras laterales del cuerpo de
prueba.
En la tercera forma de realización ilustrada en
las figuras 7 a 10, el cuerpo de prueba 1 se presenta en forma de
una placa rectangular monolítica que también presenta dos zonas no
deformables 2, 3 y que constituyen un paralelogramo deformable
debido a las aberturas 6, 7 practicadas en su parte central. En esta
forma de realización, la viga principal 10 es curva, unida mediante
una unión 11 por un extremo a la parte no deformable 2 y empotrada
en su otro extremo a una viga de medición 12 solidaria de la parte
no deformable 3 del cuerpo de prueba pero desacoplada de ésta
mediante unas membranas laterales 15 que forman con la cara superior
de la viga de medición 12 el fondo de una primera cavidad 22 que
desemboca sobre el borde superior 8 del cuerpo de prueba. Una
segunda cavidad 23 practicada en la parte no deformable 3 del cuerpo
de prueba desemboca sobre la cara lateral delantera de este cuerpo
de prueba. Un paso 24 une la primera cavidad 22 a la segunda cavidad
23, mientras que un paso de cable 5 une la segunda cavidad 23 al
borde del extremo de la parte no deformable 3 del cuerpo de
prueba.
En esta forma de realización se colocan unas
cubiertas (no representadas) sobre las aberturas de las cavidades 22
y 23 y se sueldan, se encolan o se fijan de forma estanca sobre la
parte no deformable 3 del cuerpo de prueba.
Como en este caso la primera cavidad 22 es de
volumen pequeño, solamente protege las galgas de tensión 17 y el
circuito eléctrico de medición se aloja en la segunda cavidad
23.
En la cuarta forma de realización ilustrada en la
figura 11 el cuerpo de prueba 1 se presenta en forma de una barra,
de sección rectangular o cuadrada, monolítica, que también presenta
dos zonas no deformables 2, 3 y que constituyen un paralelogramo
deformable debido a las aberturas 6, 7 practicadas en su parte
central. En esta forma de realización, la viga principal 10 presenta
una sección en forma de cruz y está empotrada por cada uno de sus
extremos en una viga de medición 12, 12' solidarias respectivamente
a las partes no deformables 3 y 2. Estas vigas de medición 12, 12'
están desacopladas de las partes no deformables respectivas 2, 3
mediante unas membranas 15, 15' que forman con la cara trasera de
las vigas de medición 12, 12' el fondo de dos cavidades 4, 4' que
desembocan en por lo menos una de las caras laterales del cuerpo de
prueba 1. Un paso 26 que atraviesa el alma de la viga principal 10
une estas dos cavidades 4, 4'. La cavidad 4' está unida por un paso
de cable 5 al borde extremo de la parte no deformable 3.
En esta forma de realización, se colocan unas
cubiertas (no representadas) en las aberturas de las cavidades 4, 4'
y se sueldan, se encolan o se fijan de forma estanca sobre las
partes no deformables 2, 3 del cuerpo de prueba 1.
Las cavidades 4 y 4' pueden no desembocar sobre
la misma cara lateral del cuerpo de prueba 1, o por el contrario,
pueden desembocar sobre las dos caras de éste. La viga principal
puede presentar una sección de forma diferente, por ejemplo cuadrada
o rectangular.
De este modo, como se puede apreciar, en todas
las formas de realización el cuerpo de prueba monolítico comprende
dos zonas o partes no deformables 2, 3 que forman sus extremos y una
zona o parte central que forma un paralelogramo deformable. Una viga
principal 10 está empotrada por lo menos por uno de sus extremos
sobre o en la parte central de una viga de medición 12 que forma
parte de una o de las partes no deformables 2, 3 del cuerpo de
prueba 1, pero que está desacoplada mecánicamente con relación a
ésta gracias a unos fresados 14 y unas membranas 15. Estas membranas
15 y la cara de la viga de medición 12 solidaria de una parte no
deformable 2, 3 del cuerpo de prueba constituyen una pared de por lo
menos una cavidad mecanizada en la o las partes no deformables 2, 3
del cuerpo de prueba, cavidades que desembocan sobre la cara libre
de esta parte no deformable del cuerpo de prueba. Una o unas
cubiertas soldadas, encoladas o fijadas de forma estanca sobre la o
las partes no deformables del cuerpo de prueba obturan de forma
estanca e inalterable las cavidades. De este modo se obtiene un
sensor monolítico estanco exento de fijaciones en la proximidad de
las partes deformables del cuerpo de prueba de tal manera que éstas
no se alteran y de manera que la fiabilidad y la precisión del
sensor sea óptima.
Claims (11)
1. Sensor de medición estanco que comprende un
cuerpo de prueba (1) monolítico que comprende en sus extremos una
primera (2) y una segunda (3) partes no deformables unidas por una
parte central que forma un paralelogramo deformable, comprendiendo
la parte central del cuerpo de prueba (1) dos aberturas pasantes (6,
7) que definen entre ellas una viga principal (10),
caracterizado porque por lo menos un extremo de dicha viga
principal está encastrado mediante un empotramiento (13) en una viga
de medición (12) solidaria de una parte no deformable (2, 3) del
cuerpo de prueba pero desacoplada mecánicamente con relación a ésta;
porque una de las partes no deformables (2, 3) del cuerpo de prueba
comprende por lo menos una cavidad (4, 4', 22) de la cual una pared
está formada por la viga de medición (12) y por dos membranas (15)
situadas a ambos lados de esta viga de medición (12), porque las
galgas de tensión (17) están fijadas en la cavidad (4) en el dorso
de la viga de medición (12), y porque la cavidad (4) está obturada
por una cubierta (20) soldada, encolada o fijada de forma estanca en
la parte no deformable (2, 3) correspondiente del cuerpo de
prueba.
2. Sensor según la reivindicación 1,
caracterizado porque el empotramiento del extremo de la viga
principal (10) sobre la viga de medición (12) es rígido y permite
transmitir un par de la viga principal (10) a la viga de medición
(12).
3. Sensor según una de las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado porque la viga de medición (12) está unida
lateralmente a la segunda parte no deformable (3) del cuerpo de
prueba mediante dos membranas delgadas (15) que permiten una
deformación de la viga de medición (12) con relación al cuerpo de
prueba (1).
4. Sensor según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque uno de los extremos de la viga
principal (10) está unido a la primera parte no deformable (2) del
cuerpo de prueba (1), es flexible y no transmite ningún par.
5. Sensor según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la cavidad (4) atraviesa
transversalmente la segunda parte no deformable (3) del cuerpo de
prueba (1) y está unida al borde extremo de esta parte no deformable
(3) por un paso de cable (5), estando las dos caras de esta cavidad
(4) obturadas por unas cubiertas soldadas, encoladas o fijadas de
forma estanca sobre la segunda parte no deformable (3) del cuerpo de
prueba.
6. Sensor según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque la cavidad (4) desemboca sobre el
borde del extremo de la segunda parte no deformable (3) del cuerpo
de prueba (1) y porque está unida por un paso de cable (5) a una de
las caras laterales del cuerpo de prueba (1), estando la abertura de
esta cavidad (4) obturada por una cubierta soldada, encolada o
fijada de forma estanca sobre la segunda parte no deformable (3) del
cuerpo de prueba.
7. Sensor según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizado porque la viga principal (10) es
rectilínea.
8. Sensor según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque la viga principal (10) está curvada,
y porque la cavidad (4) desemboca sobre uno de los bordes superior
(8) o inferior (9) de la segunda parte no deformable (3) del cuerpo
de prueba (1), estando esta cavidad obturada por una cubierta
soldada sobre esta parte (3) del cuerpo de prueba (1).
9. Sensor según la reivindicación 8,
caracterizado porque una segunda cavidad (23) está practicada
en la segunda parte no deformable (3) del cuerpo de prueba (1),
estando las cavidades (4) y (23) unidas por un paso (24); estando
esta segunda cavidad (23) unida al exterior del cuerpo de prueba (1)
por un paso de cable (5) y obturada por una cubierta soldada,
encolada o fijada de forma estanca sobre esta segunda parte no
deformable (3) del cuerpo de prueba.
10. Sensor según una de las reivindicaciones 1 a
7, caracterizado porque comprende dos cavidades (4, 4')
situadas cada una en una de las zonas no deformables (2, 3) del
cuerpo de prueba (1) y dos vigas de medición (12, 12') empotradas
cada una sobre uno de los extremos de la viga principal (10) unidas
por unas membranas delgadas (15, 15') a las parte no deformables
(2,3).
11. Sensor según la reivindicación 10,
caracterizado porque las cavidades (4, 4') está unidas por un
paso (26) que atraviesa la viga principal (10), estando una de las
cavidades (4, 4') abierta sobre por lo menos una cara lateral del
cuerpo de prueba, y porque las dos cavidades (4, 4') están obturadas
de forma estanca por una cubierta.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01129900A EP1319931B1 (fr) | 2001-12-15 | 2001-12-15 | Capteur de mesure |
Publications (1)
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