JPH08233676A - 圧力又は差圧を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に高粘性及び／又は粘着性の食品のために
適していて、且つ、電気的特性を害することなく容易に
クリーニングすることができるような、圧力又は差圧を
測定するための装置を提供する。 【解決手段】 セラミックの圧力センサ（１）と、ケー
シング（２）と、着脱可能に前記ケーシングに結合され
た、測定媒体を有する容器の壁（６）に前記装置を固定
するための接続部材（３）とが設けられており、前記ケ
ーシングと圧力センサとの間で、測定媒体に面した側に
外側のシール部材（４）が挿入されており、圧力センサ
と前記接続部材との間に交換可能な内側のシール部材
（９）が配置されており、これらのシール部材が互いに
同軸的に環状に延びている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力又は差圧を測
定するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３
４２９０号明細書には、次のような圧力測定のための装
置が記載されている。この装置は、回転対称的なセラミ
ックの圧力センサと、軸方向の孔を有した回転対称的な
ケーシングとを備えている。このケーシングの直径は測
定媒体に面した前側の方向で減少している。更にこの装
置は、ケーシングと圧力センサの外周面との間に正面側
で整合するように挿入された唯一のシール部材を有して
いる。

【０００３】このような装置の欠点は、常に測定媒体と
接触するシール部材が、圧力センサをケーシングから取
り出さなければ交換することができないことである。シ
ール部材を交換したあとには、装置の再較正が必要であ
る。

【０００４】しかしこのような圧力センサの取り出しは
交換のためだけに必要なのではなく、特に装置が食品工
業において使用される場合にはクリーニングのためにも
必要となる。なぜならば、上記のような形式で組み込ま
れたシール部材は潜在的な細菌の巣を成しているからで
ある。

【０００５】更にドイツ連邦共和国特許出願公開第４２
１３８５７号明細書には、圧力又は差圧を測定するため
の装置が記載されている。この装置はセラミックの圧力
センサとケーシングとを有している。更に、測定媒体を
有する容器の壁に装置を固定するための、着脱可能にケ
ーシングに結合された接続部材を有している。この場
合、接続部材は軸方向の狭い内孔を有している。この内
孔は圧力連絡機能を有していて、この内孔を通して圧力
センサが測定媒体と接触する。更に、ケーシングと接続
部材と圧力センサとの間に、測定媒体に面した側で挿入
された交換可能なシール部材が設けられている。このシ
ール部材は、接続部材がストッパに向けてねじ込まれる
ことによって規定の力で緊定されている。

【０００６】しかしこのような形式の装置は、高粘性及
び／又は接着性の媒体には不適当である。なぜならば、
このような媒体は接続部材の軸方向の内孔を閉塞し、ひ
いては圧力伝達を妨害するからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
高粘性及び／又は粘着性の食品のために適していて、且
つ、電気的特性を害することなく容易にクリーニングす
ることができるような、圧力又は差圧を測定するための
装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、セラミックの圧力センサと、ケーシング
と、着脱可能に前記ケーシングに結合された、測定媒体
を有する容器の壁に前記装置を固定するための接続部材
とが設けられており、前記ケーシングと圧力センサとの
間で、測定媒体に面した側に外側のシール部材が挿入さ
れており、圧力センサと前記接続部材との間に交換可能
な内側のシール部材が配置されており、これらのシール
部材が互いに同軸的に環状に延びているようにした。

【０００９】

【発明の効果】本発明の有利な構成によれば、圧力に敏
感なダイヤフラムを有した圧力センサが設けられてお
り、前記ケーシングと前記接続部材とが各１つの中央の
開口を備えており、これらの開口を通してダイヤフラム
が測定媒体と接触する。

【００１０】本発明の更に有利な構成によれば、前記ケ
ーシングが、測定媒体に面した側で、ケーシングの内部
に突出した保持リングによって遮断されており、該保持
リングが、外側の前記シール部材を収容するための溝を
有しており、圧力センサが外側の前記シール部材に向け
て押圧されている。

【００１１】本発明による別の有利な構成によれば、前
記接続部材が、前記ケーシングを測定媒体に面した側で
取り囲んでおり、且つ内側のシール部材を、圧力センサ
の、圧力に敏感ではない縁部に向けて押圧しており、内
側のシール部材が、測定媒体に向いた側で前記接続部材
に接触していて、且つ測定媒体と反対側で圧力センサに
接触していて、外側では前記ケーシングに接触してい
て、内側では測定媒体に接触している。

【００１２】本発明の更に別の有利な構成によれば、測
定媒体が前記ケーシングに接触していない。

【００１３】本発明の更に別の有利な構成によれば、前
記ケーシングが、内側のシール部材を介して圧力密に前
記接続部材に結合されており、更に前記ケーシングと前
記接続部材とが互いにねじ締結されている。

【００１４】更に、前記接続部材を圧力密に容器の壁に
着脱可能に結合することができる。この場合、前記接続
部材が、測定媒体に対して耐性の材料、例えばハステロ
イ、チタン、タンタル、モネル、ニッケル又はインコネ
ルからから成っていると有利である。

【００１５】本発明による装置の利点の１つは、装置が
十分に平らな正面を有していて、測定媒体が通る隘路を
全く有していないことにある。

【００１６】本発明による装置の別の利点は、測定媒体
と接触したシール部材の交換をする際に、装置を再較正
する必要がなく、更に圧力連絡機能を備えた構成部材も
必要としないことにある。

【００１７】本発明の更に別の利点は、装置が、着脱可
能に結合された接続部材によって、多目的構成部材とし
て多数のプロセス接続部のために使用可能であることに
ある。更に利点として、衛生上の理由及び／又は著しい
不純物の理由から必要となる多数の交換部材を費用をか
けて保管することを回避することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００１９】図１には、圧力又は差圧を測定するための
装置が示されており、この装置は３つの主要な部材から
成っている。即ち圧力センサ１と、ケーシング２と、こ
のケーシング２に着脱可能に結合された接続部材３とか
ら成っている。接続部材３は、測定媒体を有した容器の
壁６にこの装置を固定するために働く。ケーシング２と
圧力センサ１との間には、測定媒体に面した側に、外側
のシール部材４が設けられている。圧力センサ１と接続
部材３との間には、交換可能な内側のシール部材９が配
置されている。両シール部材４，９は、互いに同軸的に
環状に延びている。

【００２０】圧力センサ１は例えば一般的な容量型の円
筒形の圧力測定セルであり、この圧力測定セルはダイヤ
フラム１１と基体１２とから成っている。これらのダイ
ヤフラム１１と基体１２とは、結合材料、例えば活性硬
蝋によって、互いに所定の間隔を保って互いに密にシー
ルされて結合されている。ダイヤフラム１１と基体１２
との、電極材料で被覆された内面は、少なくとも１つの
測定コンデンサを形成している。この測定コンデンサの
容量は、ダイヤフラム１１のひずみに関連しているの
で、ダイヤフラム１１に加えられる圧力の尺度となる。

【００２１】ダイヤフラム１１は、セラミック、オキサ
イドセラミックス、石英、サファイア又は結晶質の材料
から形成することができる。基体１２は、ダイヤフラム
１１の材料と極めて類似した材料又は少なくともこれに
匹敵する熱膨張係数を有した材料から形成すると有利で
ある。

【００２２】測定媒体と反対の側には、圧力測定セルは
電子回路１３を有している。電子回路１３は、測定コン
デンサの容量を、圧力に関連した電気信号に変換し、電
気的な接続導線１４を介して次の処理装置及び／又は表
示装置に供給する。

【００２３】しかし、別の形式の圧力センサ、例えば抵
抗線ひずみゲージと共に働く圧力センサを、本発明の場
合に使用することもできる。

【００２４】圧力センサ１は回転対称的なケーシング２
の内部で、圧力に敏感なダイヤフラム１１が測定媒体に
面するように収容されている。電気的な接続導線１４は
ケーシング内において、圧力センサ１の、測定媒体と逆
側の後側に延びている。

【００２５】図２には、ケーシング２が単独で示されて
いる。ケーシング２の円筒形の内室２１の内径は一定
で、圧力センサ１の外径に対応している。ケーシング２
と接続部材３とは各１つの中央の開口２３，３１を有し
ており、これらの開口２３，３１を通してダイヤフラム
１１が測定媒体に接触している。接続部材３の中央の開
口３１は、圧力センサ１のダイヤフラム１１のほぼ全体
が測定媒体に接触するように構成されている。これによ
り、圧力センサ１の感度が十分に利用され、装置を容易
にクリーニングすることができる。

【００２６】開口３１の横断面は、測定媒体に面した側
の方向に向けて増大している。なぜならば、開口３１の
縁部が縦断面で見て四分円を描いているからである（図
１参照）。接続部材３の、測定媒体側の面は容器の壁６
と整合している。接続部材３は、内側のシール部材９を
固定するために必要な分だけ圧力センサ１の縁部範囲の
手前まで延びている。このように接続部材３が圧力セン
サ１と事実上正面側で整合した構成によって、装置を良
好にクリーニングすることができる。

【００２７】測定媒体に面した側では、ケーシング２
は、ケーシング２の内室２１に半径方向に延びる保持リ
ング２２として形成されており、この保持リング２２は
環円筒状のつば２２１を備えている。ケーシング２の中
央の円形の開口２３の直径は、保持リング２２の環円筒
状のつば２２１の内径と等しい。

【００２８】保持リング２２はケーシング２の内室２１
において、圧力センサに面した側に溝２４を有してお
り、この溝２４は例えば方形の横断面を有していて、そ
の外径は内室２１の直径に相応している。この溝２４の
内部には外側のシール部材４が設けられている。このシ
ール部材４は例えばエラストマから成るＯリングであ
り、圧力センサ１の後側に配置された電子回路１３を不
純物及び／又は湿分から保護する機能を担っている。

【００２９】ダイヤフラム１１の外縁部は、溝２４に設
けられたシール部材４に接触している。ダイヤフラム１
１とつば２２１の肩部２５との間には、狭い間隙２２３
が存在する。測定媒体と逆側では、圧力センサ１は、雄
ねじ山を備え且つケーシング２の内室２１の雌ねじ山２
６にねじ込まれたねじ山付リング５によって保持リング
２２と外側のシール部材４とに向けて押圧されている。
従ってこの場所で圧力センサ１は圧力密に配置されてい
る。外側のシール部材は交換不可能である。

【００３０】この配置は、圧力センサ特性曲線が広い温
度範囲にわたって一定であるという利点を有している。
なぜならば、圧力センサ１が規定の形式で緊定されてい
るからである。このようにして、圧力センサ１とケーシ
ング２と外側のシール部材４とねじ山付リング５と電子
回路１３と電気的な接続導線１とから成る、完全に機能
を果たす能力のある圧力測定装置が得られる。

【００３１】内側のシール部材９を固定するためには、
接続部材３が保持リング２２のつば２２１を取り囲む。
この場合、圧力センサ１の縁部範囲でダイヤフラム１１
と接続部材３との間に間隙１０が保たれる。シール部材
９は、測定媒体側では接続部材３に接触していて、測定
媒体と逆の側では圧力センサ１に接触していて、外側で
はケーシング２に接触している。シール部材９の内側に
は、測定媒体が接触する。シール部材９は、測定媒体に
対して耐性のある材料から成っている。測定媒体に応じ
て、この材料は例えばバイトンＯリング、カルレツ（Ｋ
ａｌｒｅｚ）シール又はポリテトラフルオロエチレンに
よって被覆されたバイトンシールである。ケーシング２
は測定媒体に接触しない。ケーシング２の、外側と測定
媒体に面した前側とにおいては、接続部材３が保持リン
グ２２を完全に取り囲んでいる。

【００３２】接続部材３を圧力密に且つ着脱可能にケー
シング２に固定するために、ケーシング２は、圧力セン
サ１の、測定媒体と逆側の面の高さに、少なくとも２つ
の孔２８を備えた段付けリング２７を有している。これ
らの孔２８を通して、ケーシング２はねじ８を介して接
続部材３に結合されている。従ってケーシング２の段付
けリング２７は接続部材３に密に接触している。更に接
続部材３は下側のケーシング縁部において、保持リング
２２の、溝２４と反対の側に密に接触している。これに
よって、内側のシール部材９を備えた間隙１０が常に同
じ寸法を保ち、各取り付け時に内側のシール部材９が同
じ圧着力を受ける。

【００３３】圧力センサ１の、圧力に敏感なダイヤフラ
ム１１の外側では、接続部材３と内側のシール部材９だ
けが、測定媒体と接触する装置構成部分である。従って
これらの接続部材３と内側のシール部材９だけが、測定
媒体に対して耐性であればよい。特に腐食性の測定媒体
の場合には、接続部材３の材料はコストの高い特殊材
料、例えばチタン、タンタル、ニッケル、モネル、イン
コネル又はハステロイである。これに対してケーシング
２の材料は比較的安価な標準的な材料、例えばアルミニ
ウム又は鋼鉄でよい。

【００３４】接続部材３はプロセス接続部７によって壁
６に固定されている。図１には、プロセス接続部７が概
略的に示されている。接続部材３の内側のジオメトリは
すべての使用例において同一であるが、接続部材３の外
側のジオメトリには多くの変化形がある。接続部材３の
ジオメトリは例えばフランジとして形成されてこのフラ
ンジが測定箇所において対向フランジにねじ締結された
り、又は雄ねじ山として形成されてこの雄ねじ山が対応
する開口にねじ込まれたり、又は旋削加工部材として形
成され、この旋削加工部材が開口６に溶着される。別の
着脱可能又は着脱不可能なプロセス接続部７が、当業者
に知られている。

【００３５】接続部材３は２つの役割を果たす。まず１
つ目は、シール部材９の、再現可能な緊定、即ち圧力セ
ンサ特性曲線を変化させない緊定を保証することであ
る。２つ目は、アダプタとしての機能である。このアダ
プタによって、事実上の圧力センサ装置、即ち圧力セン
サ１とケーシング２と外側のシール部材４とねじ山付リ
ング５と電子回路１３と電気的な接続導線１４とが、多
目的構成ユニットとして、壁６において可能な多数のプ
ロセス接続部のうちの１つに固定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の縦断面図である。

【図２】図１に示したケーシングの縦断面図である。

【符号の説明】

１ 圧力センサ、 ２ ケーシング、 ３ 接続部材、
４ シール部材、５ ねじ山付リング、 ６ 壁、
７ プロセス接続部、 ９ シール部材、１１ ダイヤ
フラム、 １２ 基体、 １３ 電子回路、 １４ 接
続導線、２１ 内室、 ２２ 保持リング、 ２３ 開
口、 ２４ 溝、 ２７ 段付けリング、 ２８ 孔、
３１ 開口、 ２２１ つば、 ２２３ 間隙

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力又は差圧を測定するための装置にお
   いて、セラミックの圧力センサ（１）と、ケーシング
   （２）と、着脱可能に前記ケーシング（２）に結合され
   た、測定媒体を有する容器の壁（６）に前記装置を固定
   するための接続部材（３）とが設けられており、前記ケ
   ーシング（２）と圧力センサ（１）との間で、測定媒体
   に面した側に外側のシール部材（４）が挿入されてお
   り、圧力センサ（１）と前記接続部材（３）との間に交
   換可能な内側のシール部材（９）が配置されており、こ
   れらのシール部材が互いに同軸的に環状に延びているこ
   とを特徴とする、圧力又は差圧を測定するための装置。
2. 【請求項２】 圧力に敏感なダイヤフラム（１１）を有
   した圧力センサが設けられており、前記ケーシング
   （２）と前記接続部材（３）とが各１つの中央の開口
   （２３，３１）を備えており、これらの開口（２３，３
   １）を通してダイヤフラム（１１）が測定媒体と接触す
   る、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記ケーシング（２）が、測定媒体に面
   した側で、ケーシング（２）の内部に突出した保持リン
   グ（２２）によって遮断されており、該保持リング（２
   ２）が、外側の前記シール部材（４）を収容するための
   溝（２４）を有しており、圧力センサ（１）が外側の前
   記シール部材（４）に向けて押圧されている、請求項１
   記載の装置。
4. 【請求項４】 前記接続部材（３）が、前記ケーシング
   （２）を測定媒体に面した側で取り囲んでおり、且つ内
   側のシール部材（９）を、圧力センサの、圧力に敏感で
   はない縁部に向けて押圧しており、内側のシール部材
   （９）が、測定媒体に向いた側で前記接続部材（３）に
   接触していて、且つ測定媒体と反対側で圧力センサに接
   触していて、外側では前記ケーシング（２）に接触して
   いて、内側では測定媒体に接触している、請求項１記載
   の装置。
5. 【請求項５】 測定媒体が前記ケーシング（２）に接触
   していない、請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】 前記ケーシング（２）が、内側のシール
   部材（９）を介して圧力密に前記接続部材（３）に結合
   されている、請求項１記載の装置。
7. 【請求項７】 前記ケーシング（２）と前記接続部材
   （３）とが互いにねじ締結されている、請求項１記載の
   装置。
8. 【請求項８】 前記接続部材（３）が圧力密に容器の壁
   （６）に着脱可能に結合されている、請求項１記載の装
   置。
9. 【請求項９】 前記接続部材（３）が、測定媒体に対し
   て耐性の材料から成っている、請求項１記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記接続部材（３）が、ハステロイ、
    チタン、タンタル、モネル、ニッケル又はインコネルか
    ら成っている、請求項５記載の装置。