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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein elektrochemische Vorrichtungen.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen elektrolytischen Neigungssensor,
der mechanisch von Vorteil ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Elektrolytische
Neigungssensoren wurden ursprünglich
zur Waffenlieferung und Flugzeugnavigation entwickelt und werden
nun bei Anwendungen wie zum Beispiel Nivellierung von Ölplattformen,
Abwinkeln von Bohrlöchern,
Konstruktionslasersysteme, Schiffsstabilisierung, Ausrichtung von
Fahrzeugrädern,
seismische und geophysikalische Überwachung,
VR-Systeme und Robotergreifarme, etc. verwendet.
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Elektrolytische
Neigungssensoren liefern eine Ausgangsspannung proportional zum
Neigungswinkel und eine Phase, welche die Richtung der Neigung angibt,
wenn sie in einer entsprechenden elektrischen Schaltung ausgeführt sind.
Ein elektrolytischer Neigungssensor weist typischerweise eine Glashülle bzw.
ein nichtleitendes Gehäuse
auf, das teilweise mit einer Elektrolytlösung gefüllt ist, und mehrere leitende
Elektroden, einschließlich
einer gemeinsamen Elektrode, die wenigstens teilweise in die Elektrolytlösung eingetaucht
sind. Ein Abschnitt der Zelle, der ungefüllt bleibt, bildet eine Gasblase,
die sich verschiebt, wenn die Zelle geneigt wird, so dass sich auch
der Elektrolyt verschiebt. Infolgedessen werden die Elektroden mehr
oder weniger in den Elektrolyt eingetaucht, wenn sich die Blase
verschiebt. Diese Verschiebung bewirkt eine Änderung in der bedeckten Elektrodenfläche, was
zu einer Änderung
der Impedanz zwischen irgendeiner Elektrode und der gemeinsamen
Elektrode führt.
Wenn die Elektroden des Neigungssensors als Bestandteil einer entsprechenden
elektrischen Schaltung ausgeführt
sind, kann der Neigungswinkel mit einer Ausgangsspannung der Schaltung
korreliert werden.
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Die
geometrische Ausgestaltung des Gehäuses und die Anordnung und
Form der Elektroden wirken sich auf die Qualität und Leistung jeder die Neigung
erfassenden Vorrichtung wie auch auf die Linearität und Empfindlichkeit
des Ausgangssignals aus. Verschiedene geometrische Ausgestaltungen
von Gehäusen
dieser Vorrichtungen wurden im Stand der Technik offenbart; zum
Beispiel offenbart das
US-Patent
Nr. 2,713,726 ein rechtecktiges Gehäuse; das
US-Patent Nr. 3,487,303 offenbart
ein kugelförmiges Gehäuse; das
US-Patent Nr. 3,823,486 offenbart
ein Gehäuse
mit einer ringförmigen
Ausgestaltung; und das
US-Patent
Nr. 5,170,567 offenbart ein zylindrisches Gehäuse.
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Ein
herkömmlicher
elektrolytischer Neigungssensor zur Verwendung in einem relativ schmalen
Betriebsbereich (d.h. "schmalwinkliger" Neigungssensor)
ist in 1 dargestellt. Der schmalwinklige Neigungssensor 10 umfasst
ein rohrförmiges
oder "bananenförmiges" Gehäuse 12 aus
einer Glashülle,
aktive Elektroden 14a, 14b und eine gemeinsame
Elektrode 14c, die sich ins Innere der Hülle 12 erstrecken,
eine Elektrolytlösung 16,
die wenigstens einen Abschnitt der Elektroden 14a, 14b und
die gesamte gemeinsame Elektrode 14c umgibt, und eine Dampfblase 20.
Zwischen der Hülle
und den Elektroden befindet sich typischerweise eine hermetische
Abdichtung, so dass die Elektrolytlösung und die Dampfblase vollständig in
der Hülle
bleiben.
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Die
Ausgestaltung des Gefäßes, der
Elektrolyt, die Elektrodenanordnung und die Zahl der Elektroden
können
verändert
werden, um die gewünschte Betriebscharakteristik
bereitzustellen. Die Elektroden können aus Platin bestehen, und
der Elektrolyt kann eine Lösung
von Kaliumiod gelöst
in Ethanol sein. Die Krümmung
M des Gehäuses
kann den Betriebs- und Empfindlichkeitsbereich der Vorrichtung bestimmen.
An die elektrolytischen Neigungssensoren wird Wechselstrom angelegt.
In 2 und 2A sind zwei alternative typische
elektrische Schaltungen dargestellt, die bei diesem Neigungssensor
verwendet werden können.
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Bekannte
Nachteile bei herkömmlichen
Neigungssensoren mit Hülle
sind Schwierigkeiten bei der Herstellung des Sensors. Darüber hinaus
erfordert die Herstellung des Neigungssensors ein bedeutendes Maß an Geschick,
Montagearbeit und arbeitsintensive Handarbeit sowie Sachverstand
seitens der Bedienungsperson, um die gewünschten Parameter zu erzielen.
Die Toleranzen der Glasgehäuse
können dabei
stark schwanken. Dies resultiert entweder in einer höheren Ausschussquote
und/oder in einem größeren mechanischen
und elektrischen Toleranzbereich bei den Teilen. Außerdem sind
die Bauteile des Neigungssensors wegen ihrer Glaskonstruktion relativ
zerbrechlich und müssen
mit Vorsicht gehandhabt werden. Sie sind auch teuer in der Herstellung,
und im Allgemeinen werden dabei Edelmetallelektroden verwendet.
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Elektrolytische
Neigungssensoren mit leitfähigen
Hüllen,
wie zum Beispiel metallische oder teilweise metallische Hüllen, wurden
im Stand der Technik offenbart (siehe zum Beispiel das
US-Patent Nr. 5,630,280 von Crossan,
Jr. und das
US-Patent Nr. 6,249,984 von
Barsky, et al.). Der Neigungssensor von Crossan, Jr. (
US-Patent Nr. 5,630,280 ) weist vier gebogene
Messelektroden auf, die sich in eine durch das Gehäuse definierte
kugelförmige
Kammer erstrecken. Das Gehäuse
umfasst eine metallische Aufnahmehülle und eine Kopfplatte aus
einem nichtleitenden Material wie zum Beispiel Glas. Die metallische
Aufnahmehülle
dient als gemeinsame Elektrode, während die Kopfplatte die Messelektroden
sichert und gegenüber
dem metallischen Aufnahmebehälter
isoliert. Der Neigungssensor von Crossan, Jr. dient zur Verwendung
in einem weiten Betriebsbereich und bietet bestimmte Vorteile, wie
zum Beispiel eine verbesserte Linearität der Ausgangsspannung aufgrund
von gebogenen Elektroden in Verbindung mit der kugelförmigen Kammer.
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Der
Neigungssensor, der bei Barksy, et al. (
US-Patent Nr. 6,249,984 ) offenbart
wird, dessen gesamter Inhalt hierin mit einbezogen wird, umfasst eine
metallische Hülle,
eine mit der Hülle
verschweißte
Kopfplatte aus Metall und mehrere Elektroden, die sich in der Hülle befinden.
Die Elektroden sind jeweils insgesamt gerade ausgeführt und
sind vertikal durch die Kopfplatte hindurch angebracht, wobei sie
durch Glas-Metall-Verschmelzungen isoliert sind. Ähnlich wie
bei Crossan, Jr., dient dieser Neigungssensor auch zur Verwendung
in einem relativ weiten Neigungswinkelbereich.
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Demzufolge
betrifft die vorliegende Erfindung weitere Verbesserungen der vorbekannten
Neigungssensoren, indem sie einen elektrolytischen Neigungssensor
zur Verwendung bei einer Anwendung mit schmalem Neigungswinkel bereitstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektrolytischen Neigungssensor
nach Anspruch 1.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfasst
der elektrolytische Neigungssensor eine Aufnahmehülle mit
einem Metallbehälter
und einer Kopfplatte. Die Hülle
definiert eine Kammer und hat mindestens zwei darin ausgebildete Öffnungen.
Der Neigungssensor umfasst ferner eine Elektrolytlösung, die
die Kammer wenigstens teilweise füllt, und mindestens ein Paar
von Elektroden. Jede Elektrode weist einen elektrisch aktiven, quer
verlaufenden Abschnitt auf, der in der Kammer im Allgemeinen parallel
zu der Innenfläche
des oberen Abschnitts des Metallbehälters positioniert ist, und
einen Leitungsabschnitt, der sich durch die jeweilige Öffnung zur
Außenseite
der Hülle
erstreckt. Ein Dichtungsmaterial ist in jeder Öffnung der Hülle zur
abdichtenden und isolierenden Abstützung der jeweiligen Elektrode
in Bezug auf die Hülle
angeordnet. Der Leitungsabschnitt ist mit dem quer verlaufenden
Abschnitt über einen
gebogenen Abschnitt verbunden. Die Kopfplatte besteht aus einem
leitfähigen
Material. Kopfplatte und Behälter
sind aneinander befestigt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
der erfindungsgemäße elektrolytische
Neigungssensor ein Paar von Elektroden auf, wobei die quer verlaufenden
Abschnitte fluchten, um eine einzige Neigungsachse zu definieren.
Bei einer anderen Ausführungsform
weist der erfindungsgemäße elektrolytische
Neigungssensor zwei Paare von Elektroden auf, wobei die quer verlaufenden
Abschnitte um 90° verschoben
sind, um zweifache Neigungsachsen zu definieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden hierin anhand der Zeichnungen beschrieben;
darin zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines herkömmlichen
elektrolytischen Neigungssensors;
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2 und 2A elektrische
Schaltungen mit dem Neigungssensor von 1;
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3 eine
Längsschnittansicht
eines elektrolytischen Neigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3A eine
Längsschnittansicht
analog zu 3, in der eine alternative Konstruktion
des Neigungssensors dargestellt ist, bei der die Elektroden vollständig in
die Elektrolytlösung
eingetaucht sind;
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3B eine
Längsschnittansicht
analog zu 3, in der eine alternative Konstruktion
des Neigungssensors dargestellt ist, wobei der obere Wandabschnitt
eine zusammengesetzte innere Krümmung
aufweist;
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4 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht des in 3 dargestellten
Neigungssensors;
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4A eine
vergrößerte teilweise
Querschnittsansicht des Neigungssensors längs der Linie A-A von 4,
in der eine mit einer Kopfplatte verbundene Leitung und ein Schweißgrat zwischen
dem Behälter
und der Kopfplatte dargestellt ist;
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4B eine
vergrößerte perspektivische Ansicht
einer der Elektroden mit darauf ausgebildeten Isolier- bzw. Glasperlen;
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5 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des
elektrolytischen Neigungssensors;
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5A eine
perspektivische Ansicht, in der eine alternative Ausgestaltung der
Kopfplatte mit einem vergrößerten Flanschabschnitt
dargestellt ist; und
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6 eine
beispielhafte graphische Darstellung des Ausgangs im Vergleich zum
Neigungswinkel für
eine Version des Neigungssensors mit konstantem Radius.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen ist nun in 3–4B ein
elektrolytischer Neigungssensor 30 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der elektrolytische Neigungssensor 30 umfasst
einen Metallbehälter 32 und
eine Baugruppe 34 aus Kopfplatte und Elektroden, die mit dem
Metallbehälter 32 fluiddicht
verbunden ist. Die zusammengebauten Bauteile stellen eine Aufnahmehülle bereit,
die eine Kammer 36 definiert. Die Kammer 36 ist
teilweise mit Elektrolytlösung 37 gefüllt und hat
eine durch den Buchstaben "B" repräsentierte Gasblase.
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Insbesondere
mit Bezug auf 4 weist ein Metallbehälter 32 einen
oberen Wandabschnitt 38 und einen Seitenwandabschnitt 40 auf,
der von dem oberen Wandabschnitt 38 nach unten ragt. Der
Seitenwandabschnitt 40 definiert eine Öffnung 42, die der
Baugruppe 34 aus Kopfplatte und Elektroden gegenüberliegt.
Vorzugsweise ist der Metallbehälter 32 aus
Blech hergestellt. Vorzugsweise hat der Seitenwandabschnitt eine
insgesamt halbzylindrische oder eiförmige Ausgestaltung, und der
obere Wandabschnitt hat auf seiner Länge eine gebogene oder runde
Innenfläche.
Die Innenfläche
der oberen Wand kann eine Krümmung "C" mit konstantem Radius haben, wie in 3 oder 3A gezeigt,
oder sie kann alternativ eine zusammengesetzte Krümmung "CC" mit einem veränderlichen
Radius haben, wie in 3B gezeigt. Die Krümmung "C" oder die zusammengesetzte Krümmung "CC" der Innenfläche der
oberen Wand kann durch die spezielle Konstruktion des Sensors bestimmt
werden und beeinflusst im Allgemeinen die Empfindlichkeit, Linearität und/oder den
Betriebsbereich der Vorrichtung. Die Krümmung beeinflusst auch die
Dynamik der Bewegung des flüssigen
Elektrolyten. Der Seitenwandabschnitt kann eine andere Form haben,
wie zum Beispiel eine rechteckige, gerundete, geriffelte oder andere
axial bevorzugte symmetrische Form. Das untere Ende des Seitenwandabschnitts 40 endet
an einer nach außen
gebogenen Lippe bzw. einem Flansch 43. Es sollte zwar vorzugsweise
ein Flansch vorgesehen sein, um die Befestigung an der Kopfplattenbaugruppe
zu erleichtern, doch muss dies nicht der Fall sein. Bei einer alternativen
Ausführungsform
können
die Außenflächen des
Metallbehälters 32 eine
nichtleitende äußere Schicht
aufweisen, wie zum Beispiel einen Kunststoffmantel, einen polymeren
Schutzüberzug
oder dergleichen. Der Metallbehälter
ist vorzugsweise aus handelsüblichem
Material wie Nickel, Edelstahl oder anderen Metallen gestanzt oder
geformt.
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Die
Baugruppe 23 aus Kopfplatte und Elektroden umfasst eine
Kopfplatte 44 mit zwei darin ausgebildeten Öffnungen 46.
Die Kopfplatte 44 hat einen Boden 48, der so ausgestaltet
und dimensioniert ist, dass er in der Öffnung 42 des Metallbehälters 32 aufgenommen
wird. Der Boden 48 hat einen Umfangsflansch 50,
der mehrere Löcher 90 zur
Befestigung der Vorrichtung an einer gewünschten Anwendung enthält. An der
Grenzfläche
zwischen den Flanschen 43 des Behälters 32 und dem Flansch 50 der
Kopfplatte 44 wird durch Schweißen eine hermetische, durchgehende
Abdichtung bereitgestellt. Das bevorzugte Verfahren zum Aneinanderschweißen der Flansche 43, 50 besteht
darin, an dem Flansch 50 einen ringförmigen Schweißgrat 51 anzubringen (4A).
Beim Schweißen
konzentriert der Schweißgrat 51 den
Schweißstrom
und wird dadurch geschmolzen, um eine Schweißraupe zu bilden, die die Kopfplatte 44 mit
dem Metallbehälter 32 verbindet und
eine hermetische Abdichtung bereitstellt. Die Kopfplatte 44 besteht
vorzugsweise aus metallischen Materialien wie Nickel, Edelstahl
oder anderen Metallen als der Behälter 32.
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Die
Baugruppe 34 aus Kopfplatte und Elektroden weist ferner
mehrere mit Glasperlen versehene Elektroden 52 auf, die
in die jeweiligen Öffnungen 46 der
Kopfplatte 44 eingesetzt sind. Die Elektroden 52 haben
eine gebogene Ausgestaltung mit elektrisch leitenden, quer verlaufenden
Abschnitten 54, die in der Kammer 36 im Allgemeinen
parallel zu der Innenfläche
des oberen Wandabschnitts 38 des Behälters positioniert werden können und
in die darin enthaltene Elektrolytlösung 37 eingetaucht
werden können.
Die Elektroden 52 weisen ferner vertikale Abschnitte 56 mit
Leitungsabschnitten 58 auf, die aus der Kopfplattenbaugruppe 34 herausragen,
um den Neigungssensor mit einer entsprechenden, in der Technik bekannten
elektrischen Schaltung zu verbinden. Die Elektroden 52 werden
von Isolatoren bzw. Glasperlen 60, die unter den gebogenen
Abschnitten 55 angeordnet sind, in abdichtender Weise getragen und
gegen die Kopfplatte 44 elektrisch isoliert, wobei die
Perlen 60 in den Öffnungen 46 der
Kopfplatte 44 aufgenommen sind. Die tatsächlichen
Ausgestaltungen und Abmessungen der Elektroden können, bis zu einem gewissen
Grad, je nach den speziellen Aufgaben des Sensors verändert werden.
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Mit
Bezug auf 4A weist die Kopfplatte 44 ferner
einen Aufnahmehohlraum 62 auf der Unterseite auf, der die
durch Schweißen,
Löten oder
andere geeignete Mittel angebrachte elektrische Leitung 64 aufnimmt,
um die Aufnahmehülle
(d.h. die gemeinsame Elektrode) mit einer äußeren elektrischen Schaltung
zu verbinden. Die Leitung 64 kann alternativ am Außenumfang
des Metallbehälters 32 befestigt
werden. Die Elektroden 52 können aus Kovar, Legierung 52 oder einem ähnlichen
Material bestehen und sind vorzugsweise mit einem Edelmetall wie
Platin oder Gold beschichtet. Die Glasisolatoren sind vorzugsweise
aus einem Material gebildet, das zu dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Kopfplatte und der Elektroden passt. Die Elektrolytlösung 37 kann
aus einer nichtwässrige,
halbwässrige
und nichtkorrosive Lösungen
umfassenden Gruppe ausgewählt
sein. Vorzugsweise ist die Elektrolytlösung eine nichthalogenierte
Lösung,
die im Allgemeinen keine schädliche
Wirkung auf die nicht aus Edelmetall bestehenden Bauteile der bevorzugten
Ausführungsform
hat. Halogenierte Lösungen
sollten nur bei Bauteilen aus reinem Edelmetall oder aus beschichtetem
Edelmetall verwendet werden.
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Es
sei angemerkt, dass die Kammer 36 teilweise mit der Elektrolytlösung 37 gefüllt ist,
so dass wenigstens einige der jeweils quer verlaufenden Abschnitte 54 der
Elektroden gegenüber
der Gasblase "B" freiliegen, wie
in 3 gezeigt. Wie in 3A und 3B gezeigt,
kann die Kammer 36 alternativ noch mehr mit Elektrolytlösung gefüllt sein,
so dass alle Elektroden in die Lösung
eingetaucht sind, ohne dass die Elektroden in die Blase "B" eindringen können. Diese Ausgestaltung ist
machbar, weil der Metallbehälter 32 die
gemeinsame Elektrode ist, und kann Vorteile bringen, da die Elektroden
aufgrund ihrer reibungsfreien Anordnung die Bewegung der Blase nicht
stören.
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Wie
in 4 dargestellt, sind zwei Messelektroden 52 an
der Kopfplatte 44 im Abstand voneinander angebracht, wobei
die quer verlaufenden Abschnitte 54 längs einer Mittellinie "x" der Kopfplatte fluchten, so dass ein
entsprechender Zwischenraum zwischen ihren distalen Endabschnitten
bleibt. Die Mittellinie "x" definiert eine Neigungsachse,
in Bezug auf die der Grad der Neigung gemessen wird, indem die Änderung
in der Ausgangsspannung durch die entsprechende Schaltung erfasst
wird.
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Mit
Bezug auf 5 ist nun ein elektrolytischer
Neigungssensor 70 dargestellt, der eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der elektrolytische
Neigungssensor 70 ist insgesamt ähnlich wie der oben anhand
von 3–4B beschriebene
Neigungssensor 30, weist aber ein zweites Paar von Elektroden
auf. Der Neigungssensor 70 umfasst einen Metallbehälter 72 und
eine Baugruppe 74 aus Kopfplatte und Elektroden, die fluiddicht
verbunden sind und dazwischen eine Kammer definieren, die ähnlich wie
in 3–3B gezeigt
teilweise mit einer Elektrolytlösung
gefüllt
ist. Der obere Wandabschnitt 73 des Metallbehälters 72 hat
vorzugsweise eine runde Ausgestaltung mit einer Krümmung "C" oder einer zusammengesetzten Krümmung "CC", ähnlich wie
in 3–3B gezeigt.
Die Baugruppe aus Kopfplatte und Elektroden umfasst eine Kopfplatte 76 mit
vier darin ausgebildeten Öffnungen 78.
Die Kopfplatte 76 kann einen Flanschabschnitt 76a und
einen Befestigungsabschnitt 76b aufweisen, der gegenüber dem Behälter 72 hermetisch
versiegelt ist. Ein ringförmiger
Schweißgrat 76c kann
durch das oben genannte Widerstandsschweißen zur Abdichtung vorgesehen sein.
Die Baugruppe aus Kopfplatte und Elektroden umfasst ferner zwei
Paare von Elektroden, d.h. vier Messelektroden 80 mit quer
verlaufenden Abschnitten 82, die um die Mittelachse der
Kammer herum um 90° verschoben
sind. Da sie um 90° verschoben
sind, definieren die zwei Paare einander diametral gegenüberliegender
Elektroden zwei orthogonale Neigungsachsen, zum Beispiel die kartesischen
X- und Y-Achsen. Bei dieser Ausgestaltung werden die Ausgangsspannungen
der Messelektroden gemessen und miteinander korreliert, um unabhängig von
der Richtung den Neigungswinkel bereitzustellen. Wenn ein Bezug
für die
Richtung festgelegt ist, können
die Ausgangsspannungen außerdem
noch weiter verwendet werden, um die Richtung der Neigung zu ermitteln.
Es sei angemerkt, dass die Baugruppe aus Kopfplatte und Elektroden
drei oder mehr Paare von Messelektroden aufweisen kann, die um die
Mittelachse der Kammer herum angeordnet sind und in ähnlicher
Weise wie oben beschrieben eine entsprechende Zahl von Neigungsachsen
definieren.
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Mit
Bezug auf 5A nun kann ein elektrolytischer
Neigungssensor 70 optional eine vergrößerte Kopfplatte 86 aufweisen.
Die vergrößerte Kopfplatte 86 ist
der Kopfplatte 76 von 5 ähnlich,
nur dass sie einen vergrößerten Flanschabschnitt 86a mit
mehreren Befestigungslöchern 90 aufweist,
die darin ausgebildet sind, um den Neigungssensor an der gewünschten
Anwendung zu montieren.
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Mit
Bezug auf 6 nun ist eine beispielhafte
graphische Darstellung bestimmter Leistungscharakteristiken eines
einachsigen Neigungssensors mit konstantem Radius gemäß 3 oder 4 veranschaulicht.
Wenn ein Typ mit zusammengesetzter Krümmung (3B) verwendet
wird, kann die Form der Ausgangskurve für eine spezielle Anwendung entsprechend
ausgelegt werden.
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Das
Verfahren zur Herstellung des Neigungssensors gemäß der vorliegenden
Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
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Zunächst werden
die Bauteile des in 4 und 5 dargestellten
Neigungssensors hergestellt, einschließlich ohne Einschränkung der
Metallbehälter
und Kopfplatten, vorzugsweise durch Stanzen, spanende Bearbeitung
oder Ziehen.
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Zur
Herstellung der in 4B dargestellten Kopfplattenbaugruppe
werden Glasperlen 60 um die mittleren Abschnitte der Elektroden,
unter den gebogenen Abschnitten, unter Verwendung einer entsprechenden
Aufnahmevorrichtung gepackt. Die gefüllte Aufnahmevorrichtung wird
dann bei einer Temperatur, bei der es zum Profilschmelzen der Perlen
und zur Bildung einer Glas-Metall-Verschmelzung zwischen den Perlen 60 und
den Elektroden 52 kommt, mit Wärme beaufschlagt. Dazu kann
die Aufnahmevorrichtung durch einen Förderbandofen mit einer voreingestellten
Temperatur geschickt werden, um eine Glas-Metall-Verschmelzung zu
bilden. Die mit den Glasperlen versehenen Elektroden werden dann in
eine vorbestimmte Tiefe in die jeweiligen Öffnungen 46 oder 78 in
der Kopfplatte eingesetzt. Zusammen mit den entsprechenden Aufnahmevorrichtungen
wird dann die vormontierte Baugruppe aus Kopfplatte und Elektroden
wieder in dem Förderbandofen mit
Wärme einer
Temperatur beaufschlagt, die ausreicht, um eine "überbrückende" Glas-Metall-Verschmelzung
der mit den Perlen versehenen Elektroden herzustellen, wodurch dazwischen
eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung bereitgestellt wird. Ein
nichtaggressiver Elektrolyt wird in das Volumen der Behälter 32 oder 72 präzisionsdosiert,
wobei die Öffnungsseite
nach oben weist. Diese Füllhöhe bestimmt
den Neigungswinkelbereich und gewährleistet eine Blase der richtigen
Größe, wie
oben in Verbindung mit 3–3B beschrieben.
Die Kopfplattenbaugruppe wird nun auf den Metallbehälter gesetzt,
entsprechend mit Elektrolyt gefüllt
und mit einer manuellen, halbautomatischen oder vollautomatischen
Widerstandsschweißmaschine
verschweißt. Die
Schweißmaschine
umfasst vorzugsweise eine obere Elektrode zur Aufnahme der Kopfplattenbaugruppe
und eine untere Elektrode zum Kontaktieren des Metallbehälters.
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Ein
einzigartiger Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass der Sensor
in sich geschlossen ist, d.h. er kann zusammengebaut werden und
der Elektrolyt kann in den Behälter
eingeleitet werden, ohne dass eine Einfüllöffnung notwendig ist.
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Dadurch
lässt sich
der Sensor leichter fertigen, und es muss keine Einfüllöffnung abgedichtet werden.
Durch das Fehlen der Einfüllöffnung wird
die Integrität
des Behälters
verbessert und auch die Zuverlässigkeit
des Sensors insgesamt wird verbessert.
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Das
oben beschriebene Verfahren ist ein schnelles und effizientes Verfahren
zur Herstellung eines elektrolytischen Neigungssensors gemäß der vorliegenden
Erfindung.