CN1938572A - 具有动态超载保护的压差传感器 - Google Patents

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Abstract

压差传感器，包括：水力主体(1)，其中形成具有超载薄膜(13)的超载腔，超载薄膜将超载腔分割为第一半腔(2)和第二半腔(3)，其中第一半腔(2)与在第一压力传递媒介和压差测量单元的第一侧之间延伸的第一水力测量路径(8，8’)相通，第二半腔(3)与在第二压力传递媒介和压力测量单元的第二侧之间延伸的第二水力路径(9，9’)相通，并且其中另外还至少在第一半腔(2)和第一水力测量路径之间设置相对于第一水力测量路径(8，8’)上的过压具有速动盘特性的第一水力超载元件(14)和平行于第一水力测量路径(8，8’)延伸的第一水力平衡路径(16)。第一水力平衡路径(16)的水阻大于第一水力测量路径(8，8’)的阻力。

Description

具有动态超载保护的压差传感器
技术领域
本发明涉及一种压差传感器，其中利用传递液体向测量元件水力地传递压力，特别地，这种压差传感器具有超载薄膜。这种类型的压差传感器例如在公开文献DE 196 08 321 A1中有所公开。压差传感器包括水力主体，其中形成具有超载薄膜的超载腔，超载薄膜将超载腔分割为高压半腔和低压半腔，其中高压半腔与在第一压力传递媒介(具有在薄膜底座上的分离薄膜)和压力测量单元的高压侧之间延伸的第一水力路径相通，低压半腔与在第二压力传递媒介(具有在薄膜底座上的分离薄膜)和测量单元的低压侧之间延伸的第二水力路径相通。
背景技术
在较大超载的情况中，传递液体被完全压出压力传递媒介，并且分离薄膜紧贴薄膜底座。在超载压力的情况中被推进相关水力路径的传递液体导致超载薄膜偏移，以容纳额外的体积并减少超载压力。
超载薄膜越硬，测量单元对压力波动作出反应越快。对于具有通过长毛细管与传感器相连的压力传递媒介附件的传感器的情况，这特别重要。长毛细管具有较大的水阻并且与超载薄膜形成RC元件，其中具有较大水容C的较软超载薄膜可以导致较大的时间常数，即，较长的反应时间。然而，原理上，即使水力测量路径较短，与压力测量单元耦合的压力传递媒介(它自己可能甚至集成在水力主体中)与超载薄膜一起形成了RC元件，这可能影响测量的动态。
当前使用的超载薄膜近似具有恒定的容量，即，线性特性曲线。也就是说，体积增加dV与压力改变dP成比例。以这种方式，在测量范围中压差传感器的动态受到超载薄膜的影响。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种压差传感器，其克服上述缺点。
根据本发明，通过独立权利要求1限定的压差传感器实现该目的。
本发明的压差传感器包括：
水力主体，其中形成具有超载薄膜的超载腔，超载薄膜将超载腔分割为第一半腔和第二半腔，其中
第一半腔与在具有第一分离薄膜的第一压力传递媒介和压差测量单元的第一侧之间延伸的第一水力测量路径相通，第二半腔与在第二压力传递媒介和压力测量单元的第二侧之间延伸的第二水力路径相通，并且其中另外还
至少在第一半腔和第一水力测量路径之间设置相对于第一水力测量路径侧的过压具有速动盘特性的第一水力超载元件和平行于第一水力测量路径延伸的第一水力平衡路径。
速动盘特性是指，一直到第一水力测量路径侧的过压的特定极限值，超载元件仅发生可忽略得小的偏移，并且在超过极限值时，超载元件发生大的偏移，其中它发生突弹跳变。优选地，极限值在压差传感器的测量范围之外。
超载元件使得水力测量路径的动态在测量范围中几乎不受影响，因为超载元件的偏移被很大程度地避免。相反，当迅速形成压差超载时，达到超载元件速动的极限值，这时能够发生传递液体的期望的体积移位，以令第一分离薄膜就位并防止压力进一步增加。
为了实现这个速动盘特性，第一水力超载元件包括至少部分拱形的第一薄膜。
在来自第二水力测量路径侧的过压的情况中，压差传感器的第一超载元件应当尽可能少的妨碍超载薄膜偏移。为此，第一水力超载元件具有克服来自第一超载腔的方向的过压的水容，其是静止位置中超载薄膜的水容的至少一倍，优选为至少两倍，更为优选的是至少四倍。相应地，第一水力超载元件可以吸收超载薄膜在第一水力超载元件的方向上偏移的情况中转移的传递液体的体积而没有显著的压力增加。
为此，第一水力超载元件具有薄膜，其至少部分地克服来自第一水力测量路径侧的过压而支持在静止位置中。
在根据本发明的压差传感器的第一实施例中，至少部分拱形的第一薄膜具有中央拱形部分，其被环形部分围绕，环形部分克服来自第一水力测量路径侧的过压而支持在静止位置中。
在第二实施例中，两个薄膜解耦，即，第一水力超载元件除了至少部分拱形的第一薄膜之外，还包括例如第一环形薄膜，其围绕至少部分拱形的第一薄膜，其中第一环形薄膜克服来自第一水力测量路径侧的过压而支持在静止位置中。
在本发明的压差传感器的第二实施例的变型中，平行于至少部分拱形的薄膜设置第二薄膜，其克服来自第一水力测量路径侧的过压而支持在其静止位置中。
第一水力平衡路径用于解决传递液体的依赖于温度的体积波动。于是，在超载薄膜和第一水力超载元件之间包围的体积保持基本上独立于传递液体的温度，并且避免了超载元件依赖于温度的偏移。这是具有优点的，因为在加热超载元件的情况中，超载元件依赖于温度的偏移将破坏超载元件的速动盘特性。
当前，优选地，第一水力平衡路径的水阻大于第一水力测量路径的阻力。这特别地在压差传感器的测量范围中的压力差迅速波动的情况中使得第一水力测量路径的动态几乎不受第一水力平衡路径的影响。
第一水力平衡路径可以例如包括薄膜例如第一拱形薄膜中的开口，或者水力主体中的通道，其围绕第一拱形薄膜。
同样，有益的是在第二压力传递媒介和第二超载腔之间设置第二水力超载元件。第一水力超载元件的实施例同样适用于第二水力超载元件。
附图说明
下面根据附图中显示的实施例详细解释本发明，附图中：
图1是本发明的压差传感器的截面图。
具体实施方式
图1显示的压差传感器包括基本上圆柱形的水力主体1，其在端面上具有薄膜底座4、5，薄膜底座上紧固隔离薄膜10、11。在隔离薄膜和薄膜底座之间各自形成一个压力传递媒介腔10、11，水力测量路径8、8’、9、9’由此延伸进入水力主体1的内部以及测量单元(未显示)。如图所示，测量单元可以位于水力主体外部或者可以位于水力主体中的合适位置。在这种情况中，水力测量路径分别通过第一或第二超载通道8”、9”与第一或第二超载半腔2、3水力耦合，其中超载薄膜13安排在第一和第二超载半腔之间。
具有速动盘特性的超载元件位于水力测量路径8、9和超载半腔2、3之间。
超载元件包括拱形薄膜14、15和环形薄膜18、19。
环形薄膜在其内边缘和其外边缘固定至水力主体，并且它们分别通过释放通道20、21与超载腔2、3之一相通。环形薄膜18、19一方面是柔软的，另一方面克服来自相应测量路径侧的由薄膜底座引起的过压而支持在静止位置中。即，它们具有较大的水容，然而，由于支持，这仅仅可用于来自相应超载腔侧的过压，并且因而对于来自相应测量路径侧的过压的水容为零。
拱形薄膜14、15具有速动盘特性并且被这样选择，使得它们直到来自相关测量路径侧的过压的极限值都具有可忽略的小的水容，并且一旦超过极限值就突弹跳变，于是这导致非常大的容量。突弹跳变引起所有油能够被从相关的压力传递媒介腔排出并且因而避免了进一步的压力增加。另外，拱形薄膜14、15的突弹跳变还伴随着传递液体体积移位入各个超载腔以及超载薄膜13的偏移。作为这样的结果，传递液体在另一超载元件的方向上移出另一超载腔。这种传递液体移位通过在柔软的环形薄膜18、19之下的释放通道20、21。
优选地这样形成拱形薄膜14、15的薄膜底座，使得在超载的情况中，拱形薄膜不完全突弹跳变，而是由薄膜底座支持在这种位置，使得它们可以在超载消失时自身跳回，以能够继续测量。
另外，拱形薄膜14、15具有小开口16、17，其实现在传递液体的温度波动的情况中的体积平衡。开口16、17具有比测量路径大得多的水阻，从而各个测量路径的动态几乎不受开口的影响。
测量单元可以是现有技术使用的任何合适的压差测量单元。测量单元的类型对本发明没有影响。

Claims (10)

1.压差传感器，包括水力主体(1)，该水力主体中形成具有超载薄膜(13)的超载腔，超载薄膜(13)将超载腔分割为第一半腔(2)和第二半腔(3)，其中第一半腔(2)与第一水力测量路径(8，8’)相通，第一水力测量路径在第一压力传递媒介和压差测量单元的第一侧之间延伸，并且第二半腔(3)与第二水力路径(9，9’)相通，第二水力路径在第二压力传递媒介和压力测量单元的第二侧之间延伸的，其特征在于，至少在第一半腔(2)和第一水力测量路径之间设置相对于第一水力测量路径(8，8’)侧的过压具有速动盘特性的第一水力超载元件(14)和平行于第一水力测量路径延伸的第一水力平衡路径(16)。
2.按权利要求1的压差传感器，其中第一水力平衡路径(16)的水阻大于第一水力测量路径(8，8’)的阻力。
3.按权利要求1或2的压差传感器，其中水力超载元件(14)包括至少部分拱形的第一薄膜。
4.按权利要求3的压差传感器，其中第一水力平衡路径(16)包括薄膜中的开口。
5.按权利要求3的压差传感器，其中第一水力平衡路径包括水力主体(1)中的通道。
6.按前述任一权利要求的压差传感器，其中第一水力超载元件具有克服来自第一超载腔的方向的过压的水容，其至少与超载薄膜的水容一样大，优选地至少是其两倍，更为优选的至少是静止位置中超载薄膜的水容的四倍。
7.按前述任一权利要求的压差传感器，其中第一水力超载元件具有薄膜，其至少部分地克服来自第一水力测量路径侧的过压而支持在静止位置中。
8.按权利要求3-7中任一条的压差传感器，其中第一水力超载元件除了至少部分拱形的第一薄膜之外，还包括第一环形薄膜，其围绕至少部分拱形的第一薄膜，其中第一环形薄膜克服来自第一水力测量路径侧的过压而支持在静止位置中。
9.按权利要求3-7中任一条的压差传感器，其中平行于至少部分拱形的第一薄膜设置第二薄膜，其克服来自第一水力测量路径侧的过压而支持在其静止位置中。
10.按前述任一权利要求的压差传感器，其中另外在第二半腔(3)和第二水力测量路径(9，9’)之间设置相对于第二水力测量路径(9，9’)侧的过压具有速动盘特性的第二水力超载元件(15)和平行于第二水力测量路径延伸的第二水力平衡路径(17)。
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