DE102019125833A1

DE102019125833A1 - Metallic membrane for a pressure transducer

Info

Publication number: DE102019125833A1
Application number: DE102019125833.2A
Authority: DE
Inventors: Dieter Funken; Igor Getman
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Es ist eine metallische Membran (1, 17, 59, 67) für einen Druckaufnehmer beschrieben, die einen mit einem Druck (p) beaufschlagbaren, durch den darauf einwirkenden Druck (p) auslenkbaren Membranbereich (3, 19) umfasst, an den mindestens ein ringförmiger Membranrand (5, 23) angrenzt, die als Einzelteil vorgefertigt und mittels mindestens einer verfahrenstechnisch möglichst einfach erzeugbaren Fügung (15, 31) derart auf einem Träger (13, 27, 61, 71) des Druckaufnehmers montierbar ist, dass sich deren Druckübertragungseigenschaften hierdurch gar nicht oder nur in möglichst geringem Maße verändern. Hierzu ist auf dem Membranrand (5), auf mindestens einem der Membranränder (23) oder auf jedem der Membranränder (23) jeweils ein Befestigungsring (7, 21, 43, 69) angeordnet, der mindestens einen von dem auslenkbaren Membranbereich (3, 19) beabstandeten, mittels der Fügung (15, 31) mit dem Träger (13, 27, 61, 71) des Druckaufnehmers verbindbaren Ringbereich (9, 11, 25) umfasst.A metallic diaphragm (1, 17, 59, 67) for a pressure transducer is described which comprises a diaphragm area (3, 19) that can be acted upon by a pressure (p) and deflected by the pressure (p) acting on it, to which at least one annular diaphragm edge (5, 23), which is prefabricated as a single part and can be mounted on a carrier (13, 27, 61, 71) of the pressure transducer by means of at least one joint (15, 31) that is as simple as possible from a procedural point of view, so that its pressure transmission properties are thereby improved do not change at all or only change them to the least possible extent. For this purpose, a fastening ring (7, 21, 43, 69) is arranged on the membrane edge (5), on at least one of the membrane edges (23) or on each of the membrane edges (23), which supports at least one of the deflectable membrane area (3, 19 ) an annular region (9, 11, 25) which is spaced apart and can be connected to the carrier (13, 27, 61, 71) of the pressure transducer by means of the joint (15, 31).

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran für einen Druckaufnehmer, die als metallische Membran ausgebildet ist, und die einen mit einem Druck beaufschlagbaren, durch den darauf einwirkenden Druck auslenkbaren Membranbereich umfasst, an den mindestens ein ringförmiger Membranrand angrenzt, sowie einen eine solche Membran umfassenden Druckaufnehmer.The invention relates to a membrane for a pressure transducer which is designed as a metallic membrane and which comprises a diaphragm area that can be pressurized and deflected by the pressure acting thereon, adjoining at least one annular diaphragm edge, and a pressure transducer comprising such a membrane.

Metallische Membranen der eingangs genannten Art werden z.B. als Trennmembranen in Druckaufnehmern eingesetzt. Aus dem Stand der Technik bekannte Membranen der eingangs genannten Art aufweisende Druckaufnehmer umfassen als Druckmittler ausgebildete Druckaufnehmer, einen Druckmittler umfassende Druckaufnehmer, einen Drucksensor und einen dem Drucksensor vorgeschalteten, die Membran umfassenden Druckmittler umfassende Druckmessaufnehmer, sowie als Bestandteil eines Druckmessgeräts ausgebildete Druck- oder Druckmessaufnehmer. Diese Druckaufnehmer werden in Anwendungen unterschiedlichster Art, insb. in der industriellen Druckmesstechnik eingesetzt.Metallic membranes of the type mentioned are used, for example, as separating membranes in pressure sensors. Known from the prior art, pressure transducers of the type mentioned comprise pressure transducers designed as pressure transmitters, pressure transducers comprising a pressure transducer, a pressure sensor and a pressure transducer comprising the diaphragm comprising the diaphragm and pressure transducers connected upstream of the pressure sensor, as well as pressure or pressure transducers designed as part of a pressure measuring device. These pressure sensors are used in a wide variety of applications, especially in industrial pressure measurement technology.

Aus dem Stand der Technik sind insoweit sowohl Druckaufnehmer mit im Wesentlichen scheibenförmigen Membranen, als auch Druckaufnehmer, wie z.B. Rohrdruckmittler, mit im Wesentlichen rohrfömigen Membranen bekannt. Diese Druckaufnehmer umfassen regelmäßig einen metallischen Träger, auf dem die Membran durch deren Membranränder mit dem Träger verbindende Schweißungen derart montiert ist, dass eine erste Seite des auslenkbare Membranbereichs der Membran mit dem Druck beaufschlagbar ist. Zusätzlich ist unter einer dem Träger zugewandten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des auslenkbaren Membranbereichs eine Kammer eingeschlossen. Diese Kammer ist nach außen durch die Membran abgeschlossen und ermöglicht die druckabhängige Auslenkung des Membranbereichs. Üblicher Weise ist die Kammer über eine daran angeschlossene Druckübertragungsleitung mit einem Zielort verbunden und mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit befüllt, die den auf die Membran einwirkenden Druck an den Zielort überträgt.In this regard, both pressure sensors with essentially disk-shaped membranes and pressure sensors, such as, for example, in-line pressure transmitters, with essentially tubular membranes are known from the prior art. These pressure transducers regularly comprise a metallic carrier on which the membrane is mounted through welds connecting the membrane edges to the carrier in such a way that the pressure can be applied to a first side of the deflectable membrane area of the membrane. In addition, a chamber is enclosed under a side of the deflectable membrane area facing the carrier and opposite the first side. This chamber is closed to the outside by the membrane and enables the pressure-dependent deflection of the membrane area. The chamber is usually connected to a target location via a pressure transmission line connected to it and is filled with a pressure-transmitting liquid which transmits the pressure acting on the membrane to the target location.

In Druckaufnehmern werden je nach Verwendungszweck und/oder Anwendung Träger unterschiedlichster Art, Form und Größe und/oder mit Prozessanschlüssen, wie z.B. Flanschen, unterschiedlicher Art, Form und Größe ausgestattete Träger eingesetzt. Diese Träger sind in der Regel vergleichsweise große und dementsprechend schwere Bauteile, die im Vergleich zu der Membran in der Regel auf relativ einfache Weise herstellbar sind. Insoweit wäre es von Vorteil, wenn die Membranen an zentraler Stelle mittels entsprechender Herstellungsvorrichtungen durch geschultes Personal vorgefertigt und anschließend an mehreren jeweils in der Nähe der Einsatzorte der Druckaufnehmer angeordneten dezentralen Fertigungsstandorten auf die dort vorgehaltenen Träger montiert werden könnten. Hierdurch wäre eine erhebliche Reduktion der Herstellungs- und Transportkosten erzielbar.In pressure transducers, depending on the intended use and / or application, carriers of various types, shapes and sizes and / or carriers equipped with process connections, such as flanges, of different types, shapes and sizes are used. These carriers are usually comparatively large and correspondingly heavy components which, compared to the membrane, can usually be produced in a relatively simple manner. In this respect, it would be advantageous if the membranes could be prefabricated at a central location by means of appropriate manufacturing devices by trained personnel and then mounted on the supports provided there at several decentralized manufacturing locations each arranged in the vicinity of the locations where the pressure transducers are used. This would enable a considerable reduction in manufacturing and transport costs to be achieved.

Metallische Membranen weisen jedoch funktionsbedingt regelmäßig nur eine vergleichsweise geringe Membranstärke, wie z.B. eine Membranstärke in der Größenordnung von 10 µm bis zu mehreren Hundert Mikrometern auf. Das führt dazu, dass sich beim Anschweißen der Membran auf dem Träger aufgrund des damit verbundenen Wärmeeintrags thermomechanische Spannungen ausbilden können. Hierdurch können auch nach dem Abschluss des Schweißvorgangs in der Membran verbleibende Verspannungen verursacht werden, die die Druckübertragungseigenschaften der Membran nachhaltig verändern. Diese in der Membran verbleibenden Verspannungen weisen regelmäßig eine Temperaturabhängigkeit auf. Das führt dazu, dass sich die Druckübertragungseigenschaften der auf dem Träger aufgeschweißten Membran in Abhängigkeit von der Temperatur verändern.However, due to their function, metallic membranes usually only have a comparatively small membrane thickness, such as a membrane thickness in the order of 10 µm to several hundred micrometers. This means that when the membrane is welded onto the carrier, thermomechanical stresses can develop due to the associated heat input. This can cause remaining tension in the membrane even after the welding process has ended, which permanently changes the pressure transmission properties of the membrane. These tensions remaining in the membrane regularly show a temperature dependency. As a result, the pressure transmission properties of the membrane welded onto the carrier change as a function of the temperature.

Darüber hinaus erfordert auch die Positionierung von als Einzelteil mechanisch sehr empfindlichen Membranen auf oder in dem jeweiligen Träger ein hohes Maß an Präzision.In addition, the positioning of membranes, which are mechanically very sensitive as individual parts, on or in the respective carrier also requires a high degree of precision.

Die Montage vorgefertigter Membranen ist somit ein verfahrenstechnisch sehr anspruchsvoller Vorgang, der nur von hierfür speziell ausgebildeten Personal durchgeführt werden sollte. Das spricht regelmäßig gegen eine dezentrale Montage vorgefertigter Membranen.The assembly of prefabricated membranes is therefore a very demanding process from a procedural point of view, which should only be carried out by specially trained personnel. This regularly speaks against decentralized assembly of prefabricated membranes.

Die Druckübertragungseigenschaften metallischer Membranen sind abhängig von deren Form, deren Abmessung und deren Materialstärke. Um im Einsatz möglichst gleichbleibende Druckübertragungseigenschaften zu gewährleisten werden metallische Membranen daher regelmäßig für einen vorgegebenen Druckbereich ausgelegt, in dem sich der auslenkbare Membranbereich rein elastisch verformt. Darüber hinaus können Membranen ein deren Verformbarkeit und/oder deren Druckübertragungseigenschaften mitbestimmendes Membranprofil aufweisen. Ein Beispiel hierfür sind im Wesentlichen scheibenförmige Membranen, die ein den Druckbereich, in dem die Membran im Wesentlichen elastisch verformbar ist, vergrößerndes Profil, wie z.B. ein Wellenprofil mit konzentrisch zur Membranmitte verlaufenden Wellen, aufweisen. Membranprofile machen jedoch eine ganz besonders präzise Positionierung dieser Membranen relativ zum Träger erforderlich, bei der extrem geringe Toleranzen einzuhalten sind.The pressure transmission properties of metallic membranes depend on their shape, their dimensions and their material thickness. In order to ensure pressure transmission properties that are as constant as possible during use, metallic diaphragms are therefore regularly designed for a given pressure range in which the deflectable diaphragm area is deformed in a purely elastic manner. In addition, membranes can have a membrane profile that helps determine their deformability and / or their pressure transmission properties. An example of this are essentially disk-shaped membranes which have a profile that enlarges the pressure range in which the membrane is essentially elastically deformable, such as, for example, a corrugated profile with corrugations concentric to the center of the membrane. However, membrane profiles require a particularly precise positioning of these membranes relative to the carrier, in which extremely small tolerances must be observed.

Um eine hochpräzise Positionierung sicherzustellen, sowie um zu verhindern, dass sich die Druckübertragungseigenschaften dieser Membranen durch deren Montage auf dem Träger in verfahrenstechnisch gar nicht oder nur in sehr begrenztem Maße kontrollierbarer Weise verändern, wird heute ein Herstellungsverfahren eingesetzt, bei dem ein Membranrohling auf den jeweiligen Träger aufgeschweißt und erst im Anschluss daran einem Prägeverfahren unterzogen wird, durch das der auslenkbare Membranbereich dessen endgültige Formgebung erhält. Das führt zu verfahrenstechnisch sehr viel besser kontrollierbaren und in reproduzierbarer Weise erzeugbaren Druckübertragungseigenschaften der auf dem Träger montierten Membranen. Auch hierfür einsetzbare Prägeverfahren erfordern jedoch regelmäßig geschultes Personal und Spezialwerkzeuge, wie z.B. an die Form von Membran und Träger angepasste Prägevorrichtungen.In order to ensure high-precision positioning and to prevent the pressure transmission properties of these membranes from changing in a manner that cannot be controlled at all or only to a very limited extent in terms of process technology when they are mounted on the carrier, a manufacturing process is used today in which a membrane blank is placed on the respective The carrier is welded on and only then subjected to an embossing process by which the deflectable membrane area is given its final shape. In terms of process engineering, this leads to pressure transmission properties of the membranes mounted on the carrier that are much more controllable and reproducible. Embossing processes that can also be used for this, however, require regularly trained personnel and special tools, such as, for example, embossing devices adapted to the shape of the membrane and carrier.

Letzteres führt dazu, dass eine Ausführung dieses Herstellungsverfahren an mehreren dezentralen Fertigungsstandorten zu einem mit steigender Anzahl der Fertigungsstandorte ansteigenden zusätzlichem Aufwand führt und mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist. Umgekehrt führt jedoch eine zentrale Montage der Membranen auf dem jeweiligen Träger aufgrund der großen Vielzahl unterschiedlicher Trägervarianten zu einem vergleichsweise hohen logistischen Aufwand, sowie zu vergleichsweise hohen Lagerhaltungskosten. Darüber hinaus sind mit der Versendung der auf den Trägern montierten Membranen an dezentrale Bestimmungsorte insb. aufgrund der vergleichsweise großen Abmessungen und des entsprechend hohen Gewichts der Träger vergleichsweise hohe Transportkosten verbunden.The latter leads to the fact that executing this manufacturing method at several decentralized manufacturing locations leads to additional outlay that increases with an increasing number of manufacturing locations and is associated with correspondingly high costs. Conversely, however, a central assembly of the membranes on the respective carrier leads to a comparatively high logistical effort and comparatively high storage costs due to the large number of different carrier variants. In addition, the shipping of the membranes mounted on the carriers to decentralized destinations, in particular due to the comparatively large dimensions and the correspondingly high weight of the carriers, is associated with comparatively high transport costs.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Membran für einen Druckaufnehmer, anzugeben, die als Einzelteil vorgefertigt und mittels mindestens einer verfahrenstechnisch möglichst einfach erzeugbaren Fügung derart auf einem Träger montierbar ist, dass sich deren Druckübertragungseigenschaften hierdurch gar nicht oder nur in möglichst geringem Maße verändern.It is an object of the invention to provide a membrane for a pressure transducer, which is prefabricated as a single part and can be mounted on a carrier by means of at least one joint that is as simple as possible from a procedural point of view in such a way that its pressure transmission properties do not change at all or only to the smallest possible extent.

Hierzu umfasst die Erfindung eine Membran für einen Druckaufnehmer, die als metallische Membran ausgebildet ist, und

die einen mit einem Druck beaufschlagbaren, durch den darauf einwirkenden Druck auslenkbaren Membranbereich umfasst, an den mindestens ein ringförmiger Membranrand angrenzt,
die sich dadurch auszeichnet, dass
auf dem Membranrand, auf mindestens einem der Membranränder oder auf jedem der Membranränder jeweils ein Befestigungsring angeordnet ist, und jeder Befestigungsring jeweils mindestens einen von dem auslenkbaren Membranbereich beabstandeten, mittels einer Fügung mit einem metallischen Träger des Druckaufnehmers verbindbaren Ringbereich umfasst.For this purpose, the invention comprises a membrane for a pressure transducer, which is designed as a metallic membrane, and

which comprises a diaphragm area that can be pressurized and deflectable by the pressure acting thereon, to which at least one annular diaphragm edge is adjacent,
which is characterized by the fact that
A fastening ring is arranged on the membrane edge, on at least one of the membrane edges or on each of the membrane edges, and each fastening ring comprises at least one ring area spaced from the deflectable membrane area and connectable to a metallic carrier of the pressure transducer by means of a joint.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Befestigungsringe von als Einzelteile vorgefertigten Membranen jeweils auf rückwirkungsarme, d.h. die Druckübertragungseigenschaften des auslenkbaren Membranbereichs gar nicht oder nur in vergleichsweise geringem Maße verändernde Weise durch vergleichsweise einfach ausführbare Fügeverfahren auf dem Träger montierbar sind. Dabei bewirken die Befestigungsringe jeweils eine räumliche Trennung und eine thermomechanische Entkopplung zwischen dem auslenkbaren Membranbereich und dem mit dem Träger zu verbindenden Ringbereich. The invention offers the advantage that the fastening rings of membranes prefabricated as individual parts can each be mounted on the carrier in a manner that is low in reaction, i.e. the pressure transmission properties of the deflectable membrane area do not change at all or only to a comparatively small extent by joining processes that are comparatively easy to implement. The fastening rings each cause a spatial separation and a thermomechanical decoupling between the deflectable membrane area and the ring area to be connected to the carrier.

Hierdurch ist der auslenkbare Membranbereich vor durch die Erzeugung der jeweiligen Fügung entstehenden thermomechanischen Spannungen geschützt.As a result, the deflectable membrane area is protected from thermomechanical stresses arising from the generation of the respective joint.

Darüber hinaus schützen die im Vergleich zu den auslenkbaren Membranbereichen mechanisch deutlich formstabileren Befestigungsringe die auslenkbaren Membranbereiche erfindungsgemäßer Membranen sowohl beim Transport als auch bei deren Montage auf oder in dem Träger vor unerwünschten mechanischen Belastungen.In addition, the fastening rings, which are mechanically more dimensionally stable than the deflectable membrane areas, protect the deflectable membrane areas of membranes according to the invention from undesired mechanical loads, both during transport and when they are mounted on or in the carrier.

Ein weiterer Vorteil besteht, insb. in Verbindung mit ein Membranprofil aufweisenden erfindungsgemäßen Membranen, bei denen auf dem oder auf jedem Membranrand ein Befestigungsring angeordnet ist, darin, dass lediglich die Positionierung der auslenkbaren Membranbereiche relativ zu den Befestigungsringen mit vergleichsweise hoher Präzision ausgeführt werden muss, während für die Positionierung der Befestigungsringe der Membranen relativ zu dem jeweiligen Träger ein deutlich geringeres Maß an Präzision ausreichend ist.Another advantage, especially in connection with membranes according to the invention having a membrane profile, in which a fastening ring is arranged on the or on each membrane edge, is that only the positioning of the deflectable membrane areas relative to the fastening rings has to be carried out with comparatively high precision, while a significantly lower degree of precision is sufficient for the positioning of the fastening rings of the membranes relative to the respective carrier.

Erfindungsgemäße Membranen können somit problemlos zentral vorgefertigt und an dezentralen Fertigungsstandorten auf dort vorhandene Träger unterschiedlichster Ausprägung montiert werden, ohne dass sich deren Druckübertragungseigenschaften hierdurch in verfahrenstechnisch nur schwer kontrollierbarer, die Funktion der jeweiligen Membran möglicher Weise nachhaltig beeinträchtigender Weise verändern.Diaphragms according to the invention can therefore easily be prefabricated centrally and mounted at decentralized production sites on various types of support available there, without their pressure transmission properties changing in a manner that is difficult to control from a procedural point of view and which may permanently impair the function of the respective diaphragm.

Eine erste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass
der Ringbereich, mindestens einer der Ringbereiche oder jeder Ringbereich von dem auslenkbaren Membranbereich jeweils um einen Abstand von größer gleich 1 mm oder von größer gleich 2 mm beabstandet ist, und/oder
der Befestigungsring, mindestens einer der Befestigungsringe oder jeder Befestigungsring jeweils eine senkrecht zu dessen Längsachse verlaufende radiale Breite von größer gleich 2 mm, von 2 mm bis 15 mm oder von 2 mm bis 10 mm aufweist, und/oder eine parallel zu dessen Längsachse verlaufende axiale Höhe von größer gleich 2 mm, von 2 mm bis 15 mm oder von 2 mm bis 10 mm aufweist,An initial further training is characterized by the fact that
the ring area, at least one of the ring areas or each ring area is spaced apart from the deflectable membrane area by a distance of greater than or equal to 1 mm or greater than or equal to 2 mm, and / or
the fastening ring, at least one of the fastening rings or each fastening ring each has a radial width running perpendicular to its longitudinal axis of greater than or equal to 2 mm, from 2 mm to 15 mm or from 2 mm to 10 mm, and / or an axial width running parallel to its longitudinal axis Has a height of greater than or equal to 2 mm, from 2 mm to 15 mm or from 2 mm to 10 mm,

Ein erste Variante zeichnet sich dadurch aus, dass
der auslenkbare Membranbereich als scheibenförmiger oder als im Wesentlichen scheibenförmiger, ein Membranprofil aufweisender Membranbereich ausgebildet ist, und
der auslenkbare Membranbereich außenseitlich allseitig von dem Membranrand umgeben ist, auf dem der Befestigungsring angeordnet und/oder mittels einer Fügung, einer Schweißung oder einer Lötung montiert ist.A first variant is characterized in that
the deflectable membrane area is designed as a disk-shaped or as a substantially disk-shaped membrane area having a membrane profile, and
the deflectable membrane area is surrounded on the outside on all sides by the membrane edge on which the fastening ring is arranged and / or mounted by means of a joint, a weld or a soldering.

Eine Weiterbildung der ersten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass
die Ringbereiche einen ersten Ringbereich umfassen, der einen außenseitlichen, den auslenkbaren Membranbereich außenseitlich allseitig umgebenden, von dem auslenkbaren Membranbereich in senkrecht zu einer Längsachse des Befestigungsrings verlaufender Richtung durch eine radiale Breite des Befestigungsrings beabstandeten äußeren Randbereich des Befestigungsrings umfasst,
die Ringbereiche einen zweiten Ringbereich umfassen, der einen in parallel zur Längsachse des Befestigungsrings verlaufender Richtung von dem auslenkbaren Membranbereich durch eine axiale Höhe des Befestigungsrings beabstandeten, dem Membranrand gegenüberliegenden Randbereich des Befestigungsrings umfasst, und/oder
der Befestigungsring eine radiale Breite aufweist, die größer als dessen axiale Höhe ist.A further development of the first variant is characterized in that
the ring regions comprise a first ring region which comprises an outer edge region of the fastening ring which surrounds the deflectable membrane region on all sides on the outside and is spaced from the deflectable membrane region in a direction perpendicular to a longitudinal axis of the fastening ring by a radial width of the fastening ring,
the ring areas comprise a second ring area which comprises an edge area of the fixing ring that is opposite the diaphragm edge and is spaced apart from the deflectable diaphragm area by an axial height of the fixing ring in a direction running parallel to the longitudinal axis of the fixing ring, and / or
the fastening ring has a radial width which is greater than its axial height.

Eine zweite Variante zeichnet sich dadurch aus, dass
die Membran als Rohrmembran ausgebildet ist,
der auslenkbare Membranbereich als rohrförmiger oder als im Wesentlichen rohrförmiger, ein Membranprofil aufweisender Membranbereich ausgebildet ist, an dessen einander gegenüberliegenden Enden jeweils einer der beiden Membranränder angrenzt, und entweder

a) auf nur einem oder auf jedem der beiden Membranränder jeweils der den jeweiligen Membranrand außenseitlich allseitig umgebende Befestigungsring angeordnet und/oder mittels einer Fügung, einer Schweißung oder einer Lötung montiert ist, oder
b) einer der beiden, jeweils auf einem der beiden Membranränder angeordneten Befestigungsringe eine in senkrecht zur Längsachse der Rohrmembran verlaufender Richtung verlaufende radiale Breite aufweist, die geringer ist, als eine parallel hierzu verlaufende radiale Breite des auf dem anderen Membranrand angeordneten Befestigungsrings.

A second variant is characterized in that
the membrane is designed as a tubular membrane,
the deflectable membrane area is designed as a tubular or as a substantially tubular membrane area having a membrane profile, at the opposite ends of which one of the two membrane edges is adjacent, and either

a) on only one or on each of the two membrane edges in each case the fastening ring surrounding the respective membrane edge on the outside on all sides is arranged and / or is mounted by means of a joint, a weld or a soldering, or
b) one of the two fastening rings, each arranged on one of the two membrane edges, has a radial width running perpendicular to the longitudinal axis of the tubular membrane, which is smaller than a radial width of the fastening ring arranged on the other membrane edge, running parallel thereto.

Eine Weiterbildung der zweiten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass
der Ringbereich jedes Befestigungsrings jeweils einen von dem auslenkbaren Membranbereich in senkrecht zur Längsachse des jeweiligen Befestigungsrings verlaufender Richtung durch eine radiale Breite des jeweiligen Befestigungsrings beabstandeten äußeren Randbereich des jeweiligen Befestigungsrings umfasst, und/oder
der auf der Membran angeordnete Befestigungsring oder mindestens einer oder jeder der beiden auf der Membran angeordneten Befestigungsringe eine axiale Höhe aufweist, die größer als dessen radiale Breite ist.A further development of the second variant is characterized in that
the ring area of each fastening ring comprises an outer edge region of the respective fastening ring spaced apart from the deflectable membrane region in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the respective fastening ring through a radial width of the respective fastening ring, and / or
the fastening ring arranged on the membrane or at least one or each of the two fastening rings arranged on the membrane has an axial height which is greater than its radial width.

Bevorzugte Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Membranen zeichnen sich dadurch aus, dass
der Befestigungsring oder mindestens einer der Befestigungsringe jeweils aus einem metallischen Werkstoff, aus einem Stahl oder aus einem rostfreien Stahl besteht,
der auslenkbare Membranbereich aus einem metallischen Werkstoff, aus Stahl, aus Edelstahl, aus einer Nickellegierung, einer Nickel und Molybdän oder Nickel, Molybdän und Chrom enthaltenden Legierung, aus einer Nickel/Kupfer Legierung, aus Zirkon, aus Titan oder aus Tantal besteht,
der auslenkbare Membranbereich eine Membranstärke von 10 µm bis 500 µm aufweist, und/oder
die Membran als eine im Wesentlichen scheibenförmige Membran mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1 cm bis 10 cm oder als eine im Wesentlichen rohrförmige Membran mit einem Innendurchmesser von 8 mm bis 80 mm und/oder einer axialen Länge von 50 mm bis 150 mm ausgebildet ist.Preferred configurations of membranes according to the invention are characterized in that
the fastening ring or at least one of the fastening rings is made of a metallic material, a steel or a stainless steel,
the deflectable membrane area consists of a metallic material, steel, stainless steel, a nickel alloy, an alloy containing nickel and molybdenum or nickel, molybdenum and chromium, a nickel / copper alloy, zirconium, titanium or tantalum,
the deflectable membrane area has a membrane thickness of 10 µm to 500 µm, and / or
the membrane is designed as a substantially disk-shaped membrane with a diameter in the order of 1 cm to 10 cm or as a substantially tubular membrane with an inner diameter of 8 mm to 80 mm and / or an axial length of 50 mm to 150 mm .

Weiterbildungen erfindungsgemäßer Membranen zeichnen sich dadurch aus, dass der Befestigungsring oder mindestens einer der Befestigungsringe jeweils entweder:

a) als massiver Ring ausgebildet ist, der
a1) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist,
a2) auf mindestens einer Stirnseite jeweils mindestens eine Nut aufweist, und/oder
a3) eine in einem äußeren, dem mit dem Träger verbindbaren Ringbereich zugewandten Randbereich einer im Druckaufnehmer aus dem Träger herausweisenden Stirnseite angeordnete Nut umfasst, oder
b) als federelastischer Ring ausgebildet ist, der
b1) als in axialer und/oder in radialer Richtung federelastischer Ring ausgebildet ist,
b2) ein Querschnittsprofil mit zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten, miteinander verbundenen Profilabschnitten aufweist, wobei einer der beiden Profilabschnitte auf dem Membranrand angeordnet und/oder mit dem Membranrand verbunden ist und der andere Profilabschnitt den mit dem Träger verbindbaren Ringbereich bildet oder umfasst, und/oder
b3) als im Querschnitt N-förmiger, als im Querschnitt U-förmiger oder als im Querschnitt U-förmiger zur Membranmitte hin geöffneter Befestigungsring ausgebildet ist.

Further developments of membranes according to the invention are characterized in that the fastening ring or at least one of the fastening rings each either:

a) is designed as a solid ring that
a1) has a rectangular or square cross-section,
a2) has at least one groove on at least one end face, and / or
a3) comprises a groove arranged in an outer edge area, facing the ring area that can be connected to the carrier, of an end face in the pressure transducer pointing out of the carrier, or
b) is designed as a resilient ring which
b1) is designed as a spring-elastic ring in the axial and / or in the radial direction,
b2) has a cross-sectional profile with two profile sections arranged essentially parallel to one another and connected to one another, one of the two profile sections being arranged on the membrane edge and / or connected to the membrane edge and the other profile section forming or including the ring area that can be connected to the carrier, and / or
b3) is designed as an N-shaped cross-section, a U-shaped cross-section or a U-shaped cross-section, which is open towards the center of the membrane.

Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer erfindungsgemäßen Membran, das sich dadurch auszeichnet, dass für jede Membran jeweils ein Membranrohling vorgefertigt wird, der einen einer Grundform des auslenkbaren Membranbereichs der herzustellenden Membran entsprechenden Bereich und jeden Membranrand der herzustellenden Membran umfasst, und jeder Befestigungsring der herzustellenden Membran jeweils mittels eines Fügeverfahrens, einer Lötung oder einer Schweißung auf einem zugehörigen Membranrand montiert wird, wobei der Bereich des Membranrohlings entweder als zylindrischer oder scheibenförmiger, den auslenkbaren Membranbereich bildender Bereich ausgebildet ist, oder als ein zylindrischer oder scheibenförmiger Bereich ausgebildet ist, in den nach der Montage des Befestigungsrings oder der Befestigungsringe ein Membranprofil eingebracht wird.Furthermore, the invention comprises a method for producing at least one membrane according to the invention, which is characterized in that a membrane blank is prefabricated for each membrane, which comprises an area corresponding to a basic shape of the deflectable membrane area of the membrane to be produced and each membrane edge of the membrane to be produced, and Each fastening ring of the membrane to be produced is mounted on an associated membrane edge by means of a joining process, soldering or welding, the area of the membrane blank either being designed as a cylindrical or disk-shaped area forming the deflectable membrane area, or as a cylindrical or disk-shaped area , in which a membrane profile is inserted after the mounting ring or the mounting rings have been installed.

Des Weiteren umfasst die Erfindung einen Druckaufnehmer mit einer erfindungsgemäßen Membran, der sich dadurch auszeichnet, dass
der Druckaufnehmer den Träger umfasst, jeder Befestigungsring der Membran jeweils mittels der dessen Ringbereich mit dem Träger verbindenden Fügung oder Schweißung mit dem Träger verbunden ist,
eine erste Seite des auslenkbare Membranbereichs mit dem Druck beaufschlagbar ist, und
unter einer dem Träger zugewandten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des auslenkbaren Membranbereichs eine an den auslenkbaren Membranbereich angrenzende Kammer eingeschlossen ist.The invention further comprises a pressure transducer with a membrane according to the invention, which is characterized in that
the pressure transducer encompasses the carrier, each fastening ring of the membrane is connected to the carrier by means of the joint or weld connecting its ring area to the carrier,
a first side of the deflectable membrane area can be acted upon by the pressure, and
a chamber adjoining the deflectable membrane area is enclosed under a side of the deflectable membrane area facing the carrier and opposite the first side.

Eine Weiterbildung des Druckaufnehmers mit einer Membran gemäß der ersten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass
die Membran entweder mittels einer den ersten Ringbereich mit einem den ersten Ringbereich außenseitlich allseitig umgebenden Bereich des Trägers verbindenden Fügung oder Schweißung auf dem Träger montiert ist, oder mittels einer den zweiten Ringbereich mit einer Stirnseite des Träger verbindenden Fügung oder Schweißung auf dem Träger montiert ist, und/oder
der Druckaufnehmer einen Füllkörper umfasst, der ein mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit befülltes Volumen der unter der Membran eingeschlossenen Kammer reduziert, wobei der Füllkörper als in die Kammer hineinragender Bestandteil des Trägers ausgebildet ist oder mindestens einen auf dem Träger montierten Körper umfasst.A further development of the pressure transducer with a membrane according to the first variant is characterized in that
the membrane is mounted on the carrier either by means of a joint or weld connecting the first ring area with an area of the carrier surrounding the first ring area on all sides on the outside, or is mounted on the carrier by means of a joint or weld connecting the second ring area to an end face of the carrier, and or
the pressure transducer comprises a filling body which reduces a volume of the chamber enclosed under the membrane filled with a pressure-transmitting liquid, the filling body being designed as a component of the carrier protruding into the chamber or comprising at least one body mounted on the carrier.

Eine Weiterbildung des Druckaufnehmers mit einer Membran gemäß der zweiten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass
die Membran derart in einen außenseitlich allseitig von dem Träger umgebenen Kanal eingesetzt ist, dass sie außenseitlich allseitig von dem Träger umgeben ist, und jeder Befestigungsring jeweils mittels einer dessen von dem auslenkbaren Membranbereich beabstandeten, außenseitlichen Ringbereich mit einem den jeweiligen Befestigungsring außenseitlich allseitig umgebenden Bereich des Träger verbindenden Fügung oder Schweißung mit dem Träger verbunden ist.A further development of the pressure transducer with a membrane according to the second variant is characterized in that
the membrane is inserted into a channel surrounded on the outside on all sides by the carrier that it is surrounded on the outside on all sides by the carrier, and each fastening ring is in each case by means of its outer ring area spaced from the deflectable membrane area with an area of the respective fastening ring on the outside on all sides Beam connecting joint or weld is connected to the beam.

Eine Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

a) auf jedem der beiden Membranränder der Membran jeweils einer der beiden Befestigungsringe angeordnet ist,
b) einer der beiden Befestigungsringe eine geringer radiale Breite aufweist als der andere und der Kanal einen ersten Kanalabschnitt umfasst, in dem derdie größere radiale Breite aufweisende Befestigungsrings angeordnet ist, einen zweiten Kanalabschnitt umfasst, in dem zumindest ein Abschnitt des auslenkbaren Membranbereich der Membran angeordnet ist, und einen dritten Kanalabschnitt umfasst, in dem der die geringere radiale Breite aufweisende Befestigungsring angeordnet ist, wobei der zweite Kanalabschnitt eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Kanalabschnitts und größer oder gleich einer Querschnittsfläche des dritten Kanalabschnitts ist, oder
c) einer der beiden Membranränder über den darauf angeordneten Befestigungsring oder den darauf angeordneten federelastischen Befestigungsring mit dem Träger verbunden ist und der andere Membranrand mittels einer Fügung oder einer Schweißung unmittelbar mit dem Träger verbunden ist, wobei der Kanal einen ersten Kanalabschnitt umfasst, in dem der Befestigungsring angeordnet ist, einen zweiten Kanalabschnitt umfasst, in dem zumindest ein Abschnitt des auslenkbaren Membranbereich der Membran angeordnet ist, und einen dritten Kanalabschnitt umfasst, in dem der durch die Fügung mit dem Träger verbundene Membranrand angeordnet ist, wobei der zweite Kanalabschnitt eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Kanalabschnitts und größer als eine Querschnittsfläche des dritten Kanalabschnitts ist.

A further development of the last-mentioned further development is characterized in that

a) one of the two fastening rings is arranged on each of the two membrane edges of the membrane,
b) one of the two fastening rings has a smaller radial width than the other and the channel comprises a first channel section in which the fastening ring having the greater radial width is arranged, comprises a second channel section in which at least a section of the deflectable membrane area of the membrane is arranged , and a third channel section in which the fastening ring having the smaller radial width is arranged, the second channel section having a cross-sectional area which is smaller than a cross-sectional area of the first channel section and greater than or equal to a cross-sectional area of the third channel section, or
c) one of the two membrane edges is connected to the carrier via the fastening ring arranged thereon or the resilient fastening ring arranged thereon and the other membrane edge is connected directly to the carrier by means of a joint or weld, the channel comprising a first channel section in which the Fastening ring is arranged, comprises a second channel portion in which at least a portion of the deflectable membrane region of the membrane is arranged, and comprises a third channel portion in which the through the Joint with the carrier connected membrane edge is arranged, wherein the second channel section has a cross-sectional area which is smaller than a cross-sectional area of the first channel section and greater than a cross-sectional area of the third channel section.

Eine weitere Weiterbildung des Druckaufnehmers mit der Membran gemäß der zweiten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass
die einander gegenüberliegenden Enden der Membran gegenüber einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Trägers ins Innere des Trägers hinein zurückversetzt angeordnet sind, und
der Träger auf dessen einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Ausnehmung aufweist, in der ein Einsatz angeordnet ist,
wobei jeder Einsatz jeweils:
diejenige Fügung überdeckt, mittels der der dem jeweiligen Einsatz zugewandte Befestigungsring mit dem Träger verbunden ist, und/oder den dem jeweiligen Einsatz zugewandten Befestigungsring überdeckt, und/oder
wobei mindestens einer der Einsätze jeweils eine außenseitlich allseitig von dem jeweiligen Einsatz umgebene innere Mantelfläche umfasst, die im Wesentlichen bündig mit einer inneren Mantelfläche der Membran abschließt.A further development of the pressure transducer with the membrane according to the second variant is characterized in that
the opposite ends of the membrane are arranged set back from opposite end faces of the carrier into the interior of the carrier, and
the carrier has a recess on each of the opposite end faces in which an insert is arranged,
with each bet:
covers the joint by means of which the fastening ring facing the respective insert is connected to the carrier, and / or covers the fastening ring facing the respective insert, and / or
wherein at least one of the inserts in each case comprises an inner jacket surface which is surrounded on the outside on all sides by the respective insert and which is essentially flush with an inner jacket surface of the membrane.

Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Druckaufnehmern, das sich dadurch auszeichnet, dass Membranen und Träger getrennt voneinander vorgefertigt werden, und
jede Membran jeweils auf einem der Träger montiert wird, wobei der von dem auslenkbaren Membranbereich beabstandete Ringbereich jedes Befestigungsrings jeweils mittels eines Fügeverfahrens, eines Schweißverfahrens oder mittels Laserstrahlschweißen mit dem Träger verbunden wird.The invention further comprises a method for producing pressure transducers according to the invention, which is characterized in that membranes and supports are prefabricated separately from one another, and
each membrane is mounted on one of the carriers, the ring area of each fastening ring spaced apart from the deflectable membrane area being connected to the carrier by means of a joining process, a welding process or laser beam welding.

Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen fünf Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Einzelheiten unterschiedlicher Größe darstellen zu können, wurde eine nicht immer maßstabsgetreue Darstellung gewählt.

1 zeigt: eine im Wesentlichen scheibenförmige Membran:
2 zeigt: einen Druckaufnehmer mit der in 1 dargestellten Membran;
3 zeigt: eine als Rohrmembran ausgebildete Membran;
4 zeigt: einen Druckaufnehmer mit der in 3 dargestellten Membran;
5 zeigt: eine Membran mit im Querschnitt U-förmigen Befestigungsringen;
6 zeigt: einen Druckaufnehmers mit einer Rohrmembran mit einem einzigen Befestigungsring; und
7 zeigt: einen Druckaufnehmer mit einer Rohrmembran mit zwei Befestigungsringen unterschiedlicher radialer Breite.

The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which five exemplary embodiments are shown; the same elements are provided with the same reference symbols in the figures. In order to be able to show details of different sizes, a representation that is not always true to scale was chosen.

1 shows: an essentially disc-shaped membrane:
2 shows: a pressure transducer with the in 1 illustrated membrane;
3rd shows: a membrane designed as a tubular membrane;
4th shows: a pressure transducer with the in 3rd illustrated membrane;
5 shows: a membrane with fastening rings U-shaped in cross-section;
6th shows: a pressure transducer with a tubular membrane with a single fastening ring; and
7th shows: a pressure transducer with a tubular membrane with two fastening rings of different radial widths.

Die Erfindung betrifft metallische Membranen für Druckaufnehmer, die einen mit einem Druck p beaufschlagbaren, durch den darauf einwirkenden Druck p auslenkbaren Membranbereich umfassen, an den mindestens ein ringförmiger Membranrand angrenzt. Erfindungsgemäße Membranen zeichnen sich dadurch aus, dass auf dem Membranrand, auf mindestens einem der Membranränder oder auf jedem der Membranränder der Membran jeweils ein Befestigungsring angeordnet ist, und jeder Befestigungsring jeweils einen von dem auslenkbaren Membranbereich beabstandeten, mittels einer Fügung mit einem metallischen Träger des Druckaufnehmers verbindbaren Ringbereich umfasst.The invention relates to metallic diaphragms for pressure transducers which comprise a diaphragm area which can be acted upon by a pressure p and which can be deflected by the pressure p acting thereon, and which is adjacent to at least one annular diaphragm edge. Membranes according to the invention are characterized in that a fastening ring is arranged on the membrane edge, on at least one of the membrane edges or on each of the membrane edges of the membrane, and each fastening ring is spaced apart from the deflectable membrane area by means of a joint with a metallic support of the pressure transducer includes connectable ring area.

1 zeigt ein erstes Beispiel einer solchen Membran 1. Diese Membran 1 umfasst einen scheibenförmigen oder im Wesentlichen scheibenförmigen auslenkbaren Membranbereich 3, der außenseitlich allseitig von einem ringscheibenförmigen Membranrand 5 umgeben ist. Auf dem Membranrand 5 ist ein Befestigungsring 7 angeordnet. 1 zeigt als Beispiel einen als Ring mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt ausgebildeten Befestigungsring 7. Alternativ ist aber auch ein eine andere Querschnittsgeometrie aufweisender Befestigungsring einsetzbar. 1 shows a first example of such a membrane 1 . This membrane 1 comprises a disk-shaped or substantially disk-shaped deflectable membrane area 3rd , the outside on all sides by an annular disc-shaped membrane edge 5 is surrounded. On the edge of the membrane 5 is a fastening ring 7th arranged. 1 shows as an example a fastening ring designed as a ring with a rectangular or square cross-section 7th . Alternatively, however, a fastening ring having a different cross-sectional geometry can also be used.

Je nach Formgebung des Befestigungsrings 7 kann die Membran 1 als einteilige Membran 1 ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Membran 1 jedoch ein den auslenkbaren Membranbereich 3 und den Membranrand 5 umfassendes, scheibenförmiges oder im Wesentlichen scheibenförmiges Element, auf dessen Membranrand 5 der als separates Bauteil ausgebildete Befestigungsring 7 mittels einer Fügung, wie z.B. einer Schweißung oder einer Lötung, montiert ist.Depending on the shape of the fastening ring 7th can the membrane 1 as a one-piece membrane 1 be trained. Preferably the membrane comprises 1 however, the deflectable membrane area 3rd and the edge of the membrane 5 comprehensive, disk-shaped or substantially disk-shaped element, on the membrane edge 5 the fastening ring designed as a separate component 7th is mounted by means of a joint, such as a weld or a soldering.

Der Befestigungsring 7 umfasst mindestens einen von dem auslenkbaren Membranbereich 3 der Membran 1 beabstandeten, mittels einer Fügung mit dem metallischen Träger eines Druckaufnehmers verbindbaren Ringbereich 9, 11. Der in 1 dargestellte Befestigungsring 7 umfasst einen ersten Ringbereich 9, der einen außenseitlichen, den auslenkbaren Membranbereich 3 außenseitlich allseitig umgebenden, von dem auslenkbaren Membranbereich 3 in senkrecht zu einer Längsachse L des Befestigungsrings 7 verlaufender Richtung durch eine radiale Breite b des Befestigungsrings 7 beabstandeten äußeren Randbereich des Befestigungsrings 7 umfasst, sowie einen zweiten Ringbereich 11, der einen in parallel zur Längsachse L des Befestigungsrings 7 verlaufender Richtung von dem auslenkbaren Membranbereich 3 durch eine axiale Höhe h des Befestigungsrings 7 beabstandeten, dem Membranrand 5 gegenüberliegenden Randbereich des Befestigungsrings 7 umfasst.The fastening ring 7th comprises at least one of the deflectable membrane area 3rd the membrane 1 spaced, by means of a joint with the metallic carrier of a pressure transducer connectable ring area 9 , 11 . The in 1 shown fastening ring 7th comprises a first ring area 9 , the one outside, the deflectable membrane area 3rd on the outside on all sides surrounding by the deflectable membrane area 3rd in perpendicular to a longitudinal axis L of the fastening ring 7th running direction through a radial width b of the fastening ring 7th spaced outer edge region of the fastening ring 7th includes, and a second ring area 11 , the one in parallel to the longitudinal axis L of the fastening ring 7th extending direction of the deflectable membrane area 3rd by an axial height h of the fastening ring 7th spaced, the membrane edge 5 opposite edge area of the fastening ring 7th includes.

2 zeigt ein Beispiel eines Druckaufnehmers mit einem metallischen Träger 13, bei dem die in 1 dargestellte Membran 1 mittels einer den ersten Ringbereich 9 mit einem den ersten Ringbereich 9 außenseitlich allseitig umgebenden Bereich des Trägers 13 verbindenden Fügung 15, wie z.B. einer Schweißung, auf dem Träger 13 montiert ist. Dabei ist die Membran 1 vorzugsweise frontbündig in eine hierfür im Träger 13 vorgesehene Ausnehmung eingesetzt. Alternativ kann diese Membran 1 mittels einer den zweiten Ringbereich 11 mit einer Stirnseite des Träger 13 verbindenden Fügung, wie z.B. einer Schweißung, auf dem Träger 13 montiert sein bzw. werden. 2 shows an example of a pressure transducer with a metallic carrier 13th , where the in 1 shown membrane 1 by means of the first ring area 9 with a first ring area 9 on the outside on all sides surrounding the area of the carrier 13th unifying coincidence 15th , such as a weld, on the carrier 13th is mounted. Here is the membrane 1 preferably flush in one for this purpose in the carrier 13th provided recess used. Alternatively, this membrane 1 by means of the second ring area 11 with one end of the carrier 13th connecting joint, such as a weld, on the carrier 13th be or will be installed.

Die Erfindung ist nicht auf Membranen mit scheibenförmigem oder im Wesentlichen scheibenförmigem auslenkbaren Membranbereich beschränkt, sondern analog auch in Verbindung Membranen einsetzbar, deren auslenkbarer Membranbereich eine andere Formgebung aufweist. 3 zeigt als Beispiel hierzu eine als Rohrmembran ausgebildete Membran 17. Diese Membran 17 umfasst einen rohrförmigen oder im Wesentlichen rohrförmigen auslenkbaren Membranbereich 19, an dessen einander gegenüberliegenden Enden jeweils einer der beiden Membranränder 23 angrenzt. Auf jedem der beiden Membranränder 23 ist jeweils ein den jeweiligen Membranrand 23 außenseitlich allseitig umgebender Befestigungsring 21 der Membran 17 angeordnet.The invention is not limited to membranes with a disk-shaped or essentially disk-shaped deflectable membrane area, but can also be used analogously in conjunction with membranes whose deflectable membrane area has a different shape. 3rd shows as an example of this a membrane designed as a tubular membrane 17th . This membrane 17th comprises a tubular or substantially tubular deflectable membrane area 19th , at the opposite ends of each one of the two membrane edges 23 adjoins. On each of the two membrane edges 23 is in each case the respective membrane edge 23 Fastening ring surrounding all sides on the outside 21 the membrane 17th arranged.

Je nach Formgebung der Befestigungsringe 21 kann auch diese Membran 17 als einteilige Membran ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Membran 17 jedoch ein den auslenkbaren Membranbereich 19 und die zu beiden Seiten daran angrenzenden Membranränder 23 umfassendes Element auf, auf dem die beiden Befestigungsringe 21 jeweils mittels einer Fügung, wie z.B. einer Schweißung oder einer Lötung, montiert sind.Depending on the shape of the fastening rings 21 can also use this membrane 17th be designed as a one-piece membrane. The membrane preferably has 17th however, the deflectable membrane area 19th and the membrane edges adjoining it on both sides 23 comprehensive element on which the two fastening rings 21 are each mounted by means of a joint, such as a weld or a soldering.

Die Befestigungsringe 21 weisen auch hier jeweils einen von dem auslenkbaren Membranbereich 19 der Membran 17 beabstandeten, mittels einer Fügung mit dem metallischen Träger eines Druckaufnehmers verbindbaren Ringbereich 25 auf. Als Ringbereich 25 eignet sich hier insb. ein von dem auslenkbaren Membranbereich 19 in senkrecht zur Längsachse L des jeweiligen Befestigungsrings 21 verlaufender Richtung durch eine radiale Breite b des jeweiligen Befestigungsrings 21 beabstandeter äußerer Randbereich 25 des jeweiligen Befestigungsrings 21.The fastening rings 21 also each have a deflectable membrane area here 19th the membrane 17th spaced, by means of a joint with the metallic carrier of a pressure transducer connectable ring area 25th on. As a ring area 25th A membrane area that can be deflected by the deflectable membrane area is particularly suitable here 19th in perpendicular to the longitudinal axis L of the respective fastening ring 21 running direction through a radial width b of the respective fastening ring 21 spaced outer edge area 25th of the respective fastening ring 21 .

4 zeigt ein Beispiel eines Druckaufnehmers mit einem metallischen Träger 27, bei dem die in 3 dargestellte Membran 17 derart in einen außenseitlich allseitig von dem Träger 27 umgebenen Kanal 29 eingesetzt ist, dass sie außenseitlich allseitig von dem Träger 27 umgeben ist. Dabei ist jeder der beiden Befestigungsringe 21 jeweils mittels einer dessen von dem auslenkbaren Membranbereich 19 beabstandeten, außenseitlichen Ringbereich 25 mit einem den jeweiligen Befestigungsring 21 außenseitlich allseitig umgebenden Bereich des Träger 27 verbindenden Fügung 31, wie z.B. einer Schweißung, mit dem Träger 27 verbunden. 4th shows an example of a pressure transducer with a metallic carrier 27 , where the in 3rd shown membrane 17th so in an outside on all sides of the carrier 27 surrounded canal 29 is used that they are on the outside on all sides of the carrier 27 is surrounded. Each of the two fastening rings is here 21 in each case by means of one of these diaphragm areas which can be deflected by the deflectable 19th spaced, outside ring area 25th with the respective fastening ring 21 on the outside on all sides surrounding the area of the carrier 27 unifying coincidence 31 , such as a weld, with the carrier 27 connected.

Die Druckbeaufschlagung der Membran 17 erfolgt durch ein an eine Druckzufuhr anschließbares erstes Ende des durch den Träger 27 hindurch verlaufenden Kanals 29 hindurch. Das zweite Ende des Kanals 29 ist bei dem dargestellten Beispiel als Auslass für das unter dem aufzunehmenden Druck p stehende Medium ausgebildet. Alternativ kann das zweite Ende durch einen Verschluss endseitig verschlossen sein oder werden.Pressurizing the membrane 17th takes place through a first end that can be connected to a pressure supply through the carrier 27 channel running through it 29 through. The second end of the channel 29 In the example shown, it is designed as an outlet for the medium under the pressure p to be absorbed. Alternatively, the second end can be closed at the end by a closure.

Bei dem in 4 dargestellten Beispiel ist die Membran 17 derart ausgebildet und mittels der beiden Fügungen 31 in dem Träger 27 montiert, dass die einander gegenüberliegenden Enden der Membran 17 gegenüber den gegenüberliegenden Stirnseiten des Trägers 27 ins Innere des Trägers 27 hinein zurückversetzt angeordnet sind. Optional weist der Träger 27 bei dieser Ausführungsform vorzugweise auf dessen einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Ausnehmung auf, in der ein Einsatz 33 angeordnet ist.The in 4th The example shown is the membrane 17th designed in this way and by means of the two joints 31 in the carrier 27 mounted that the opposite ends of the membrane 17th opposite the opposite end faces of the carrier 27 inside the wearer 27 are arranged set back into it. Optionally, the carrier 27 in this embodiment, preferably on its opposite end faces each have a recess in which an insert 33 is arranged.

Diese Einsätze 33 sind vorzugsweise jeweils derart ausgebildet, dass sie diejenige Fügung 31 überdecken, mittels der der dem jeweiligen Einsatz 33 zugewandte Befestigungsring 21 mit dem Träger 27 verbunden ist. Das bietet den Vorteil, dass die Fügungen 31 im Druckaufnehmer durch die Einsätze 33 vor dem unter dem auf die Membran 17 einwirkenden Druck p stehenden Medium geschützt angeordnet sind.These stakes 33 are preferably each designed in such a way that they join 31 cover, by means of which the respective use 33 facing fastening ring 21 with the carrier 27 connected is. This has the advantage that the joints 31 in the pressure transducer through the inserts 33 before the under the on the membrane 17th acting pressure p standing medium are arranged protected.

Alternativ oder zusätzlich hierzu sind die Einsätze 33 vorzugsweise jeweils derart ausgebildet, dass sie den dem jeweiligen Einsatz 33 zugewandten Befestigungsring 21 überdecken. Das bietet den Vorteil, dass die Befestigungsringe 21 durch die Einsätze 33 vor dem unter dem Druck p stehenden Medium geschützt sind. Alternativ oder zusätzlich ist mindestens einer der beiden Einsätze 33 jeweils als ringförmiger oder ringscheibenförmiger Einsatz 33 ausgebildet, dessen außenseitlich allseitig von dem jeweiligen Einsatz 33 umgebene innere Mantelfläche im Wesentlichen bündig mit einer inneren Mantelfläche der Membran 17 abschließt. Das bietet den Vorteil, dass der von der Membran 17 umschlossene Innenraum im Wesentlichen spalt- und hinterschneidungsfrei ist und somit leicht gereinigt werden kann. 4 zeigt zwei baugleiche Einsätze 33. Alternativ kann einer der beiden Einsätze als den Kanal 29 endseitig abschließender Verschluss ausgebildet sein.As an alternative or in addition to this, there are the stakes 33 preferably each designed in such a way that it corresponds to the respective use 33 facing fastening ring 21 cover. This has the advantage that the fastening rings 21 through the stakes 33 are protected from the medium under pressure p. Alternatively or additionally there is at least one of the two inserts 33 each as an annular or annular disk-shaped insert 33 formed whose outside on all sides of the respective use 33 Surrounded inner lateral surface essentially flush with an inner lateral surface of the membrane 17th concludes. This has the advantage that that of the membrane 17th enclosed interior space is essentially free of gaps and undercuts and can therefore be easily cleaned. 4th shows two identical inserts 33 . Alternatively, one of the two inserts can be used as the channel 29 be formed at the end closing closure.

Die Einsätze 33 bestehen z.B. aus einem metallischen Werkstoff, z.B. aus einem Stahl, wie z.B. einem rostfreien Stahl und sind vorzugsweise mittels einer Fügung 35, insb. einer entlang eines äußeren Randes der jeweiligen Einsatzes 33 verlaufenden zu einem Ring geschlossenen, den jeweiligen Einsatz 33 mit dem Träger 27 verbindenden Fügung 35, wie z.B. einer Schweißung, mit dem Träger 27 verbunden.The stakes 33 consist for example of a metallic material, for example of a steel, such as a stainless steel and are preferably by means of a joint 35 , especially one along an outer edge of the respective insert 33 running to a ring closed, the respective use 33 with the carrier 27 unifying coincidence 35 , such as a weld, with the carrier 27 connected.

Alternativ zu dem in 4 dargestellten Beispiel können als Rohrmembran ausgebildete Membranen 17 derart in einen Träger eingesetzt sein oder werden, dass deren einander gegenüberliegenden, aus dem Träger herausweisenden Stirnseiten jeweils im Wesentlichen bündig mit einer der beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Trägers abschließen.As an alternative to the in 4th The example shown can be designed as a tubular membrane membranes 17th be or will be inserted into a carrier in such a way that their mutually opposite end faces pointing out of the carrier are each essentially flush with one of the two mutually opposite end faces of the carrier.

Erfindungsgemäße Membranen 1, 17 weisen die eingangs genannten Vorteile auf. Dabei können einzelne Bestandteile der Membran 1, 17 einzeln und/oder in Kombination miteinander einsetzbare Ausgestaltungen aufweisen. Einige derzeit besonders bevorzugte Beispiele hierzu sind nachfolgend als Option aufgeführt.Membranes according to the invention 1 , 17th have the advantages mentioned at the beginning. Individual components of the membrane 1 , 17th have designs that can be used individually and / or in combination with one another. Some currently particularly preferred examples of this are listed below as options.

Optional weist der auslenkbare Membranbereich 3, 19 ein Membranprofil auf. Hierfür verwendbare Membranprofile sind aus dem Stand der Technik bekannt, wo sie unter anderem dazu verwendet werden, die Druckübertragungseigenschaften der Membran zu beeinflussen, die Überlastfestigkeit der Membran zu vergrößern, und/oder den Druckbereich, in dem sich die Membran rein elastisch verformt, zu vergrößern. Das in 1 als Beispiel dargestellte Membranprofil umfasst einen planaren mittleren Bereich 37, der außenseitlich allseitig von einem Wellenprofil 39 aus konzentrisch zur Membranmitte verlaufenden Wellen umgeben ist. Genauso können auch im Wesentlichen rohrförmige, auslenkbare Membranbereiche ein Membranprofil aufweisen. Beispiele hierfür sind die in der am 12.12.2018 von der Anmelderin eingereichten Deutschen Patentanmeldung DE 102018131940.1 beschriebenen, durch Innenhochdruckumformung eines rohrförmigen Membranrohlings erzeugbaren Membranprofile.Optionally, the deflectable membrane area 3rd , 19th a membrane profile. Membrane profiles which can be used for this purpose are known from the prior art, where they are used, among other things, to influence the pressure transmission properties of the membrane, to increase the overload resistance of the membrane, and / or to increase the pressure range in which the membrane is deformed in a purely elastic manner . This in 1 The membrane profile shown as an example comprises a planar central region 37 , the outside on all sides by a wave profile 39 is surrounded by waves concentric to the center of the membrane. In the same way, essentially tubular, deflectable membrane areas can also have a membrane profile. Examples of this are the German patent application filed by the applicant on December 12, 2018 DE 102018131940.1 membrane profiles which can be generated by hydroforming of a tubular membrane blank.

Unabhängig von der Formgebung des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 können auch der Befestigungsring 7, 21 oder die Befestigungsringe 7, 21 jeweils auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein.Independent of the shape of the deflectable membrane area 3rd , 19th can also use the fastening ring 7th , 21 or the fastening rings 7th , 21 each be designed in different ways.

So kann der oder jeder Befestigungsring 7 z. B. jeweils als massiver Ring ausgebildet sein. 1 und 2 zeigen hierzu ein analog natürlich auch bei der in 3 und 4 dargestellten Membran 17 einsetzbares Beispiel, bei dem der Befestigungsring 7 als massiver Ring mit rechteckigem oder quadratischen Querschnitt ausgebildet ist.So can the or each fastening ring 7th z. B. each be designed as a solid ring. 1 and 2 show an analog of course also for the in 3rd and 4th shown membrane 17th applicable example in which the fastening ring 7th is designed as a solid ring with a rectangular or square cross-section.

Optional kann der durch diese Befestigungsringe 7 insb. während der Erzeugung der die jeweilige Membran 1, 17 mit dem zugehörigen Träger 13, 27 verbindenden Fügungen 15 bewirkte Schutz des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 zusätzlich dadurch erhöht werden, dass der jeweilige Befestigungsring 7 auf mindestens einer Stirnseite jeweils mindestens eine Nut 41 aufweist. Die in 1 und 2 als Option dargestellte Nut 41 ist in einem äußeren, dem mit dem Träger 13 verbindbaren ersten Ringbereich 9 zugewandten Randbereich der im Druckaufnehmer aus dem Träger 13 herausweisenden Stirnseite des Befestigungsrings 7 angeordnet. Analog kann auch bei dem in 3 und 4 dargestellten Beispiel anstelle der dort dargestellten Befestigungsringe 21 jeweils ein als massiver Ring ausgebildeter Befestigungsring 7 eingesetzt werden, der auf mindestens einer Stirnseite jeweils mindestens eine Nut 41 aufweist. Auch hier umfassen diese Nuten 41 vorzugsweise jeweils eine Nut 41, die in einem äußeren, dem mit dem Träger 27 verbindbaren Ringbereich zugewandten Randbereich der im Druckaufnehmer aus dem Träger 27 herausweisenden Stirnseite des jeweiligen Befestigungsrings 7 angeordnet ist. Unabhängig von der Form des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 bietet diese Nutposition den Vorteil, dass sie sich im Druckaufnehmer in sehr geringem Abstand zu der den jeweiligen Befestigungsring 7 mit dem Träger 13 verbindenden Fügung 15 befindet und somit einen bei der Erzeugung der jeweiligen Fügung 15 von der Fügestelle ausgehenden Wärmetransport in Richtung des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 nahe der Wärmequelle unterbricht bzw. deutlich reduziert.Optionally, you can use these fastening rings 7th especially during the production of the respective membrane 1 , 17th with the associated carrier 13th , 27 connecting joints 15th effected protection of the deflectable membrane area 3rd , 19th can also be increased by the fact that the respective fastening ring 7th at least one groove on at least one end face 41 having. In the 1 and 2 groove shown as an option 41 is in an outer, the one with the wearer 13th connectable first ring area 9 facing edge area in the pressure transducer from the carrier 13th facing face of the fastening ring 7th arranged. In the same way, the in 3rd and 4th example shown instead of the fastening rings shown there 21 each one designed as a solid ring fastening ring 7th are used, the at least one groove on at least one end face 41 having. Again, these include grooves 41 preferably one groove each 41 that in an outer, the one with the carrier 27 connectable ring area facing edge area of the pressure transducer from the carrier 27 facing end face of the respective fastening ring 7th is arranged. Regardless of the shape of the deflectable membrane area 3rd , 19th this groove position offers the advantage that it is in the pressure transducer at a very small distance from the respective fastening ring 7th with the carrier 13th unifying coincidence 15th and thus one in the creation of the respective joint 15th heat transport emanating from the joint in the direction of the deflectable membrane area 3rd , 19th interrupted or significantly reduced near the heat source.

Eine weitere derzeit als besonders vorteilhaft angesehene Variante besteht darin, dass der Befestigungsring oder mindestens einer der Befestigungsringe 21 der Membran 17 jeweils als federelastischer Ring ausgebildet ist. Das kann z.B. dadurch erzielt werden, dass diese Befestigungsringe 21 jeweils als in axialer und/oder in radialer Richtung federelastischer Ring ausgebildet sind und/oder ein in axialer und/oder in radialer Richtung federelastisches Querschnittsprofil aufweisen. Hierzu eignen sich insb. Querschnittsprofile, die zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete, miteinander verbundene Profilabschnitte aufweisen, von denen einer auf dem Membranrand 23 angeordnet bzw. mit dem Membranrand 23 verbunden ist und der andere den mit dem Träger 27 verbindbaren Ringbereich 25 bildet oder umfasst. Ein Beispiel hierfür sind die in 3 und 4 dargestellten, im Querschnitt N-förmigen Befestigungsringe 21. 5 zeigt ein weiteres Beispiel, das sich von der in 3 dargestellten Membran 17 lediglich dadurch unterscheidet, dass die Befestigungsringe 43 hier als im Querschnitts U-förmige Befestigungsringe 43 ausgebildet sind. Dabei ist das U-förmige Profil vorzugsweise derart ausgerichtet, dass es zur Membranmitte hin geöffnet ist.Another variant currently considered to be particularly advantageous is that the fastening ring or at least one of the fastening rings 21 the membrane 17th is each designed as a resilient ring. This can be achieved, for example, by having these fastening rings 21 are each designed as a ring that is resilient in the axial and / or in the radial direction and / or have a cross-sectional profile that is resilient in the axial and / or in the radial direction. Particularly suitable for this are cross-sectional profiles which have two profile sections which are arranged essentially parallel to one another and are connected to one another, of which one on the edge of the membrane 23 arranged or with the membrane edge 23 and the other is connected to the carrier 27 connectable ring area 25th forms or includes. An example of this are the in 3rd and 4th shown, in cross-section N-shaped fastening rings 21 . 5 shows another example that differs from the in 3rd shown membrane 17th only differs in that the fastening rings 43 here as fastening rings with a U-shaped cross-section 43 are trained. The U-shaped profile is preferably oriented in such a way that it is open towards the center of the membrane.

Federelastische Befestigungsringe 21, 43 bieten den Vorteil, dass sie darauf einwirkende mechanische und/oder thermomechanische Spannungen aufnehmen und zumindest teilweise absorbieren. Hierdurch wird ein zusätzlicher Schutz des auslenkbaren Membranbereich 3, 19 vor darauf einwirkenden, dessen Druckübertragungseigenschaften verändernden Kräften bewirkt. Das ist insb. bei der Montage der Membran 3, 17 von Vorteil.Resilient fastening rings 21 , 43 offer the advantage that they absorb mechanical and / or thermomechanical stresses acting on them and at least partially absorb them. This provides additional protection for the deflectable membrane area 3rd , 19th before acting on it, causing its pressure transmission properties to change forces. This is especially the case when assembling the membrane 3rd , 17th advantageous.

Druckaufnehmer mit Membranen 1, 17 mit federelastischen Befestigungsringen 21, 43 bieten den Vorteil, dass deren auslenkbarer Membranbereich 3, 19 durch die federelastischen Befestigungsringe 21 vor mechanischen und/oder thermomechanischen Belastungen geschützt ist, die dessen Druckübertragungseigenschaften verändern könnten. Derartige Belastung können z.B. auftreten, wenn der Druckaufnehmer gereinigt wird und/oder sich vergleichsweise schnell verändernden Temperaturen ausgesetzt wird.Pressure transducers with diaphragms 1 , 17th with elastic fastening rings 21 , 43 offer the advantage that their deflectable membrane area 3rd , 19th thanks to the elastic fastening rings 21 is protected from mechanical and / or thermomechanical loads that could change its pressure transmission properties. Such loads can occur, for example, when the pressure transducer is cleaned and / or is exposed to temperatures that change comparatively quickly.

Zur Reinigung von Druckaufnehmern werden z.B. unter dem englischen Begriff Cleaning-in-Place (CIP) bekannte Reinigungsverfahren eingesetzt, bei denen die Membran 1, 17 mit einer unter einer hohen Temperatur stehenden Reinigungsflüssigkeit, wie z.B. Wasser oder einer ein Reinigungsmittel enthaltenden Flüssigkeit, gespült wird. Darüber hinaus ist es in einigen Anwendungen wünschenswert, die Membran 1, 17 durch heißen Dampf, wie z.B. Wasserdampf, zu sterilisieren. Bei einer solchen Reinigung und/oder Sterilisation wird die mit dem Träger 13, 27 verbundene Membran 1, 17 unter Umständen vergleichsweise großen Temperaturen und/oder vergleichsweise großen Temperatursprüngen ausgesetzt. Dabei führen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten von Membran 1, 17 und Träger 13, 27 zu thermomechanischen Spannungen. Darüber hinaus entstehen thermomechanische Spannungen auch dadurch, dass sich die Temperatur des mit der Membran 1, 17 verbundenen Trägers 13, 27 aufgrund dessen im Vergleich zur Masse der Membran 1, 17 deutlich größeren Masse deutlich langsamer an sprunghafte Temperaturänderungen anpasst, als die Temperatur der Membran 1, 17.To clean pressure transducers, for example, cleaning processes known under the English term cleaning-in-place (CIP) are used in which the membrane 1 , 17th is rinsed with a high temperature cleaning liquid such as water or a liquid containing a cleaning agent. In addition, in some applications it is desirable to have the membrane 1 , 17th sterilize with hot steam, such as steam. With such a cleaning and / or sterilization the with the carrier 13th , 27 connected membrane 1 , 17th possibly exposed to comparatively high temperatures and / or comparatively large temperature jumps. Different thermal expansion coefficients result from the membrane 1 , 17th and carrier 13th , 27 to thermomechanical stresses. In addition, thermomechanical stresses also arise from the fact that the temperature of the with the membrane 1 , 17th associated carrier 13th , 27 because of this compared to the mass of the membrane 1 , 17th significantly larger mass adapts to sudden temperature changes much more slowly than the temperature of the membrane 1 , 17th .

Federelastische Befestigungsringe 21 bieten somit sowohl bei der Montage der Membran 1, 17 auf dem Träger 13, 27, als auch später im Druckaufnehmer den Vorteil, dass sie Spannungen und/oder Kräfte aufnehmen und zumindest teilweise absorbieren können, die andernfalls Falten, Knicke oder sonstige plastische Verformungen und/oder Verspannungen des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 zur Folge haben könnten. Das ist von besonderem Vorteil, da derartige Verformungen und/oder Verspannungen nicht nur die Druckübertragungseigenschaften der Membran 1, 17 nachhaltig verändern können, sondern auf Dauer sogar zur Bildung von Rissen oder anderen letztendlich zur Zerstörung der Membran 1, 17 führenden Beschädigungen führen können.Resilient fastening rings 21 thus offer both during the assembly of the membrane 1 , 17th on the carrier 13th , 27 , as well as later in the pressure transducer that they can absorb and at least partially absorb tensions and / or forces that would otherwise be folds, kinks or other plastic deformations and / or tensions of the deflectable membrane area 3rd , 19th could result. This is of particular advantage since such deformations and / or tension not only affect the pressure transmission properties of the membrane 1 , 17th can change sustainably, but in the long run even to the formation of cracks or other ultimately to the destruction of the membrane 1 , 17th leading damage.

Alternativ können anstelle der zuvor beschriebenen Varianten aber auch eine andere Formgebung aufweisende Befestigungsringe eingesetzt werden, die jeweils mindestens einen von dem auslenkbaren Membranbereich beabstandeten, mittels einer Fügung mit einem Träger verbindbaren Ringbereich umfassen.Alternatively, instead of the variants described above, fastening rings having a different shape can also be used, each of which comprises at least one ring area which is spaced from the deflectable membrane area and can be connected to a carrier by means of a joint.

Unabhängig von den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen ist jeder Befestigungsring 7, 21, 43 vorzugweise jeweils derart ausgebildet, dass zumindest dessen mit dem Träger 13, 27 zu verbindender Ringbereich 9, 11, 25 von dem auslenkbaren Membranbereich 3, 19 um einen Abstand von größer gleich 1 mm, vorzugsweise sogar von größer gleich 2 mm, beabstandet ist. Dieser Abstand schützt den auslenkbaren Membranbereich 3, 19 vor Rückwirkungen des zur Herstellung der den jeweiligen Ringbereich 9, 11, 25 mit dem Träger 13, 27 verbindenden Fügung 15, 31 eingesetzten Fügeverfahrens auf die Druckübertragungseigenschaften der Membran 1, 17.Each fastening ring is independent of the configurations described above 7th , 21 , 43 preferably each designed in such a way that at least its with the carrier 13th , 27 Ring area to be connected 9 , 11 , 25th from the deflectable membrane area 3rd , 19th is spaced apart by a distance of greater than or equal to 1 mm, preferably even greater than or equal to 2 mm. This distance protects the deflectable membrane area 3rd , 19th before repercussions of the production of the respective ring area 9 , 11 , 25th with the carrier 13th , 27 unifying coincidence 15th , 31 the joining process used on the pressure transmission properties of the membrane 1 , 17th .

Insoweit weist der Befestigungsring 7 bzw. mindestens einer oder jeder der Befestigungsringe 21, 43 vorzugsweise jeweils eine senkrecht zu dessen Längsachse L verlaufende radiale Breite b von größer gleich 2 mm, wie z.B. eine Breite b von 2 mm bis 15 mm oder eine Breite b von 2 mm bis 10 mm auf. Alternativ oder zusätzlich hierzu weist der Befestigungsring 7 bzw. mindestens einer oder jeder der Befestigungsringe 21, 43 vorzugsweise jeweils eine parallel zu dessen Längsachse L verlaufende axiale Höhe h von größer gleich 2 mm, wie z.B. eine Höhe h von 2 mm bis 15 mm oder von 2 mm bis 10 mm, auf.In this respect, the fastening ring 7th or at least one or each of the fastening rings 21 , 43 preferably in each case a radial width b running perpendicular to its longitudinal axis L of greater than or equal to 2 mm, such as a width b of 2 mm to 15 mm or a width b of 2 mm to 10 mm. As an alternative or in addition to this, the fastening ring 7th or at least one or each of the fastening rings 21 , 43 preferably in each case an axial height h running parallel to its longitudinal axis L of greater than or equal to 2 mm, such as, for example, a height h of 2 mm to 15 mm or of 2 mm to 10 mm.

Optional sind auf einer scheibenförmigen oder im Wesentlichen scheibenförmigen Membran 1 angeordnete Befestigungsringe 7 vorzugsweise derart ausgebildet, dass deren radiale Breite b größer als deren axiale Höhe h ist. Analog hierzu ist der auf einer als Rohrmembran ausgebildeten Membran 17 angeordnete Befestigungsring 21, 43 bzw. mindestens einer oder jeder der auf einer als Rohrmembran ausgebildeten Membran 17 angeordneten Befestigungsringe 21, 43 optional vorzugsweise jeweils derart ausgebildet, dass dessen axiale Höhe h größer als dessen radiale Breite b ist. Diese Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass die größere der beiden Abmessungen bei beiden Membrantypen jeweils zur Verbesserung der durch den jeweiligen Befestigungsring 7, 21, 43 bewirkten mechanischen Stabilisierung der Membran 1, 17 beiträgt, während die kleinere der beiden Abmessungen im Hinblick auf eine ggfs. gewünschte Reduktion des im Druckaufnehmer unter der Membran 1, 17 eingeschlossenen Volumens vorteilhaft ist.Optional are on a disk-shaped or substantially disk-shaped membrane 1 arranged fastening rings 7th preferably designed such that their radial width b is greater than their axial height h. Analogous to this, the is on a membrane designed as a tubular membrane 17th arranged fastening ring 21 , 43 or at least one or each of the on a tubular membrane formed membrane 17th arranged fastening rings 21 , 43 optionally preferably each designed in such a way that its axial height h is greater than its radial width b. These embodiments offer the advantage that the larger of the two dimensions in the case of both types of membrane is used to improve the respective fastening ring 7th , 21 , 43 caused mechanical stabilization of the membrane 1 , 17th contributes, while the smaller of the two dimensions with regard to a possibly. Desired reduction in the pressure transducer under the membrane 1 , 17th enclosed volume is advantageous.

Jeder Befestigungsring 7, 21, 43 besteht vorzugsweise jeweils aus einem metallischen Werkstoff, wie z.B. einem Stahl oder einem rostfreien Stahl, wie z. B. einem unter der Werkstoffbezeichnung L316 bekannten Stahl.Any fastening ring 7th , 21 , 43 is preferably each made of a metallic material, such as a steel or a stainless steel, such as. B. a steel known under the material name L316.

Der auslenkbare Membranbereich 3, 19 erfindungsgemäßer Membranen 1, 17 besteht aus einem metallischen Werkstoff, z. B. aus Stahl, aus Edelstahl, aus einer Nickellegierung, z.B. einer Nickel und Molybdän oder Nickel, Molybdän und Chrom enthaltenden Legierung, wie z.B. unter dem Markennamen Hastelloy bekannten Legierungen, aus einer Nickel/Kupfer Legierung, wie z.B. Monel, aus Zirkon, aus Titan oder aus Tantal.The deflectable membrane area 3rd , 19th membranes according to the invention 1 , 17th consists of a metallic material, e.g. B. made of steel, made of stainless steel, made of a nickel alloy, such as an alloy containing nickel and molybdenum or nickel, molybdenum and chromium, such as alloys known under the brand name Hastelloy, made of a nickel / copper alloy such as Monel, made of zirconium Titanium or tantalum.

Alternativ oder zusätzlich hierzu weist der auslenkbare Membranbereich 3, 19 optional vorzugweise eine Membranstärke von in der Größenordnung von 10 µm bis zu mehreren Hundert Mikrometern, z.B. bis zu 500 µm, auf. Dabei können im Wesentlichen scheibenförmige Membranen, wie die in 1 dargestellte Membran 1, z.B. einen Durchmesser in der Größenordnung von 1 cm bis 10 cm aufweisen. Im Wesentlichen rohrförmige Membranen, wie die in 3 dargestellte Membran 17, weisen z.B. einen Innendurchmesser von 8 mm bis 80 mm und/oder eine axiale Länge von 50 mm bis 150 mm auf.As an alternative or in addition to this, the deflectable membrane area has 3rd , 19th optionally, preferably, a membrane thickness of the order of magnitude of 10 μm to several hundred micrometers, for example up to 500 μm. Essentially disk-shaped membranes, such as those in FIG 1 shown membrane 1 , for example, have a diameter of the order of 1 cm to 10 cm. Essentially tubular membranes, such as those in 3rd shown membrane 17th , have, for example, an inside diameter of 8 mm to 80 mm and / or an axial length of 50 mm to 150 mm.

Erfindungsgemäße Membranen 1, 17 werden vorzugsweise hergestellt, in dem für jede Membran 1, 17 jeweils ein Membranrohling vorgefertigt wird, der einen der Grundform des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 der herzustellenden Membran 1, 17 entsprechenden Bereich, sowie den daran angrenzenden Membranrand 5 bzw. die daran angrenzenden Membranränder 23 umfasst. Nachfolgend wird jeder Befestigungsring 7, 25, 43 der herzustellenden Membran 1, 17 jeweils mittels eines Fügeverfahrens, wie z.B. einer Lötung oder einer Schweißung, auf dem zugehörigen Membranrand 5, 23 montiert.Membranes according to the invention 1 , 17th are preferably made in that for each membrane 1 , 17th a membrane blank is prefabricated in each case, the one of the basic shape of the deflectable membrane area 3rd , 19th the membrane to be produced 1 , 17th corresponding area, as well as the adjacent membrane edge 5 or the adjacent membrane edges 23 includes. Below is each mounting ring 7th , 25th , 43 the membrane to be produced 1 , 17th each by means of a joining process, such as soldering or welding, on the associated membrane edge 5 , 23 assembled.

Optional ist der der Grundform des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 der herzustellenden Membran 1, 17 entsprechende Bereich als zylindrischer oder scheibenförmiger, den auslenkbaren Membranbereich 3, 19 bildender Bereich ausgebildet. Alternativ ist dieser Bereich als im Wesentlichen zylindrischer oder scheibenförmiger Bereich ausgebildet, in den nach der Montage des Befestigungsrings 7 bzw. der Befestigungsringe 25, 43 ein Membranprofil eingebracht wurde. Dabei können zur Erzeugung von Membranprofilen von im Wesentlichen scheibenförmigen Membranen 1 z.B. aus dem Stand der Technik bekannte Prägeverfahren eingesetzt werden, bei denen die Membran 1 in einem Stempel abgeprägt wird. Membranprofile von als Rohrmembran ausgebildeten Membranen 17 können z.B. durch Innenhochdruckumformung erzeugt werden.The basic shape of the deflectable membrane area is optional 3rd , 19th the membrane to be produced 1 , 17th corresponding area as a cylindrical or disk-shaped, the deflectable membrane area 3rd , 19th formed area. Alternatively, this area is designed as a substantially cylindrical or disk-shaped area, in which after the mounting of the fastening ring 7th or the fastening rings 25th , 43 a membrane profile was introduced. In this case, for the production of membrane profiles from essentially disk-shaped membranes 1 For example, embossing processes known from the prior art are used in which the membrane 1 is stamped in a stamp. Membrane profiles of membranes designed as tubular membranes 17th can be produced, for example, by hydroforming.

Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Membranen 1, 17 umfasst die Erfindung auch Druckaufnehmer, wie z.B. die in 2 und 4 dargestellten Druckaufnehmer, die jeweils eine der zuvor beschriebenen Membranen 1, 17 umfassen und deren Membran 1, 17 jeweils mittels der zuvor beschriebenen Fügung(en) 15, 31 mit dem Träger 13, 27 des Druckaufnehmers verbunden ist. Bei diesen Druckaufnehmern ist die Membran 1, 17 jeweils derart auf dem Träger 13, 27 montiert, dass eine erste Seite des auslenkbare Membranbereichs 3, 19 mit dem Druck p beaufschlagbar ist. Zusätzlich ist unter einer dem Träger 13, 27 zugewandten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des auslenkbaren Membranbereichs 3, 19 eine an den auslenkbaren Membranbereich 3, 23 angrenzende, die druckabhängige Auslenkung des Membranbereichs 3, 19 ermöglichende Kammer 45, 47 eingeschlossen.In addition to the membranes described above 1 , 17th the invention also includes pressure transducers, such as those in 2 and 4th pressure transducers shown, each one of the membranes described above 1 , 17th include and their membrane 1 , 17th in each case by means of the previously described joint (s) 15th , 31 with the carrier 13th , 27 of the pressure transducer is connected. In these pressure transducers, the membrane is 1 , 17th each in such a way on the carrier 13th , 27 mounted that a first side of the deflectable membrane area 3rd , 19th can be acted upon by the pressure p. In addition, under one is the carrier 13th , 27 facing, the first side opposite side of the deflectable membrane area 3rd , 19th one to the deflectable membrane area 3rd , 23 adjacent, the pressure-dependent deflection of the membrane area 3rd , 19th enabling chamber 45 , 47 locked in.

Optional kann im Träger 13, 27 ein Membranbett mit einer an eine Biegekontour der Membran 1, 17 angepassten Geometrie angeordnet sein, auf dem der auslenkbare Membranbereich 3, 19 der Membran 1, 17 zur Auflage kommt, wenn der darauf einwirkenden Druck p einen vorgegebenen Wert übersteigt.Optionally in the carrier 13th , 27 a membrane bed with a bending contour of the membrane 1 , 17th adapted geometry be arranged on which the deflectable membrane area 3rd , 19th the membrane 1 , 17th comes into play when the pressure p acting on it exceeds a predetermined value.

Erfindungsgemäße Druckaufnehmer können z.B. als Druckmittler ausgebildet sein oder einen Druckmittler umfassen, der dazu dient den auf die Membran 1, 17 einwirkenden Druck p an einen Zielort zu übertragen. In dem Fall ist im Träger 13, 27 eine durch den Träger 13, 27 hindurch führender Bohrung 49 vorgesehen, über die die Kammer 45, 47 unmittelbar oder über eine an die Bohrung 49 angeschlossene Druckübertragungsleitung 51 mit dem Zielort verbunden oder verbindbar ist. Dabei erfolgt die Druckübertragung des auf die Membran 1, 17 einwirkenden Drucks p über eine die Kammer 45, 47, die Bohrung 49, sowie die gegebenenfalls daran angeschlossene Druckübertragungsleitung 51 ausfüllende, Druck übertragende Flüssigkeit, wie z.B. einem Silikonöl.Pressure transducers according to the invention can, for example, be designed as a pressure transmitter or comprise a pressure transmitter which is used to act on the membrane 1 , 17th to transmit acting pressure p to a destination. In that case is in the carrier 13th , 27 one by the carrier 13th , 27 through hole 49 provided over which the chamber 45 , 47 directly or via one to the hole 49 connected pressure transmission line 51 is connected or connectable to the destination. The pressure is then transferred to the membrane 1 , 17th acting pressure p over a the chamber 45 , 47 who have favourited Bore 49 , as well as the pressure transmission line connected to it, if applicable 51 filling, pressure-transmitting liquid, such as a silicone oil.

Alternativ können diese Druckaufnehmer als Druckmessaufnehmer oder als Bestandteil eines Druckmessgeräts zur Messung des auf die Membran 1, 17 einwirkenden Drucks p ausgebildet sein. In dem Fall umfassen sie zusätzlich einen Drucksensor 53 zur messtechnischen Erfassung des auf die Membran 1, 17 einwirkenden Drucks p. 2 zeigt hierzu ein Beispiel, bei dem der Drucksensor 53 in einer Druckmesskammer 55 angeordnet ist, die über die an die Druckmesskammer 55 angeschlossene Druckübertragungsleitung 51 mit dem auf die Membran 1 einwirkenden Druck p beaufschlagbar ist.Alternatively, these pressure sensors can be used as pressure sensors or as part of a pressure measuring device for measuring the pressure on the membrane 1 , 17th acting pressure p be formed. By doing In this case, they also include a pressure sensor 53 for the metrological recording of the on the membrane 1 , 17th acting pressure p. 2 shows an example in which the pressure sensor 53 in a pressure measuring chamber 55 is arranged, which is connected to the pressure measuring chamber 55 connected pressure transmission line 51 with the one on the membrane 1 acting pressure p can be applied.

Bei mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit befüllten Druckaufnehmern besteht das Problem, dass sich die Druckübertragungseigenschaften des Druckmittlers aufgrund der temperaturabhängigen Eigenschaften, insb. der thermischen Ausdehnung, der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur verändern. Dieser Effekt kommt umso stärker zum Tragen, je größer der Temperaturbereich ist, in dem der Druckmessaufnehmer eingesetzt werden soll bzw. wird, und je größer das im Druckaufnehmer eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen ist. Dem wird optional, insb. bei in einem größeren Temperaturbereich, wie z.B. einem Temperaturbereich von - 40°C bis 150°C, einsetzbaren Druckaufnehmern vorzugsweise durch eine das mit der Flüssigkeit zu befüllende bzw. befüllte Volumen der unter der Membran 1, 17 eingeschlossenen Kammer 45, 47 reduzierende Maßnahme entgegen gewirkt.In the case of pressure transducers filled with a pressure-transmitting liquid, there is the problem that the pressure-transmitting properties of the diaphragm seal change due to the temperature-dependent properties, in particular the thermal expansion, of the liquid as a function of the temperature. This effect becomes more pronounced the larger the temperature range in which the pressure measuring transducer is to be used and the larger the volume of liquid enclosed in the pressure transducer is. Optionally, especially in the case of pressure transducers which can be used in a larger temperature range, such as a temperature range from −40 ° C. to 150 ° C., the volume below the membrane is preferably determined by the volume to be filled or filled with the liquid 1 , 17th enclosed chamber 45 , 47 reducing measure counteracted.

In Verbindung mit Druckaufnehmern mit scheibenförmigem oder im Wesentlichen scheibenförmigem auslenkbaren Membranbereich 3 eignet sich hierzu insb. ein in 2 als Option gestrichelt dargestellter Füllkörper 57, der das Volumen der unter der jeweiligen Membran 1, 17 eingeschlossenen Kammer 45 reduziert. Als Füllkörper 57 eignet sich insb. ein als in die Kammer 45 hineinragender integraler Bestandteil des Trägers 13 ausgebildeter Füllkörper 57. Alternativ kann der Füllkörper 57 aber auch mindestens einen jeweils als Einzelteil vorgefertigten, auf dem Träger 13 montierten Körper umfassen.In connection with pressure transducers with a disk-shaped or essentially disk-shaped deflectable membrane area 3rd an in 2 as an option, filler body shown in dashed lines 57 , which is the volume of under each membrane 1 , 17th enclosed chamber 45 reduced. As a packing 57 is particularly suitable as in the chamber 45 protruding integral part of the carrier 13th trained filler body 57 . Alternatively, the packing 57 but also at least one prefabricated as an individual part on the carrier 13th include assembled body.

Ein solcher Füllkörper ist bei Druckaufnehmern mit als Rohrmembran ausgebildeter Membran mit zwei Befestigungsringen 21, 43 mit im Wesentlichen gleicher radialer Breite regelmäßig nicht einsetzbar, da er das Einsetzen der als Einzelteil vorgefertigten Membran in den Träger verhindert. Bei diesen Druckaufnehmern kann eine Volumenreduktion optional auf die in dem in 6 dargestellten Beispiel gezeigte Weise dadurch bewirkt werden, dass nur einer der beiden Membranränder 23 der Membran 59 über den darauf angeordneten Befestigungsring 21 mit dem Träger 61 verbunden ist, während der andere Membranrand 23 mittels einer Fügung 63, wie z.B. einer Schweißung, unmittelbar mit dem Träger 61 verbunden ist. Bei diesem Beispiel umfasst der durch den die Membran 61 außenseitlich allseitig umgebende Träger 61 hindurch verlaufende Kanal 65 einen an die Abmessungen des Befestigungsrings 21 angepassten ersten Kanalabschnitt A, in dem der Befestigungsring 21 angeordnet ist, einen zweiten Kanalabschnitt B, in dem zumindest ein Abschnitt des auslenkbaren Membranbereich 19 der Membran 59 angeordnet ist, und einen dritten Kanalabschnitt C, in dem der durch die Fügung 63 unmittelbar mit dem Träger 61 verbundene Membranrand 23 angeordnet ist. Dabei weist der zweite Kanalabschnitt B eine Querschnittsfläche auf, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Kanalabschnitts A und größer als eine Querschnittsfläche des dritten Kanalabschnitts C ist.Such a filling body is in pressure transducers with a membrane designed as a tubular membrane with two fastening rings 21 , 43 with essentially the same radial width regularly cannot be used, since it prevents the membrane, which is prefabricated as an individual part, from being inserted into the carrier. With these pressure transducers, a volume reduction can optionally be reduced to that in the in 6th The example shown can be effected in that only one of the two membrane edges 23 the membrane 59 via the fastening ring arranged on it 21 with the carrier 61 is connected, while the other edge of the membrane 23 by means of a coincidence 63 , such as a weld, directly to the carrier 61 connected is. In this example, the through the comprises the membrane 61 Supports surrounding all sides on the outside 61 canal running through it 65 one to the dimensions of the fastening ring 21 adapted first channel section A, in which the fastening ring 21 is arranged, a second channel section B, in which at least a section of the deflectable membrane area 19th the membrane 59 is arranged, and a third channel section C, in which the joint 63 directly with the wearer 61 connected membrane edge 23 is arranged. The second channel section B has a cross-sectional area which is smaller than a cross-sectional area of the first channel section A and larger than a cross-sectional area of the third channel section C.

Diese Ausführungsform ist insb. dann vorteilhaft, wenn die durch diese Form der Volumenreduktion bewirkten Vorteile, insb. die Vorteile hinsichtlich der Temperaturabhängigkeit der Druckübertragungseigenschaften des Druckmittlers, die mit dem Wegfall des zweiten Befestigungsrings verbundenen Nachteile überwiegen. Ob das der Fall ist, ist abhängig von dem Temperaturbereich, in dem der Druckaufnehmer eingesetzt werden soll, von der Größe der hierdurch erzielten Volumenreduktion und der Beschaffenheit des einzigen Befestigungsrings 21. Unter diesem Gesichtspunkt ist es von Vorteil, wenn der einzige Befestigungsring 21 der Membran 59 als federelastischer Ring ausgebildet ist. Der in 6 als Beispiel gezeigte federelastische Ring entspricht den bereits anhand von 3 und 4 beschriebenen Befestigungsringen 21. Alternativ kann natürlich auch ein anderer federelastischer Ring, wie z.B. einer der in 5 dargestellten Befestigungsringe 43 eingesetzt werden. Diese Befestigungsringe 21, 43 bieten den Vorteil, dass sie aufgrund deren Federelastizität in der Lage sind, die mit dem Wegfall des zweiten Befestigungsrings verbundenen Nachteile zumindest teilweise kompensieren.This embodiment is particularly advantageous when the advantages brought about by this form of volume reduction, especially the advantages with regard to the temperature dependency of the pressure transmission properties of the pressure transmitter, outweigh the disadvantages associated with the omission of the second fastening ring. Whether this is the case depends on the temperature range in which the pressure transducer is to be used, the size of the volume reduction achieved and the nature of the single fastening ring 21 . From this point of view, it is advantageous if the only fastening ring 21 the membrane 59 is designed as a resilient ring. The in 6th The resilient ring shown as an example corresponds to that already based on 3rd and 4th fastening rings described 21 . Alternatively, of course, another resilient ring, such as one of the in 5 fastening rings shown 43 can be used. These fastening rings 21 , 43 offer the advantage that, due to their resilience, they are able to at least partially compensate for the disadvantages associated with the omission of the second fastening ring.

Eine weitere in Verbindung mit Druckaufnehmern mit als Rohrmembran ausgebildeter Membran 67 einsetzbare, in 7 dargestellte Alternative besteht darin, dass einer der beiden, jeweils auf einem der beiden Membranränder 23 angeordneten Befestigungsringe 69 eine in senkrecht zur Längsachse der Rohrmembran verlaufender Richtung verlaufende radiale Breite b aufweist, die geringer ist, als die parallel hierzu verlaufende radiale Breite b des auf dem anderen Membranrand 23 angeordneten Befestigungsrings 21. Dabei umfasst jeder der beiden Befestigungsringe 21, 69 auch hier jeweils den zuvor bereits anhand von 4 beschriebenen, von dem auslenkbaren Membranbereich 19 beabstandeten, mittels der zugehörigen Fügung 31 mit dem Träger 71 verbundenen Ringbereich 25. Das bietet den Vorteil, dass beide Fügungen 31 aufgrund der beiden Befestigungsringe 21, 69 jeweils auf rückwirkungsarme Weise erzeugt werden können und der auslenkbare Membranbereich 19 durch beide Befestigungsringe 21, 69 vor darauf einwirkenden mechanischen und/oder thermomechanischen Spannungen geschützt ist. Analog zu dem in 6 dargestellten Beispiel umfasst der durch den die Membran 67 außenseitlich allseitig umgebende Träger 71 hindurch verlaufende Kanal 73 hier einen an die Abmessungen des die größere radiale Breite b aufweisenden Befestigungsrings 21 angepassten ersten Kanalabschnitt A, in dem der die größere radiale Breite aufweisende Befestigungsring 21 angeordnet ist, einen zweiten Kanalabschnitt B, in dem zumindest ein Abschnitt des auslenkbaren Membranbereich 19 der Membran 67 angeordnet ist, und einen an die Abmessungen des die geringe radiale Breite aufweisenden Befestigungsrings 69 angepassten dritten Kanalabschnitt C, in dem der die geringere radiale Breite b aufweisende Befestigungsring 69 angeordnet ist. Dabei weist der zweite Kanalabschnitt B eine Querschnittsfläche auf, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Kanalabschnitts A und größer gleich einer Querschnittsfläche des dritten Kanalabschnitts C ist. Im Hinblick auf die gewünschte Volumenreduktion, ist die Querschnittsfläche des zweiten Kanalabschnitts B hier vorzugsweise gleich der Querschnittsfläche des dritten Kanalabschnitts C.Another in connection with pressure transducers with a membrane designed as a tubular membrane 67 usable in 7th The alternative shown is that one of the two, each on one of the two membrane edges 23 arranged fastening rings 69 has a radial width b running in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the tubular membrane, which is smaller than the radial width b running parallel thereto on the other membrane edge 23 arranged fastening ring 21 . Each of the two fastening rings includes 21 , 69 here, too, the previously based on 4th described, of the deflectable membrane area 19th spaced apart, by means of the associated joining 31 with the carrier 71 connected ring area 25th . This has the advantage that both joins 31 due to the two fastening rings 21 , 69 can each be generated in a low-reaction manner and the deflectable membrane area 19th through both fastening rings 21 , 69 against mechanical and / or thermomechanical stresses acting on it is protected. Analogous to the in 6th The example illustrated includes the membrane through which 67 Supports surrounding all sides on the outside 71 canal running through it 73 here one to the dimensions of the fastening ring having the greater radial width b 21 adapted first channel section A, in which the fastening ring having the greater radial width 21 is arranged, a second channel section B, in which at least a section of the deflectable membrane area 19th the membrane 67 is arranged, and one to the dimensions of the fastening ring having the small radial width 69 adapted third channel section C, in which the fastening ring having the smaller radial width b 69 is arranged. The second channel section B has a cross-sectional area that is smaller than a cross-sectional area of the first channel section A and greater than or equal to a cross-sectional area of the third channel section C. With regard to the desired volume reduction, the cross-sectional area of the second channel section B is here preferably equal to the cross-sectional area of the third channel section C.

Optional ist der die geringere radiale Breite b aufweisende Befestigungsring 69 z.B. als massiver, die unter der Membran 67 eingeschlossene Kammer 47 endseitig begrenzender Ring ausgebildet, dessen radial nach außen weisender äußerer Randbereich mittels der Fügung 31 mit dem Träger 71 verbunden ist. Analog zu dem in 6 dargestellten Beispiel ist der die größere radiale Breite aufweisende Befestigungsring 21 auch hier vorzugsweise als federelastischer Ring ausgebildet.The fastening ring having the smaller radial width b is optional 69 eg as more massive that under the membrane 67 enclosed chamber 47 End-delimiting ring formed, the radially outwardly facing outer edge region by means of the joint 31 with the carrier 71 connected is. Analogous to the in 6th The example shown is the fastening ring having the greater radial width 21 also here preferably designed as a resilient ring.

Unabhängig von deren Ausgestaltung werden erfindungsgemäße Druckaufnehmer vorzugsweise hergestellt, in dem Membranen 1, 17, 59, 67 und Träger 13, 27,61, 71 zunächst getrennt voneinander vorgefertigt werden. Anschließend wird jede Membran 1, 21, 59, 67 jeweils auf einem der Träger 13, 27, 61, 71 montiert, indem jeder Befestigungsring 7, 21, 43, 69 der jeweiligen Membran 1, 17, 59, 67 mittels eines Fügeverfahrens mit dem Träger 13, 27, 61, 71 verbunden wird. Bei dem in 6 dargestellten Beispiel wird darüber hinaus auch die den anderen Membranrand 23 mit dem Träger 61 verbindende Fügung 63 erzeugt. Als Fügeverfahren zur Erzeugung der jeweiligen Fügung 15, 31, 63 eignen sind insb. Schweißverfahren, wie z.B. das Laserstrahlschweißen. Hierüber lassen sich hochwertige, druckfeste Fügungen 15, 31, 63 erzeugen.Regardless of their configuration, pressure transducers according to the invention are preferably produced in the membrane 1 , 17th , 59 , 67 and carrier 13th , 27 , 61, 71 are initially prefabricated separately from one another. Then each membrane 1 , 21 , 59 , 67 each on one of the carriers 13th , 27 , 61 , 71 mounted by each fastening ring 7th , 21 , 43 , 69 the respective membrane 1 , 17th , 59 , 67 by means of a joining process with the carrier 13th , 27 , 61 , 71 is connected. The in 6th The example shown is also the other edge of the membrane 23 with the carrier 61 unifying coincidence 63 generated. As a joining process to produce the respective joint 15th , 31 , 63 Particularly suitable are welding processes such as laser beam welding. This enables high-quality, pressure-resistant joints 15th , 31 , 63 produce.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Membranmembrane
33: MembranbereichMembrane area
55: MembranrandMembrane edge
77th: BefestigungsringFastening ring
99: RingbereichRing area
1111: RingbereichRing area
1313th: Trägercarrier
1515th: FügungCoincidence
1717th: Membranmembrane
1919th: MembranbereichMembrane area
2121st: BefestigungsringFastening ring
2323: MembranrandMembrane edge
2525th: RingbereichRing area
2727: Trägercarrier
2929: Kanalchannel
3131: FügungCoincidence
3333: Einsatzcommitment
3535: FügungCoincidence
3737: Mittlerer BereichMiddle area
3939: WellenprofilWave profile
4141: NutGroove
4343: BefestigungsringFastening ring
4545: Kammerchamber
4747: Kammerchamber
4949: Bohrungdrilling
5151: DruckübertragungsleitungPressure transmission line
5353: DrucksensorPressure sensor
5555: DruckmesskammerPressure measuring chamber
5757: FüllkörperPacking
5959: Membranmembrane
6161: Trägercarrier
6363: FügungCoincidence
6565: Kanalchannel
6767: Membranmembrane
6969: BefestigungsringFastening ring
7171: Trägercarrier
7373: Kanalchannel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102018131940 [0049]

Claims

Diaphragm (1, 17, 59, 67) for a pressure transducer, which is designed as a metallic diaphragm (1, 17, 59, 67) and which can be subjected to a pressure (p) and deflected by the pressure (p) acting on it Membrane area (3, 19), which is adjoined by at least one annular membrane edge (5, 23), characterized in that on the membrane edge (5), on at least one of the membrane edges (23) or on each of the membrane edges (23) Fastening ring (7, 21, 43, 69) is arranged, and each fastening ring (7, 21, 43, 69) in each case at least one spaced from the deflectable membrane area (3, 19) by means of a joint (15, 31) with a metallic Supports (13, 27, 61, 71) of the pressure transducer comprises connectable ring area (9, 11, 25).

Membrane (1, 17, 61, 69) according to Claim 1 , characterized in that the ring area (9, 11, 25), at least one of the ring areas (9, 11, 25) or each ring area (9, 11, 25) from the deflectable membrane area (3, 19) each by a distance of is greater than or equal to 1 mm or greater than or equal to 2 mm apart, and / or the fastening ring (7), at least one of the fastening rings (21, 43, 69) or each fastening ring (21, 43, 69) each one perpendicular to its longitudinal axis ( L) has a radial width (b) running greater than or equal to 2 mm, from 2 mm to 15 mm or from 2 mm to 10 mm, and / or an axial height (h) running parallel to its longitudinal axis of greater than or equal to 2 mm, from 2 mm to 15 mm or from 2 mm to 10 mm,

Membrane (1) according to Claim 1 to 2 , characterized in that the deflectable membrane area (3) is designed as a disk-shaped or essentially disk-shaped membrane area (3) having a membrane profile, and the deflectable membrane area (3) is surrounded on the outside on all sides by the membrane edge (5) on which the Fastening ring (7) is arranged and / or mounted by means of a joint, weld or soldering.

Membrane (1) according to Claim 3 , characterized in that the ring areas (9, 11) comprise a first ring area (9) which has an outside, the deflectable membrane area (3) on the outside on all sides, of the deflectable membrane area (3) in perpendicular to a longitudinal axis (L) of the Fastening ring (7) extending in the direction through a radial width (b) of the fastening ring (7) comprises outer edge region of the fastening ring (7) spaced apart, the ring regions (9, 11) comprise a second ring region (11) which has a parallel to the longitudinal axis ( L) of the fastening ring (7) in the direction extending from the deflectable membrane region (3) through an axial height (h) of the fastening ring (7), the edge region of the fastening ring (7) opposite the membrane edge (5), and / or the fastening ring ( 7) has a radial width (b) which is greater than its axial height (h).

Membrane (17, 59, 67) according to Claim 1 to 2 , characterized in that the membrane (17, 59, 67) is designed as a tubular membrane, the deflectable membrane area (19) is designed as a tubular or a substantially tubular membrane area having a membrane profile, at the opposite ends of which each one of the two membrane edges (23) adjoins, and either a) on only one or on each of the two membrane edges (23) in each case the fastening ring (21, 43, 69) surrounding the respective membrane edge (23) on the outside on all sides and / or by means of a joint, a weld or a soldering, or b) one of the two fastening rings (69), each arranged on one of the two membrane edges (23), has a radial width (b) running in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the tubular membrane, which is less than one parallel to this, the radial width (b) of the fastening ring (21) arranged on the other membrane edge (23).

Membrane (17, 59, 67) according to Claim 5 , characterized in that the ring area (25) of each fastening ring (21, 43, 69) in each case one of the deflectable membrane area (19) in perpendicular to the longitudinal axis (L) of the respective fastening ring (21, 43, 69) extending through a radial direction Width (b) of the respective fastening ring (23, 43, 69) spaced outer edge region (25) of the respective fastening ring (21, 43, 69) comprises, and / or the fastening ring (21) arranged on the membrane (17) or at least one or each of the two fastening rings (21, 43, 69) arranged on the membrane (17) has an axial height (h) which is greater than its radial width (b).

Membrane (1, 17, 59, 67) according to Claim 1 to 6th , characterized in that the fastening ring (7, 21, 43, 69) or at least one of the fastening rings (7, 21, 43, 69) each consists of a metallic material, a steel or a stainless steel, the deflectable membrane area ( 3, 19) made of a metallic material, made of steel, made of stainless steel a nickel alloy, an alloy containing nickel and molybdenum or nickel, molybdenum and chromium, a nickel / copper alloy, zirconium, titanium or tantalum, the deflectable membrane area (3, 19) has a membrane thickness of 10 μm to 500 μm , and / or the membrane (1, 17) as a substantially disk-shaped membrane (1) with a diameter in the order of 1 cm to 10 cm or as a substantially tubular membrane (17) with an inside diameter of 8 mm to 80 cm mm and / or an axial length of 50 mm to 150 mm.

Membrane (1, 17, 59, 67) according to Claim 1 to 7th , characterized in that the fastening ring (7, 21, 43, 69) or at least one of the fastening rings (7, 21, 43, 69) each either: a) is designed as a solid ring, which a1) has a rectangular or square cross-section , a2) has at least one groove (41) on at least one end face, and / or a3) an edge area in an outer ring area (9) facing the carrier (13) that faces the pressure transducer and protruding from the carrier (13) End face arranged groove (41) comprises, or b) is designed as a resilient ring, which b1) is designed as a resilient ring in the axial and / or radial direction, b2) has a cross-sectional profile with two essentially parallel to each other, connected profile sections , wherein one of the two profile sections is arranged on the membrane edge (23) and / or connected to the membrane edge (23) and the other profile section is connected to the carrier (27) forms or comprises connectable ring area (25), and / or b3) is designed as a fastening ring (21, 43) which is N-shaped in cross section, U-shaped in cross section or as a U-shaped cross section towards the center of the membrane.

Method for producing at least one membrane (1, 17, 59, 67) according to Claim 1 to 8th , characterized in that a membrane blank is prefabricated for each membrane (1, 17, 59, 67), which area corresponds to a basic shape of the deflectable membrane area (3, 19) of the membrane (1, 17, 59, 67) to be produced each membrane edge (5, 23) of the membrane (1, 17, 59, 67) to be produced, and each fastening ring (7, 25, 43, 69) of the membrane (1, 17, 59, 67) to be produced in each case by means of a joining process, a soldering or a weld is mounted on an associated membrane edge (5, 23), the area of the membrane blank being designed either as a cylindrical or disk-shaped area forming the deflectable membrane area (3, 19), or as a cylindrical or disk-shaped area , into which a membrane profile is inserted after the mounting ring (7, 21) or the mounting rings (21, 43, 69) have been installed.

Pressure sensor with a membrane (1, 17, 59, 67) according to Claim 1 to 8th , characterized in that the pressure sensor comprises the carrier (13, 27, 61, 71), each fastening ring (7, 21, 43, 69) of the membrane (1, 17, 59, 67) in each case by means of its ring area (9, 11, 25) with the joint (15, 31) connecting the carrier (13, 27, 61, 71) or weld to the carrier (13, 17, 61, 71), a first side of the deflectable membrane area (3, 19 ) can be acted upon by the pressure (p), and under a side of the deflectable membrane area (3, 19) facing the carrier (13, 27, 61, 71) and opposite the first side, one adjacent to the deflectable membrane area (3, 19) Chamber (45, 47) is included.

Pressure transducer according to Claim 10 with a membrane (1) according to Claim 4 or one of Claim 4 The dependent claim, characterized in that: the membrane (1) either by means of a joint (15) connecting the first ring area (9) with an area of the carrier (13) surrounding the first ring area (9) on the outside on all sides or by welding on the carrier ( 13) is mounted, or is mounted on the carrier (13) by means of a joint or weld connecting the second ring area (11) to an end face of the carrier (13), and / or the pressure transducer comprises a filler body (57) which has a a pressure-transmitting liquid, the volume of the chamber (45) enclosed under the membrane (1) is reduced, the filling body (57) being designed as a component of the carrier (13) protruding into the chamber (45) or at least one on the carrier (13 ) includes assembled body.

Pressure transducer according to Claim 10 with a membrane (17, 59, 67) according to Claim 5 or one of Claim 5 The dependent claim, characterized in that the membrane (17, 59, 67) is inserted into a channel (29, 65, 73) surrounded on the outside on all sides by the carrier (27, 61, 71) that it is on the outside on all sides of the carrier (27, 61, 71) is surrounded, and each fastening ring (21, 43, 69) in each case by means of an outer ring area (25) spaced apart from the deflectable membrane area (19) with a respective fastening ring (21, 43, 69) outside on all sides surrounding area of the carrier (27, 61, 71) connecting joint (31) or weld to the carrier (27, 61, 71).

Pressure transducer according to Claim 12 , characterized in that a) one of the two fastening rings (23, 43, 69) is arranged on each of the two membrane edges (23) of the membrane (17), b) one of the two fastening rings (23, 43, 69) is a smaller one Has radial width than the other and the channel (73) comprises a first channel section (A) in which the fastening ring (21) having the greater radial width is arranged, comprises a second channel section (B) in which at least a portion of the deflectable Diaphragm region (19) of the diaphragm (67) is arranged, and comprises a third channel section (C) in which the fastening ring (69) having the smaller radial width is arranged, the second channel section (B) having a cross-sectional area which is smaller than is a cross-sectional area of the first channel section (A) and greater than or equal to a cross-sectional area of the third channel section (C), or c) one of the two membrane edges (23) over the fastenings arranged thereon tigungsring (21) or the resilient fastening ring (21) arranged on it is connected to the carrier (61) and the other membrane edge (23) is connected directly to the carrier (61) by means of a joint (63) or a weld, the channel (65) comprises a first channel section (A) in which the fastening ring (21) is arranged, comprises a second channel section (B) in which at least a section of the deflectable membrane area (19) of the membrane (59) is arranged, and a the third channel section (C), in which the membrane edge (23) connected to the support (61) by the joint (63) is arranged, the second channel section (B) having a cross-sectional area which is smaller than a cross-sectional area of the first channel section ( A) and is larger than a cross-sectional area of the third channel section (C).

Pressure transducer according to Claim 12 to 13th , characterized in that the opposite ends of the membrane (17, 59, 67) opposite opposite end faces of the carrier (27, 61, 71) are arranged set back into the interior of the carrier (27, 61, 71), and the carrier (27, 61, 71) each has a recess on the opposite end faces in which an insert (33) is arranged, each insert (33) covering that joint (31) by means of which the respective insert (33 ) facing fastening ring (21, 69) is connected to the carrier (27, 61, 71), and / or covers the fastening ring (21, 69) facing the respective insert (33), and / or wherein at least one of the inserts (33 ) each comprises an inner jacket surface which is surrounded on the outside on all sides by the respective insert (33) and which is essentially flush with an inner jacket surface of the membrane (17).

Process for the production of pressure transducers according to Claim 10 to 14th , characterized in that membranes (1, 17, 59, 67) and supports (13, 27, 61, 71) are prefabricated separately from one another, and each membrane (1, 17, 59, 67) is in each case on one of the supports (13 , 27, 61, 71), the ring area (9, 11, 25) of each fastening ring (7, 21, 43, 61) spaced apart from the deflectable membrane area (3, 19) by means of a joining process, a welding process or by means of Laser beam welding is connected to the carrier (13, 27, 61, 71).