DE10221219A1 - Drucksensor - Google Patents

Drucksensor

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DE10221219A1 DE2002121219 DE10221219A DE10221219A1 DE 10221219 A1 DE10221219 A1 DE 10221219A1 DE 2002121219 DE2002121219 DE 2002121219 DE 10221219 A DE10221219 A DE 10221219A DE 10221219 A1 DE10221219 A1 DE 10221219A1
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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Drucksensor zur statischen und/oder dynamischen Druckmessung, mit einem Gehäuse (2) und mit einer Druckmeßzelle (3), die einen Grundkörper (4) und eine mit dem Grundkörper (4) verbundene Membran (5) aufweist, wobei eine Seite (6) der Membran (5) direkt oder indirekt mit dem zu überwachenden Medium in Berührung steht und die Membran (5) im Betrieb eine dem Druck des Mediums proportionale Auslenkung erfährt, die mittels mehrerer auf der anderen Seite (7) der Membran (5) angeordneter DMS-Widerstände (8) erfaßbar ist. DOLLAR A Der Drucksensor weist dadurch einerseites eine große Überlast- bzw. Berstfestigkeit auf, stellt andererseits trotzdem ein großes Meßsignal zur Verfügung, daß die Dicke (9) der Membran (5) verringert und auf der dem Medium abgewandten Seite (7) der Membran (5) mindestens ein Abstützelement (10, 10') angeordnet ist, wobei das Abstützelement (10, 10') mit einem Abstand von der Membran (5) angeordnet bzw. so ausgebildet ist, daß die Membran (5) bei Überlast an Teilen des Abstützelements (10, 10') teilweise anliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drucksensor zur statischen und/oder dynamischen Druckmessung, mit einem Gehäuse und mit einer Druckmeßzelle, die einen Grundkörper und eine mit dem Grundkörper verbundene Membran aufweist, wobei eine Seite der Membran direkt oder indirekt mit dem zu überwachenden Medium in Berührung steht und die Membran im Betrieb eine dem Druck des Mediums proportionale Auslenkung erfährt, die mittels eines auf der anderen Seite der Membran angeordneten elektromechanischen Wandlers, insbesondere mittels mindestens eines DMS-Widerstandes, erfaßbar ist.
  • Drucksensoren werden zur Überwachung und Messung des Systemdrucks in hydraulischen und pneumatischen Applikationen eingesetzt. Ein Einsatzbereich solcher Drucksensoren ist beispielsweise die Lebensmittelindustrie, in der der Druck verschiedener Medien, insbesondere verschiedener Flüssigkeiten überwacht oder gemessen wird. Dabei gibt es je nach Anwendungsgebiet eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsvarianten, wobei sich der Aufbau und die Auslegung der Drucksensoren in Abhängigkeit des erwarteten maximalen Nenndrucks des zu überwachenden Mediums unterscheiden. Neben der "normalen" Beanspruchung des Drucksensors, insbesondere der Druckmeßzelle, durch den Nenndruck des zu überwachenden Mediums treten in vielen Einsatzbereichen häufig auch kurzzeitige Überdrücke auf, die wesentlich größer als der maximale Nenndruck des Mediums sind. Ein solcher Überdruck kann in der Lebensmittelindustrie beispielsweise dann auftreten, wenn ein Behälter, in dem normalerweise Milch gelagert wird, mit einer Flüssigkeit mit hohem Druck gereinigt wird.
  • Bekannte Drucksensoren weisen üblicherweise eine kapazitive, zylindrische Druckmeßzelle auf, die aus einem Grundkörper und einer Membran besteht, die durch ein Verbindungsmaterial, z. B. ein Hartlot, in einem definierten Abstand voneinander gehalten und miteinander hermetisch dicht verbunden sind. Die mit Elektroden beschichteten Innenflächen der Membran und des Grundkörpers bilden einen Meßkondensator, dessen Kapazität von der Durchbiegung der Membran abhängt und somit ein Maß für den an der Membran anliegenden Druck ist. In der Praxis werden meist Druckmeßzellen aus Keramik eingesetzt, da keramische Druckmeßzellen eine hohe Meßgenauigkeit aufweisen, die über sehr lange Zeit stabil bleibt. Auf der dem Medium abgewandten Seite weist die Druckmeßzelle eine elektronische Schaltung auf, die die Kapazität des Meßkondensators in ein druckabhängiges elektrisches Signal umwandelt und über elektrische Anschlußleitungen einer weiteren Verarbeitung oder einer Anzeige zugänglich macht.
  • Neben diesen Drucksensoren, die ein kapazitives Meßprinzip aufweisen, bei denen als elektromechanischer Wandler also zwei Elektroden verwendet werden, gibt es auch Drucksensoren, die Dehnmeßstreifen (DMS) oder druckempfindliche Widerstände bzw. DMS-Widerstände aufweisen. Bei diesen Drucksensoren sind die DMS-Widerstände auf der dem Medium abgewandten Seite der Membran aufgebracht, wobei der Widerstandswert der DMS- Widerstände von der Durchbiegung der Membran abhängt und somit ebenfalls ein Maß für den an der Membran anliegenden Druck ist. Bei derartigen Drucksensoren bzw. Druckmeßzellen ist somit ein separater, der Membran gegenüberliegender Grundkörper meßtechnisch nicht erforderlich. Drucksensoren bzw. Druckmeßzellen mit DMS-Widerständen gibt es daher auch in monolithischer Ausführungsform, bei der der Grundkörper und die Membran einstückig ausgeführt sind. Dabei befindet sich dann die Membran in der Regel auf der dem Medium abgewandten Seite des Grundkörpers, der im Bereich der Membran eine sacklochartige Bohrung aufweist. Der Grundkörper hat somit eine topfförmige Gestalt, wobei der Boden des Topfes von der Membran gebildet wird und die offene Seite des Topfes dem Medium zugewandt ist.
  • Unabhängig von der Art des Meßprinzips des Drucksensors besteht bei den bekannten Drucksensoren das Problem, daß die Membran bei den eingangs beschriebenen Überdrücken mechanisch beschädigt werden kann. Dieses Problem wird in der Praxis bisher dadurch gelöst, daß die Dicke der Membran entsprechend vergrößert wird. Da der Berstdruck, d. h. der Druck, bei dem die Membran mechanisch zerstört wird, u. a. von der Dicke der Membran abhängt, kann durch eine Erhöhung der Dicke der Membran der maximale Berstdruck auf einfache Art und Weise ebenfalls erhöht werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß mit der Erhöhung der Dicke der Membran gleichzeitig die Auslenkung der Membran bei Nenndruck, d. h. bei dem von dem Drucksensor zu messenden Druck des Mediums, verringert wird. Somit wird im Stand der Technik die Erhöhung des Berstdrucks der Membran bisher durch eine Verringerung der Meßgenauigkeit, d. h. der maximalen Auflösung des Drucksensors, erkauft.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs beschriebenen Drucksensor zur Verfügung zu stellen, der einerseits eine große Überlast- bzw. Berstfestigkeit aufweist, andererseits auch ein möglichst großes Meßsignal zur Verfügung stellt und damit eine möglichst große Auflösung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Drucksensor zunächst und im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Dicke der Membran verringert ist und auf der dem Medium abgewandten Seite der Membran mindestens ein Abstützelement angeordnet ist, wobei das Abstützelement mit einem Abstand von der Membran angeordnet bzw. so ausgebildet ist, daß die Membran bei Überlast an dem Abstützelement oder an Teilen des Abstützelements zumindest teilweise anliegt.
  • Die Erfindung geht somit im Vergleich zum Stand der Technik einen völlig anderen Weg. Anstelle die Dicke der Membran zur Erhöhung der Berstfestigkeit zu vergrößern, wird bei dem erfindungsgemäßen Drucksensor die Dicke der Membran bewußt verringert. Anstelle einer Membrandicke von typischerweise 0,5 mm bei einem Nenndruck von 25 bar wird nun erfindungsgemäß die Dicke der Membran beispielsweise auf 0,3 mm reduziert. Die Reduzierung der Dicke der Membran führt zunächst - gewollt - zu einer größeren Durchbiegung der Membran bei gleichem Druck des Mediums und damit zu einem größeren Meßsignal. Gleichzeitig verringert sich jedoch die Berstfestigkeit der Membran, d. h. der Druck, bei dem die Membran irreparabel beschädigt wird. Dieser eigentliche Nachteil wird nun erfindungsgemäß dadurch kompensiert, daß auf der dem Medium abgewandten Seite der Membran ein Abstützelement angeordnet ist. Dabei weist das Abstützelement einen solchen Abstand von der Membran auf bzw. ist so ausgebildet, daß die Membran bei Überlast an dem Abstützelement oder an Teilen des Abstützelements zumindest teilweise anliegt. Es wird also die aufgrund der geringeren Dicke der Membran bei Überlast normalerweise auftretende - zur Zerstörung der Membran führende - Durchbiegung dadurch verhindert, daß sich die Membran vorher an dem Abstützelement abstützt, wodurch die maximale Durchbiegung der Membran auf einen Wert begrenzt wird, bei dem es noch nicht zu einer Zerstörung der Membran kommt. Gleichzeitig wird jedoch dadurch, daß das Abstützelement so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß die Membran erst bei Überlast an dem Abstützelement anliegt verhindert, daß durch das Abstützelement der Meßwert im Nenndruckbereich verfälscht wird.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Abstützelement Aussparungen für den elektromechanischen Wandler auf und bevorzugt darüber hinaus weitere Aussparungen für auf der dem Medium abgewandten Seite der Membran angeordnete Leiterbahnen auf. Dadurch wird verhindert, daß es zu einer Beschädigung der elektromechanischen Wandler, bei denen es sich insbesondere um DMS-Widerstände handelt, sowie der Leiterbahnen kommt, wenn die Membran bei Überdruck an dem Abstützelement anliegt. Weist das Abstützelement Aussparungen auf, so führt dies dazu, daß nur einzelne Bereiche der Membran - an denen sich keine DMS-Widerstände oder Leiterbahnen befinden - an Teilen des Abstützelements bei Überlast anliegen.
  • Es gibt nun grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten - die für sich im Stand der Technik bereits bekannt sind - die Druckmeßzelle auszubilden. Bei der ersten Alternative sind der Grundkörper und die Membran zwei an sich separate Bauteile, die über ein zwischen dem Grundkörper und der Membran angeordnetes Verbindungsmittel miteinander verbunden sind. Bei der zweiten Alternative ist die Druckmeßzelle monolithisch ausgebildet, d. h. der Grundkörper und die Membran sind einstückig ausgeführt. Dabei befindet sich dann die Membran auf der dem Medium abgewandten Seite des Grundkörpers, wobei der Grundkörper im Bereich der Membran eine sacklochartige Bohrung aufweist, wodurch die Membran direkt oder indirekt mit dem zu überwachenden Medium in Berührung steht.
  • Bei der ersten Alternative der Ausgestaltung der Druckmeßzelle, bei der also der Grundkörper und die Membran an sich zwei separate Bauteile sind, wird vorteilhafterweise das Abstützelement durch den Grundkörper selber gebildet, nämlich durch die der Membran zugewandten Seite des Grundkörpers. Um nun zu ermöglichen, daß sich die Membran bei Überlast an dem Grundkörper bzw. an Teilen des Grundkörpers abstützt, ist die Dicke des Verbindungsmaterials, bei dem es sich insbesondere um ein Glaslot handelt, verringert. Durch die Verringerung der Dicke des Glaslot wird also dafür gesorgt, daß die zuvor beschriebene Bedingung erfüllt wird, daß sich nämlich die Membran bei einem bestimmten Druck, der größer als der Nenndruck jedoch kleiner als der Berstdruck ist, an der als Abstützelement dienenden Seite des Grundkörpers abstützt.
  • Bei der zweiten Alternative der Ausgestaltung der Druckmeßzelle, bei der es sich also um eine monolithische Druckmeßzelle handelt, ist das Abstützelement als zusätzliches Bauteil ausgebildet, daß auf der dem Medium abgewandten Seite des Grundkörpers bzw. auf der dem Medium abgewandten Seite der Membran angeordnet ist. Bei der Realisierung der Erfindung mit einer monolithischen Druckmeßzelle wird also ein zusätzliches Bauteil als Abstützelement verwendet, wobei das Abstützelement mit dem Medium nicht in Berührung kommt, so daß das Abstützelement aus einem Material hergestellt werden kann, daß zwar eine ausreichende Härte zur Gewährleistung der Funktionen der Abstützung aufweist, jedoch nicht beständig gegenüber aggressiven Medien sein muß, mit denen die Membran in Berührung kommen kann.
  • Vorteilhafter Weise weist das Abstützelement ein insbesondere kreisringförmige Kontaktfläche auf, an der sich der Rand der Druckmeßzelle bzw. des Grundkörpers abstützt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise gewährleistet, daß die Druckmeßzelle zumindest bei Nenndruck nicht vollflächig an dem Abstützelement anliegt, so daß es zu der gewollten Durchbiegung der Membran bei Nenndruck kommen kann.
  • Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Drucksensor auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
  • Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Drucksensors, im Schnitt,
  • Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Druckmeßzelle gemäß der ersten Ausführung, im noch nicht montierten Zustand,
  • Fig. 3 eine weitere perspektivische Darstellung einer Druckmeßzelle gemäß der ersten Ausführung, im noch nicht montierten Zustand,
  • Fig. 4 eine Seitenansicht der Druckmeßzelle gemäß Fig. 2, im noch nicht montierten Zustand,
  • Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Drucksensors, im Schnitt,
  • Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Druckmeßzelle gemäß der zweiten Ausführung, im noch nicht montierten Zustand,
  • Fig. 7 eine andere perspektivische Darstellung einer Druckmeßzelle gemäß der zweiten Ausführung, im noch nicht montierten Zustand und
  • Fig. 8 eine Seitenansicht der Druckmeßzelle gemäß den Fig. 6 und 7, im noch nicht montierten Zustand.
  • Die Fig. 1 und 5 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen eines Drucksensors 1 mit einem Gehäuse 2 und einer Druckmeßzelle 3, wobei in den Fig. 2 bis 4 bzw. 6 bis 8 verschiedene Ausführungsformen der Druckmeßzelle 3 dargestellt sind. Bei der ersten Ausführung der Druckmeßzelle 3, die in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, weist die Druckmeßzelle 3 einen Grundkörper 4 und eine separate Membran 5 auf, die jedoch im montierten Zustand der Druckmeßzelle 3 durch ein Verbindungsmaterial mit dem Grundkörper 4 verbunden ist. Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine monolithische Druckmeßzelle 3, bei der der Grundkörper 4 und die Membran 5 einstückig ausgeführt sind.
  • Allen Ausführungsformen ist jedoch gemeinsam, daß die Membran 5 so in dem Drucksensor 1 angeordnet ist, daß sie mit einer Seite 6 direkt oder indirekt mit dem zu überwachenden - hier nicht dargestellten - Medium in Berührung kommt. Dadurch erfährt die Membran 5 eine dem Druck des Mediums proportionale Auslenkung, die mittels auf der anderen - dem Medium abgewandten - Seite 7 der Membran 5 angeordneter DMS-Widerstände 8 erfaßt wird und mit Hilfe einer - hier nicht dargestellten - elektronischen Schaltung in ein proportionales Ausgangsignal umgewandelt wird. Anstelle der hier nur dargestellten DMS-Widerstände 8 können auch andere elektromechanische Wandler eingesetzt werden, insbesondere Dehnmeßstreifen, wobei grundsätzlich auch eine Auswertung der Auslenkung der Membran 5 mit Hilfe eines kapazitiven Meßprinzips erfolgen kann, wobei als elektromechanischer Wandler dann mindestens zwei Elektroden verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß ist nun die Dicke 9 der Membran 5 verringert und auf der dem Medium abgewandten Seite 7 der Membran 5 mindestens ein Abstützelement 10 bzw. 10' angeordnet. Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform der Druckmeßzelle 3 wird das Abstützelement 10 durch den Grundkörper 4 gebildet, während bei der in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsform der monolithischen Druckmeßzelle 3 das Abstützelement 10' ein zusätzliches Bauteil ist.
  • Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weist das Abstützelement 10 und damit der Grundkörper 4 mehrere Aussparungen 11 auf, die so ausgebildet sind, daß beim Anliegen der Membran 5 an dem Abstützelement 10 bzw. an dem Grundkörper 4 die DMS-Widerstände 8 in die Aussparungen 11 eintauchen, so daß es nicht zu einer Beschädigung der DMS-Widerstände 8 bei Überdruck kommt. Neben diesen Aussparungen 11 können auch weitere - hier nicht dargestellte - Aussparungen für Leiterbahnen 12 vorgesehen sein, die auf der dem Medium abgewandten Seite 7 der Membran 5 aufgebracht sind. Solche weiteren Aussparungen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Leiterbahnen 12 als Dickschicht-Leiterbahnen ausgebildet sind, die in der Regel eine Dicke von ca. 10 bis 30 µm aufweisen. Werden dagegen Gold-Resinat- Leiterbahnen verwendet, die nur eine Dicke von ca. 1 µm aufweisen, so sind die zuvor genannten zusätzlichen Aussparungen nicht erforderlich.
  • Wie den Fig. 1 bis 4 zu entnehmen ist, dient als Abstützelement 10 insbesondere die der Membran 5 zugewandte Seite 13 des Grundkörpers 4. Der richtige Abstand zwischen der Membran 5 und dem Abstützelement 10, d. h. der Seite 13 des Grundkörpers 4, wird durch ein Lot 14 realisiert, das darüber hinaus die feste Verbindung von Grundkörper 4 und Membran 5 gewährleistet. Als Lot 14 wird dabei insbesondere ein Glaslot verwendet, wobei das Lot 14 kreisringförmig ausgebildet ist, so daß über das Lot 14 der Rand des Grundkörpers 4 bzw. die äußere Fläche der Seite 13 des Grundkörpers 4 mit dem Rand bzw. der äußeren Fläche der Seite 7 der Membran 5 verbunden wird, während die mittlere Fläche der Membran 5, die als Meßfläche 15 dient, einen definierten Abstand zum Grundkörper 4 aufweist. Dadurch ist eine dem Druck des zu messenden Mediums proportionale Auslenkung der Membran 5 bzw. der Meßfläche 15 der Membran 5 gewährleistet.
  • Der Abstand zwischen der Membran 5 und dem Grundkörper 4 bzw. der Seite 13 des Grundkörpers 4 und damit dem Abstützelement 10 ist nun so gewählt, daß einerseits bei maximalem Nenndruck eine entsprechende Auslenkung der Membran 5 möglich ist, ohne daß die Membran 5 an dem Abstützelement 10 anlegt, andererseits es bei einem Überdruck, der geringer als der Berstdruck ist, zu einer gewollten Anlage der Membran 5 an dem Abstützelement 10 kommt. Vorteilhafterweise ist der Abstand so gewählt, daß es etwa bei dem 1,2 bis 1,5-fachen des maximalen Nenndrucks zu einem Anliegen der Membran 5 an dem Abstützelement 10 kommt. Dadurch ist gewährleistet, daß es zum einen nicht zu einer Beeinflussung der Auslenkung der Membran 5 und damit des Meßwertes des Drucksensors 1 innerhalb des Nenndruckbereichs kommt, andererseits eine so große Durchbiegung der Membran 5, die zu einer Zerstörung der Membran 5 führen würde, verhindert wird.
  • Der zuvor ausführlich beschriebene Abstand zwischen der Membran 5 und dem Abstützelement 10 wird bei der Ausführungsform gemäß dem Fig. 1 bis 4 durch eine Verringerung der Dicke 16 des Lots 14 realisiert. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Drucksensoren 1 weist das Lot 14 eine so große Dicke 16 auf, daß ein Anliegen der Membran 5 an dem Grundkörper 4 bewußt verhindert wird. Während im Stand der Technik das Lot 14 meist eine Dicke von ca. 30 bis 50 µm aufweist wird bei dem erfindungsgemäßen Drucksensor 1 die Dicke 16 des Lots 14 auf ca. 10 bis 20 µm verringert. Dadurch und durch die Verringerung der Dicke 9 der Membran 5 ist gewährleistet, daß es bei Überdruck überhaupt zu einem Anliegen der Membran 5 an dem Abstützelement 10 kommen kann.
  • Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drucksensors 1 beträgt die Dicke 17 des Grundkörpers 4 beispielsweise 6 mm, die Dicke 9 der Membran 5 beispielsweise 0,25 mm, die Dicke des Lots 14 ca. 0,01 mm, die Höhe 18 der DMS-Widerstände 8 ca. 0,02 mm und die Tiefe 19 der Aussparungen 11 ca. 0,4 mm.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drucksensors 1 gemäß den Fig. 5 bis 8, bei dem die Druckmeßzelle 3 als monolithische Druckmeßzelle 3 ausgebildet ist, der Grundkörper 4 und die Membran 5 also einstückig ausgeführt sind, weist der Grundkörper 4 im Bereich der Membran 5 eine sacklochartige Bohrung 20 auf, durch die die Membran 5, die auf der dem Medium abgewandten Seite 21 des Grundkörpers 4 angeordnet ist, mit dem Medium in Berührung steht. Bei dieser Ausgestaltung der Druckmeßzelle 3 ist nun auf der dem Medium abgewandten Seite 21 des Grundkörpers 4 das Abstützelement 10' angeordnet, das als zusätzliches Bauteil ausgebildet ist. Damit ist gleichzeitig auch das Abstützelement 10' auf der dem Medium abgewandten Seite 7 der Membran 5 angeordnet, so daß sich die Membran 5 bei Überlast an dem Abstützelement 10' abstützen kann.
  • Der erforderliche Abstand zwischen der Membran 5 bzw. der Meßfläche 15 der Membran 5 und dem Abstützelement 10' ist hierbei zum einen dadurch realisiert, daß das Abstützelement 10' eine kreisringförmige Kontaktfläche 22 aufweist, an der sich der Rand der Druckmeßzelle 3 bzw. des Grundkörpers 4 abstützt und innerhalb dieser kreisringförmigen Kontaktfläche 22 eine großflächige Aussparung 11 vorgesehen ist, die die gewollte Durchbiegung der Membran 5 ermöglicht. Die Abstützung der Membran 5 bzw. der Meßfläche 15 der Membran 5 bei Überlast erfolgt nun durch Abstützsegmente 23, die innerhalb der Kontaktfläche 22 so angeordnet sind, daß die Abstützsegmente 23 auch bei Überlast nicht mit den DMS-Widerständen 8 oder mit Leiterbahnen 12 in Berührung kommen, so daß es nicht zu einer Zerstörung der DMS- Widerstände 8 bzw. der Leiterbahnen 12 kommen kann.
  • Wie in den Fig. 6 und 7 zu erkennen ist, sind innerhalb der Kontaktfläche 22 des Abstützelements 10' durchgehende Bohrungen 24 vorgesehen, so daß auch in montiertem Zustand der Druckmeßzelle 3 im Gehäuse 2 des Drucksensors 1 die Seite 7 bzw. einzelne Bereiche der Seite 7 der Membran 5 von der dem Meßmedium abgewandten Seite 25 des Drucksensors 1 zugänglich sind, so daß im eingebauten Zustand der Druckmeßzelle 3 beispielsweise ein Laserabgleich an einem auf der Seite 7 der Membran 5 angebrachten Widerstand möglich ist.
  • Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der Druckmeßzelle 3 bzw. des Abstützelements 10' beträgt die Dicke 17 des Grundkörpers 4 ebenfalls ca. 6 mm, die Dicke 9 der Membran 5 beispielsweise 0,25 mm, die Höhe 18 der DMS-Widerstände 8 ca. 0,02 mm, die Tiefe 19 der Aussparung 11 ca. 0,2 mm und die Höhe 26 der Abstützsegmente 23 beispielsweise 0,012 mm.
  • Der Grundkörper 4 und die Membran 5 bestehen vorzugsweise aus einer Keramik, insbesondere aus Aluminiumoxid, können jedoch auch aus einem Glas, einem Quarz oder einem Saphir hergestellt werden. Für das Abstützelement 10' wird vorzugsweise ein Kunststoff, insbesondere PES oder PEEK oder eine Keramik verwendet wobei das Abstützelement 10' auch als Isolierung zwischen den elektrischen Anschlüssen der Druckmeßzelle 3, beispielsweise den Leiterbahnen 12, und dem Gehäuse 2 dient.

Claims (10)

1. Drucksensor zur statischen und/oder dynamischen Druckmessung, mit einem Gehäuse (2) und mit einer Druckmeßzelle (3), die einen Grundkörper (4) und eine mit dem Grundkörper (4) verbundene Membran (5) aufweist, wobei eine Seite (6) der Membran (5) direkt oder indirekt mit dem zu überwachenden Medium in Berührung steht und die Membran (5) im Betrieb eine dem Druck des Mediums proportionale Auslenkung erfährt, die mittels eines auf der anderen Seite (7) der Membran (5) angeordneten elektromechanischen Wandlers, insbesondere mittels mindestens eines DMS-Widerstandes (8), erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (9) der Membran (5) verringert ist und auf der dem Medium abgewandten Seite (7) der Membran (5) mindestens ein (10, 10') angeordnet ist, wobei das Abstützelement (10, 10') mit einem Abstand von der Membran (5) angeordnet bzw. so ausgebildet ist, daß die Membran (5) bei Überlast an dem Abstützelement (10, 10') oder an Teilen des Abstützelements (10, 10') zumindest teilweise anliegt.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (10, 10') Aussparungen (11) für den elektromechanischen Wandler aufweist.
3. Drucksensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (10, 10') weitere Aussparungen für auf der dem Medium abgewandten Seite (7) der Membran (5) angeordnete Leiterbahnen (12) aufweist.
4. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (10) durch die der Membran (5) zugewandte Seite (13) des Grundkörpers (4) gebildet ist und daß zwischen dem Grundkörper (4) und der Membran (5) ein Verbindungsmaterial angeordnet ist, das den Grundkörper (4) und die Membran (5) insbesondere am Rand miteinander verbindet.
5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmaterial ein Lot (14) ist, insbesondere ein Glaslot, und daß die Dicke (16) des Lots (14) verringert ist.
6. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4) und die Membran (5) einstückig ausgeführt sind, wobei der Grundkörper (4) im Bereich der Membran (5) eine sacklochartige Bohrung (20) aufweist und die Membran (5) auf der dem Medium abgewandten Seite (21) des Grundkörpers (4) angeordnet ist und daß das Abstützelement (10') als zusätzliches Bauteil ausgebildet ist, das auf der dem Medium abgewandten Seite (21) des Grundkörpers (4) bzw. auf der dem Medium abgewandten Seite (7) der Membran (S) angeordnet ist.
7. Drucksensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (10') eine insbesondere kreisringförmige Kontaktfläche (22) aufweist, an der sich der Rand der Druckmeßzelle (3) bzw. des Grundkörpers (4) abstützt.
8. Drucksensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kontaktfläche (22) des Abstützelements (10') mindestens ein Abstützsegment (23) so angeordnet ist, daß die Membran (5) bei Überlast an dem Abstützsegment (23) bzw. an den Abstützsegmenten (23) zumindest teilweise anliegt.
9. Drucksensor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (10') aus Kunststoff, insbesondere aus PES oder aus PEEK, oder aus Keramik besteht und als Isolierung zwischen elektrischen Anschlüssen der Druckmeßzelle (3), beispielsweise den Leiterbahnen (12), und dem Gehäuse (2) dient.
10. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4) und die Membran (5) aus Keramik, insbesondere aus Aluminiumoxid, aus Glas, aus Quarz, aus Saphir oder einem anderen kristallinen Werkstoff bestehen, wobei der Grundkörper (4) und die Membran (5) vorzugsweise aus dem gleichen Material bestehen.
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