DE10334853A1 - Differential pressure - Google Patents

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DE10334853A1
DE10334853A1 DE2003134853 DE10334853A DE10334853A1 DE 10334853 A1 DE10334853 A1 DE 10334853A1 DE 2003134853 DE2003134853 DE 2003134853 DE 10334853 A DE10334853 A DE 10334853A DE 10334853 A1 DE10334853 A1 DE 10334853A1
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Germany
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overload
line
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membrane
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Withdrawn
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DE2003134853
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Dietfried Burczyk
Wolfgang Dannhauer
Ralf Nürnberger
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Endress and Hauser SE and Co KG
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection

Abstract

Es ist ein kompakter Differenzdruckaufnehmer mit konstruktiv einfachem und symmetrischem Aufbau vorgesehen, der ein Sensorelement (1), zwei daran angrenzende Druckmeßkammern (2, 3), zwei von Trennmembranen (21, 31) abgeschlossene Druckempfangskammern (22, 32) und zwei durch eine Überlastmembran (6) voneinander getrennte Überlastkammern (23, 33) aufweist, bei dem die Überlastmembran (6) einen geschlossenen äußeren Rand und einen geschlossenen inneren Rand aufweist und entlang deren äußerem und deren innerem Rand fest eingespannt ist, bei dem das Sensorelement (1) in einer durch die Überlastmembran (6) definierten Ebene innerhalb des inneren Randes der Überlastmembran (6) angeordnet ist.There is provided a compact differential pressure transducer of structurally simple and symmetrical construction, comprising a sensor element (1), two adjoining pressure measuring chambers (2, 3), two pressure-separating chambers (22, 32) closed by separating membranes (21, 31) and two by an overload diaphragm (6) separate overload chambers (23, 33), wherein the overload diaphragm (6) has a closed outer edge and a closed inner edge and is firmly clamped along its outer and inner edge, wherein the sensor element (1) in a plane defined by the overload diaphragm (6) is disposed inside the inner edge of the overload diaphragm (6).

Description

Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckaufnehmer mit einem Sensorelement, mit einer ersten und einer zweiten jeweils an das Sensorelement angrenzenden Druckmeßkammer, einer ersten von einer ersten Trennmembran abgeschlossenen ersten Druckempfangskammer, einer zweiten von einer zweiten Trennmembran abgeschlossenen zweiten Druckempfangskammer, einer ersten Überlastkammer, die mit einer ersten Leitung mit der ersten Druckempfangskammer verbunden ist und die mit einer zweiten Leitung mit der ersten Druckmeßkammer verbunden ist, einer zweiten Überlastkammer, die mit einer dritten Leitung mit der zweiten Druckempfangskammer verbunden ist und die mit einer vierten Leitung mit der zweiten Druckmeßkammer verbunden ist, einer die erste und die zweite Druckempfangskammer, die erste und die zweite Überlastkammer, die erste und die zweite Druckmeßkammer, sowie die erste, die zweite, die dritte und die vierte Leitung ausfüllende Flüssigkeit, und einer Überlastmembran, durch die die erste und die zweite Überlastkammer voneinander getrennt sind.The The invention relates to a differential pressure sensor with a sensor element, with a first and a second respectively adjacent to the sensor element pressure-measuring chamber, a first first pressure-receiving chamber closed by a first separation membrane, a second second pressure-receiving chamber closed by a second separating diaphragm, a first overload chamber, with a first line to the first pressure-receiving chamber is connected and connected to a second line to the first pressure measuring chamber is, a second overload chamber, with a third line to the second pressure receiving chamber is connected and that with a fourth line with the second pressure-measuring chamber one of the first and second pressure receiving chambers, the first and the second overload chamber, the first and second pressure measuring chambers, and the first, the second, the third and the fourth line filling liquid, and an overload membrane, through the first and the second overload chamber from each other are separated.

Differenzdruckaufnehmer sind üblicherweise über Prozeßanschlüsse anschließbar, so daß ein erster Druck auf die erste Trennmembran und ein zweiter Druck auf die zweite Trennmembran einwirkt. Die Drücke werden über die Flüssigkeit in die Druckmeßkammern übertragen und liegen am Sensorelement an. Das Sensorelement, z.B. eine piezoresistive Differenzdruckmeßzelle, gibt ein Ausgangssignal ab, das proportional zu der Differenz des ersten und des zweiten Drucks ist. Das Ausgangssignal steht zu einer weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige zur Verfügung.Differential pressure are usually connectable via process connections, so that a first Pressure on the first separation membrane and a second pressure on the second Separating membrane acts. The pressures be over the liquid transferred to the pressure measuring chambers and abut the sensor element. The sensor element, e.g. a piezoresistive differential-pressure, outputs an output proportional to the difference of the first and second pressures. The output signal is at a further processing, evaluation and / or display.

Differenzdruckaufnehmer werden zur Messung der Prozeßgröße Differenzdruck in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Neben der Meßgröße Differenzdruck als solches ist mit einem Differenzdruckaufnehmer auch aufgrund einer hydrostatitschen Druckdifferenz ein Füllstand in einem Behälter bestimmbar. Genauso kann z.B. aus der Druckdifferenz zwischen zwei verschiedenen Orten unterschiedlichen Querschnitts in einem Gerinne ein Durchfluß bestimmt werden.Differential pressure are used to measure the process variable differential pressure used in a variety of applications. In addition to the measured variable differential pressure as such, with a differential pressure transducer is also due a hydrostatic pressure difference a level in a container determinable. Likewise, e.g. from the pressure difference between two different ones Locating different cross-section in a gutter determines a flow become.

In der EP-A 1 172 640 ist ein Differenzdruckaufnehmer beschrieben mit

  • – einem Sensorelement,
  • – einer ersten und einer zweiten jeweils an das Sensorelement angrenzenden Druckmeßkammer,
  • – einer ersten von einer ersten Trennmembran abgeschlossenen ersten Druckempfangskammer,
  • – einer zweiten von einer zweiten Trennmembran abgeschlossenen zweiten Druckempfangskammer,
  • – einer ersten Überlastkammer,
  • – die mit einer ersten Leitung mit der ersten Druckempfangskammer verbunden ist und
  • – die mit einer zweiten Leitung mit der ersten Druckmeßkammer verbunden ist,
  • – einer zweiten Überlastkammer,
  • – die mit einer dritten Leitung mit der zweiten Druckempfangskammer verbunden ist und
  • – die mit einer vierten Leitung mit der zweiten Druckmeßkammer verbunden ist,
  • – einer die erste und die zweite Druckempfangskammer, die erste und die zweite Überlastkammer, die erste und die zweite Druckmeßkammer, sowie die erste, die zweite, die dritte und die vierte Leitung ausfüllende Flüssigkeit, und
  • – einer Überlastmembran,
  • – die einen geschlossenen äußeren Rand und einen geschlossenen inneren Rand aufweist und entlang deren äußerem und deren innerem Rand fest eingespannt ist,
  • – durch die die erste und die zweite Überlastkammer voneinander getrennt sind.
In EP-A 1 172 640 a differential pressure transducer is described with
  • A sensor element,
  • A first and a second pressure measuring chamber respectively adjacent to the sensor element,
  • A first first pressure-receiving chamber closed by a first separating membrane,
  • A second pressure receiving chamber closed by a second separating membrane,
  • A first overload chamber,
  • - Which is connected to a first line to the first pressure receiving chamber and
  • - Which is connected to a second line to the first pressure measuring chamber,
  • A second overload chamber,
  • - Which is connected to a third line to the second pressure-receiving chamber and
  • - Which is connected to a fourth line to the second pressure measuring chamber,
  • A liquid filling the first and second pressure receiving chambers, the first and second overload chambers, the first and second pressure measuring chambers, and the first, second, third and fourth conduits, and
  • - an overload membrane,
  • - Has a closed outer edge and a closed inner edge and is firmly clamped along the outer and the inner edge,
  • - By the first and the second overload chamber are separated from each other.

Im Überlastfall, d.h. wenn auf eine der Trennmembranen ein Druck einwirkt, der größer als ein zulässiger oberer Grenzwert ist, für den der Druckmeßaufnehmer ausgelegt ist, wird die Trennmembran gegen deren Membranbett gedrückt. Das durch die Auslenkung der Trennmembran verdrängte Flüssigkeitsvolumen gelangt durch eine der Leitungen von der Druckempfangskammer in die zugeordnete Überlastkammer und führt zu einer Auslenkung der Überlastmembran aus deren Nullage. In dem durch die Auslenkung der Überlastmembran einseitig zusätzlich zur Verfügung stehenden Volumen wird während der Dauer der Überlast zumindest ein Teil des verschobenen Flüssigkeitsvolumens aufgenommen. Der Druck der im Überlastfall auf das Sensorelement einwirkt ist hierdurch begrenzt und das Sensorelement vor einer Überbelastung geschützt.In case of overload, i.e. if a pressure acting on one of the separation membranes is greater than a legal one upper limit is, for the pressure transducer is designed, the separation membrane is pressed against the membrane bed. The through the displacement of the separation membrane displaced fluid volume passes through one of the lines from the pressure receiving chamber to the associated overload chamber and leads to a deflection of the overload diaphragm from their zero position. In that by the deflection of the overload diaphragm one-sided additionally to disposal standing volume is during the duration of the overload at least a portion of the displaced fluid volume added. Of the Pressure of overload acting on the sensor element is thereby limited and the sensor element from overloading protected.

Bei dem beschriebenen Druckaufnehmer ist das Sensorelement in einem massiven Block in einer Ebene, die sich zwischen der Überlastmembran und der zweiten Trennmembran befindet eingeschlossen. Hierdurch bedingt ist ein Abstand zwischen der Überlastmembran und der ersten Trennmembran geringer als ein Abstand zwischen der Überlastmembran und der zweiten Trennmembran. Enstprechend ist die erste Leitung, die von der ersten Druckempfangskammer zur ersten Druckmeßkammer führt, kürzer als die dritte Leitung von der zweiten Druckempfangskammer zur zweiten Druckmeßkammer führt. Die zweite Leitung führt von der ersten Überlastkammer durch die Mitter der Überlastmembran hindurch zur ersten Druckmeßkammer. Die zweite Leitung bildet also einen Umlenkkanal, der von der einen Seite der Überlastmembran auf die andere führt.at the pressure transducer described is the sensor element in one massive block in a plane that extends between the overload diaphragm and the second separation membrane is enclosed. hereby conditional is a distance between the overload diaphragm and the first Separation membrane is less than a distance between the overload membrane and the second separation membrane. Corresponding is the first line, that from the first pressure receiving chamber to the first pressure measuring chamber leads, shorter than the third line from the second pressure receiving chamber to the second pressure-measuring chamber leads. The second line leads from the first overload chamber through the middle of the overload membrane through to the first pressure measuring chamber. The second line thus forms a deflection channel, of the one Side of the overload diaphragm leads to the other.

Im Überlastfall können schnell große Druckstöße auf die Überlastmembran einwirken. Solche dynamischen Überlastungen können bei Differenzdruckaufnehmenern, bei denen die Druckübertragungswege von der ersten Trennmembran zur ersten Druckmeßkammer und von der zweiten Trennmembran zur zweiten Druckmeßkammer ungleich bzw. unsymmetrisch ausgestaltet sind zu Druckstößen am Sensorelement führen. Derartige Druckstöße am Sensorelement lassen sich nur durch eine genaue Abstimmung aller in den beiden Druckübertragungswegen liegenden Bauelemente, z.B. hydraulischer Widerstände, hydraulischer Kapazitäten und hydraulischer Induktivitäten, abfangen. Dies bedeutet in der Regel einen sehr hohen konstruktiven Aufwand.In case of overload can quickly large pressure impact on the overload diaphragm. Such dynamic overloads can lead to pressure surges on the sensor element in Differenzdruckaufnehmenern, in which the pressure transmission paths from the first separation membrane to the first pressure measuring chamber and from the second separation membrane to the second pressure measuring unequal or unbalanced. Such pressure surges on the sensor element can only be intercepted by a precise tuning of all components located in the two pressure transmission paths, eg hydraulic resistances, hydraulic capacities and hydraulic inductances. This usually means a very high design effort.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen kompakten Differenzdruckaufnehmer mit konstruktiv einfachen und symmetrischen Aufbau anzugeben.It An object of the invention is a compact differential pressure transducer with structurally simple and symmetrical design.

Hierzu besteht die Erfindung in einem Differenzdruckaufnehmer

  • – einem Sensorelement,
  • – einer ersten und einer zweiten jeweils an das Sensorelement angrenzenden Druckmeßkammer,
  • – einer ersten von einer ersten Trennmembran abgeschlossenen ersten Druckempfangskammer,
  • – einer zweiten von einer zweiten Trennmembran abgeschlossenen zweiten Druckempfangskammer,
  • – einer ersten Überlastkammer,
  • – die mit einer ersten Leitung mit der ersten Druckempfangskammer verbunden ist und
  • – die mit einer zweiten Leitung mit der ersten Druckmeßkammer verbunden ist,
  • – einer zweiten Überlastkammer,
  • – die mit einer dritten Leitung mit der zweiten Druckempfangskammer verbunden ist und
  • – die mit einer vierten Leitung mit der zweiten Druckmeßkammer verbunden ist,
  • – einer die erste und die zweite Druckempfangskammer, die erste und die zweite Überlastkammer, die erste und die zweite Druckmeßkammer, sowie die erste, die zweite, die dritte und die vierte Leitung ausfüllende Flüssigkeit, und
  • – einer Überlastmembran,
  • – die einen geschlossenen äußeren Rand und einen geschlossenen inneren Rand aufweist und entlang deren äußerem und deren innerem Rand fest eingespannt ist,
  • – durch die die erste und die zweite Überlastkammer voneinander getrennt sind,
  • – wobei das Sensorelement in einer durch die Überlastmembran definierten Ebene innerhalb des inneren Randes der Überlastmembran angeordnet ist.
For this purpose, the invention consists in a Differenzdruckaufnehmer
  • A sensor element,
  • A first and a second pressure measuring chamber respectively adjacent to the sensor element,
  • A first first pressure-receiving chamber closed by a first separating membrane,
  • A second pressure receiving chamber closed by a second separating membrane,
  • A first overload chamber,
  • - Which is connected to a first line to the first pressure receiving chamber and
  • - Which is connected to a second line to the first pressure measuring chamber,
  • A second overload chamber,
  • - Which is connected to a third line to the second pressure-receiving chamber and
  • - Which is connected to a fourth line to the second pressure measuring chamber,
  • A liquid filling the first and second pressure receiving chambers, the first and second overload chambers, the first and second pressure measuring chambers, and the first, second, third and fourth conduits, and
  • - an overload membrane,
  • - Has a closed outer edge and a closed inner edge and is firmly clamped along the outer and the inner edge,
  • By which the first and second overload chambers are separated from each other,
  • - Wherein the sensor element is arranged in a plane defined by the overload diaphragm level within the inner edge of the overload diaphragm.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein von der ersten und der zweiten Überlastkammer eingeschlossener Abschnitt der Überlastmembran ringscheibenförmig.According to one Embodiment of the invention is one of the first and the second overload chamber enclosed section of the overload membrane an annular disk.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist jede Überlastkammer durch die Überlastmembran und eine dieser gegenüberliegenden im wesentlichen konkaven Wand begrenzt.According to one Another embodiment is each overload chamber through the overload membrane and one of those opposite limited essentially concave wall.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Überlastmembran mittig zwischen der ersten und der zweiten Trennmembran angeordnet.According to one Continuing education is the overload membrane arranged centrally between the first and the second separation membrane.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die erste Leitung und die dritte Leitung formgleich und verlaufen symmetrisch zur Ebene der Überlastmembran.According to one Further training are the first line and the third line equal in shape and symmetrical to the plane of the overload membrane.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung verlaufen die erste Leitung und die dritte Leitung gerade.According to one further training run the first line and the third Lead straight.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung verlaufen die zweite Leitung und die vierte Leitung gerade.According to one further development is the second line and the fourth Lead straight.

Ein Vorteil eines solchen Differenzdruckaufnehmers ist, daß er durch die Anordnung des Sensorelements in der Ebene der Überlastmembran eine hohe Symmetrie aufweist. Die Druckübertragung von der ersten Druckempfangskammer zur ersten Druckmeßkammer erfolgt nahezu identisch zur Druckübertragung von der zweiten Druckempfangskammer zur zweiten Druckmeßkammer. Verfälschungen des Meßergebnisse durch unterschiedliche Druckübertragungswege treten praktisch nicht mehr auf. Hierdurch wird eine hohe Meßgenauigkeit erreicht.One Advantage of such a differential pressure transducer is that he the arrangement of the sensor element in the plane of the overload diaphragm has a high symmetry. The pressure transfer from the first pressure receiving chamber to the first pressure measuring chamber is almost identical to the pressure transfer from the second Pressure receiving chamber to the second pressure measuring chamber. falsifications of the measurement results through different pressure transmission paths virtually no longer occur. As a result, a high measurement accuracy reached.

Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmers besteht darin, daß durch die Anordnung des Sensorelements in der Ebene der Überlastmembran eine kleinere Bauform erzielt werden kann. Dies spart Material, reduziert den Platzbedarf des Differenzdruckaufnehmers und verringert die erforderliche Länge der Leitungen innerhalb des Differenzdruckaufnehmers. Dadurch ist das zur Druckübertragung erforderliche Flüssigkeitvolumen geringer. Entsprechend geringer sind auch durch eine thermische Ausdehnung der Flüssigkeit bedingte Meßfehler.One Another advantage of a differential pressure sensor according to the invention is that through the arrangement of the sensor element in the plane of the overload diaphragm a smaller design can be achieved. This saves material reduces the footprint of the differential pressure transducer and reduces the required length of the lines within the differential pressure transducer. That's it for pressure transmission required volume of liquid lower. Correspondingly lower are also due to a thermal Expansion of the liquid conditional Measurement error.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert.The Invention and further advantages will now be described with reference to the drawing, in the one embodiment is shown, closer explained.

1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmer. 1 shows a longitudinal section through a differential pressure sensor according to the invention.

In 1 ist ein Längsschnitt durch einen Differenzdruckaufnehmer dargestellt. Der Differenzdruckaufnehmer besteht aus einer Druckaufnahmeeinheit in dem sich ein Sensorelement 1 befindet und einem daran angrenzenden, in 1 nicht dargestellten, Gehäuse, z.B. zur Aufnahme einer Auswerteelektronik.In 1 is a longitudinal section through a differential pressure transducer shown. The Differenzdruckaufnehmer consists of a pressure receiving unit in which a sensor element 1 located and adjacent to it, in 1 not shown, housing, eg for receiving a Auswer teelektronik.

Das Sensorelement 1 ist z.B. ein Siliziumchip vom Membrantyp und es grenzen eine erste und eine zweite Druckmeßkammer 2, 3 an das Sensorelement 1 an. Ein in der ersten Druckmeßkammer 2 herrschender Druck liegt an einer Seite der Membran, ein in der zweiten Druckmeßkammer 3 herrschender Druck liegt an der gegenüberliegenden Seite der Membran an. Die resultierende Durchbiegung der Membran ist ein Maß für den auf sie einwirkenden Differenzdruck. Als elektromechanische Wandler dienen z.B. in die Membran integrierte zu einer Brückenschaltung zusammengefaßte piezoresistive Elemente, die ein differenzdruck-proportionales Ausgangssignal erzeugen, zur Meßwerterzeugung. Das Ausgangssignal steht über eine Leitung 11 zu einer weiteren Verarbeitung und/oder Anzeige zur Verfügung.The sensor element 1 For example, is a silicon chip of the membrane type and there are a first and a second pressure measuring chamber 2 . 3 to the sensor element 1 at. One in the first pressure measuring chamber 2 prevailing pressure is on one side of the membrane, one in the second pressure measuring chamber 3 prevailing pressure is applied to the opposite side of the membrane. The resulting deflection of the membrane is a measure of the differential pressure acting on it. As electromechanical transducer used for example in the membrane integrated to a bridge circuit piezoresistive elements that produce a differential pressure-proportional output signal used for generating measured values. The output signal is via a line 11 for further processing and / or display.

Die Differenzdruckaufnahmeeinheit weist eine von einer ersten Trennmembran 21 abgeschlossene erste Druckempfangskammer 22 und eine von einer zweiten Trennmembran 31 abgeschlossene zweiten Druckempfangskammer 32 auf. Die Differenzdruckaufnahmeeinheit ist z.B. zwischen zwei in 1 nicht dargestellten Flanschen eingespannt, die jeweils einen Prozeßanschluß aufweisen, durch den ein Meßmedium der jeweiligen Trennmembran 21, 31 zuführbar ist.The differential pressure receiving unit has one of a first separation membrane 21 completed first pressure receiving chamber 22 and one of a second separation membrane 31 completed second pressure receiving chamber 32 on. The differential pressure receiving unit is eg between two in 1 Clamped flanges not shown, each having a process connection through which a measuring medium of the respective separation membrane 21 . 31 can be fed.

Die Differenzdruckaufnahmeeinheit weist zwei miteinander verbundene massive Blocks 4, 5, auf zwischen denen eine Überlastmembran 6 eingespannt ist. Die Überlastmembran 6 ist mittig zwischen der ersten und der zweiten Trennmembran 21, 31 angeordnet. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen der Überlastmembran 6 und der ersten Trennmembran 21 identisch zu einem Abstand zwischen der Überlastmembran 6 und der zweiten Trennmembran 31. Zu beiden Seiten der Überlastmembran 6 weist der jeweils benachbarte Block 4, 5 eine Ausnehmung aus. Die Ausnehmungen weisen die gleiche Grundfläche auf wie die Überlastmembran 6 und deren Wand ist im wesentlichen konkav.The differential pressure receiving unit has two interconnected massive blocks 4 . 5 , between which an overload diaphragm 6 is clamped. The overload membrane 6 is centered between the first and second separation membranes 21 . 31 arranged. Preferably, there is a gap between the overload diaphragm 6 and the first separation membrane 21 identical to a distance between the overload diaphragm 6 and the second separation membrane 31 , On both sides of the overload diaphragm 6 indicates the adjacent block 4 . 5 a recess. The recesses have the same footprint as the overload diaphragm 6 and its wall is substantially concave.

Die Überlastmembran 6 weist einen geschlossenen äußeren Rand und einen geschlossenen inneren Rand auf und ist entlang deren äußerem und deren innerem Rand fest eingespannt.The overload membrane 6 has a closed outer edge and a closed inner edge and is firmly clamped along its outer and inner edges.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein von der ersten und der zweiten Überlastkammer 23, 33 eingeschlossener Abschnitt der Überlastmembran 6 ringscheibenförmig. Ein innerer und ein äußerer an den eingeschlossenen Abschnitt angrenzender Bereich ist zwischen dem Block 4 und dem Block 5 eingespannt.In the in 1 illustrated embodiment is one of the first and the second overload chamber 23 . 33 enclosed section of the overload membrane 6 an annular disk. An inner and an outer area adjacent to the enclosed portion is between the block 4 and the block 5 clamped.

Differenzdruckaufnehmer mit an deren geschlossenen äußerem und an deren geschlossenem inneren Rand eingespannter Überlastmembran 6 weisen gegenüber herkömmlichen Differenzdruckaufnehmern mit Überlastmembranen, die lediglich einen äußeren Rand aufweisen und bei denen lediglich der äußere Rand fest eingespannt ist bei gleichem im Überlastfall durch die Auslenkung der Überlastmembran 6 einseitig zusätzlich zur Verfügung stehenden Volumen ein sehr viel geringeres Hysteresevolumen auf. Dies ist in der eingangs genannten EP-A 1 172 640 ausführlich beschreiben.Differential pressure sensor with overload diaphragm clamped on its closed outer and on its closed inner edge 6 have compared to conventional differential pressure transducers with overload membranes, which have only an outer edge and in which only the outer edge is firmly clamped at the same in case of overload by the deflection of the overload diaphragm 6 on one side in addition to available volumes a much lower hysteresis volume. This is described in detail in the aforementioned EP-A 1 172 640.

Das Sensorelement 1 ist erfindungsgemäß in einer durch die Überlastmembran 6 definierten Ebene innerhalb des inneren Randes der Überlastmembran 6 angeordnet ist.The sensor element 1 is according to the invention in a through the overload membrane 6 defined plane within the inner edge of the overload diaphragm 6 is arranged.

Die Überlastmembran 6 und die dieser gegenüberliegende Wand der in dem Block 4 angeordneten Ausnehmung begrenzen eine erste Überlastkammer 23, die mit einer ersten Leitung 24 mit der ersten Druckempfangskammer 22 verbunden ist. Eine zweite Leitung 25 bildet eine Verbindung zwischen der ersten Überlastkammer 23 und der ersten Druckmeßkammer 2.The overload membrane 6 and the wall opposite this in the block 4 arranged recess limit a first overload chamber 23 that with a first line 24 with the first pressure receiving chamber 22 connected is. A second line 25 forms a connection between the first overload chamber 23 and the first pressure measuring chamber 2 ,

Entsprechend begrenzen die Überlastmembran 6 und die dieser gegenüberliegende Wand der in dem Block 5 angeordneten Ausnehmung eine zweite Überlastkammer 33, die mittels einer dritte Leitung 34 mit der zweiten Druckempfangskammer 32 verbunden ist.Accordingly limit the overload diaphragm 6 and the wall opposite this in the block 5 arranged recess a second overload chamber 33 by means of a third line 34 with the second pressure receiving chamber 32 connected is.

Eine vierte Leitung 35 bildet eine Verbindung zwischen der zweiten Überlastkammer 33 und der zweiten Druckmeßkammer 3.A fourth line 35 forms a connection between the second overload chamber 33 and the second pressure measuring chamber 3 ,

Die erste und die zweite Überlastkammer 23, 33 sind durch die Überlastmembran 6 voneinander getrennt.The first and the second overload chamber 23 . 33 are through the overload membrane 6 separated from each other.

Vorzugsweise sind die erste Leitung 24 und die dritte Leitung 34 formgleich und verlaufen symmetrisch zur Ebene der Überlastmembran 6. Die erste Leitung 24 und die dritte Leitung 34 verlaufen vorzugsweise gerade und bilden somit eine kürzest mögliche Verbindung zwischen der ersten Druckempfangskammer 22 und der ersten Überlastkammer 23 und zwischen der zweiten Druckempfangskammer 32 und der zweiten Überlastkammer 33. Aufgrund der hohen Symmetrie der Anordnung der Überlastmembran 6 und der Anordnung des Sensorelements 1 in der Ebene der Überlastmembran 6 sind hier nur sehr kurze Leitungen 24, 34 erforderlich.Preferably, the first line 24 and the third line 34 equal in shape and symmetrical to the plane of the overload membrane 6 , The first line 24 and the third line 34 preferably run straight and thus form a shortest possible connection between the first pressure receiving chamber 22 and the first overload chamber 23 and between the second pressure receiving chamber 32 and the second overload chamber 33 , Due to the high symmetry of the arrangement of the overload diaphragm 6 and the arrangement of the sensor element 1 in the plane of the overload membrane 6 Here are only very short lines 24 . 34 required.

Die zweite Leitung 25 und die vierte Leitung 35 verlaufen ebenfalls vorzugsweise gerade. Sie bilden somit eine kürzest mögliche Verbindung zwischen der ersten Überlastkammer 23 und der ersten Druckmeßkammer 2 sowie zwischen der Überlastkammer 33 und der zweiten Druckmeßkammer 3. Da sich das Sensorelement 1 in der Ebene der Überlastmembran 6 innerhalb des inneren Randes derselben befindet, liegen hier ebenfalls sehr kurze Leitungslängen vor.The second line 25 and the fourth line 35 are also preferably straight. They thus form a shortest possible connection between the first overload chamber 23 and the first pressure measuring chamber 2 as well as between the overload chamber 33 and the second pressure measuring chamber 3 , There the sensor element 1 in the plane of the overload membrane 6 Within the inner edge of the same, there are also very short line lengths here.

Die erste und die zweite Druckempfangskammer 22, 32, die erste und die zweite Überlastkammer 23, 33, die erste und die zweite Druckmeßkammer 2, 3, sowie die erste, die zweite, die dritte und die vierte Leitung 24, 25, 34, 35 sind mit einer Flüssigkeit ausgefüllt. Dies ist vorzugsweise eine möglichst inkompressible Flüssigkeit mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, z.B. ein Silikonöl.The first and second pressure receiving chambers 22 . 32 , the first and the second overload chamber 23 . 33 , the first and the second pressure measuring chamber 2 . 3 , as well as the first, the second, the third and the fourth line 24 . 25 . 34 . 35 are filled with a liquid. This is preferably a most incompressible liquid with a low coefficient of thermal expansion, for example a silicone oil.

Bedingt durch die Anordnung des Sensorelements 1 in der Mitte des Differenzdruckaufnehmers innerhalb des inneren Randes der Überlastmembran 6 können die Abmessungen des Differenzdruckaufnehmers sehr gering sein. Dies geht einher mit sehr geringen Längen der ersten, zweiten, dritten und vierten Leitung 24, 34, 25, 35 und einer entsprechend geringen zur Druckübertragung benötigten Flüssigkeitsmenge. Da die Flüssigkeit immer einen endlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und eine temperaturbedingte Volumenänderung die Eigenschaften des Differenzdruckaufnehmers ändert, bedeutet eine Reduktion des Flüssigkeitsvolumens gleichzeitig eine Verbesserung der Meßgenauigkeit.Due to the arrangement of the sensor element 1 in the middle of the differential pressure transducer within the inner edge of the overload diaphragm 6 The dimensions of the differential pressure sensor can be very small. This is accompanied by very short lengths of the first, second, third and fourth line 24 . 34 . 25 . 35 and a correspondingly small amount of liquid required for pressure transmission. Since the liquid always has a finite coefficient of thermal expansion and a temperature-induced change in volume changes the properties of the differential pressure transducer, a reduction in the volume of liquid at the same time means an improvement in the accuracy of measurement.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß alle Leitungen 24, 34, 25, 35 einen geraden Verlauf aufweisen. Insb. sind keine Umlenkkanäle erforderlich, die eine Änderung der Druckübertragungsrichtung bewirken. Hierdurch ist die Druckübertragung zur ersten und zur zweiten Druckmeßkammer nahezu identisch. Durch überschiedliche Druckübertragungswege entstehende statische und dynamische Meßfehler werden hierdurch weitgehend ausgeschlossen.Another advantage is that all lines 24 . 34 . 25 . 35 have a straight course. Esp. No deflection channels are required, which cause a change in the pressure transmission direction. As a result, the pressure transmission to the first and the second pressure measuring chamber is almost identical. By different pressure transmission paths resulting static and dynamic measurement errors are thereby largely excluded.

Claims (7)

Differenzdruckaufnehmer mit – einem Sensorelement (1), – einer ersten und einer zweiten jeweils an das Sensorelement (1) angrenzenden Druckmeßkammer (2, 3), – einer ersten von einer ersten Trennmembran (21) abgeschlossenen ersten Druckempfangskammer (22), – einer zweiten von einer zweiten Trennmembran (31) abgeschlossenen zweiten Druckempfangskammer (32), – einer ersten Überlastkammer (23), – die mit einer ersten Leitung (24) mit der ersten Druckempfangskammer (22) verbunden ist und – die mit einer zweiten Leitung (25) mit der ersten Druckmeßkammer (2) verbunden ist, – einer zweiten Überlastkammer (33), – die mit einer dritten Leitung (34) mit der zweiten Druckempfangskammer (32) verbunden ist und – die mit einer vierten Leitung (35) mit der zweiten Druckmeßkammer (3) verbunden ist, – einer die erste und die zweite Druckempfangskammer (2, 3), die erste und die zweite Überlastkammer (23, 33), die erste und die zweite Druckmeßkammer (2, 3), sowie die erste, die zweite, die dritte und die vierte Leitung (24, 25, 34, 35) ausfüllende Flüssigkeit, und – einer Überlastmembran (6), – die einen geschlossenen äußeren Rand und einen geschlossenen inneren Rand aufweist und entlang deren äußerem und deren innerem Rand fest eingespannt ist, – durch die die erste und die zweite Überlastkammer (23, 33) voneinander getrennt sind, – wobei das Sensorelement (1) in einer durch die Überlastmembran (6) definierten Ebene innerhalb des inneren Randes der Überlastmembran (6) angeordnet ist.Differential pressure sensor with - a sensor element ( 1 ), - a first and a second respectively to the sensor element ( 1 ) adjacent pressure measuring chamber ( 2 . 3 ), - a first of a first separation membrane ( 21 ) completed first pressure receiving chamber ( 22 ), - a second of a second separation membrane ( 31 ) completed second pressure receiving chamber ( 32 ), - a first overload chamber ( 23 ), - with a first line ( 24 ) with the first pressure receiving chamber ( 22 ) and - that with a second line ( 25 ) with the first pressure measuring chamber ( 2 ), - a second overload chamber ( 33 ), - with a third line ( 34 ) with the second pressure receiving chamber ( 32 ) and - that with a fourth line ( 35 ) with the second pressure measuring chamber ( 3 ), one of the first and second pressure receiving chambers ( 2 . 3 ), the first and second overload chambers ( 23 . 33 ), the first and second pressure measuring chambers ( 2 . 3 ), as well as the first, the second, the third and the fourth line ( 24 . 25 . 34 . 35 ) filling liquid, and - an overload membrane ( 6 ), Which has a closed outer edge and a closed inner edge and is firmly clamped along its outer and inner edges, by which the first and second overload chambers ( 23 . 33 ) are separated from each other, - wherein the sensor element ( 1 ) in one through the overload membrane ( 6 ) within the inner edge of the overload membrane ( 6 ) is arranged. Differenzdruckaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem ein von der ersten und der zweiten Überlastkammer (23, 33) eingeschlossener Abschnitt der Überlastmembran (6) ringscheibenförmig ist.Differential pressure transducer according to claim 1, wherein one of the first and the second overload chamber ( 23 . 33 ) included section of the overload membrane ( 6 ) is annular disk-shaped. Differenzdruckaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem jede Überlastkammer (23, 33) durch die Überlastmembran (6) und eine dieser gegenüberliegenden im wesentlichen konkaven Wand begrenzt ist.Differential pressure transducer according to claim 1, in which each overload chamber ( 23 . 33 ) through the overload membrane ( 6 ) and one of these opposite substantially concave wall is limited. Differenzdruckaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem die Überlastmembran (6) mittig zwischen der ersten und der zweiten Trennmembran (21, 31) angeordnet ist.Differential pressure transducer according to claim 1, wherein the overload diaphragm ( 6 ) centrally between the first and the second separation membrane ( 21 . 31 ) is arranged. Differenzdruckaufnehmer nach Anspruch 4, bei dem die erste Leitung (24) und die dritte Leitung (34) formgleich sind und symmetrisch zur Ebene der Überlastmembran (6) verlaufen.Differential pressure transducer according to claim 4, wherein the first line ( 24 ) and the third line ( 34 ) are of the same shape and symmetrical to the plane of the overload membrane ( 6 ). Differenzdruckaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem die erste Leitung (24) und die dritte Leitung (34) gerade verlaufen.Differential pressure transducer according to claim 1, wherein the first line ( 24 ) and the third line ( 34 ) are straight. Differenzdruckaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem die zweite Leitung (25) und die vierte Leitung (35) gerade verlaufen.Differential pressure transducer according to claim 1, wherein the second line ( 25 ) and the fourth line ( 35 ) are straight.
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