DE2028927C3

DE2028927C3 - Pressure transducer

Info

Publication number: DE2028927C3
Application number: DE19702028927
Authority: DE
Inventors: GeIIi Dr.sctechn. Winterthur; Sonderegger Hans Conrad Dipl.-lng. Neftenbach; Spescha (Schweiz)
Original assignee: Kistler Instrumente AG
Current assignee: Kistler Instrumente AG
Priority date: 1969-06-20
Filing date: 1970-06-12
Publication date: 1978-02-02

Description

Membranabdichtung erforderlich, was die vorstehend geschilderten Nachteile zur Folge hat.Membrane seal required, which has the disadvantages outlined above.

FQr aerodynamische Messungen sind auch Miniaturdruckmeßwandler bekanntgeworden (FR-PS 13 95 854), bei denen ein Wandlerelement unmittelbar dem zu messenden Druck ausgesetzt wird. Dies geht allerdings nur bei Druckmessungen an Medien, die hochisolierend sind und die keine erhöhten Temperaturen aufweisen. Diese Bedingungen sind im allgemeinen bei aerodynamischen Messungen, nämlich bei der Messung der Druckverteilung an Tragflügelprofilen, Schaufelprofilen u. dgl, gegeben. Im allgemeinen sind diese Bedingungen jedoch bei üblichen Messungen, beispielsweise bei ballistischen Messungen, bei Indizierungen usw. nicht gegeben, wo das eigentliche Wandlerelement vor der ,₅ unmittelbaren Einwirkung der zu messenden Medien geschützt werden muß. Bei diesem bekannten Wandler liegt eine flache Piezokristallscheibe auf einer sie abstützenden Unterlage auf. Auf eine Rohrfeder zur axialen Vorspannung ist völlig verzichtet Auch jegliche Abdichtung gegenüber dem zu messenden Medium fehlt Damit eignet sich dieser bekannte Geber nur für die ganz speziellen Messungen, für die er vorgesehen ist.Miniature pressure transducers have also become known for aerodynamic measurements (FR-PS 13 95 854), in which a transducer element is directly exposed to the pressure to be measured. However, this is only possible with pressure measurements on media that are highly insulating and that do not have elevated temperatures. These conditions are generally given in aerodynamic measurements, namely when measuring the pressure distribution on airfoil profiles, blade profiles and the like. In general, these conditions are not given in the conventional measurements, such as ballistic measurements, indexing, etc., where the actual transducer element before, ₅ immediate action must be protected media to be measured. In this known transducer, a flat piezocrystalline disk rests on a base that supports it. A Bourdon tube for axial pretensioning is completely dispensed with. There is also no seal against the medium to be measured. This means that this known transmitter is only suitable for the very special measurements for which it is intended.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Druckmeßwandler zu schaffen, bei dem es möglich ist, die Rohrfeder unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung einer Membranabdichtung oder einer Spaltabdichtung, dem Druck des zu messenden Mediums auszusetzen.The object of the present invention is to provide a pressure transducer in which it is possible, the Bourdon tube directly, without the interposition of a membrane seal or a gap seal to expose the pressure of the medium to be measured.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß zwischen Wandlerelement und Rohrmembran ein Stützorgan vorgesehen ist, gegen das sich die Rohrmembran radial nach innen abstützt Durch dieses Stützorgan, gegen das sich die Wandung der Rohrfeder bzw. Rohrmembran abstützt, ist es möglich, radiale Druckkräfte auf die Rohrmembran einwirken zu lassen, ohne daß dadurch Linurität, Umwandlungsfaktor oder Lebensdauer des Druckmeßwandlers beeinträchtigt werden. Damit ist ein Druckmeßwandler geschaffen, bei dem die durch Spaltabdichtungen oder durch Membranabdichtungen bedingten Probleme hinsichtlich Lebensdauer und Linearität völlig überwunden sind. Dabei läßt sich ein derartiger Druckmeßwandler universell einsetzen, weil das eigentliche Wandlerelement gegen die Einwirkung des zu messenden Mediums geschützt untergebracht ist.This object is achieved according to the present invention in that between the transducer element and Tubular membrane a support member is provided against which the tubular membrane is supported radially inward this support element, against which the wall of the Bourdon tube or tubular membrane is supported, it is possible to allow radial pressure forces to act on the tubular membrane without affecting linearity or conversion factor or the life of the pressure transducer. This creates a pressure transducer, in which the problems caused by gap seals or membrane seals with regard to Lifetime and linearity have been completely overcome. Such a pressure transducer can be used Can be used universally because the actual transducer element counteracts the effects of the medium to be measured is housed protected.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Anschließend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:The invention will then be explained with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. It shows:

F i g. 1 einen Schnitt durch einen handelsüblichen Druckmeßwandler mit üblicher Flachmembran zur Abdichtung,F i g. 1 shows a section through a commercially available pressure transducer with a conventional flat membrane for Seal,

F i g. 2 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt der Anordnung von F i g. 1 zur Darstellung der Deformation der Membran,F i g. FIG. 2 shows an enlarged section of the arrangement from FIG. 1 to show the deformation the membrane,

F i g. 3 einen Druckmeßwandler als Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt,F i g. 3 shows a pressure transducer as an embodiment of the invention in section,

F i g. 4 shows a variant of an embodiment,

Fig.5 eine weitere Variante eines Ausführungsbeispiels. 5 shows a further variant of an exemplary embodiment.

Der in F i g. 1 im Schnitt dargestellte Meßwandler handelsüblicher Bauart besteht aus einem Wandlergehäuse 1, in welchem ein Kraftwandlerelement 2 (,₅ eingebaut ist. An das Wandlergehäuse 1 schließt sich ein rohrförmiger Ansatz 3 an, welcher das Wandlerelement 2 umschließt und dasselbe vom Radialdruck P\ abschirmt Das Wandlerelement wird von einer Druckübertragungsplatte 4 überdeckt welche ihrerseits mit einer Flachmembrane 5 mechanisch durch Schweißung oder Lötung verbunden ist Der auf die Flachmembrane wirkende Flächendruck Pi wird von der Druckübertragungsplatte 4, die starr ausgebildet ist, übernommen und als axiale Kraftkomponente Z auf das Wandlerelement 2 übertragen. Damit das Wandlerelement selber keinem Radialdruck Pt ausgesetzt ist, muß die Flachmembrane mit dem Ansatz 3 des Aufnehmerkörpers 1 dicht verbunden sein. Dies geschieht üblicherweise durch Schweißung oder Lötung. Damit der Druckmesserwandler in der entsprechenden Bohrung montiert werden kann, ist derselbe mit einem Montageflansch 6 versehen, welcher die Gehäusebohrung 8 mittels Dichtring 7 abschließt Die dazu nötige Spannkraft wird mit einem Nippel 9 hergestellt Das Wandlerelement 2, in diesem Beispiels als Hohlzylinder ausgebildet ist auf einer ebenen Aufspannfläche 10 im Wandlergehäuse 1 montiert Als Wandlereiement können sowohl aktive wie auch passive Typen vorgesehen sein. Als aktive Typen werden Wandler bezeichnet die durch den Meßvorgang selber ein Meßsignal erzeugen, wie z. B. piezoelektrische Wandler. Als passive Typen werden Wandler bezeichnet, die eine eingeprägte Spannung modifizieren, wie z. B. Dehnmeßstreifenwandler. Entsprechend dem verwendeten Element werden Signalabgriffe 11 über Stecker 12, die in einer Isoliermasse 13 eingebettet sind, abgeführt.The in F i g. 1, the transducer of commercially available design shown in section consists of a transducer housing 1 in which a force transducer element 2 (, _{5 is} installed. A tubular extension 3 adjoins the transducer housing 1, which surrounds the transducer element 2 and shields it from the radial pressure P. The transducer element is of a pressure-transmitting plate 4 which covers part, with a flat diaphragm 5 is acting on the flat diaphragm surface pressure Pi is taken from the pressure-transmitting plate 4, which is rigid and is transmitted as an axial force component Z of the transducer element 2 is mechanically connected by welding or soldering. Thus the transducer element itself is not exposed to any radial pressure Pt , the flat membrane must be tightly connected to the extension 3 of the transducer body 1. This is usually done by welding or soldering provided h 6, wherein the housing bore 8 completes the sealing ring 7 The required clamping force is produced with a nipple 9 The transducer element 2 is formed as a hollow cylinder in this example on a flat mounting surface 10 in the transducer housing 1 mounted as Wandlereiement Both active and passive Types to be provided. Active types are transducers that generate a measurement signal through the measurement process themselves, such as B. piezoelectric transducers. Converters that modify an impressed voltage, such as B. strain gauge transducer. According to the element used, signal taps 11 are discharged via plugs 12 which are embedded in an insulating compound 13.

Bei normalen Einbau sind die Flächendrücke P\ den Frontaldrücken Pi gleichzusetzen. Zur Reduktion der Biegespannung in der Flachmembrane 5 ist dieselbe über dem Ringraum zwischen Körperansatz 3 und Druckübertragungsplatte 4 mit einer Senkung 14 versehen. Mit einer solchen Einsenkung 14 kann eine größere Elastizität in Achsrichtung erzielt werden.With normal installation, the surface pressures P \ are to be equated with the frontal pressures Pi. To reduce the bending stress in the flat membrane 5, the latter is provided with a depression 14 above the annular space between the body attachment 3 and the pressure transmission plate 4. With such a depression 14, greater elasticity can be achieved in the axial direction.

In F i g. 2 ist in vergrößertem Maßstab der Durchbiegevorgang der Flachmembrane 5 dargestellt Durch die Einwirkung des Frontaldruckes Pi wird die Flachmembrane um den Weg s verschoben, da sich der Körperansatz 3 und das Wandlereiement 2 nicht im gleichen Maß komprimiert haben. Die Schwierigkeit der Angleichung der beiden Elemente an gleiche Kompressionsmasse liegt, wie bereits erwähnt, darin, daß auf den ringförmigen Ansatz 3 nicht nur die Frontaldruckkräfte Pi, sondern auch die Radialdruckkräfte Pi wirken, während auf das Wandlerelement lediglich die resultierende Kraft in Achsrichtung wirkt Durch die Schwierigkeit der Abstimmung dieser beiden Elemente aufeinander ergeben sich immer axiale Deformationsunterschiede s, welche die Lebensdauer der Flachmembrane 5 ungünstig beeinflussen. Da sich aber auch durch diesen Deformationsvorgang die Auflagepunkte 6 der Flachmembrane verlagern können, besteht dit Gefahr, daß damit auch Änderungen in der Empfindlichkeit des Druckmeßwandlers auftreten.In Fig. 2 shows the bending process of the flat membrane 5 on an enlarged scale. The action of the frontal pressure Pi shifts the flat membrane by the path s , since the body attachment 3 and the transducer element 2 have not compressed to the same extent. The difficulty of aligning the two elements to the same compression mass is, as already mentioned, that on the annular extension 3 not only the frontal pressure forces Pi, but also the radial pressure forces Pi act, while only the resulting force in the axial direction acts on the transducer element Difficulty coordinating these two elements with one another always results in axial deformation differences s, which have an unfavorable effect on the service life of the flat membrane 5. However, since the support points 6 of the flat membrane can also be displaced by this deformation process, there is a risk that changes in the sensitivity of the pressure transducer will also occur.

In F i g. 3 ist ein Meßwandler als Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt dargestellt Ein Wandlergehäuse 31 besitzt eine leicht zu bearbeitende Auflagefläche 40, auf welcher das Wandlereiement 32 abgestützt ist Das Wandlerelement kann wiederum vom aktiven oder passiven Typ sein und ist im gezeigten Fall als Ringkörper mit parallelen Endflächen dargestellt. Um das Wandlerelement 32 ist ein Ringkörper 33 gleicher axialer Länge wie das Element 32 so angeordnet, daß zwischen den beiden ein radiales Spiel t gewährleistet ist. Damit soll erreicht werden, daß das Wandlerelement 32 auf keinen Fall durch den Rinekömer33 mit auf seineIn Fig. 3 shows a transducer as an exemplary embodiment of the invention in section. A transducer housing 31 has an easily machined support surface 40 on which the transducer element 32 is supported . An annular body 33 of the same axial length as the element 32 is arranged around the transducer element 32 so that a radial play t is ensured between the two. This is to ensure that the transducer element 32 is in no way affected by the Rinekömer33

Mantelfläche wirkenden Kräften beaufschlagt wird. Vorteilhafterweise werden Wandlerelement 32 und Ringkörper 33 an ihren Stirnflächen gleichzeitig plan bearbeitet. Auf dem Ringkörper 33 ruht nun eine in der Längsachse elastische Rohrmembrane 34, die mit der ·, Druckübertragungsplatte 35 und dem Montageflansch 36 aus einem Stück bestehen kann. Der Ringkörper 33 wirkt also als Abstützorgan für die Rohrmembrane. Die glockenförmig ausgebildete Einheit wird unter eine vorbestimmte mechanische Vorspannung gesetzt und hierauf an den Planschpartien 36 mittels Schweißungen oder ähnlichen Verbindungen 37 mit dem Wandlergehäuse 31 fest verbunden. Auf diese Weise sind Spaltfederwirkungen zwischen Wandlerelement, Druckübertragungsplatte und Wandlergehäuse weitgehend verhindert.Forces acting on the outer surface are applied. Advantageously, transducer element 32 and Annular body 33 machined flat at the same time on their end faces. On the ring body 33 now rests in the Longitudinal axis elastic tubular membrane 34, which with the Pressure transmission plate 35 and the mounting flange 36 may consist of one piece. The ring body 33 thus acts as a support element for the tubular membrane. The bell-shaped unit is under a predetermined mechanical prestress is set and then on the splash areas 36 by means of welds or similar connections 37 firmly connected to the converter housing 31. That way are Gap spring effects between the transducer element, pressure transmission plate and transducer housing to a large extent prevented.

Durch den Fortfall der Flachmembrane kann nun die Druckübertragungsplatte 33 direkt als Abschlußmittel gegenüber dem Druckmedium ausgebildet sein, wobei je nach Verwendungszweck ein geeignetes Material gewählt wird. Meist wird dafür gesorgt, daß diese Platte möglichst wenig Masse enthält, also aus einem Material mit geringem spezifischen Gewicht hergestellt ist; andererseits muß die Platte möglich starr sein, damit der auf sie einwirkende Flächendruck P7 möglichst keine Verbiegung an den Auflageflächen 38 des Wandlerelementes hervorruft und daß weiter die Platte eine möglichst, genau achsgerichtete Kraft Z auf das Wandlerelement überträgt.As a result of the omission of the flat membrane, the pressure transmission plate 33 can now be designed directly as a sealing means with respect to the pressure medium, a suitable material being selected depending on the intended use. It is usually ensured that this plate contains as little mass as possible, that is to say is made of a material with a low specific weight; On the other hand, the plate must be as rigid as possible so that the surface pressure P7 acting on it does not cause any bending on the bearing surfaces 38 of the transducer element and that the plate also transmits an axially oriented force Z to the transducer element as precisely as possible.

Entsprechend den Elastizitäts- und Dimensionsbedin- ·,„ gungen des Wandlerelementes 32 und des Ringkörpers 33 wird die Kraft Z teilweise auf das Wandlerelement und teilweise auf den Ringkörper übertragen. Durch elastische Gestaltung des Ringkörpers kann erreicht werden, daß nahezu die Gesamtkraft Z auf das y_y Wandlerelement übertragen wird. Die Hauptwirkung des Ringkörpers 33 liegt darin, die von der Rohrmembrane 34 aufgenommenen Radialkräfte P\ aufzunehmen, ohne dieselben auf das Wandlerelement 32 zu übertragen. Durch konstruktive Mittel muß aber auch dafür gesorgt werden, daß durch diese Radialkräfte keine störenden Querausdehnungen auftreten, welche die Kraftmessung des Wandlerelementes beeinflussen können. Die durch die Frontalkräfte Pi entstehende elastische Einfederung wird sowohl vom Wandlerelement a!s auch vom Ringkörper übernommen und durch die elastische Rohrfeder ausgeglichen. Die infolge variierender Kräfte auf diese Weise entstehende Längenänderung der Rohrfeder 34 bewirkt auf dieselbe keine Biegekräfte, sondern lediglich eine Veränderung der im voraus aufgegebenen Längsspannung. Die Rohrfeder kann deshalb weit größere Formänderung aufnehmen, da dazu die ganze Länge der elastisch ausgebildeten Partie beitragen kann. Die Beanspruchung ist somit von der Biegebeanspruchung, wie sie bei einer Membranabdichtung nach Fi g. 1 vorliegt, in eine pulsierende Zugebeanspruchung übergeführt, bei welcher infolge der weitaus größeren Dehnlänge eine wesentlich geringere spezifische Beanspruchung erfolgt als bei einer für ähnliche Bedingungen ausgelegten Flachmembrane, bei welcher nur ein sehr beschränkter Raum für eine relativ große Formänderung verfügbar ist Die Lebensdauer einer solchen Rohrmembrane ist deshalb gegenüber einer Flachmembrane um ein Mehrfaches höher. Im weiteren hat die starre Druckübertragungsplatte 35 auch den Vorteil daß sie keine Veränderung der Auflagepunkte bei Einfederung ergibt und somit die Aufnehmerempfindlichkeit druckunempfindlich macht.According to the elasticity and dimensional conditions of the transducer element 32 and the ring body 33, the force Z is transmitted partly to the transducer element and partly to the ring body. By making the ring body elastic, it can be achieved that almost the total force Z is transmitted to the y _y transducer element. The main effect of the ring body 33 is to absorb the radial forces P \ absorbed by the tubular membrane 34 without transmitting them to the transducer element 32. However, constructive means must also ensure that these radial forces do not result in interfering transverse expansions which can influence the force measurement of the transducer element. The elastic deflection resulting from the frontal forces Pi is taken over by the transducer element a! S as well as by the ring body and compensated for by the elastic Bourdon tube. The change in length of the Bourdon tube resulting from varying forces in this way does not cause any bending forces on the same, but only a change in the longitudinal tension applied in advance. The Bourdon tube can therefore absorb much larger changes in shape, since the entire length of the elastically formed part can contribute to this. The stress is thus from the bending stress, as it is in a membrane seal according to Fi g. 1 is present, converted into a pulsating tensile stress, in which, due to the much greater stretching length, there is a significantly lower specific stress than in a flat membrane designed for similar conditions, in which only a very limited space is available for a relatively large change in shape. The service life of such a tubular membrane is therefore several times higher than that of a flat membrane. Furthermore, the rigid pressure transmission plate 35 also has the advantage that it does not result in any change in the points of support during compression and thus makes the sensor sensitivity insensitive to pressure.

In F i g. 4 ist eine Variante eines Ausführungsbeispiels dargestellt, bei welcher der als Druckring ausgebildete Ringkörper 43 durch Einstiche 46 in axialer Richtung wesentlich elastischer gemacht ist. In radialer Richtung wird die Elastizität auf diese Weise wenig verändert. Die Maßnahme hat noch den weiteren Vorteil, daß allfällige durch die Einfederung s entstehende relative Bewegung zwischen der Rohrmembrane 44 und dem Druckring 43 durch Biegung der Einzelringe 45 aufgenommen werden. Auf diese Weise können allfällige mechanische Reibungen zwischen elastischer Rohrmembrane und Druckring vermieden werden. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, den Druckring 43 anstatt aus einem Stück aus einer Mehrzahl von Scheiben, die mit passend gewählten Zwischenringen versehen sind, auszubilden. Auf diese Weise kann die Längselastizität des Druckringelementes weitgehend den Anforderungen angepaßt werden.In Fig. 4 is a variant of an embodiment shown, in which the ring body 43 designed as a pressure ring by recesses 46 in the axial direction is made much more elastic. In this way, the elasticity is little changed in the radial direction. the The measure has the further advantage that any relative movement resulting from the deflection s added between the pipe membrane 44 and the pressure ring 43 by bending the individual rings 45 will. In this way, any mechanical friction between the elastic pipe membrane and Pressure ring can be avoided. But it is also easily possible to use the pressure ring 43 instead of one Piece from a plurality of disks, which are provided with appropriately selected intermediate rings to form. In this way, the longitudinal elasticity of the pressure ring element can largely meet the requirements be adjusted.

Eine weitere Variante eines Druckwandlers als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 5 dargestellt; bei dieser Ausführungsform ist ein Ringkörper 51 mit einem Wandlergehäuse 52 einstückig hergestellt, in dem ein Wandlerelement 53 untergebracht ist, ähnlich wie es auch der bekannte Wandler gemäß F i g. 1 zeigt. Zur weiteren Erhöhung der Längselastizität, insbesondere aber zur Vermeidung von Reibung gegenüber der Rohrmembrane 55 sind wiederum Einstiche 54 angeordnet Der Ringkörper 51 kann bis zur Druckübertragungsplatte 56 reichen, wobei er am Kraftfluß, herrührend von den Frontalkräften P2, teilnimmt. Er kann aber auch kürzer sein, so daß ein Spiel a bis zu Druckübertragungsplatte 56 entsteht, wobei er dann lediglich die Radialkräfte herrührend von den Druckkräften Pi übernehmen muß. Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß die Masse des Ringkörpers 51 nur unwesentlich zur Erhöhung der Beschleunigungsempfindlichkeit des Meßwandlers beiträgt Als Beispiel ist hier die getrennte Ausführung von Druckübertragungsplatte 56 und -Rohrmembrane 55 gezeigt, wobei letztere mit einem ringförmigen Ansatz 57 versehen ist Auf diese Weise ist es möglich, die Druckübertragungsplatte 56 z. B. aus einem keramik- oder glasähnlichen Material herzustellen, währenddem die Rohrmembrane 55 z. B. aus Metall oder ebenfalls aus einem glas- oder keramikähnlichen Material hergestellt sein kann.Another variant of a pressure transducer as an exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 5 shown; In this embodiment, an annular body 51 is made in one piece with a converter housing 52, in which a converter element 53 is housed, similar to the known converter according to FIG. 1 shows. In order to further increase the longitudinal elasticity, but in particular to avoid friction against the tubular membrane 55, recesses 54 are again arranged. The ring body 51 can extend to the pressure transmission plate 56, where it participates in the force flow resulting from the frontal forces P2 . However, it can also be shorter, so that there is a play a up to the pressure transmission plate 56, in which case it only has to take over the radial forces originating from the pressure forces Pi. This solution has the great advantage that the mass of the ring body 51 contributes only insignificantly to increasing the acceleration sensitivity of the transducer it is possible, the pressure transfer plate 56 z. B. made of a ceramic or glass-like material, while the tubular membrane 55 z. B. can be made of metal or also of a glass or ceramic-like material.

Die Probleme von Reibungseinflüssen zwischen Rohrmembrane 34 und Ringkörper 33 können auch so behoben werden, daß die wirksame axiale Länge der Rohrmembrane 34 gleich gemacht wird wie diejenige des Ringkörpers 33. Auf diese Weise machen sowohl Wandlerelement 32, Ringkörper 33 und Rohrmembrane 34 gleiche elastische Bewegungen, so daß keine Reibung entstehen kann. In Anwendungsfällen, wo es auf möglichst gleiche axiale Wärmeausdehnung und Elastizität von piezoelektrischer Kristallanordnung und Ringkörper ankommt, empfiehlt es sich, letzteren ebenfalls aus dem piezoelektrischen Kristallmaterial herzustellen.The problems of frictional influences between tubular membrane 34 and ring body 33 can also be so be resolved that the effective axial length of the tube membrane 34 is made the same as that of the ring body 33. In this way, both transducer element 32, ring body 33 and tubular membrane 34 equal elastic movements so that no friction can arise. In use cases where it's on If possible, the same axial thermal expansion and elasticity of the piezoelectric crystal arrangement and Ring body arrives, it is recommended that the latter also be made of the piezoelectric crystal material to manufacture.

Die Erfindung stellt somit einen bedentender Fortschritt auf dem Gebiet der Druckmeßwandler dar Der Ersatz der üblichen Flachmembrane durch eine elastische Rohrmembrane, die sich in radialer Richtung auf einen Ringkörper abstützen kann, bringt die Gewähr, daß das Wandlerelement einer planparalleler Belastung ausgesetzt ist, wobei durch die starrt Ausbildung der Druckübertragungsplatte auch bei Einfederung unter hoher Druckeinwirkung keineThe invention thus represents a significant advance in the field of pressure transducers The replacement of the usual flat membrane by an elastic tubular membrane that extends in a radial direction can be supported on an annular body, ensures that the transducer element is a plane-parallel Load is exposed, with the rigid design of the pressure transfer plate also with No deflection under high pressure

Veränderung der Kraftauflagepunkte stattfindet. Es bieten sich aber auch Möglichkeiten, die zwei ganz verschiedenen Anforderungen, die von der Druckübertragungsplatte und der elastischen Rohrmembrane zu erfüllen sind, den Anforderungen entsprechend zu gestalten. So kann z. B. die Druckübertragungsplatte als eine sehr starre, möglichst leichte Platte mit möglichst geringem Wärmeausdehnungswert und möglichst schlechter Leitfähigkeit ausgebildet sein, währenddem die elastische Rohrmembrane aus einem Stahl mit gutem Elastizitätsverhalten hergestellt werden kann.Change of the force application points takes place. But there are also possibilities, both of which are entirely different requirements from the pressure transmission plate and the elastic tube membrane too are to be designed according to the requirements. So z. B. the pressure transfer plate as a very rigid, as light as possible plate with the lowest possible thermal expansion value and if possible poor conductivity, while the elastic tubular membrane made of a steel with good elasticity behavior can be produced.

Die Verbindung der beiden Elemente kann sowohl durch eine dichte Kragenpartie oder nach neueren Methoden mittels Hartlötung erreicht werden. So kann die Druckübertragungsplatte z. B. aus einem Keramikmaterial, die elastische Rohrmembrane aus einem elastischen Nickelstahl hergestellt sein. Es ist aber auch möglich, die ganze Einheit z. B. aus gegossenem Quarzglas herzustellen. Erfindungsgemäße Druckmeßwandler werden in bezug auf Einbauverhältnisse und Signalabführung gleich ausgerüstet wie handelsübliche Typen.The connection of the two elements can either be a tight collar section or a newer one Methods can be achieved using brazing. So the pressure transfer plate z. B. made of a ceramic material, the elastic tube membrane can be made of an elastic nickel steel. It is also possible to use the whole unit z. B. made of cast quartz glass. Pressure transducers according to the invention are equipped in the same way as commercially available ones with regard to installation conditions and signal transmission Types.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Pressure transducer with a transducer element which is axially preloaded between a Converter housing and a pressure transmission plate is clamped by a pretensioning force generating, designed as a tubular diaphragm are connected to each other, which the transducer element encloses and seals against the measuring pressure, characterized in that between Converter element (32) and tubular membrane (34) a support member (33) is provided against which the Tubular membrane is supported radially inwards

2. Pressure transducer according to claim 1, characterized in that the support member is an annular body (33 or 43) is formed, which surrounds the transducer element in a ring-like manner.

3. Pressure transducer according to claim 2, characterized in that the annular body (33) between the pressure transmission plate (35) and the converter housing (31) is clamped and like that Converter element under an axial pressure prestress generated by the tubular membrane (34) stands

4. Pressure transducer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support member (33) is dimensioned so that no radial stresses can be transmitted to the transducer element (32).

5. Pressure transducer according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic tubular membrane (34) together with the pressure transmission plate (35) and its mounting flange (36) is made in one piece.

6. Pressure transducer according to one of claims 2 to 5, characterized in that the annular body (43) has protruding approaches distributed over its outer lateral surface, on which the Tubular membrane comes to rest.

7. Pressure transducer according to claim 6, characterized in that the lugs than in the circumferential direction of the annular body (43) extending ribs (45) are formed.

8. Pressure transducer according to one of the preceding claims, characterized in that the transducer element (32) is designed as a piezoelectric element and that the support member

(33) also consists of piezoelectric crystal material.

9. Pressure transducer according to one of claims 2 to 8, characterized in that the annular body (43) consists of individual discs stacked on top of one another, between which spacers are placed.

10. Pressure transducer according to one of claims 2 to 9, characterized in that the elastic effective axial length of the tubular membrane

(34) is equal to the axial length of the ring body (33).

11. Pressure transducer according to one of claims 1, 2 or 4 to 7, characterized in that the transducer element (53) protrudes axially beyond the free end of the annular body (51) so that an axial gap (a) between the pressure transmission plate (56) and the opposite end face of the ring body (51).

The invention relates to a pressure transducer with a transducer element which is clamped under axial pretension between a transducer housing and a pressure transmission plate which are connected to one another by a tubular spring which generates the pretensioning force and which surrounds the transducer element and seals it against the measuring pressure
Such converters are known (DT-PS 7 27 041).

ίο This is the Bourdon tube that generates the pretensioning force the direct effect of the strongly corrosive measurement gases (the converter is used for measurements on internal combustion engines) withdrawn by the fact that they only have a very narrow gap as a dynamic seal

it acts is connected to the actual measuring space. In other embodiments, a wider gap is provided and this is closed off by an elastic membrane spanning the gap.
Other pressure transducers are also known in which the Bourdon tube is provided with a gas seal required for pressure measurements (VDI research booklet 407, 1941, pp. 12 to 16). This gas seal is omitted only for special test purposes, namely in order to determine the natural resonance of the pressure transducer alone, in which case the gas seal can be dispensed with.

There are also such DruckmeßwandSer with a Diaphragm?, B seal and a Bourdon tube sleeve, inside which the measuring system is housed under tension, known (CH-PS 4 61 135). It is within the Bourdon tube an insulating sleeve is provided for a concentric position of this transducer built-in quartz plates ensures the bottom of the Bourdon tube is very solid, so that he can not deformed. A membrane is attached to the bottom, which closes the gap between the Bourdon tube and a hollow cylindrical housing part that receives the Bourdon tube, bridges it and seals it off tightly. With these known transducers is the membrane with the hollow cylindrical, the Bourdon tube surrounding Sensor body firmly connected in a known manner, in particular by welding, and acts directly over a rigid pressure transmission plate (bottom of the Bourdon tube) on the force transducer element. Through the unavoidable axial deflection of the membrane with every change in pressure arise in particular at constant pressure changes, high bending stresses in the sealing membrane. One tries to reduce these stresses by having the membrane with one or more annular Depressions or waves is provided. Nevertheless, the membrane is the most stressed link such pressure transducers, the service life of which limits the service life of the pressure transducer. Besides that there is not only the risk of fatigue breakage of the membrane, but it will also deform Diaphragm during pressure changes, whereby the support points of the diaphragm shift and thus the Conversion factor, namely the ratio of pressure:

Force is changed. These difficulties are mainly due to the fact that the elasticities It is difficult to coordinate the converter element and converter housing with one another. On the transducer element only axial forces may act. This is the case with the pressure transducers explained above achieves that any pressures are kept away from the Bourdon tube and only axially directed compressive forces be transmitted. To achieve this is the