DE2534916A1

DE2534916A1 - Pressure transducer with diaphragm clamped inside case - has strain gauge and resistive element attached to diaphragm

Info

Publication number: DE2534916A1
Application number: DE19752534916
Authority: DE
Inventors: Seymour Mermelstein
Original assignee: Tyco Laboratories Inc
Current assignee: Tyco International Ltd
Priority date: 1975-08-05
Filing date: 1975-08-05
Publication date: 1977-02-10

Abstract

A pressure transduce for flowing substances has an upper casing part (22) into which fits a lower part (12) with a flange (20) which clamps a diaphragm (32) between them. A lip (30) on the bottom of the upper part (22) is bent over to give this clamping action to hold the diaphragm in place, thus tightly sealing it. A strain gauge (36) with at least one resistive element is attached to the diaphragm one side and connected to a terminal plate (26) on the case (22). This plate (26), to which the terminals (52) are secured, is also held in a recess in the top, by a lip (32) which is bent over to give a clamping action.

Description

Druckmeßwandler sowie Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf Druckmeßwandler und insbesondere auf einen eine neuartige Membran aufweisenden Wandler vom Yiderstar,ds-Dehnungsmeßstreirentyp sowie auf Verfahren zur herstellung derartiger Druckmeßwandler.Pressure transducer and process for its manufacture The invention relates to pressure transducers and more particularly to a novel diaphragm having transducers of the Yiderstar, ds strain gauges type as well as methods for the manufacture of such pressure transducers.

Druckmeßwandler, wie sie zur Feststellung und Messung von Strömungsmitteldrücken verwendet werden, weisen allgemein ein mechanisches Meßelement auf. Diese Meßelemente sind relativ dUnnwandige elastische Elemente wie z.B. Membranen, Platten, Schalen oder Rohre, die dem Druck (der Kraft) eine Fläche darbieten, auf die dieser wirken kann. Wenn der zu messende Druck nicht durch einen auf die entgegengesetzte Oberfläche wirkenden gleichen Druck ausgeglichen ist> wird das elastische Element ausgelenkt, so daß eine Zugbeanspruchung und eine sich daraus ergebende Dehnung in dem Element hervorgerufen wird. Diese sich ergebende Dehnung kann durch einen Dehnungsmeßstreifenwandler gemessen werden, der allgemein als Dehnungsmesser bezeichnet wird. Dieser Dehnungsmesser besteht aus einem Meßelement in Form eines Leiters oder Halbleiters mit geringer Querschnittsfläche, der auf einer Oberfläche des elastischen Elementes befestigt ist (das üblicherweise die Form einer Membran aufweist), so daß sich der Leiter oder Halbleiter mit dem elastischen Teil ausdehnt oder zusammenzieht. Diese Verformung des Meßelementes ruft eine änderung des Widerstandswertes hervor, so daß sich eine Erscheinung ergibt, die als Piezo-Widerstandseffekt bezeichnet wurde. Entsprechend wird eine Dehnung durch einen Dehnungsmeßstreifen auf Grund seiner eigenen Verformung gemessen und diese Verformung wird in eine Widerstandsänderung umgewandelt.Pressure transducers such as those used for determining and measuring fluid pressures are used generally have a mechanical measuring element. These measuring elements are relatively thin-walled elastic elements such as membranes, plates, shells or pipes that present the pressure (force) with a surface on which it acts can. If the pressure to be measured is not applied by one on the opposite surface acting equal pressure is balanced> the elastic element is deflected, so that a tensile stress and a resultant strain in the element is caused. This resulting strain can be measured by a strain gauge transducer commonly referred to as a strain gauge. This strain gauge consists of a measuring element in the form of a conductor or semiconductor with low Cross sectional area, that on a surface of the elastic element is attached (which usually has the shape of a membrane) so that the Conductor or semiconductor with the elastic part expands or contracts. These Deformation of the measuring element causes a change in the resistance value, see above that there is a phenomenon that has been referred to as the piezo resistance effect. Correspondingly, a strain is made by a strain gauge on the basis of its own deformation is measured and this deformation is converted into a change in resistance converted.

Die Widerstandsänderung eines Drehnungsmeßstreifens wird Ublicherweise in eine Spannung dadurch umgewandelt, daß ein, zwei oder vier gleiche Meßelemente als Arme einer Wheatstone'schen Brücke geschaltet werden, die auch als Dehnungsmeßstreifen-Brücke bezeichnet wird. Bei Anlegen einer Spannung an die Brücke ist die Brückenausgangsspannung ein Maß der von jedem Meßelement gemessenen Dehnung. Jeder Arm einer derartigen Brücke, der ein Dehnungsmeßelement enthalt, wird als aktiver Arm bezeichnet. Es kann daher gesagt werden, daß die Dehnungsumsetzung durch die aktiven Arme der Dehnungsmeßstreifen-Brücke durchgeführt wird.The change in resistance of a rotation gauge is customary converted into a voltage by one, two or four identical measuring elements be connected as the arms of a Wheatstone bridge, which is also called a strain gauge bridge referred to as. When a voltage is applied to the bridge, the bridge output voltage is a measure of the strain measured by each sensing element. Every arm of one of these A bridge containing a strain gauge is called an active arm. It can therefore be said to be the strain conversion through the active arms of the strain gauge bridge is carried out.

Es wurden verschiedene Typen von Dehnungsmeßstreifenwandlern industriell entwickelt und gefertigt, und zwar unter Einschluß von verklebbaren Blankdraht-Dehnungsmeßstreifen, verklebbaren Drahtdehnungsmeßstreifen auf einer Papier- oder Kunststoffträgergrundlage, verklebbare Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen, Halbleiterdehnungsmeßstreifen und Metallablagerungs-(Dünnfilm-) Dehnungsmeßstreifen.Various types of strain gauge transducers have become industrial developed and manufactured, including glued bare wire strain gauges, bondable wire strain gauges on a paper or plastic base, bondable metal foil strain gauges, semiconductor strain gauges and Metal deposition (thin film) strain gauges.

Bei Druckmeßwandlern unter Verwendung von Dehnungsmeßstreifen, die auf Membranen befestigt sind, hat das Membranmaterial typischerweise eine Dicke in der Größenordnung von 0,127 mm bei einem effektiven Durchmesser von 12,7 mm für einen Druckmeßwandler für den Bereich von 0, 1,055 kp/cm2. Bisher war eine große Erfahrung sewie ein sorgfältiges Verfahren erforderlich, um die Membran in einem Gehäuse zu befestigen und um den Zusammenbau des Druckmeßwandlers so zu beenden, daß die Membran und der Dehnungsmeßstreifen gleichförmige Eigenschaften aufweisen. Als Ergebnis waren sehr genaue im Handel erhältliche Druckmeßwandler vom Widerstands-Dehnungsmeßstreifentyp schwierig zusammenzubauen und daher in der Herstellung relativ aufwendig. Eine vorgeschlagene Lösung bestand darin, den Zusammenbauvorgang dadurch zu vereinfachen, daß die Membran und das Gehäuse als einziges Teil hergestellt werden. Diese Lösung hat sich jedoch nicht als brauchbar erwiesen, weil es hierdurch schwierig wird, eine Membran zu schaffen, die die gewünschten physikalischen Eigenschaften aufweist.In the case of pressure transducers using strain gauges that are mounted on membranes, the membrane material typically has a thickness on the order of 0.127 mm with an effective diameter of 12.7 mm for a pressure transducer for the range of 0, 1.055 kp / cm2. So far has been a big one Experience how a careful procedure is required to turn the diaphragm into one To attach the housing and to assemble the pressure transducer so to finish that the membrane and the strain gauge have uniform properties exhibit. As a result, there have been very accurate commercially available pressure transducers of the resistance strain gauge type difficult to assemble and therefore in the Relatively expensive to manufacture. One solution proposed has been the assembly process to simplify in that the membrane and the housing are made as a single part will. However, this solution has not proven to be useful because it thereby It becomes difficult to create a membrane that has the desired physical properties having.

Ein weiteres Problem, das bei im Handel erhältlichen Druckmeßwandlern von der Art auftritt, die Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen verwenden, besteht darin, daß äußere Leitungen an die Anschlüsse des Dehnungsmeßstreifens angelötet oder angeschweißt werden müssen.Another problem is that with commercially available pressure transducers of the type that metal foil strain gauges use is: that outer lines are soldered or welded to the connections of the strain gauge Need to become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmeßwandler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die oben geschilderten Nachteile beseitigt sind und dessen Herstellungsverfahren einfach und wenig aufwendig ist. Dabei sollen insbesondere die Teile dieses Druckmeßwandlers durch automatische Einrichtungen hergestellt werden und der Zusammenbau dieser Teile automatisch oder zumindest halbautomatisch erfolgen können, wobei insbesondere auf die Notwendigkeit eines Anlötens oder Anschweißens von Anschlußdrähten entfällt.The invention is based on the object of a pressure transducer To create the type mentioned at the beginning, in which the disadvantages outlined above are eliminated and whose manufacturing process is simple and inexpensive. This should in particular the parts of this pressure transducer by automatic devices and the assembly of these parts automatically or at least semi-automatically can be done, with particular reference to the need for soldering or welding of connecting wires is not required.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in the claims solved.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Druckmeßwandler weist eine Membran auf, die zwischen einem Druck-Anschlußstückund einem Teil eines Gehäuses eingebaut ist. Das Ende des Gehäuses ist über das Ende des Anschlußstückes verpreßt oder umgebördelt, um die Membran an ihrem Platz festzuklemmen und abzudichten. Ein Metallfolien- Dehnungsmeßstreifen mit einer eingekapselten Dehnungsmeßstreifenbrücke als Mittelteil und Lappenteilen, die nicht eingekapselte elektrisch leitende Leitungsstreifen oder Anschlußlappen einschließen, wird dann der vorstehenden Teilbaugruppe hinzugefügt, wobei der Mittelteil des Dehnungsmeßstreifens auf eine mit Klebemittel beschichtete Seite der Membran aufgebracht wird. Bei dem bevorzugten Verfahren zum Zusammenbau des Druckmeßwandlers wird der Mittelteil des Dehnungsmeßstreifens mit Hilfe eines Klebemittels an der Membran befestigt und ein Druckverteilungselement wird über den Mittelteil des Dehnungsineßstreifens angebracht. Dann wird eine belüftete Anschlußplatte mit einer Anzahl von Anschlüssen und einer entsprechenden Anzahl von leitenden Streifen an dem Gehäuse mit Abstand von der Membran so befestigt, daß Jeder leitende Streifen der Anschlußplatte in elektrische Berührung mit einem entsprechenden Anschlußlappen gedrUckt wird. Die Membran wird dann einem symmetrischen Druck ausgesetzt und die Anordnung über eine vorgegebene Zeitperiode erwärmt, um das Klebemittel auszuhärten, so daß der Dehnungsmeßstreifen an der Membran und dem Gehäuse befestigt ist. Bei einem abgeänderten Verfahren zur Herstellung des Druckmeßwandlers erfolgt der Schritt der Aushärtung des Klebemittels zum Befestigen des Dehnungsmeßstreifens an dem Druckmeßwandler vor dem Einbau der Anschlußplatte.The pressure transducer designed according to the invention has a membrane installed between a pressure fitting and part of a housing is. The end of the housing is pressed or flanged over the end of the connection piece, to clamp and seal the membrane in place. A metal foil Strain gauges with an encapsulated strain gauge bridge as the middle part and flap parts, the unencapsulated electrically conductive strip or terminal tab is then added to the protruding sub-assembly, the central portion of the strain gauge to an adhesive coated side of the membrane is applied. In the preferred method of assembling the pressure transducer the middle part of the strain gauge is attached to the The diaphragm is attached and a pressure distribution element is placed over the central portion of the elongation strip appropriate. Then there is a vented connection plate with a number of connections and a corresponding number of spaced conductive strips on the housing attached by the membrane so that each conductive strip of the terminal plate in electrical contact is pressed with a corresponding connecting tab. the Membrane is then subjected to a symmetrical pressure and the assembly via a heated for a predetermined period of time to cure the adhesive, so that the strain gauge is attached to the membrane and the housing. In a modified procedure for The step of curing the adhesive takes place in the manufacture of the pressure transducer for attaching the strain gauge to the pressure transducer prior to installing the Connection plate.

Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau des Druckmeßwandlers sowie ein sehr einfaches Verfahren zu seiner Herstellung und das Herstellungsverfahren kann weitgehend automatisiert werden. Weil die Anschlußstreifen in Druckkontakt mit den Anschlußlappen des Dehnungsmeßstreifens stehen, entfällt die Notwendigkeit eines Anschweißens oder Anlötens von Anschlußdrähten an den Dehnungsmeßstreifen.This embodiment of the invention results in a very simple one Structure of the pressure transducer and a very simple method for its manufacture and the manufacturing process can be largely automated. Because the connection strips are in pressure contact with the connecting tabs of the strain gauge, is not required the need to weld or solder lead wires to the strain gauges.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein LEngsschnitt einer Ausführungsform des Druckmeßwandlers; Fig. 2 einen Längsschnitt einer abgeänderten Ausführungsform des Druckmeßwandlers nach Fig. 1; Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 nach Fig. 1; Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 nach Fig. 1; Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Dehnungsmeßstreifens, wie er in den Ausführungsbeispielen nach den Figg. 1 und 2 verwendet wird.The drawings show: FIG. 1 a longitudinal section of an embodiment of the pressure transducer; Fig. 2 is a longitudinal section of a modified embodiment the pressure transducer of Figure 1; Figure 3 is a cross-sectional view along the line 3-3 of Figure 1; FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 1; Fig. 5 is a plan view of an embodiment of the strain gauge, such as he in the embodiments according to Figs. 1 and 2 is used.

Die dargestellte Ausführungsform des Druckmeßwandlers mißt Überdrücke, d.h. Drücke, die gegenüber dem Umgebungsdruck als Bezugswert gemessen werden. Der Druckmeßwandler weist ein zylindrisch geformtes Druck-Anschlußstück 12 auf, das an einem Ende mit Gewinde versehen ist, wie dies bei 14 gezeigt ist, und das mit einer Mittelbohrung 16 zur Einführung des Strömungsmittels versehen ist, dessen Druck gemessen werden soll. Das entgegengesetzte Ende des Anschlußstückes ist bei 18 gegengebohrt und mit einem kreisförmigen Uinfangsflansch 20 zur Verbindung mit einem zylindrischen Gehäuse 22 versehen.The illustrated embodiment of the pressure transducer measures overpressures, i.e. pressures that are measured as a reference value against the ambient pressure. Of the Pressure transducer has a cylindrically shaped pressure connector 12 which is threaded at one end as shown at 14, and that with a central bore 16 is provided for the introduction of the fluid whose Pressure is to be measured. The opposite end of the connector is at 18 counter-drilled and with a circular Uinfangsflansch 20 for connection with a cylindrical housing 22 is provided.

Der Druckmeßwandler weist weiterhin eine Membran 32 auf, die eine flache kreisförmige Form aufweist. Der Durchmesser der Membran 13 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des Flansches 20 des Anschlußstücks 12. Die Membran kann aus einer Vielzahl von Materialien wie z.B. Metall, Quarz, verstärktes Kunststoffmaterial, Graphit oder Saphir hergestellt sein. Frostfreie Stähle vom Typ 17-7 PH werden bevorzugt, weil sie eine sehr hohe Zugfestigkeit aufweisen und sehr korrosionsbeständig sind. Typischerweise haben die aus rostfreiem Stahl hergestellten Membranen einen effektiven Durchmesser von 12,7 mm sowie eine Dicke der Größenordnung von 0,127 mm für einen Wandler für den Bereich von 0 bis 1,055 kp/cm2.The pressure transducer also has a membrane 32, the one has a flat circular shape. The diameter of the membrane 13 corresponds to essentially the diameter of the flange 20 of the connecting piece 12. The membrane can be made from a variety of materials such as metal, quartz, reinforced plastic material, Be made of graphite or sapphire. Frost-free steels of type 17-7 PH are preferred, because they have very high tensile strength and very corrosion-resistant are. Typically, the diaphragms made from stainless steel have one effective diameter of 12.7 mm and a thickness of the order of 0.127 mm for a transducer for the range from 0 to 1.055 kp / cm2.

Das Gehäuse weist einen inneren radial gerichteten Flansch 24 auf und die Wand des Gehäuses weist einen konstanten Innendurchmesser oberhalb und unterhalb des Flansches 24 auf. Die oberen und unteren Enden des Gehäuses 22 sind im Fertigungszustand, d.h.The housing has an inner radially directed flange 24 and the wall of the housing has a constant inside diameter above and below of the flange 24. The upper and lower ends of the housing 22 are in the manufacturing state, i.e.

vor dem Zusammenbau des Druckmeßwandlers, mit gestrichelten Linien bei 28 bzw. 30 dargestellt. Der Innendurchmesser des Gehäuses unterhalb des Flansches 24 ist so bemessen, daß er die Membran 20 und den Flansch 20 des Anschlußstückes 12 mit Paßsitz aufnimmt. Der Innendurchmesser der Wand des Gehäuses 22 oberhalb des Flansches 24 ist so bemessen, daß er ebenfalls mit Paßsitz eine Anschlußplatte 26 aufnimmt, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Der Flansch 24 des Gehäuses dient als Schulter oder Anschlag sowohl für das Anschlußstück 12 als auch für die Anschlußplatte 26. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise ist das Gehäuse 22 so ausgebildet, daß sein unteres Ende 30 eine nach außen gerichtete Abschrägung aufweist, wie dies bei 31 gezeigt ist. Bei dem fertigen Druckmeßwandler sind die oberen und unteren Enden 28 bzw. 30 der Wand des Gehäuses 22 über die Anschlußplatte 26 und dem Flansch 20 des Anschlußstückes 12 umgebördelt und verpreßt, wie dies bei 32 und 34 gezeigt ist, um die Platte, die Membran und das Anschlußstück an dem Gehäuse zu befestigen.before assembling the pressure transducer, with dashed lines shown at 28 and 30, respectively. The inside diameter of the housing below the flange 24 is dimensioned so that it the membrane 20 and the flange 20 of the connector 12 with a snug fit. The inside diameter of the wall of the housing 22 above of the flange 24 is dimensioned so that it is also a connection plate with a snug fit 26, which is described in more detail below. The flange 24 of the Housing serves as a shoulder or stop for both the connector 12 and for the connection plate 26. Preferably, but not necessarily, the housing 22 formed so that its lower end 30 has an outwardly directed chamfer as shown at 31. In the finished pressure transducer are the upper and lower ends 28 and 30, respectively, of the wall of the housing 22 via the connection plate 26 and the flange 20 of the connecting piece 12 and crimped, as this shown at 32 and 34 to attach the plate, diaphragm and fitting to the To attach housing.

An der Membran 32 ist auf der auf die Anschlußplatte 26 gerichteten Seite ein Dehnungsmeßstreifen befestigt, der allgemein mit der Bezugsziffer 36 bezeichnet ist. Der Dehnungsmeßstreifen weist flexiZe End- oder Lappenteile 42 auf, die nicht an der Membran befestigt sind, sondern sich nach oben erstrecken und zwischen dem Flansch 24 und der Anschlußplatte 26 eingeschichtet sind. Der Dehnungsmeßstreifen 36 ist eine elektrische Brücke und die Lappenteile 42 wirken mit von der Anschlußplatte 26 getragenen Leitern zusammen, um die Brückenschaltung mit den Anschlußstiften 52 zu verbinden, die einen Teil der Anschlußplatte bilden.On the membrane 32 is directed to the connection plate 26 Side attached a strain gauge, generally designated by the reference numeral 36 is. The strain gauge has flexiZe end or tab portions 42 that are not are attached to the membrane, but extend upward and between the Flange 24 and the connection plate 26 are layered. The strain gauge 36 is an electrical bridge and the flap parts 42 cooperate from the terminal plate 26 carried conductors together to the bridge circuit with to connect the terminal pins 52 which form part of the terminal plate.

Wie es weiter unten ausführlicher beschrieben wird, ist ein flexibler Block 58, der vorzugsweise aus Silikongummi besteht, über dem Dehnungsmeßstreifen angeordnet. Der Block 58 erfüllt keine spezielle Funktion bei dem fertigen Druckmeßwandler sondern er wird als Druckverteilungselement während des Zusammenbaus des Wandlers verwendet. Der Block 58 bedeckt einen beträchtlichen Teil des Dehnungsmeßstreifens und ist mit zwei konkaven Seiten 59 versehen, so daß freie Räume für die Anschlußlappen 52 verbleiben, die sich zwischen dem Flansch 24 und der Anschlußplatte 26 erstrecken.As described in more detail below, is a flexible one Block 58, preferably made of silicone rubber, over the strain gauge arranged. Block 58 has no special function in the finished pressure transducer rather, it acts as a pressure distribution element during assembly of the transducer used. The block 58 covers a substantial portion of the strain gauge and is provided with two concave sides 59, so that free spaces for the connecting tabs 52 remain, which extend between the flange 24 and the connection plate 26.

Der Dehnungsmeßstreifen kann ein oder mehrere dehnungsemprindliche Widerstandselemente umfassen, die in einer Vielzahl von unterschiedlichen Formen in Abhängigkeit von der Verwendung des Druckmeßwandlers ausgebildet werden können. So kann der Dehnungsmeßstreifen beispielsweise ein einziges Widerstandselement oder zwei Widerstandselemente umfassen, die in eine äußere Meßschaltung eingeschaltet sind, d.h. sie können als Zweige einer äußeren Brückenschaltung angeschlossen werden, oder sie können mit einem Widerstandsmeßgerät verbunden werden. Vorzugsweise weist der Dehnungsmeßstreifen 36 jedoch eine Widerstandsbrücke auf, die aus einer Anzahl von miteinander verbundenen Widerstandselementen besteht. Vorzugsweise ist der Dehnungsmeßstreifen 36 als vorgeformte geschlossene Brückenschaltung mit Anschlußdrähten zum Anschluß an die Anschlußstifte 52 der Anschlußplatte 26 vorgeformt. Als eine Alternative kann der Dehnungsmeßstreifen 36 eine offene BrUckenschaltung aufweisen, doch wird eine geschlossene Schaltung bevorzugt, weil die Verwendung einer offenen Schaltung einen zusätzlichen Löt- oder Schweißschritt zum Verbinden der Widerstandselemente des Dehnungsmeßstreifens mit seinen Anschlußdrähten zur Folge hat. Weiterhin ist eine elektrische Druckverbindung an einer geschlossenen Brückensqhaltung nicht so kritisch im Hinblick auf eine Übergangswiderstandsänderung wie dies bei einer offenen Schaltung der Fall sein würde.The strain gauge can be one or more strain sensitive Resistive elements include those in a variety of different shapes can be designed depending on the use of the pressure transducer. For example, the strain gauge can have a single resistance element or comprise two resistance elements which are switched into an external measuring circuit are, i.e. they can be connected as branches of an external bridge circuit, or they can be connected to an ohmmeter. Preferably has the strain gauge 36, however, has a resistance bridge consisting of a number consists of interconnected resistance elements. Preferably the strain gauge is 36 as a preformed closed bridge circuit with connecting wires for connection preformed on the connecting pins 52 of the connecting plate 26. As an alternative the strain gauge 36 may have an open bridge circuit, but will a closed circuit preferred because the use of an open circuit an additional soldering or welding step to connect the resistance elements of the strain gauge with its connecting wires. Furthermore is an electrical pressure connection on a closed bridge is not so critical in terms of a transition resistance change like this would be the case with an open circuit.

Wie es aus Fig. 5 zu erkennen ist, weist der DehnungsmeBstreifen 36 eine flexible Grundlage oder einen Träger 38 mit einem allgemein kreisförmigen Mittelteil 40 und sich in entgegengesetzten Richtungen erstreckenden Lappenteilen 42 auf. Eine Widerstands-Brückahaltung 44 liegt über dem Mittelteil 40 des Trägers 38 und ist an diesem befestigt und an der Brückenschaltung sind vier Leitungen in Form von leitenden Streifen 46 (a-d) angeschlossen, um sie in der weiter unten beschriebenen Form als geschlossene Brücke auszubilden. Die leitenden Streifen 46 (a-d) sind paarweise angeordnet und liegen über den Lappenteilen 42 und sind an diesen befestigt. Die Widerstands-Brückenschaltung und angrenzende Teile der leitenden Streifen 46 sind durch eine darüberliegende elektrisch isolierende Schicht 48 (von der Teile in Fig. 5 fortgebrochen sind, um die Beschreibung und Erläuterung zu erleichtern) eingeschlossen. Der größte Teil der Fläche der Streifen 46 liegt für einen elektrischen Kontakt mit der Anschlußplatte 26 frei. Die leitenden Streifen 46 und die Elemente der Brückenschaltung 44 bestehen aus einer dünnen Schicht aus einem elektrisch leitenden Material, das beispielsweise o,oo5o8 mm dick ist und sie können entsprechend gut bekannter Techniken für gedruckte Schaltungen hergestellt werden. So kann beispielsweise eine dünne Metallschicht auf dem Träger abgeschieden werden, worauf ausgewählte Teile der Metallschicht fortgeäzt werden können, um ein Metallmuster stehenzulassen, das im wesentlichen die in Fig. 5 gezeigte Form aufweist. Andere für den Fachmann gut bekannte Herstellungsverfahren können ebenfalls verwendet werden, um die Brückenschaltung 44 und die Anschlußstreifen 46 herzustellen (siehe H.N. Norton, Handbook of Transducers for Electronic Measuring Systems, Seiten 557 bis 564, Prentice-Hall 1969).As can be seen from FIG. 5, the strain gauge has 36 a flexible base or support 38 having a generally circular central portion 40 and tab parts 42 extending in opposite directions. One Resistor bridge support 44 overlies central portion 40 of beam 38 and is attached to this and to the bridge circuit are four lines in the form of conductive strips 46 (a-d) connected to them in the manner described below Form as a closed bridge. The conductive strips 46 (a-d) are in pairs arranged and lie over the tab parts 42 and are attached to these. the Resistor bridge circuit and adjacent portions of conductive strips 46 are by an overlying electrically insulating layer 48 (of which parts in Fig. 5 are broken out to facilitate description and explanation) included. Most of the area of the strips 46 is for electrical contact with the connection plate 26 free. The conductive strips 46 and the elements of the bridge circuit 44 consist of a thin layer of an electrically conductive material that for example, 0.05o8 mm thick and they can be made according to well known techniques for printed circuits. For example, a thin Metal layer is deposited on the support, whereupon selected parts of the metal layer can be etched away to leave a metal pattern that is essentially has the shape shown in FIG. Other manufacturing methods well known to those skilled in the art can also be used to make the bridge circuit 44 and the terminal strips 46 (see H.N. Norton, Handbook of Transducers for Electronic Measuring Systems, pages 557-564, Prentice-Hall 1969).

Die Brückenschaltung 44 besteht aus vier Widerständen 50, 52, 54 und 56. Die Widerstände 50 und 52 sind jeweils mit einem Ende mit dem Anschlußstreifen 46a verbunden, während ihre entgegengesetzten Enden mit den Anschlußleitungen 46c bzw. 46b verbunden sind. Die Widerstände 54 und 56 sind jeweils mit einem Ende mit der Anschlußleitung 46d verbunden während ihre entgegengesetzten Enden mit den Anschlußleitungen 46c bzw. 46b verbunden sind.The bridge circuit 44 consists of four resistors 50, 52, 54 and 56. Resistors 50 and 52 each have one end connected to the terminal strip 46a connected while their opposite Ends with the connecting cables 46c and 46b are connected. Resistors 54 and 56 each have one end connected to the lead 46d while their opposite ends to the Connection lines 46c and 46b are connected.

Der Träger 38 des Dehnungsmeßstreifens 36 kann aus einer Vielzahl von für den Fachmann gut bekannten Materialien hergestellt werden. Polyimide werden als Basismaterialien auf Grund der Flexibilität der Leitungen bevorzugt, obwohl Nitrozellulosepapier befriedigende Ergebnisse ergibt, wenn der Dehnungsmeßstreifen bei Temperaturen zwischen -73° und +65°C verwendet wird.The carrier 38 of the strain gauge 36 can be selected from a variety made of materials well known to those skilled in the art. Be polyimides Preferred as base materials due to the flexibility of the conduits, though Nitrocellulose paper gives satisfactory results when the strain gauge is used at temperatures between -73 ° and + 65 ° C.

Andere Kunststoffmaterialien können ebenfalls verwendet werden.Other plastic materials can also be used.

Die Brücke und ihre Anschlußleitungen können aus verschiedenen Arten von elektrisch leitenden Materialien hergestellt werden und bestehen vorzugsweise aus einerKupfer-Nickel-Legierung, wie z.B. aus der Legierung, die unter dem Handelsnamen Konstantan verkauft wird. Nickel-Chrom- und Platin-Iridium-Legierungen haben sich ebenfalls für Hochtemperatur-Anwendungen als brauchbar herausgestellt, während Eisen-Chrom-Aluminium- und Eisen-Nickel-Chrom-Legierungen gut sind, wenn höhere Dehnungsmeßstreifen-Faktoren erforderlich sind und die Betriebstemperaturen mäßig sind.The bridge and its connecting lines can be of different types are made of electrically conductive materials and are preferably made from a copper-nickel alloy such as the alloy sold under the trade name Constantan is sold. Nickel-chromium and platinum-iridium alloys have become also found to be useful for high-temperature applications, while iron-chromium-aluminum and iron-nickel-chromium alloys are good when having higher strain gauge factors are required and the operating temperatures are moderate.

Eine Anzahl von unterschiedlichen Materialien kann zur Bildung der Isolierschicht 48 verwendet werden, die zur Einkapselung der Brückenschaltung verwendet wird. So kann beispielsweise die Schicht 48 ebenfalls ein Polyimid sein.A number of different materials can be used to form the Insulating layer 48 can be used, which is used to encapsulate the bridge circuit will. For example, layer 48 can also be a polyimide.

Die Anschlußplatte 26 umfaßt eine kreisförmige flache elektrisch isolierende Scheibe 60, an der vier elektrisch leitende AnschluB-stifte oder Pfosten 52a bis 52d verankert sind. An der auf die Membran 32 gerichteten Oberfläche der Anschlußplatte 26 sind vier elektrisch leitende Streifen 54a bis 54d befestigt. Die Anschlußstifte 52 erstrecken sich durch die Scheibe 60 und sind jeweils elektrisch mit einem entsprechenden Anschlußstift 52 verbunden. Die Streifen 54a und 54b sind parallel zueinander und mit einem derartigen Abstand angeordnet, daß sie mit den Anschlußleitungen 46a bzw. 46 b in Berührung kommen wenn die Anschlußplatte in dem Gehäuse 22 befestigt ist. In gleicher Weise sind die Streifen 54c und 54d parallel zueinander angeordnet und weisen einen derartigen Abstand auf, daß sie die Anschlußleitungen 46c bzw. 46d berühren, wenn die Anschlußplatte 26 auf dem Gehäuse 22 befestigt ist.The terminal plate 26 comprises a circular flat electrically insulating Washer 60 on which four electrically conductive connecting pins or posts 52a to 52d are anchored. On the surface of the connection plate facing the membrane 32 26 four electrically conductive strips 54a to 54d are attached. The connector pins 52 extend through disc 60 and are each electrical with a corresponding one Pin 52 connected. The strips 54a and 54b are parallel to each other and arranged at such a distance that they with the Connecting cables 46a or 46b come into contact when the connection plate is fastened in the housing 22 is. In the same way, the strips 54c and 54d are arranged parallel to one another and have such a spacing that they connect the connecting lines 46c and 46d when the terminal plate 26 is attached to the housing 22.

Die Scheibe 60 ist mit einem oder mehreren Lüftungslöchern 52 versehen, damit der Druck in der durch die Anschlußplatte 26, dem Gehäuse 22 und der Membran 32 gebildeten Kammer 64 immer gleich dem Umgebungsdruck ist, Als alternative Maßnahme und wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, kann die Anschlußplatte 26 dadurch abgeändert werden, daß die Lüftungslöcher 62 fortgelassen und eine oder mehrere der Anschlußstifte 52 hohl ausgebildet werden (siehe Anschlußstift 54c in Fig. 2,derder eine durchgehende Bohrung 66 aufweist, die zur Kammer 64 führt).The disc 60 is provided with one or more ventilation holes 52, thus the pressure in the through the connection plate 26, the housing 22 and the membrane 32 formed chamber 64 is always equal to the ambient pressure, as an alternative measure and as shown in Fig. 2, the terminal plate 26 can thereby be modified that the ventilation holes 62 and one or more of the connector pins are omitted 52 can be made hollow (see pin 54c in FIG Has bore 66, which leads to chamber 64).

Das Druck-Anschlußstück 12 und das Gehäuse 22 des Wandlers 10 können entsprechend gut bekannter Verfahren getrennt hergestellt werden. Beispielsweise können sie auf einer Schraubenschneidemaschine hergestellt werden, sie können kalt geformt geschmiedet oder gegossen werden oder sie können als in einem Preßhub geformte Teile hergestellt werden, wobei alle Einzelheiten der Teile in einem Hub einer Presse ausgebildet werden. Das Gehäuse 22 sollte aus schmiedbarem Material mit guten Verformungsbeanspruchungseigenschaften hergestellt sein, so daß es in der beschrebenen Weise umgebördelt werden kann, während das Druck-Anschlußstück 12 aus steiferen Materialien hergestellt werden kann. Beispielsweise kann das Gehäuse 22 aus rostfreiem Stahl vom Typ 303 bestehen, während das Anschlußstück 22 aus Metallen und Legierungen beispielsweise aus einem rostfreien Stahl, oder Kunststoffmaterial hergestellt werden kann, wie z.B. einem glasfaserverstärkten Epoxymaterial.The pressure connector 12 and the housing 22 of the transducer 10 can can be prepared separately according to well known methods. For example they can be made on a screw cutting machine, they can be cold Forged or cast or they can be as molded in one press stroke Parts are manufactured with all the details of the parts in one stroke of a press be formed. The housing 22 should be made of malleable material with good deformation stress properties be made so that it can be crimped in the manner described while the pressure fitting 12 can be made from stiffer materials. For example the housing 22 may be made of stainless steel of the type 303, while the connector 22 made of metals and alloys, for example from a stainless steel, or Plastic material can be made, such as a glass fiber reinforced one Epoxy material.

Die Membran 32 kann aus einer Anzahl von Materialien wie z.B.The membrane 32 can be made from a number of materials such as e.g.

rostfreiem Stahl, Beryllium, Kupfer, glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial, Quarz, Saphir, Kohlenstoff und ähnlichem in Abhängigkeit von der Anwendung des Druckmeßwandlers hergestellt sein. Vorzugsweise wird die Membran aus einer Platte aus nicht brüchigem Material ausgestanzt, wie z.B. aus einem ausgewählten Edelstahl. Wenn die Membran jedoch aus einem brüchigen Material, wie z.B. Quarz oder Saphir hergestellt ist, so wird die Konstruktion des Druckmeßwandlers so abgeändert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, um einen thermoplastischen Ring 68 unterzubringen, der gegen die untere Oberfläche des Umfangsflansches 20 eingesetzt und gegen diesen durch den umgebördelten Endteil 34 des Gehäuses 22 festgeklemmt ist. Der Ring 68 dient als zweite Abdichtung (zusätzlich zur Abdichtung, die weiter unten beschrieben wird, und die entlang der zueinander passenden Oberflächen des Flansches 20, der Membran 32 und des Flansches 24 vorgesehen ist).stainless steel, beryllium, copper, glass fiber reinforced plastic material, Quartz, sapphire, carbon and the like depending on the application of the pressure transducer be made. Preferably, the membrane is made from a sheet of non-brittle Material punched out, e.g. from a selected stainless steel. When the membrane but is made of a brittle material such as quartz or sapphire, so the construction of the pressure transducer is modified as shown in FIG is shown to accommodate a thermoplastic ring 68 that rests against the lower Surface of the peripheral flange 20 used and against this by the crimped End portion 34 of the housing 22 is clamped. The ring 68 serves as a second seal (in addition to the waterproofing described below and along the mating surfaces of the flange 20, membrane 32 and flange 24 is provided).

Die primäre Funktion des Ringes 68 besteht darin, den Klemmdruck auf die Membran zu verteilen oder auszugleichen, so daß eine gleichförmige Last entlang des Umfanges der Membran ausgeübt wird, wenn das Gehäuse an seinem Platz umgebördelt ist. Der Ring 68 ermöglicht es, daß eine sehr große Last auf den Rand der Membran aufgebracht wird, typischerweise in der Größenordnung von einigen 2 100 kp/cm , ohne daß sich eine ungleichmäßige Beanspruchung ergibt. So ergibt der Ring 68 eine gute Abdichtung und verhindert ein Brechen der Membran während der Herstellung. Es sei bemerkt, daß das Aufbringen einer ungleichförmigen Beanspruchung auf die Membran außerdem bewirken kann, daß sie vorzeitig auf Grund von Materialermüdung ausfällt und daß weiterhin hierdurch die Genauigkeit der mit dem Druckmeßwandler durchgeführten Messungen beeinflußt wird. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß die Membranverformung durch Steuerung des Umbördel- oder Umpreßdruckes vermieden oder weitgehend verringert werden kann. Während des Umbördelvorganges kann eine Verformung des Gehäuses (die die effektive Membrangröße beeinflussen würde) dadurch gesteuert und verhindert werden, daß eine (nicht gezeigte) mit engem Paßsitz arbeitende Stift- und Hülsen-Tiefpreßanordnung verwendet wird, die vollständig das Gehäuse umgibt und dieses haltert.The primary function of the ring 68 is to apply the clamping pressure distribute or balance the diaphragm so that a uniform load along the circumference of the diaphragm is exerted when the housing is flanged in place is. The ring 68 allows a very large load to be placed on the edge of the diaphragm is applied, typically on the order of a few 2 100 kp / cm, without resulting in uneven loading. So the ring 68 results in a good seal and prevents the membrane from breaking during manufacture. It should be noted that the application of non-uniform stress to the Membrane can also cause it to prematurely due to material fatigue fails and that, as a result, the accuracy of the pressure transducer measurements carried out is influenced. It should also be noted that the deformation of the membrane avoided by controlling the flanging or pressing pressure or can be largely reduced. During the flanging process, a Deformation of the housing (which would affect the effective diaphragm size) as a result can be controlled and prevented from having a tight fit (not shown) working Pin and socket die assembly is used which completely covers the housing surrounds and holds it.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können die vorstehend beschriebenen Druckmeßwandler mit geringeren Kosten und in kürzerer Zeit als die bisher bekannten Druckmeßwandler hergestellt werden. Das Verfahren erfordert weniger Können und Fachkenntnisse als es bei üblichen Verfahren zur Herstellung von Dehnungsmeßstreifen-Druckmeßwandlern erforderlich ist und es kann durch automatische oder halbautomatische Montageeinrichtungen ausgeführt werden. Weil der Wandler weiterhin eine Anzahl von ineinandergesetzten Teilen aufweist, ist es möglich, Membranen mit vorgegebenen Eigenschaften wie z.B. Zugfestigkeit und Flexibilität zu verwenden.According to the method according to the invention, the above-described Pressure transducers at a lower cost and in less time than those previously known Pressure transducers are manufactured. The process requires less skill and expertise than is the case with conventional methods of manufacturing strain gauge pressure transducers is required and it can be done by automatic or semi-automatic assembly facilities are executed. Because the transducer continues to have a number of nested Has parts, it is possible to use membranes with predetermined properties such as e.g. Use tensile strength and flexibility.

Im folgenden wird das bevorzugte Verfahren zum Zusammenbau des Druckmeßwandlers nach Fig. 1 beschrieben. Zunächst wird ein flüssiges Dichtungsmittel vorzugsweise ein anaerobisches Dichtungsmttel auf die zusammenpassenden Oberflächen der Membran 32, des Flansches 24, des Gehäuses 22 und des Flansches 20 des Anschlußstückes 12 aufgebracht. Beispielsweise kanndas Dichtungsmittel das von der Fa. Loctite unter dem Handelsnamen "Plastic Gasket" vertriebene Dichtungsmittel sein. Dann werden die Membran und das Anschlußstück in das Gehäuse so eingesetzt, daß der Rand der Membran zwischen den Flanschen 24 und 20 eingeschichtet ist und das Ende 30 des Gehäuses 22 wird über den Flansch 22 verpreßt und umgebördelt, wie dies bei 34 gezeigt ist, um die Membran an ihren Platz festzuklemmen und um das Dichtungsmittel einzuschließen. Der auf die Membran ausgeübte Klemmdruck liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 140 bis 280 kp/cm2, was hoch genug ist, damit das Gehäuse, die Membran und das Anschlußstück eine starre Teilbaugruppe bilden. Diese Teilbaugruppe wird gereinigt, um jedes überschüssige Dichtungsmittel zu beseitigen.The following is the preferred method of assembling the pressure transducer according to Fig. 1 described. First, a liquid sealant is preferred an anaerobic sealant on the mating surfaces of the membrane 32, the flange 24, the housing 22 and the flange 20 of the connecting piece 12 upset. For example, the sealant may include that from Loctite sealants sold under the trade name "Plastic Gasket". Then will the membrane and the connector inserted into the housing so that the edge of the The membrane is sandwiched between the flanges 24 and 20 and the end 30 of the Housing 22 is pressed and crimped over flange 22, as shown at 34 is to clamp the membrane in place and to enclose the sealant. The clamping pressure exerted on the membrane is preferably of the order of magnitude from 140 to 280 kp / cm2, which is high enough for the case, the membrane and the Connecting piece form a rigid sub-assembly. This sub-assembly is cleaned to remove any excess sealant.

Danach wird die Teilbaugruppe so ausgerichtet, daß sich das Anschlußstück von dem Gehäuse aus nach unten erstreckt und die Teilbaugruppe wird mit hoher Drehzahl in Axialrichtung gedreht, wobei die Ebene der Membran horizontal gehalten wird. Ein abgemessener Tropfen eines durch ein Lösungsmittel verdünnten Epoxy-Phenol-Klebemittels wird dann auf den Mittelpunkt der oberen Oberfläche der Membran getropft. Die Zentrifugalkraft bewirkt, daß sich das Klebemittel fast momentan zu einem dünnen gleichförmigen und nicht mehr klebrigen Film verteilt. Zur gleichen Zeit wird die obere Oberfläche des Flansches 24 mit dem gleichen Klebemittel beschichtet. Dann wird der Dehnungsmeßstreifen 36 in das Gehäuse 22 von oben eingesetzt und gegen die Membran nach unten weitergeführt. Weil der Durchmesser des eingekapselten Mittelteils 40 des Dehnungsmeßstreifens nur etwas kleiner als der Durchmesser des Flansches 24 ist, richtet sich dieser Mittel teil selbst aus wenn er mit der Membran über dem Epoxy-Phenol-Klebemittel in Berührung gebracht wird. Dann wird eine geringe Menge weiteres Klebemittel auf den Rand des Mittelteils des Dehnungsmeßstreifens 38 aufgebranht, der Block 58 wird über den Mittelteil des Dehnungsmeßstreifens in der dargestellten Weise geschoben und der Block 58 und der Dehnungsmeßstreifen werden an der Membran dadurch festgelegt, daß sie einer punktweisen Erwärmung bei ungefähr 1400C bei einem Druck von ungefähr 2,81 kp/cm2 ausgesetzt werden. Der Wärmefestlegungsvorgang erfolgt dadurch, daß der Block 58 mit einer erhitzten Stange oder einem erhitzten Stab in Berührung gebracht wird. Ein Ausgleichsdruck von ungefähr 2,81 kp/cm2 wird während dieses Festlegungs- oder Klebevorganges auf die Unterseite der Membran aufgebracht, um eine Verformung der Membran zu verhindern. Dieser Festlegungsvorgang wird durchgeführt, um den Dehnungsmeßstreifen an seinem Platz zu halten, so daß lediglich ein Teil des Dehnungsmeßstreifens an der Membran durch den Festlegungsvorgang befestigt werden muß.Then the sub-assembly is aligned so that the connector extends downward from the housing and the Sub-assembly is rotated at high speed in the axial direction, with the plane of the membrane horizontal is held. A measured drop of one diluted by a solvent Epoxy-phenolic adhesive is then applied to the center of the top surface of the Membrane dripped. The centrifugal force causes the adhesive to move almost instantaneously distributed to a thin, uniform and no longer sticky film. At the same In time, the upper surface of the flange 24 is coated with the same adhesive. Then the strain gauge 36 is inserted into the housing 22 from above and against the membrane continued downwards. Because the diameter of the encapsulated midsection 40 of the strain gauge is only slightly smaller than the diameter of the flange 24, this middle part aligns itself when it is over with the membrane the epoxy-phenolic adhesive is brought into contact. Then a minor one Amount of additional adhesive on the edge of the central part of the strain gauge 38 inflated, the block 58 is over the middle part of the strain gauge in as shown and the block 58 and the strain gauge are pushed fixed on the membrane by the fact that it is heated at points at approximately 1400C at a pressure of approximately 2.81 kgf / cm2. The heat setting process is done by the block 58 with a heated rod or a heated one Rod is brought into contact. An equalization pressure of approximately 2.81 kgf / cm2 becomes applied to the underside of the membrane during this fixing or gluing process, to prevent deformation of the membrane. This determination process is carried out to hold the strain gauge in place so that only a part of the strain gauge are attached to the membrane by the fixing process got to.

Bei dem bevorzugten Ausführungsverfahren werden die Lappenteile 42 des Dehnungsmeßstreifens als nächstes durch punktförmige Erhitzung an der mit Klebemittel beschichteten oberen Oberfläche des Flansches 24 befestigt, indem dieser Bereich bei geringem Druck auf ungefähr 150 0C erhitzt wird.In the preferred embodiment, the tab portions 42 the strain gauge next by punctiform heating on the adhesive coated top surface of the flange 24 attached by this area at low Pressure is heated to about 150 0C.

Als wahlweise Maßnahme kann eine (nicht gezeigte) Beschichtung oder ein Ring aus elektrisch isolierendem Material zwischen den Lappenteilen 42 und dem Flansch 24 und/oder zwischen den Enden der Lappenteile 42 und der Anschlußplatte 26 vorgesehen werden, um weitere Sicherheit dagegen zu schaffen, daß die Leitungen durch das Gehäuse kurzgeschlossen werden. Es sei jedoch bemerkt, daß die Klebemittelbeschichtung auf dem Flansch 24 und der aus Kunststoffmaterial bestehende Träger des Dehnungsmeßstreifens nicht leitend sind.As an optional measure, a coating (not shown) or a ring of electrically insulating material between the tab parts 42 and the Flange 24 and / or between the ends of the tab parts 42 and the connection plate 26 should be provided to provide further security against the lines be short-circuited through the housing. It should be noted, however, that the adhesive coating on the flange 24 and the carrier of the strain gauge made of plastic material are not conductive.

Die Anschlußplatte 26 wird dann in das Gehäuse 22 so eingesetzt, daß ihre Kontaktstreifen 54a bis 54d mit den entsprechenden Leitungen 46a bis 46d des Dehnungsmeßstreifens ausgerichtet sind und diese berühren. Vorzugsweise ist die Anschlußplatte ausreichend durchscheinend (oder durchsichtig), um eine optische Ausrichtung der Streifen 54 und der Leitungen 46 zu ermöglichen. Die Anschlußplatte 26 kann weiterhin an ihrem Platz durch einen Reibsitz mit dem Gehäuse 22 gehalten werden oder durch Verkleben mit Hilfe eines Klebemittels an dem Gehäuse unter Druck und Wärme. Wenn die Anschlußplatte 26 richtig mit den Anschlußteilen des Dehnungsmeßstreifens ausgerichtet ist, so wird das Ende 28 des Gehäuses über den Rand der Anschlußplatte umgebördelt, um auf diese Weise eine Lippe zu bilden, wie dies bei 32 gezeigt ist, die die Anschlußplatte und die Lappenteile des Dehnungsmeßstreifens fest gegen den Flansch 24 hält und damit die Streifen 54 in dauernder elektrischer Berührung mit den entsprechenden Dehnungsmeßstreifenleitungen 46 hält.The connection plate 26 is then inserted into the housing 22 so that their contact strips 54a to 54d with the corresponding lines 46a to 46d of the Strain gauges are aligned and touch them. Preferably the Connection plate sufficiently translucent (or clear) to provide an optical Align the strips 54 and the leads 46 to allow. The connection plate 26 can still be held in place by a friction fit with housing 22 or by gluing with the aid of an adhesive to the housing under pressure and warmth. When the terminal plate 26 is properly connected to the terminal parts of the strain gauge is aligned, the end 28 of the housing is over the edge of the connector plate crimped to form a lip as shown at 32 which the connection plate and the tab parts of the strain gauge firmly against the Flange 24 holds and thus the strip 54 in constant electrical contact with the corresponding strain gauge lines 46 holds.

Die resultierende Baugruppe kann nun elektrisch auf Kurzschlüsse überprUft werden. Die gesamte Anordnung wird dann in einen Ofen bei ungefähr isO0c für ungefähr 2 Stunden eingebracht, um das Klebemittel, das den Dehnungsmeßstreifen an der Membran und dem Gehäuse befestigt, auszuhärten. Während dieses Aushärtungsschrittes werden beide Seiten der Membran auf gleichen Drücken gehalten, und zwar vorzugsweise auf ungefähr 2,81 kp/cm2, und der Block 58 dient als Druckverteilungselement, um den Dehnungsmeßstreifen flach gegen die Membran zu halten, während das Klebemittel ausgehärtet wird. Obwohl der Block 58 an seinem Platz verbleibt, erfüllt er keine Funktion in dem fertigen Bauteil.The resulting assembly can now be checked electrically for short circuits will. The entire assembly is then placed in an oven at approximately isO0c for approximately 2 hours applied to the adhesive that attaches the strain gauge to the membrane and attached to the housing to cure. During this curing step will be both sides of the membrane at equal pressures held, namely preferably to about 2.81 kp / cm2, and the block 58 serves as a pressure distribution element, to hold the strain gauge flat against the membrane while the adhesive is cured. Although block 58 remains in place, it does not fulfill any Function in the finished component.

Obwohl das vorstehend beschriebene Verfahren bevorzugt wird, kann es abgeändert werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise kann die Aushärtung des Klebemittels zwischen dem Dehnungsmeßstreifen und der Membran als getrennter Schritt vor dem Einbau der Anschlußplatte durchgeführt werden, wobei in diesem Fall der Block 58 aus dem Gehäuse entfernt werden kann, bevor die Anschlußplatte 26 an ihrem Platz befestigt wird.Although the method described above is preferred, can it can be modified without departing from the scope of the invention. For example can harden the adhesive between the strain gauge and the membrane be performed as a separate step prior to installation of the connector plate, wherein in this case the block 58 can be removed from the housing before the connection plate 26 is fastened in place.

In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß es schwierig ist, Silikongummi dauernd mit anderen Materialien zu verkleben und daß bei der bevorzugten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Verfahrens das Epoxy-Phenol-Klebemittel eine Verbindung mit geringer Abschälfestigkeit zwischen dem Block 58 und dem Dehnungsmeßstreifen ergibt. Dies reicht jedoch aus, weil der einzige Zweck des Festlegens des Blockes an dem Dehnungsmeßstreifen darin besteht, dieses unter angelegten Luftdruck wirksam zu machen, damit der Dehnungsmeßstreifen flach gegen die Membran gedrückt wird, während das dazwischenliegende Klebemittel ausgehärtet wird.Daher kann der Block von dem Dehnungsmeßstreifen gelöst werden und lose in dem fertigen Gerät liegen, ohne daß seine Betriebsweise oder Genauigkeit beeinflußt wird, vorausgesetzt jedoch, daß der Block die Belüftungslöcher nicht versperrt. Das letztere Problem wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch vermieden, daß die Anschlußstifte 52 weit genug in das Gehäuse vorspringen, damit sie den Block 52 daran hindern, das Belüftungsloch 62 zu verschließen. Wenn hohle Anschlußstifte wie in Fig. 2 verwendet werden, wird das Problem des Versperrens der Belüftungslöcher dadurch vermieden, daß (nicht gezeigte) Ansätze oder Vorsprünge auf der oberen Seite des Blockes 58 vorgesehen werden, die diesen weit genug von der Anschlußplatte forthalten, damit die Durchlässe 66 nicht versperrt werden können.In this connection it should be noted that it is difficult to use silicone rubber to be permanently glued to other materials and that in the preferred embodiment of the method described above, the epoxy-phenolic adhesive is a compound with poor peel strength between block 58 and the strain gauge results. However, this is enough because the only purpose of setting the block on the strain gauge is to make this effective under applied air pressure to make the strain gauge pressed flat against the membrane, while the intervening adhesive is hardening. Therefore, the block are detached from the strain gauge and lie loosely in the finished device, without affecting its operation or accuracy, provided, however, that the block does not block the ventilation holes. The latter problem arises with the embodiment of FIG. 1 avoided in that the connecting pins 52 protrude far enough into the housing that they prevent block 52 from breaking the To close ventilation hole 62. When using hollow connector pins as in Fig. 2 the problem of blocking the ventilation holes is avoided by that (not shown) lugs or protrusions on the upper side of the block 58 are provided, which hold it far enough away from the connection plate, so that the passages 66 cannot be blocked.

Der Block 58kann außerdem aus anderen flexiblen Materialien wie z.B. Neopren oder Buna-N-Gummi hergestellt sein, daß andere Klebemittel beim Zusammenbauvorgang verwendet werden können und daß der Dehnungsmeßstreifen nicht eingekapselt werden muß (eine Einkapselung wird bevorzugt, weil sie den Dehnungsmeßstreifen gegen Feuchtigkeit unempfindlich macht). Wenn ein nicht eingekapselter Dehnungsmeßstreifen verwendet wird, wird es bevorzugt, den Block 58 aus Neopren herzustellen und diesen Block dauernd an dem Dehnungsmeßstreifen durch eine dazwischen angeordnete Klebeschicht zu befestigen, so daß der Block und das Klebemittel den Dehnungsmeßstreifen wirksam gegen Feuchtigkeit schützen. Als weitere Möglichkeit muß der Block 58 nicht durch ein Klebemittel an dem Dehnungsmeßstreifen befestigt werden, sondern er kann durch einen Reibsitz mit Teilen des Flansches 24 an seinem Platz gehalten werden.The block 58 can also be made of other flexible materials such as e.g. Neoprene or Buna-N rubber can be made using other adhesives during the assembly process can be used and that the strain gauges are not encapsulated must (encapsulation is preferred because it protects the strain gauge against moisture makes insensitive). If a non-encapsulated strain gauge is used it is preferred to make the block 58 from neoprene and that block permanently on the strain gauge through an adhesive layer arranged in between so that the block and adhesive effectively hit the strain gauge protect against moisture. As a further possibility, block 58 does not have to go through an adhesive can be attached to the strain gauge, but it can be through a friction fit with parts of the flange 24 are held in place.

Nach dem vorstehend beschriebenen Zusammenbau wird der vollständige Druckmeßwandler geprüft, um die Druckabdichtung der Membran zu prüfen, um sicherzustellen, daß alle elektrischen Verbindungen befriedigende Eigenschaften aufweisen und um die gesamten Betriebseigenschaften des Dehnungsmeßstreifens festzustellen.After the assembly described above, the complete Pressure transducers tested to test the pressure sealing of the diaphragm to ensure that all electrical connections have satisfactory properties and around determine the overall operational characteristics of the strain gauge.

Im Betrieb wird das Druck-Anschlußstück 12 an einer Leitung oder einem Behälter befestigt, der das Strömungsmittel enthält, dessen Druck gemessen werden soll. Zwei Anschlußstifte 54, die mit entgegengesetzten Enden der Brückenschaltung verbunden sind, beispielsweise die Anschlüsse 54a und 54d, werden mit einer (nicht gezeigten) Spannungsquelle verbunden, um die Brücke des Dehnungsmeßstreifens zu speisen. Das übrige Paar von Anschlußstiften wird mit einer Meßeinrichtung verbunden, beispielsweise einem (nicht gezeigten) Meßinstrument, das die Ausgangsspannung der Brücke mißt. Wenn der gemessene Druck des Strömungsmittels gleich dem Umgebungsdruck in der Kammer 64 ist, so wird die Membran nicht ausgelenkt mit dem Ergebnis, daß die Dehnungsstreifen-MeßbrUcke im Gleichgewicht ist und der Spannungsausgang an das Meßinstrument ist 0 zuzüglich einer gewissen Nullpunktsverschiebung. Wenn jedoch der über das Anschlußstück 12 zugeführte Druck nicht gldch dem Umgebungsdruck ist, so wird die Membran ausgelenkt, wodurch eine Zugbeanspruchung und eine sich daraus ergebende Dehnung in der Membran hervorgerufen wird.In operation, the pressure connector 12 is on a line or a Attached container that contains the fluid, the pressure of which is being measured target. Two connector pins 54 connected to opposite ends of the bridge circuit connected, for example the connections 54a and 54d, are marked with a (not voltage source connected to the bridge of the strain gauge Food. The remaining pair of connecting pins is connected to a measuring device, for example a measuring instrument (not shown) that measures the output voltage of the bridge measures. When the measured pressure of the fluid equals the ambient pressure in of the chamber 64, the diaphragm is not deflected with the result that the The stretch marks measuring bridge is in equilibrium and the voltage output to the The measuring instrument is 0 plus a certain zero offset. But when the pressure supplied via the connection piece 12 is not equal to the ambient pressure, so the membrane is deflected, creating a tensile stress and a result resulting elongation is caused in the membrane.

Weil die Widerstandsarme der Dehnungsmeßstreifen-Brücke einen Piezo-Widerstandseffekt aufweisen, ändert sich der Widerstand der Brückenarme des Dehr,ungsmeßstreifens proportional zur Dehnung, so daß die Brücke unsymmetrisch wird und einen Spannungsausgang an die Meßeinrichtung zusätzlich der Nullpunktsverschiebung liefert, die proportional zur Größe der Dehnung der Membran 12 und damit proportional zum Druckdifferential ist.Because the resistance arms of the strain gauge bridge have a piezo resistance effect have, changes the resistance of the bridge arms of the Dehr, ungsmeßstreifens proportional to the elongation so that the bridge becomes unbalanced and a voltage output to the measuring device additionally supplies the zero point shift, which is proportional to the size of the expansion of the membrane 12 and thus proportional to the pressure differential is.

Patentansprüche:Patent claims:

Claims

Claims: 1. Pressure transducer, g e k e n n n z e i c h n e t by a hollow housing (22) open at both ends with an internal shoulder (24), a membrane (32) which is arranged in the housing (22), with one side of the peripheral part of the membrane (32) rests against the shoulder (24), annular parts (20) which are in contact with the other side of the peripheral part of the diaphragm, a part (30) at one end of the housing (22) which extends over the annular parts (20) is bent and the annular parts (20) acted upon so that they the Clamp the peripheral part firmly against the shoulder (24), creating a hermetic seal is formed on the shoulder (24) between the membrane (32) and the housing (22), a strain gauge (36) with at least one electrical resistance element, which is connected to one side of the membrane (32), and electrical connection parts (26) attached to the housing (22) and electrically connected to the at least one resistance element are connected.

2. Pressure transducer according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the electrical connection parts have a connection plate (26) with electrical Contact parts (52, 54) comprise, and that the electrical contact parts are electrical are connected to the at least one resistance element.

3. Pressure transducer according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the strain gauge () 6) electrical connection lines (46) for the at least one electrical resistance element and that the electrical Contact parts (54) in intimate contact with the electrical connection lines (46) are held.

4. Pressure transducer according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the housing (22) has a second inner shoulder and a part (28) at the opposite end which extends over the peripheral portion of the connection plate (26) is bent and presses this peripheral part firmly against the second shoulder.

5. Pressure transducer according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the connection plate (26) closes one end of the housing and at least a passage (62,66) to flow pressure to one side of the diaphragm suspend.

6. Pressure transducer according to claim 1, g e k e n n z e i c h n e t through a connector (12) from the housing (22) and the annular parts (20) protrudes, the annular parts (20) being integral with the connecting piece (12) are formed and wherein the connecting piece (12) has a channel (16) for supply of pressurized fluid to one side of the membrane (32).

7. Pressure transducer according to claim 6, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the connecting piece (12) for attaching the pressure transducer to a suitable bracket is formed.

8. Pressure transducer according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the strain gauges (36) have a number of in a resistance bridge arranged electrical resistance elements (50, 52, 54, 56) with the membrane (32) are connected and has tab parts (42) with electrical lines (46), which are connected to the resistance elements that the tab parts (42) from of the membrane (32) and that the connection parts are electrically connected to the resistance elements are connected via these electrical lines (46).

9. Pressure transducer according to claim 8, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the electrical connection parts a circuit board (26) with separate Set up electrical contacts (tc4) for the electrical lines (46); Teisen and that the contact parts (54) against the lines (46) by cooperating parts the connection plate (26) and the housing (22) are clamped.

10. Pressure transducer according to claim 8, characterized in that g e k e n n z e i c fl -n e t that the strain gauge (36) has a tab portion (42) at each end and that the housing (22) has a second internal shoulder, the Tab parts (42) clamped between the second shoulder and the connection plate (26) are.

1. Pressure transducer according to claim 10, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the strain gauge (36) has four electrical resistance elements (50, 52, 54, 56) has that each tab part (42) has two lines (46a to 46d), that the connection plate has four electrical contact parts (54a to 54d) and that each contact part is electrically coupled to a different one of the lines (46a to 46d) is.

12. A method for manufacturing a pressure transducer according to one of the preceding claims, not shown by the steps of production a hollow housing which is open at its ends and an inwardly protruding one having a flange disposed between the ends, of inserting a membrane in one end of the housing so that the membrane rests against the flange, the mechanical Deformation of the wall of the housing at one end so that part of the wall is over the edge of the membrane is bent over and this edge is clamped against the flange, the manufacture of a strain gauge with a resistor bridge including a Main part and oppositely arranged flap parts, the in include lines arranged in a predetermined pattern for the bridge, des Inserting the strain gauge into the other end of the housing so that the Main part comes into contact with the membrane, with an adhesive between the Main part and the membrane is introduced, the gluing of at least a part of the main part with the membrane, the manufacture of a connection plate with a number of conductive segments arranged in a geometric pattern that is similar to that of the lines of the strain gauge, the arrangement of the connection plate in the other end of the housing such that the tab parts of the strain gauge are sandwiched between the terminal plate and the flange, each of the conductive segments aligned with the corresponding wire of the strain gauge is and is in electrical contact with it, and the mechanical deformation the wall of the housing at the other end so that part of the wall is over the edge the connection plate is bent over and the connection plate is clamped against the flange.

13. The method according to claim 12, characterized in that it is e t that both sides of the membrane are exposed to the same pressures during the main part of the strain gauge is glued to the membrane.

14. The method according to claim 12, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the assembled parts are heated to bond the main part of the strain gauge on the membrane to cure after the connection plate jammed with the flange.

15. The method according to claim 12, characterized in that it is e t that adhesive is thereby introduced between the strain gauge and the membrane will that a limited amount of a liquid adhesive is essentially applied to the membrane aufpen the center of this membrane is dropped after the membrane with the Flange has jammed and that the housing is rotated quickly, so that the centrifugal forces a distribution of the adhesive and the formation of a thin covering the membrane Evoke films.

L e r s e i t e