EP0756699A1 - Piezoresistiver drucksensor oder druckaufnehmer - Google Patents

Piezoresistiver drucksensor oder druckaufnehmer

Info

Publication number
EP0756699A1
EP0756699A1 EP96901300A EP96901300A EP0756699A1 EP 0756699 A1 EP0756699 A1 EP 0756699A1 EP 96901300 A EP96901300 A EP 96901300A EP 96901300 A EP96901300 A EP 96901300A EP 0756699 A1 EP0756699 A1 EP 0756699A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
housing
pressure sensor
pressure chamber
sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96901300A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans W. Keller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keller AG fuer Druckmesstechnik
Original Assignee
Keller AG fuer Druckmesstechnik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Keller AG fuer Druckmesstechnik filed Critical Keller AG fuer Druckmesstechnik
Publication of EP0756699A1 publication Critical patent/EP0756699A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection

Definitions

  • the invention relates to a piezoresistive pressure sensor or pressure sensor according to the preamble of claim 1.
  • Piezoresistive pressure cells are used millions of times in a wide variety of applications.
  • the measuring cells cannot be directly exposed to the aggressive medium.
  • they are preferably installed in a pressure chamber filled with oil and housed in a housing.
  • the pressure of the aggressive medium to be measured is transferred via the membrane into the pressure interior in the housing that receives the measuring cell.
  • FIGS. 4 to 6 show a conventional piezoresistive pressure sensor for measuring pressure in aggressive media. It is an absolute pressure transducer, which is explained below.
  • the piezoresistive pressure transducer shown in FIGS. 4 and 5 comprises a housing 1 and a connection housing 3, also referred to below as the housing front part, to which an external thread 5 is attached.
  • the housing 1 further comprises a transmission membrane housing 7.
  • the transmission membrane housing 7 has a hexagon key surface 9 comparable to a hexagon screw or nut.
  • the mentioned transmission membrane housing 7 adjoins the connection housing 3 in the axial direction and is welded to it along the weld seam 10.
  • the transmission membrane housing 7 contains a piezoresistive pressure measuring cell 13 in an oil-filled pressure chamber 15, which is separated by means of a flexible transmission membrane 17 from a fluid pressure chamber 19 provided in the connection housing 3, in which a pressure chamber 19 is provided
  • the pressure passage bore 20 introduced into the connection housing 3 may contain the aggressive medium whose pressure is to be measured.
  • the oil-filled measuring cell pressure chamber 15 is closed opposite to the transmission membrane 17 running transversely to the axial direction of the entire housing by a so-called glass lead-through 21, which is also referred to below as the rear plate.
  • Electrical contact conductors or contact pins 23 are passed through the glass bushing 21, on which the pressure measuring cell 13 located inside the measuring cell pressure chamber 15 in the transmission membrane housing 7 is electrically connected directly or, for example, via a film or print 25 comprising flexible conductor tracks is contacted.
  • a film or print 25 comprising flexible conductor tracks is shown in Figure 4 in the installed state and in Figure 5 in an enlarged detail.
  • the electrical connections can be made by means of gold or aluminum wires 25 'from the measuring cell to the contact conductors or pins 23.
  • a displacement body 27, preferably having the density of the oil medium, can also be inserted, preferably made of ceramic. Thereby, temperature-dependent changes in volume of the oil medium are minimized.
  • Measuring cell 13 (possibly sitting on the glass bushing 21) in the transmission membrane housing 7 in such a way that the glass bushing 21 with the measuring cell is placed unwelded on the transmission membrane housing 7 in its lower opening area at the end, in order then to place the entire arrangement in a so-called To put oil pot.
  • the oil pan is first evacuated and then filled with oil. The oil can then penetrate into the pressure chamber 15 accommodating the pressure measuring cell 13. When the interior is filled with oil, the glass bushing 21 is welded in the rear measuring cell housing section 7 and the pressure interior 15 is thereby sealed off.
  • the high production costs are mainly due to the manufacture of the mechanical parts, i.e. of the housing front part and the measuring cell housing section. Since all parts have to be welded to one another, all parts have to be made of rustproof or weldable steel, as a result of which the material and processing costs are increased again.
  • the object of the present invention is therefore to create a piezoresistive pressure transducer or pressure sensor which can also be used in particular for pressure measurement in aggressive media and which is much easier and / or less expensive to produce than the previously known solutions.
  • the object is achieved in accordance with the features specified in claim 1 and the features specified in claim 10.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the present invention surprisingly opens up the possibility of reducing the costs of the mechanical parts by up to 80% compared to conventional solutions through the novel construction. This results in a cost reduction in relation to the entire pressure sensor or pressure sensor of approximately 40%.
  • the construction according to the invention creates a pressure transducer and pressure sensor which can also be used for pressure measurement in aggressive media, without poorer measurement results being achieved compared to conventional solutions or the overall structure being less stressful than in the prior art known solution would be.
  • the cost reduction according to the invention results from the fact that the so-called front part of the housing can now be produced from less expensive materials such as brass, beryllium bronze or the like, ie from easily machinable materials.
  • the housing, including the connection housing which accommodates the transmission membrane housing, can be formed from such an inexpensive material.
  • a sleeve made of rustproof material delimiting the oil-filled pressure chamber which sleeve can be manufactured inexpensively.
  • the sleeve is preferably produced by cutting a corresponding tube to length. This means that there is no waste of the expensive steel part. The processing costs for this must also be described as extremely low.
  • the further essential advantage according to the invention is that many structural units can be soldered together in an oil furnace and then filled with oil, and that the hermetic sealing of the oil-filled pressure chamber is then carried out by welding, with the pressure measuring cell being received.
  • the weldable materials required for the welding process are reduced to a minimum.
  • the transmission membrane accommodated in the interior of the housing is now preferably connected to the sleeve consisting of stainless material in a hard soldering process.
  • soldering that is to say when the solder temperatures in the soldering furnace are reached, it can then be achieved that the solder flows in all gaps, for example between the membrane and the front part of the housing, between the membrane and the sleeve, and between the front part of the housing and the sleeve .
  • the construction according to the invention allows a large number of materials for the transducer housing surrounding the measuring cell and the measuring cell pressure space and for the transmission membrane located therein. Materials that are difficult to solder, such as stainless steel, can be made easier to solder by means of a surface coating, for example with nickel.
  • Inexpensive materials such as brass or beryllium bronze are used for the sensor housing for many applications. cases such as when using air conditioning or refrigeration systems are fully sufficient.
  • the corresponding annular space accommodating the sleeve made of stainless steel can therefore be designed to be extended in the axial direction over the height of the transmission membrane.
  • a sleeve extension piece is then accommodated in an axial extension to the sleeve and the edge of the transmission membrane, sandwiching between them, so that there is no direct material contact between the transmission membrane and the material of the transducer housing. This also eliminates the risk of possible corrosion due to different materials in contact.
  • extension sleeve and the actual sleeve surrounding the pressure chamber and the edge of the transmission membrane inserted between the adjacent end faces can preferably be welded to one another.
  • a housing can be used under certain circumstances, which housing parts made of non-weldable materials are connected by soldering. These housings which are soldered to one another likewise form a pressure interior, for example by accommodating a pressure measurement cell or in the case of a reference pressure gauge, the pressure interior then being connected to the measurement cell via a corresponding connecting line.
  • the interior filled with oil is then permanently sealed by means of a weldable pipe socket which is soldered into a corresponding hole in the housing and which, after filling, with the Oil can be sealed with a weldable plug.
  • the invention thus offers the possibility not only of using inexpensive non-weldable materials during the manufacturing process, but above all of these also preferably to be firmly and securely connected to one another in a soldering process.
  • soldering processes in a soldering furnace can be carried out simultaneously in several hundred pieces, and the corresponding pressure interiors can then be filled with oil.
  • inexpensive possibilities are created for finally sealing the pressure chamber filled with oil by welding.
  • the expensive weldable materials required for this are, however, both in terms of their quantitative share in the overall housing and in terms of their constructive, i.e. In particular, the design work involved is greatly minimized and simplified compared to conventional solutions.
  • the design principle according to the invention is not restricted to the application of a pressure sensor or pressure sensor for absolute pressure measurement.
  • the design principle according to the invention can equally be used for a pressure sensor and pressure sensor for measuring a reference or differential pressure.
  • FIG. 1 shows a schematic axial longitudinal section through an inventive Pressure sensor or pressure sensor for measuring an absolute pressure
  • FIG. 2 shows an axial sectional illustration comparable to FIG. 1 for the case of a pressure sensor or pressure sensor according to the invention for measuring a differential pressure
  • FIG. 3 shows an enlarged detail view in axial section of a measuring cell seated on a glass leadthrough
  • FIG. 4 shows a pressure transducer known according to the prior art, partly in axial section
  • FIG. 5 shows an enlarged detailed illustration to illustrate the connection of the pressure measuring cell to the contacting pins according to the prior art known from FIG. 4;
  • FIG. 6 shows an arrangement of the measuring cell on the glass leadthrough which differs from FIG. 5 according to the prior art.
  • this comprises a housing 1 with a connection housing 3 which covers the transmission membrane housing 7. takes hold.
  • the connection housing consists of inexpensive, non-weldable material such as brass, Beryllium bronze and the like, ie of materials that are easy to machine.
  • the transmission membrane can consist of any suitable materials, in particular of weldable steel material to increase the corrosion protection.
  • annular recess 31 which is open on the inside towards the bottom is incorporated into the housing 1, into which a pressure chamber sleeve 33 made of stainless material is inserted.
  • This sleeve can be manufactured very inexpensively and cut to length with the appropriate dimensions.
  • 1 includes two slightly modified exemplary embodiments, the one exemplary embodiment being shown to the right of the central axis.
  • the design variant to the right of the central axis is discussed below.
  • the transmission membrane 17 is placed on the step shoulder 35 of the housing 1 which delimits the axial length of the ring recess 33 and thus the pressure chamber sleeve 33 inserted therein.
  • the housing 1 in the area of the step 35, the measuring membrane 15 and the pressure chamber sleeve 33 are connected to one another in a brazing process.
  • the solder required for this is placed during the manufacture of the pressure transducer as a thin rondelle 37 on the peripheral edge of the transmission membrane 17 and the step 35 of the housing 1. The entire assembly is then placed in a soldering oven.
  • the solder flows into all the gaps, that is, between the transfer membrane 17 and the adjacent material section of the housing 1, that is to say the wall of the step 35, between the overlaps supporting membrane 17 and the pressure chamber sleeve 33, and between the cylindrical inner wall of the housing 1 in the area of the machined ring recess 31 and the adjacent outer wall of the pressure chamber sleeve 33 inserted therein.
  • the pressure chamber sleeve 33 is preferably manufactured and used with a sufficient wall thickness, with an annular gap 39 provided at a sufficient axial depth at the lower end of the housing ses 1 is introduced on the inside in the measuring cell housing section 5, so that there is a sufficient axial length between the circumferential cylinder jacket section of the pressure chamber sleeve 33 and a gap distance.
  • the transmission membrane 17 can also be produced from a large number of different materials. Materials that are difficult to solder, such as stainless steel, can be made easier to solder by a surface coating such as nickel.
  • FIG. 1 A further modification is shown on the axial sectional view in FIG. 1, which includes a further improved corrosion protection.
  • the ring recess 31 is designed to be longer than the height of the transmission membrane 17.
  • an extension sleeve 43 which is also made of rustproof material, preferably of the same material as the pressure chamber sleeve 33 and / or the transmission membrane, with a sandwich-like reception of the peripheral edge of the transmission membrane 17 as an extension of the pressure chamber sleeve 33 17.
  • the transfer Support membrane 17, the pressure chamber sleeve 33 and the Ver ⁇ extension sleeve 43 are welded together before assembly in the housing 1.
  • the unit which has been pre-machined and welded in this way can then be pushed into the elongated ring recess 31 from the lower end face into the housing 1 and then, as explained above, soldered to the housing 1.
  • a corresponding rondelle 37 consisting of solder is placed on the end sleeve ring of the extension sleeve 43 adjacent to the step 35, which is now higher, on the inner wall of the housing 1 before soldering.
  • any existing corrosion here may not, or practically, not impress the actual pressure measuring cell and, above all, the pressure measuring membrane.
  • At least one O-ring 47 can also be provided as a seal protection.
  • This can be inserted, for example, in an annular groove 45 machined from the inside into the material of the housing 1 in the ring recess 31, which then produces an additional sealing effect at a corresponding height on the circumference of the pressure chamber sleeve 33.
  • the unit consisting of the pressure chamber sleeve 33, the extension sleeve 43 and the membrane 17 and formed by welding to one another can in some cases only be used in the cylinder recess using the O-ring 47, the unit then, for example, by a circlip 49 or is held in position by another suitable mechanical measure.
  • the pressure chamber sleeve can 33 and the extension sleeve 43 are also not welded to their face-to-face contact area facing one another, at least partially sandwiching the edge of the transmission membrane 17, but are also soldered to one another.
  • the soldering is preferably carried out in the installed state in order to simultaneously carry out the soldering also to the inner wall of the outer or connecting housing 3.
  • FIGS. 2 and 3 A further exemplary embodiment of the invention of a pressure transducer or pressure sensor is shown with the aid of FIGS. 2 and 3, by means of which differential or reference pressures can also be measured.
  • a pressure chamber sleeve 33 is correspondingly installed in a corresponding annular recess 31 in the housing 1 and is soldered to the edge of the transmission membrane to form a step 35 of the housing 1.
  • an extension sleeve 43 can also be provided to improve the corrosion protection if an annular recess 31 in the housing 1 that goes beyond the height of the transmission membrane is machined in the housing 1.
  • the back plate 21, which is preferably in the form of a glass bushing 21, has a hole bushing 51, into which a tube 53 is tightly inserted, preferably glued.
  • a further external thread 55 is provided on the outer circumference of the housing, for example at the level of the pressure chamber 15 which receives the measuring cell and can be filled with oil, on which a fixing ring 57 with one on its lower end face provided and radially inwardly projecting ring flange 59 can be tightened.
  • the ring flange 59 engages behind a corresponding differential pressure housing part 63 which is provided with a radially outwardly projecting ring flange 61 and which can be firmly connected in axial extension to the connection housing 3 by tightening the fixing ring.
  • the structure is such that in the axial extension the differential pressure housing part 63 is followed by a lower housing part 65, which is connected to the front via a step shoulder 67 on the front side Differential pressure housing part 63 connects.
  • a further membrane 69 is installed at the level of the step heel so that the edge of the membrane 69 in turn comes to lie sandwiched between the relevant end face sections of the differential pressure housing part 63 and the housing lower part 65.
  • Both the differential pressure housing part 63 and the housing lower part 65 and the measuring membrane 69 can again be made from easily machinable and possibly inexpensive materials and can be soldered to one another in a soldering process, the solder in turn being carried out between the measuring membrane 69 and when the soldering process is carried out in the soldering furnace the differential pressure housing part 63 and the end-side housing lower part 65 flows and effects an overall seal there.
  • the differential pressure or reference pressure sensor shown in FIGS. 2 and 3 is assembled in such a way that, in contrast to the exemplary embodiment according to FIG Glass lead-through wires 23 are made shorter or shortened, flexible conductor tracks 73 being soldered to soldering points 75 at their free ends projecting downward through the glass lead-through.
  • the differential pressure housing part 63 has a cutout 77 through which the conductor tracks 73 are guided to the outside.
  • the reference pressure housing 62 consisting of the differential pressure housing part 63 and the housing lower part 65, is attached in an axial extension on the underside of the housing 1 provided for measuring the primary pressure. In this case, an O-ring 79 is previously inserted on the end face of the differential pressure housing part 63 opposite the connection housing 3 in a shallow recess formed there.
  • the O-ring 79 surrounds the tube 53 leading into the interior of the measuring cell and required for measuring the reference pressure, which is also surrounded by a coaxial tube 81 which axially projects beyond the tube 53 in the exemplary embodiment shown.
  • the coaxial tube 81 is seated in a corresponding axial bore in the differential pressure housing part 63, via which there is a connection to the pressure chamber 83, which can be filled with oil and delimited by the second transmission membrane.
  • the aforementioned O-ring 79 seals the oil-filled pressure chamber 83.
  • the reference pressure housing 62 is then fixed with respect to the primary housing 1 with the fixing ring 57 mentioned, the fixing ring 30 being increasingly and more firmly screwed onto the external thread 55.
  • the differential pressure Housing part 63 milled away a surface or recess 85 into which, when the fixing ring 57 is tightened by means of tools, the flexible conductor tracks 73 projecting radially outward can be bent away to protect them.
  • the semi-finished construction prepared in this way is then placed in the oil pot already mentioned, evacuated and oil is let into the reference pressure chamber 83, for which purpose the radial filling channel 87 with the steel pipe connection 89 inserted therein is provided, which is made of the material of the differential pressure housing part 63 is also soldered.
  • the steel pipe connection 89 formed from weldable material is also soldered simultaneously with the soldering of the membrane 69 or the soldering of the differential pressure housing part 63 with the housing lower part 65.
  • the oil filling opening 87 is closed with a pin 91, i.e. a plug 91 closed and sealed. Since the pin 91, like the steel tube insert 89, is made of weldable material, both can be optimally welded together.
  • External conductor tracks 93 can then be soldered to the externally exposed ends of the flexible conductor tracks 73 leading inwards into the housing.

Abstract

Ein verbesserter piezoresistiver Drucksensor bzw. ein verbesserter piezoresistiver Druckaufnehmer mit einer Druckmeßzelle (13), einem Übertragungsmembran-Gehäuse (7), welches aus einem Mantelgehäuseabschnitt, einer Übertragungsmembran (17) und einer Rückplatte (21) besteht, und mit einem meßmembranseitig liegenden Fluiddruckraum (19) zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus: Der Mantelgehäuseabschnitt des Übertragungsmembran-Gehäuses (7) umfaßt eine Druckkammerhülse (33), die Druckkammerhülse (33) und die Rückplatte (21) bestehen aus schweißfähigem Stahl, das Übertragungsmembran-Gehäuse (7) und damit die Druckkammerhülse (33) sind dichtend in einer Ringausnehmung (31) im Anschlußgehäuse (3) eingesetzt oder einsetzbar, das Anschlußgehäuse (3) besteht aus nicht oder nicht gut schweißfähigem Material, und die Druckkammerhülse (33) und die Rückplatte (21) sind unter gedichtetem Abschluß des in dem dadurch gebildeten Meßzellen-Druckinnenraum (15) vorgesehe1en Druckübertragungs-Mediums dauerhaft dicht verschweißt.

Description

Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer
Die Erfindung betrifft einen piezoresistiven Drucksensor oder Druckaufnehmer nach dem Oberbegriff des Anspruches l.
Piezoresistive Druckzellen werden millionenfach in unter¬ schiedlichsten Anwendungsfällen eingesetzt.
Insbesondere bei der Druckmessung von aggressiven Medien können die Meßzellen dem aggressiven Medium nicht direkt ausgesetzt werden. Sie werden dazu bevorzugt in einem mit Öl befüllten in einem Gehäuse untergebrachten Druckraum eingebaut. Der zu messende Druck des aggressiven Mediums überträgt sich über die Membran in den die Meßzelle auf¬ nehmenden Druckinnenraum im Gehäuse.
Figuren 4 bis 6 zeigen dabei einen herkömmlichen piezore- sistiven Druckaufnehmer zur Druckmessung in aggressiven Medien. Es handelt sich dabei um einen Absolut-Druck-Auf- nehmer, der nachfolgend erläutert wird. Der in Figur 4 und 5 gezeigte piezoresistive Druckaufneh¬ mer umfaßt ein Gehäuse 1 und ein nachfolgend auch als Ge¬ häuse-Vorderteil bezeichnetes Anschlußgehäuse 3, an wel¬ chem ein Außengewinde 5 angebracht ist. Ferner umfaßt das Gehäuse 1 ein Übertragungsrnembran-Gehäuse 7.
Das Übertragungsrnembran-Gehäuse 7 weist eine Sechskant- Schlüsselfläche 9 vergleichbar einer Sechskant-Schraube oder -Mutter auf.
Das erwähnte Übertragungsrnembran-Gehäuse 7 schließt sich in Axialrichtung an das Anschlußgehäuse 3 an und ist mit diesem längs der Schweißnaht 10 verschweißt.
Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß dem Übertragungsrnembran- Gehäuse 7 eine piezoresistive Druckmeßzelle 13 in einem ölbefüllten Druckraum 15 untergebracht ist, der mittels einer flexiblen Übertragungsmembran 17 von einem im An¬ schlußgehäuse 3 vorgesehenen Fluid-Druckraum 19 getrennt ist, in welchem also über eine im Anschlußgehäuse 3 einge¬ brachte Druckdurchlaßbohrung 20 das unter Umständen ag¬ gressive Medium ansteht, dessen Druck gemessen werden soll.
Der ölbefüllte Meßzellen-Druckraum 15 ist gegenüberliegend zur quer zur Axialrichtung des gesamten Gehäuses verlau¬ fenden Übertragungsmembran 17 durch eine sogenannte, einen Stufenabsatz aufweisende Glasdurchführung 21 verschlossen, die nachfolgend auch als Rückplatte bezeichnet wird. Durch die Glasdurchführung 21 sind elektrische Kontaktleiter bzw. Kontaktstifte 23 hindurchgeführt, an denen innenlie¬ gend direkt oder beispielsweise über einen eine flexible Leiterbahnen umfassenden Film oder Print 25 die im Meßzel¬ len-Druckraum 15 im Übertragungsrnembran-Gehäuse 7 innen- liegende Druckmeßzelle 13 elektrisch kontaktiert ist. Die Verwendung eines derartigen Films 25 mit flexiblen Leiter- bahnen ist in Figur 4 im eingebauten Zustand und in Figur 5 in vergrößerter Detaildarstellung wiedergegeben. In Figur 6 ist dargestellt, daß die elektrischen Verbindungen mittels Gold- oder Aluminiumdrähten 25' von der Mezßzelle zu den Kontaktleitern oder -stiften 23 hergestellt werden kann.
Die elektrischen Anschlüsse an den nach außen, d.h. an den durch die Glasdurchführung 21 nach unten überstehenden Kontaktstiften 23 sind bei dem nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 nicht dargestellt.
Zur Verringerung des gesamten Ölvolumens im Druckinnenraum kann bei Bedarf ferner noch ein vorzugsweise die Dichte des Ölmediums aufweisender Verdrängungskörper 27 vorzugs¬ weise aus Keramik eingefügt werden. Dadurch werden tempe¬ raturabhängige Volumenänderungen des Ölmediums minimiert.
Bei diesem bekannten Druckaufnehmer erfolgt der Einbau der
Meßzelle 13 (gegebenenfalls auf der Glasdurchführung 21 sitzend) in das Übertragungsmembran-Gehäuse 7 derart, daß die Glasdurchführung 21 mit der Meßzelle unverschweißt auf das Übertragungsrnembran-Gehäuse 7 in dessen stirnseitigen unteren Öffnungsbereich aufgelegt wird, um dann die ge¬ samte Anordnung in einen sogenannten Öltopf zu legen. Der Öltopf wird zunächst evakuiert und dann mit Öl befüllt. Das Öl kann dann in den die Druckmeßzelle 13 aufnehmenden Druckraum 15 eindringen. Wenn der Innenraum mit Öl gefüllt ist, wird die Glasdurchführung 21 im rückwärtigen Meßzel¬ len-Gehäuseabschnitt 7 verschweißt und dadurch der Druck- Innenraum 15 dicht abgeschlossen.
In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, daß die höchste Sicherheit bei derartigen Druckaufnehmern dann hergestellt wird, wenn der mit einer inkompressiblen Flüssigkeit (im gezeigten Ausführungsbeispiel Öl) befüllte Druckinnenraum 15 durch Anwendung eines Schweißverfahrens dauerhaft dicht geschlossen wird.
Die erläuterten nach dem Stand der Technik bekannten Druckaufnehmer bzw. Drucksensoren haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Nachteilig sind aber die durchaus ver¬ gleichsweise hohen Gestehungskosten für derartige Aufneh¬ merköpfe, die vor allem zur Druckmessung in aggressiven Medien eingesetzt werden sollen.
Die hohen Gestehungskosten entfallen vor allem auf die Herstellung der mechanischen Teile, d.h. des Gehäuse-Vor¬ derteils und des Meßzellen-Gehäuseabschnittes. Da alle Teile miteinander verschweißt werden müssen, müssen alle Teile in rostfreiem oder schweißbarem Stahl gefertigt werden, wodurch die Material- und Bearbeitungskosten noch¬ mals erhöht werden.
Es ist grundsätzlich zwar bereits aus der DE 26 30 640 B2 bekannt gewesen, beispielsweise zur Kostenerniedrigung die sogenannte Glasdurchführung aus einem Sockelmaterial aus korrosionsbeständigem Weicheisen herzustellen. Allerdings ist bei derartigen Druckmeßzellen-Baueinheiten die Ölbe- füllung nicht unter Schweißen der Abdichtung des die Me߬ zelle aufnehmenden Druckraumes erfolgt, weshalb die anhand der Figuren 4ff beschriebene heutige Generation von Druck¬ aufnehmern der damaligen bei weitem überlegen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher einen piezoresistiven Druckaufnehmer oder Drucksensor zu schaf¬ fen, der ebenfalls insbesondere zur Druckmessung in ag¬ gressiven Medien eingesetzt werden kann, und der dabei gegenüber den bisher bekannt gewordenen Lösungen deutlich einfacher und/oder kostengünstiger herstellbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An¬ spruch 1 bzw. den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen ge¬ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mittels der vorliegenden Erfindung wird in durchaus über¬ raschender Weise die Möglichkeit eröffnet, durch die neu¬ artige Konstruktion die Kosten der mechanischen Teile um bis zu 80% gegenüber herkömmlichen Lösungen zu reduzieren. Dies ergibt eine Kostenreduzierung bezogen auf den gesam¬ ten Druckaufnehmer oder Drucksensor von etwa 40%.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird dabei ein Druckaufnehmer und Drucksensor geschaffen, der auch zur Druckmessung in aggressiven Medien eingesetzt werden kann, ohne daß dabei gegenüber herkömmlichen Lösungen schlechte¬ re Meßergebnisse erzielt werden oder der Gesamtaufbau weniger beanspruchbar als bei der nach dem Stand der Tech¬ nik bekannten Lösung wäre.
Die erfindungsgemäße Kostenreduzierung ergibt sich da¬ durch, daß nunmehr das sogenannte Gehäuse-Vorderteil aus preiswerteren Materialien wie beispielsweise Messing, Berilliumbronze oder ähnlichem hergestellt werden kann, also aus leicht bearbeitbaren Materialien. Dabei kann das Gehäuse einschließlich des das Übertragungsrnembran-Gehäuse aufnehmende Anschlußgehäuse aus einem derartigen kosten¬ günstigen Material gebildet sein.
Lediglich im Inneren wird eine den mit Öl befüllten Druck¬ raum begrenzende Hülse aus rostfreiem Material eingelegt, die kostengünstig fertigbar ist. Bevorzugt wird die Hülse durch Ablängen eines entsprechenden Rohres hergestellt. Dadurch entstehen keine Abfälle des teuren Stahlteiles. Auch die Bearbeitungskosten hierfür müssen als ausgespro¬ chen gering bezeichnet werden. Durch Verwendung dieses kostengünstigen schweißfähigen Stahlteiles ergibt sich die Möglichkeit, den die Druckme߬ zelle aufnehmenden Druckinnenraum durch Verschweißen mit der Rückplatte, also der Glasdurchführung dauerhaft ab- zudichten.
Der weitere wesentliche erfindungsgemäße Vorteil ist, daß viele Baueinheiten gemeinsam in einem Ölofen miteinander verlötet und anschließend mit Öl befüllt werden können, und daß anschließend die hermetische Abdichtung des mit Öl befüllten Druckraumes unter Aufnahme der Druckmeßzelle durch Schweißen erfolgt. Dabei sind die für den Schwei߬ vorgang benötigten schweißfähigen Materialien auf ein Minimum reduziert.
Die im Gehäuse-Innenraum untergebrachte Übertragungsmem- bran wird nunmehr mit der aus rostfreiem Material beste¬ henden Hülse vorzugsweise in einem Hartlot-Prozeß verbun¬ den.
Während des Verlötens, also bei Erreichen der Lot-Tempera¬ turen im Lötofen, kann dann erreicht werden, daß das Lot in allen Spalten, also beispielsweise zwischen Membran und Gehäuse-Vorderteil, zwischen Membran und Hülse, sowie zwischen Gehäuse-Vorderteil und Hülse fließt.
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt eine Vielzahl von Materialien für das die Meßzelle und den Meßzellen- Druckraum umgebende Aufnehmer-Gehäuse sowie für die darin befindliche Übertragungsmembran. Schwer verlötbare Mate¬ rialien wie rostfreier Stahl können durch eine Oberflä- chenbeschichtung beispielsweise mit Nickel leichter lötbar gemacht werden.
Kostengünstige Materialien wie Messing oder Berilliumbron¬ ze sind für das Aufnehmer-Gehäuse für viele Anwendungs- fälle wie beispielsweise beim Einsatz von Klima- oder Kälteanlagen voll ausreichend. Bei besonders kritischen Anwendungen kann deshalb der entsprechende, die aus rost¬ freiem Stahl bestehende Hülse aufnehmende Ringraum über die Höhe der Übertragungsmembran in Axialrichtung verlän¬ gert ausgebildet sein. In dieser bevorzugten Ausführungs¬ form der Erfindung wird dann in axialer Verlängerung zur Hülse und den Rand der Übertragungsmembran sandwichartig dazwischen aufnehmend ein Hülsen-Verlängerungsstück unter- gebracht, so daß zwischen der Übertragungsmembran und dem Material des Aufnehmer-Gehäuses kein unmittelbarer Materi¬ alkontakt besteht. Dadurch wird die Gefahr möglicher Kor¬ rosionen aufgrund unterschiedlicher in Kontakt stehender Materialien ebenfalls ausgeschlossen.
Auch hier können bevorzugt die Verlängerungshülse sowie die eigentliche den Druckraum umgebende Hülse und der zwi¬ schen den angrenzenden Stirnseiten eingelegte Rand der Übertragungsmembran miteinander verschweißt sein.
Darüber hinaus ist in einer Weiterbildung der Erfindung auch noch die Verwendung von einem oder mehreren O-Ringen zur Erzielung einer weiteren Abdichtungwirkung möglich.
In einer bevorzugt alternativen Ausführungsform kann unter Umständen ein Gehäuse verwendet werden, das aus nicht schweißfähigen Materialien bestehenden Gehäuseteilen durch Löten verbunden ist. Diese miteinander verlöteten Gehäuse bilden ebenfalls einen Druckinnenraum beispielsweise unter Aufnahme einer Druckmeßzelle oder im Falle eines Referenz¬ druckmessers, wobei dann der Druckinnenraum über eine entsprechende Verbindungsleitung mit der Meßzelle in Ver¬ bindung steht. Eine dauerhafte Abdichtung des mit Öl be¬ füllten Innenraums erfolgt dann mittels eines schweißfä- higen Rohrstutzens, der in eine entsprechende Bohrung im Gehäuse eingelötet ist und der nach dem Befüllen mit dem Öl mittels eines schweißfähigen Pfropfens verschlossen werden kann.
Die Erfindung bietet somit die Möglichkeit während des Herstellungsprozesses nicht nur kostengünstige nicht- schweißfähige Materialien zu verwenden, sondern vor allem auch diese bevorzugt in einem Lötvorgang miteinander fest und sicher zu verbinden. Dadurch werden nicht nur materi¬ albedingt, sondern auch herstellungsbedingt deutliche Ko- stenvorteile erzielt, da Lötverfahren in einem Lötofen zu mehreren hundert Stück gleichzeitig durchgeführt werden können, wobei anschließend dann die entsprechenden Druk- kinnenräume mit Öl befüllt werden können. Sowohl bei der eingangs genannten wie bei der zuletzt genannten Lösung sind preisgünstige Möglichkeiten geschaffen, den mit Öl befüllten Druckraum dann endgültig durch Schweißen abzu¬ dichten. Die hierfür benötigten teuren schweißfähigen Materialien sind dabei aber sowohl bezüglich ihres quanti¬ tativen Anteils am Gesamtgehäuse wie im Hinblick auf ihren konstruktiven, d.h. insbesondere formgestalterischen Be¬ arbeitungsaufwandes gegenüber herkömmlichen Lösungen stark minimiert und vereinfacht.
Das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip ist aber nicht auf den Anwendungsfall eines Druckaufnehmers oder Druck¬ sensors für die Absolutdruckmessung eingeschränkt. Das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip kann vom Grundsatz her gleichermaßen auch für einen Drucksensor und Druck¬ aufnehmer zur Messung eines Referenz- oder Differenzdruk- kes eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren noch weiter erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 : eine schematische axiale Längsschnittdar¬ stellung durch einen erfindungsgemäßen Druckaufnehmer bzw. Drucksensor zur Mes¬ sung eines Absolutdruckes;
Figur 2 eine axiale Schnittdarstellung vergleich¬ bar zur Figur 1 für den Fall eines erfin¬ dungsgemäßen Druckaufnehmers bzw. Druck¬ sensors zur Messung eines Differenzdruk- kes;
Figur 3 eine vergrößerte Detaildarstellung im Axi¬ alschnitt einer auf einer Glasdurchführung sitzenden Meßzelle ;
Figur 4 einen nach dem Stand der Technik bekannter Druckaufnehmer teilweise im Axialschnitt;
Figur 5 eine vergrößerte Detaildarstellung zur Verdeutlichung des Anschlusses der Druck¬ meßzelle an den Kontaktierungsstiften ge¬ mäß dem nach Figur 4 bekannten Stand der Technik; und
Figur 6 eine zu Figur 5 abweichende Anordnung der Meßzelle auf der Glasdurchführung nach dem Stand der Technik.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 im weiteren erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen, wie in den nach dem Stand der Technik bekannten Druckaufnehmern gemäß den Figuren 4 bis 5, gleiche Teile betreffen.
Im ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckaufnehmers oder Drucksensors gemäß Figur 1 umfaßt dieser im Gegensatz zu den bekannten Druckaufnehmern gemäß den Figuren 4 bis 6 ein Gehäuse 1 mit einem Anschlußgehäu¬ se 3 , welches das Übertragungsmembran-Gehäuse 7 über- greift. Dabei besteht das Anschlußgehäuse aus kostengün¬ stigem, nicht schweißbaren Material wie Messing, Berilli- umbronze und dergleichen, also aus Materialien, die leicht bearbeitbar sind. Die Übertragungsmembran kann aus belie- bigen geeigneten Materialien, insbesondere aus schweißfä¬ higem Stahlmaterial zur Erhöhung des Korrosionsschutzes bestehen.
Im Bereich des Übertragungsmembran-Gehäuses 7 ist im ge- zeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 eine innenseitig nach unten hin offene Ringausnehmung 31 in das Gehäuse 1 eingearbeitet, in welches eine Druckkammer-Hülse 33 aus rostfreiem Material eingelegt ist. Diese Hülse kann sehr kostengünstig gefertigt werden und mit dem Rohr mit den entsprechenden Dimensionen abgelängt werden.
Figur 1 umfaßt dabei zwei leicht abgewandelte Ausführungs¬ beispiele, wobei das eine Ausführungsbeispiel rechts von der Zentralachse dargestellt ist. Nachfolgend wird zu- nächst auf die Ausführungsvariante rechts von der Zentral- achse eingegangen.
An den die Axiallänge der Ringausnehmung 33 und damit der darin eingelegten Druckkammerhülse 33 begrenzenden Stufen- absatz 35 des Gehäuses 1 ist die Übertragungsmembran 17 gelegt. Das Gehäuse 1 im Bereich des Stufenabsatzes 35, die Meßmembran 15 und die Druckkammerhülse 33 sind in einem Hartlot-Prozeß miteinander verbunden. Das dazu benö¬ tigte Lot wird während der Herstellung des Druckaufnehmers als dünne Rondelle 37 am umlaufenden Rand der Übertra- gungsmembran 17 und dem Stufenabsatz 35 des Gehäuses 1 gelegt. Die gesamte Anordnung wird dann in einen Lötofen gegeben. Sobald die Löttemperatur erreicht ist, fließt das Lot in alle Spalten, also zwischen die Übertragungsmembran 17 und dem angrenzenden Materialabschnitt des Gehäuses 1, also der Wand des Stufenabsatzes 35, zwischen die Über- tragungs embran 17 und die Druckkammerhülse 33, sowie zwischen die zylindrische Innenwandung des Gehäuses 1 im Bereich der eingearbeiteten Ringausnehmung 31 und der angrenzenden Außenwandung der darin eingesetzten Druckkam- merhülse 33.
Damit die Glasdurchführung 21 nach dem Einbau nicht durch mögliche thermische Spannungen beschädigt wird, wird die Druckkammerhülse 33 bevorzugt mit einer ausreichenden Wandungsdicke hergestellt und verwendet, wobei gegebenen¬ falls zudem ein in ausreichender axialer Tiefe vorgesehe¬ ner Ringspalt 39 am unteren stirnseitigen Ende des Gehäu¬ ses 1 im Meßzellen-Gehäuseabschnitt 5 innenseitig einge¬ bracht ist, so daß ein Spaltabstand zu einem umlaufenden Zylindermantelabschnitt der Druckkammerhülse 33 in aus¬ reichender Axiallänge vorhanden ist.
Ebenso wie das Gehäuse 1 kann auch die Übertragungsmembran 17 aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien herge- stellt sein. Schwer verlötbare Materialien wie rostfreier Stahl können durch eine Oberflächenbeschichtung wie Nickel leichter lötbar gemacht werden.
In Figur 1 ist auf der Axialschnittdarstellung eine weite- re Abwandlung gezeigt, die einen nochmals verbesserten Korrosionsschutz umfaßt.
Bei der Abwandlung in Figur 1 auf der linken Seite der Zentralachse ist die Ringausnehmung 31 über die Höhe der Übertragungsmembran 17 hinaus verlängert ausgebildet. Dort ist unter sandwichartiger Aufnahme des umlaufenden Randes der Ubertragungsmembran 17 in Verlängerung der Druckkam¬ merhülse 33 noch eine Verlängerungshülse 43 vorgesehen, die ebenfalls aus rostfreiem Material gefertigt ist, vor- zugsweise aus dem gleichen Material wie die Druckkammer¬ hülse 33 und/oder die Ubertragungsmembran 17. Die Über- tragungsmembran 17, die Druckkammerhülse 33 und die Ver¬ längerungshülse 43 werden vor der Montage im Gehäuse 1 miteinander verscheißt. Die so vorbearbeitete und ver¬ schweißte Einheit kann dann in die verlängerte Ringausneh- ung 31 von der unteren Stirnseite her in das Gehäuse 1 eingeschoben und dann, wie vorstehend erläutert, mit dem Gehäuse 1 verlötet werden. In diesem Fall ist eine ent¬ sprechende aus Lot bestehende Rondelle 37 an dem stirn¬ seitigen Hülsenring der Verlängerungshülse 43 benachbart zu dem nunmehr höher liegenden Stufenabsatz 35 an der Innenwandung des Gehäuses 1 vor dem Verlöten gelegt.
Auch wenn unterschiedliche Materialien für das Gehäuse 1 und die Verlängerungshülse 43 verwendet werden, so können aufgrund der unterschiedlichen Materialien hier eventuell bestehende Korrosionen die eigentliche Druckmeßzelle und vor allem die Druckmeßmembran nicht oder praktisch nicht beeindrucken.
Wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 linksliegend zur Axialachse eingezeichnet ist, kann ferner auch noch zumindest ein O-Ring 47 als Dichtungsschutz vorgesehen sein. Dieser kann beispielsweise in einer in der Ringaus¬ nehmung 31 von innen her in das Material des Gehäuses 1 eingearbeiteten Ringnut 45 eingelegt sein, der dann eine zusätzliche Dichtwirkung in entsprechender Höhe am Um- fangs antel zur Druckkammerhülse 33 bewirkt. Die aus der Druckkammerhülse 33, der Verlangerungshulse 43 und der Membran 17 bestehende und durch Verschweißen miteinander gebildete Einheit kann in diesem Falle unter Umständen nur unter Verwendung des O-Ringes 47 in die Zylinderausneh ung eingesetzt werden, wobei die Einheit dann beispielsweise durch einen Seegerring 49 oder durch eine andere geeignete mechanische Maßnahme in Position gehalten wird.
Alternativ und abweichend können aber die Druckkammerhülse 33 und die Verlängerungshülse 43 auch an ihren aufeinander zu weisenden stirnseitigen Kontaktbereich unter zumindest teilweiser sandwichartiger Aufnahme des Randes der Uber¬ tragungsmembran 17 nicht verschweißt, sondern ebenfalls miteinander verlötet werden. Die Verlötung erfolgt dabei bevorzugt in eingebautem Zustand, um gleichzeitig die Ver¬ lötung auch zur Innenwandung des Außen- oder Anschlußge¬ häuses 3 zu bewerkstelligen.
Anhand von Figur 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbei¬ spiel der Erfindung eines Druckaufnehmers bzw. Drucksen¬ sors gezeigt, mittels dessen auch Differenz- oder Refe¬ renzdrücke gemessen werden können.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist in einer entspre¬ chenden Ringausnehmung 31 im Gehäuse 1 eine Druckkammer¬ hülse 33 entsprechend eingebaut und mit dem Rand der Ube¬ rtragungsmembran zum Stufenabsatz 35 des Gehäuses 1 ver¬ lötet. Auch hier kann abweichend von der zeichnerischen Darstellung noch eine Verlängerungshülse 43 zur Verbes¬ serung des Korroεionschutzes vorgesehen sein, wenn im Gehäuseinnenraum 7 eine über die Höhe der Ubertragungsmem¬ bran hinausgehende Ringausnehmung 31 im Gehäuse 1 einge¬ arbeitet ist.
Gemäß der zeichnerischen Darstellung nach Figur 2 und 3 weist hier die vorzugsweise in Form einer Glasdurchführung 21 ausgebildete Rückplatte 21 eine Lochdurchführung 51, auf, in welche ein Röhrchen 53 dicht eingefügt, vorzugs- weise eingeklebt ist.
Abweichend zu dem in Figur 1 dargestellten Gehäuse 1 ist am Gehäuseaußenumfang, beispielsweise in Höhe des die Meßzelle aufnehmenden und mit Öl befullbaren Druckraumes 15 ein weiteres Außengewinde 55 vorgesehen, auf welchem ein Fixierring 57 mit einem an seiner unteren Stirnseite vorgesehenen und nach innen radial vorstehenden Ring¬ flansch 59 festdrehbar ist.
Der Ringflansch 59 hintergreift in axialer Verlängerung zum Röhrchen 53 ein entsprechendes mit einem radial nach außen vorstehenden Ringflansch 61 versehenes Differenz¬ druck-Gehäuseteil 63, welches durch Festdrehen des Fixier¬ ringes fest in axialer Verlängerung mit dem Anschlußgehäu¬ se 3 verbunden werden kann.
Wenn es sich bei der Messung des Differenzdruckes nicht um ein aggressives Medium handelt, ist der Aufbau derart, daß in axialer Verlängerung sich an das Differenzdruck-Gehäu¬ seteil 63 ein Gehäuse-Unterteil 65 anschließt, welches sich über einen stirnseitigen Stufenansatz 67 stirnseitig an das Differenzdruck-Gehäuseteil 63 anschließt.
In Höhe des Stufenabsatzes ist in diesem Ausführungsbei- spiel eine weitere Membran 69 so eingebaut, daß der Rand der Membran 69 wiederum sandwichartig zwischen den betref¬ fenden Stirnseitenabschnitten des Differenzdruck-Gehäuse¬ teils 63 und des Gehäuse-Unterteils 65 zu liegen kommt.
Sowohl das Differenzdruck-Gehäuseteil 63 wie das Gehäuse- Unterteil 65 und die Meßmembran 69 können dabei wieder aus leicht bearbeitbaren und gegebenenfalls kostengünstigen Materialien hergestellt und in einem Lötprozeß miteinander verlötet werden, wobei bei Durchführung des Lötprozesses im Lötofen das Lot wiederum zwischen die Meßmembrane 69 und das Differenzdruck-Gehäuseteil 63 sowie den stirnsei¬ tigen Gehäuse-Unterteils 65 fließt und dort eine gesamte Abdichtung bewirkt.
Der Zusammenbau des in Figur 2 und 3 gezeigten Differenz- druck- oder Referenzdruck-Aufnehmers erfolgt derart, daß im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 die Glasdurchführungsdrähte 23 kürzer gestaltet sind oder gekürzt werden, wobei an deren durch die Glasdurchführung nach unten überstehenden freien Enden flexible Leiterbah¬ nen 73 an Lötpunkten 75 angelötet werden. Das Differenz- druck-Gehäuseteil 63 verfügt über eine Aussparung 77, durch die die Leiterbahnen 73 nach außen geführt sind. Das aus dem Differenzdruck-Gehäuseteil 63 und dem Gehäuse-Un¬ terteil 65 bestehende Referenzdruck-Gehäuse 62 wird in axialer stirnseitiger Verlängerung an der Unterseite des zur Messung des Pri ärdruckes vorgesehenen Gehäuses 1 angebaut. Dabei wird zuvor an der dem Anschlußgehäuse 3 gegenüberliegenden Stirnseite des Differenzdruck-Gehäuse¬ teils 63 in einer dort ausgebildeten flachen Vertiefung ein O-Ring 79 eingelegt. Der O-Ring 79 umgibt das in den Meßzellen-Innenraum führende und zur Messung des Referenz¬ druckes benötigte Röhrchen 53, welches zudem von einem Koaxialrohr 81 umgeben ist, welches das Röhrchen 53 im gezeigten Ausführungsbeispiel in Axialrichtung axial über¬ ragt. Das Koaxialrohr 81 sitzt dabei in einer entsprechen- den Axialbohrung im Differenzdruck-Gehäuseteil 63, worüber eine Verbindung zu dem mit Öl befullbaren und durch die zweite Ubertragungsmembran begrenzten Druckraum 83 be¬ steht.
Der erwähnte O-Dichtring 79 dichtet die mit Öl befüllbare Druckkammer 83 ab.
Mit dem erwähnten Fixierring 57 wird dann das Referenz¬ druckgehäuse 62 gegenüber dem primären Gehäuse 1 fixiert, wobei der Fixierring 30 auf das Außengewinde 55 zunehmend weiter und fester aufgedreht wird.
Damit die als elektrische Verbindung zur Meßzelle benötig¬ ten und erwähnten flexiblen Leiterbahnen 73 beim mechani- sehen Fixieren und Festdrehen des Fixierringes 57 nicht beschädigt werden, ist am Außenumfang des Differenzdruck- Gehäuseteils 63 eine Fläche oder Ausnehmung 85 weggefräst, in die beim Festdrehen des Fixierringes 57 mittels Werk¬ zeugen die nach außen radial überstehenden flexiblen Lei¬ terbahnen 73 zu deren Schutz weggebogen werden können.
Die so vorbereitete Halbfertigkonstruktion wird dann in den bereits erwähnt Öltopf gelegt, evakuiert und Öl in die Referenzdruckkammer 83 eingelassen, wozu der ra-diale Befüllungskanal 87 mit dem darin eingesetzten Stahlrohr- Anschluß 89 vorgesehen ist, der mit dem Material des Dif¬ ferenzdruck-Gehäuseteils 63 ebenfalls verlötet ist.
Die Verlötung des aus schweißfähigem Material gebildeten Stahlrohr-Anschlusses 89 erfolgt ebenfalls gleichzeitig mit dem Verlöten der Membran 69 bzw. dem Verlöten des Differenzdruck-Gehäuseteils 63 mit dem Gehäuse-Unterteil 65.
Wenn der Referenzdruckkammer-Raum 83 mit Öl befüllt ist (wobei das Öl bis in das Innere der Meßzelle 13 fließt) , wird die Ölabfüllöffnung 87 mit einem Zapfen 91, d.h. einem Verschlußzapfen 91 geschlossen und abgedichtet. Da der Zapfen 91 wie der Stahlrohreinsatz 89 aus schweißfä- higem Material besteht, können beide optimal miteinander verschweißt werden.
Außenliegende Leiterbahnen 93 können dann an den außen freiliegenden Enden der nach innen in das Gehäuse führen¬ den flexiblen Leiterbahnen 73 angelötet werden.

Claims

Ansprüche;
1. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer mit den folgenden Merkmalen
- mit einer Druckmeßzelle (13) ,
- mit einem die Druckmeßzelle (13) aufnehmenden und mit einem vorzugsweise aus Öl bestehendem Druckübertragungs¬ medium befüllten Übertragungsrnembran-Gehäuse (7) , wel¬ ches aus einem Mantelgehäuseabschnitt, einer Ubertra¬ gungsmembran (17) und einer vorzugsweise als Glasdurch¬ führung ausgebildeten und von von der Druckmeßzelle (13) ausgehenden Kontaktleitern (23) durchsetzten Rückplatte (21) besteht,
- und mit einem meßmembranseitig vorgesehenen Anschlußge¬ häuse (3) mit einem meßmembranseitig liegenden Fluid- Druckraum (19) gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
- der Mantelgehäuseabschnitt des Übertragungs embran-Ge- häuses (7) umfaßt eine Druckkammerhülse (33),
- die Druckkammerhülse (33) und die Rückplatte (21) beste¬ hen aus schweißfähigem Stahl, - das Übertragungsrnembran-Gehäuse (7) und damit die Druck¬ kammerhülse (33) sind dichtend in einer Ringausnehmung (31) im Anschlußgehäuse (3) eingesetzt oder einsetzbar, - das Anschlußgehäuse (3) besteht aus nicht oder nicht gut schweißfähigem Material, und
- die Druckkammerhülse (33) und die Rückplatte (21) sind unter gedichteten Abschluß des in dem dadurch gebildeten Meßzellen-Druckinnenraum (15) vorgesehenen Drucküber- tragungs-Medium dauerhaft dicht verschweißt.
2. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungs- membran (17) und die Druckkammerhülse (33) miteinander verlötet sind.
3. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Über- tragungsmembran (17) und die Druckkammerhülse (33) insbe¬ sondere an ihrem an der Ubertragungsmembran (17) zugewandt liegenden und mit dieser in Verbindung stehenden Stirn¬ ringfläche mit einem ringförmigen Stufenabsatz (35) im Innenraum des Anschlußgehäuses (3) und/oder mit ihrer Außenumfangsflache zumindest teilweise mit der angrenzen¬ den zylindrischen Innenwand des Anschlußgehäuses (3) ver¬ lötet sind.
4. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Verlängerung der Druckkammerhülse (33) unter sandwichartiger Aufnahme des Randes der Ubertragungsmem¬ bran (17) eine Verlängerungshülse (43) vorgesehen ist, und daß die aus Verlängerungshülse (43) , der Übertragungsme - bran (17) und der Druckkammerhülse (33) gebildete Einheit in eine entsprechende Ringausnehmung (31) im Anschlußge- häuse (3) dichtend eingebaut ist.
5. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus
Druckkammerhülse (33), Ubertragungsmembran (17) und Ver- längerungshülse (43) in der entsprechenden Ringausnehmung (31) im Anschlußgehäuse (3) mit diesem verlötet sind.
6. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus Druckkammerhülse (33) , Ubertragungsmembran (17) und Ver¬ längerungshülse (43) miteinander verschweißt und als ver¬ schweißte Einheit in der Ringausnehmung (31) im Anschluß- gehäuse (3) dichtend eingesetzt ist.
7. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißte Einheit aus Druckkammerhülεe (33) , Ubertragungsmembran (17) und Verlangerungshulse (43) in der entsprechenden durch Stufenabsatz (35) stirnseitig begrenzten Ringausneh¬ mung (31) mit dem Anschlußgehäuse (3) verlötet ist.
8. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißte Einheit aus Druckkammerhülse (33) , Ubertragungsmembran (17) und Verlängerungshülse (43) mittels eines zumindest in Höhe der Druckkammerhülse (33) umlaufend in einer m Material des Anschlußgehauses (3) eingebrachten Ringnut vorgesehenen O-Ringes (37) abgedichtet ist.
9. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlangerungshulse (43) aus einem abgelängten Rohrma¬ terial besteht.
10. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer ins¬ besondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das eine mit Druckübertragungsmediur befüllte und gegebenenfalls eine Druckmeßzelle (13) auf- nehmende oder mit der Druckmeßzelle (13) m Verbinαunc stehende Gehäuse (62) aus nicht schweißfähigen Material besteht, daß das Gehäuse (62) einschließlich einer gegebe¬ nenfalls vorgesehenen Membran (69) mittels Löten ver¬ schlossen ist, und daß in dem Gehäuse ein zur Gehäusein¬ nenseite führender Befullungskanal (87) vorgesehen ist, in welchem ein Anschlußstutzen (89) eingelötet ist, der aus schweißfähigem Material besteht und mittels eines aus schweißfähigem Material bestehenden Verschluß-Zapfens (91) verschließbar ist.
11. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Befullungskanal (87) versehene Gehäuse (62) als Referenz- oder Differenzdruck-Gehäuse (62) ausgebildet ist, welches in axialer Verlängerung zu dem Anschlußgehäu- se (3) sitzt und mittels einer Fixiereinrichtung (59) mit diesem fest verbunden ist.
12. Piezoresistiver Drucksensor oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Druckmeßzelle (13) mit einem die Rück¬ platte (21) durchsetzenden Röhrchen mit dem im Referenz¬ druckgehäuse (62) ausgebildeten Druckraum (83) in Verbin¬ dung steht.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19905006A1 (de) * 1999-02-08 2000-08-10 Olaf Hohlfeld Galvanische Herstellung von Membranen
JP3498665B2 (ja) * 1999-03-12 2004-02-16 株式会社デンソー 圧力検出装置およびその製造方法
US6570485B1 (en) * 2000-11-17 2003-05-27 Honeywell International Inc. Transducer packaging assembly for use in sensing unit subjected to high G forces
US6739042B2 (en) 2000-12-15 2004-05-25 Siemens Vdo Automotive Corporation Method for assembling a mechatronics sensor
US6484589B1 (en) * 2001-05-30 2002-11-26 Senx Technology Piezoelectric transducer assemblies and methods for their use
DE10134359A1 (de) * 2001-07-14 2003-02-06 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Relativdruckmeßgerät
US20040045859A1 (en) * 2002-09-11 2004-03-11 Dennis Favale Expandable package
JP2010019827A (ja) * 2008-06-11 2010-01-28 Epson Toyocom Corp 圧力センサー
DE202009013919U1 (de) 2009-10-14 2010-06-24 Keller AG für Druckmeßtechnik Drucktransmitter
DE102011102837A1 (de) * 2011-05-30 2012-12-06 Epcos Ag Drucksensor und Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors
US9279406B2 (en) 2012-06-22 2016-03-08 Illinois Tool Works, Inc. System and method for analyzing carbon build up in an engine
DE202013002475U1 (de) * 2013-03-14 2014-06-16 Keller AG für Druckmeßtechnik Druckaufnehmer
DE102013114608A1 (de) * 2013-12-20 2015-07-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Relativdrucksensor
CN103926029B (zh) * 2014-04-28 2016-03-30 中国电子科技集团公司第四十九研究所 压阻式压力传感器敏感芯片气密性硬封装方法
US9915577B2 (en) 2014-12-02 2018-03-13 Sensata Technologies, Inc. Case isolated oil filled MEMS pressure sensor
CN106644244A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 歌尔股份有限公司 一种mems压力传感器
CN106979840A (zh) * 2017-02-23 2017-07-25 南京沃天科技有限公司 采用钎焊焊接且具有过载保护功能的差压传感器
DE102020126878A1 (de) 2020-10-13 2022-04-14 Vega Grieshaber Kg Druckmesszelle und Verfahren zur Herstellung einer Druckmesszelle

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH592300A5 (de) * 1975-07-08 1977-10-31 Keller Hans W
JPH0665974B2 (ja) * 1982-03-31 1994-08-24 株式会社日立製作所 圧力センサユニツトの製造方法
DE8500494U1 (de) * 1985-01-10 1987-05-21 Keller, Hans W., Dipl.-Phys. Eth, Winterthur, Ch
DE3703685A1 (de) * 1987-02-06 1988-08-18 Rbs Techn Anlagen Und Apparate Verfahren zur montage eines drucksensors sowie drucksensor
US5115676A (en) * 1990-01-10 1992-05-26 Setra Systems, Inc. Flush-mounted pressure sensor
US5583294A (en) * 1994-08-22 1996-12-10 The Foxboro Company Differential pressure transmitter having an integral flame arresting body and overrange diaphragm

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9626423A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1146808A (zh) 1997-04-02
CN1099026C (zh) 2003-01-15
WO1996026423A1 (de) 1996-08-29
DE29502825U1 (de) 1996-06-20
US5847282A (en) 1998-12-08
JPH09512344A (ja) 1997-12-09

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