HU207160B - Differential pressure sensor and metho for making said sensor - Google Patents
Differential pressure sensor and metho for making said sensor Download PDFInfo
- Publication number
- HU207160B HU207160B HU873468A HU346887A HU207160B HU 207160 B HU207160 B HU 207160B HU 873468 A HU873468 A HU 873468A HU 346887 A HU346887 A HU 346887A HU 207160 B HU207160 B HU 207160B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- pressure
- membrane
- support plate
- diaphragm
- pressure sensor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
- G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
- G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type
-
- 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
- G01L19/14—Housings
- G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
- G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
- G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
-
- 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
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/003—Fluidic connecting means using a detachable interface or adapter between the process medium and the pressure gauge
-
- 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
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/0038—Fluidic connecting means being part of the housing
-
- 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
- G01L19/0061—Electrical connection means
-
- 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
-
- 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
- G01L19/14—Housings
- G01L19/148—Details about the circuit board integration, e.g. integrated with the diaphragm surface or encapsulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/04—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
A találmány tárgya nyomáskülönbség érzékelő és eljárás annak előállítására. A nyomáskülönbség érzékelőnek merev anyagból lévő membránjai vannak, és amely túlnyomás-védelemmel van ellátva, továbbá egy vezetékben lévő sztatikus nyomástartományon megfelelő működést biztosító házba van beszerelve.
A 4572000 l.számú US szabadalmi leírás egy olyan nyomásérzékelőt ismertet, amelynek merev membránja van, amely túlnyomás esetén egy lapos támasztólapra fekszik fel. Ezen leírás szerint a membrán egy kezdeti nyomás hatására a támasztólaptól kifelé dudorodik, és úgy van kialakítva, hogy a támasztólapra felfekszik, és lényegében lapos lesz egy maximális nyomás esetén.
Ismeretesek más olyan eszközök, amelyek merev membránokat alkalmaznak, amelyek peremén támasztó bordák vannak, és az érzékelés kapacitív úton, vagy magára a membránra szerelt nyúlásmérő bélyeg segítségével történik.
A jelen találmány elé célul tűztük ki olyan nyomásmérő cellák kidolgozását, amelyben nagypontosságú mérést biztosító aktív szilícium membránt alkalmazunk, és amelynek a sorozatgyártása könnyen megoldható.
A találmány célját a találmány szerint olyan érzékelő kialakításával érjük el, amelynek merev, nem-fémes anyagból levő membránja van, amelynek a nyomást közvetítő nyílással ellátott merev, nem-fémes anyagból kialakított tartólapra támaszkodó pereme van, továbbá a tartólap membrán felé néző felülete támasztófelületet alkot, amelyre a találmány szerint az jellemző, hogy a membrán vastagsága a közepe felé csökken úgy, hogy a tartólap felé néző egyik felülete a maximális nyomás hatására sík felületet alkotó konkáv alakúra van kiképezve.
A konkáv felület úgy van kialakítva, hogy nyugalmi állapotban pontosan beleillik a membrán kitérített alakjába, így nyomásérzékeléskor a membrán egy támasztófelület felé mozog, és a membránnak a támasztófelület felé néző felülete lapos lesz, és teljesen feltámaszkodik a támasztólapra. A teljes felületű felfekvést biztosító támasztólap megakadályozza, hogy túlfeszültségek és ennek következtében repedés vagy egyéb sérülés jöjjön létre a membrán merev anyagában. A membrán előnyösen szilíciumból, zafírból, germániumból vagy más, félvezető vagy alkalmas kerámia anyagból készülhet.
Ez a szerkezeti kialakítás megoldja azt a problémát, hogy szilícium membránnak a tartólapok felé eső felületében a megfelelő alakú bemélyedést ki lehet alakítani, és nem kell a tartólap alakját vagy felületét alakítani. A tartólap előnyösen üvegből van, és kapacitív érzékelés esetén ezekre az üveg tartólapokra fémből lévő kondenzátorlemezt lehet lecsapatni.
A konkáv membránfelületeket előnyösen nagyobb mennyiségben lehet előállítani, vagyis több membránt lehet egyetlen szeleten kialakítani, amelyre a tartólapokat rögzítjük. Alakítás után a szeleteket és a tartólapokat különálló cellákká lehet szétvágni.
A találmány szerinti érzékelőt úgy állítjuk elő a találmány szerint, hogy a membránnak a tartólapon való rögzítése előtt a membránt nyomás alá helyezzük és ezáltal a tartólap vagy a támasztófelület felé néző oldalát konvex alakúra hajlítjuk, a nyomás fenntartása mellett a kihajlított konvex felületből lemunkálunk annyi anyagot, hogy sík felületet kapjunk, ezt követően pedig megszüntetjük a nyomást:
A membrán felületének megmunkálásakor előnyösen a membrán maximális kitérésének megfelelő nyomást alkalmazunk. A megmunkálást csiszolással vagy köszörüléssel végezhetjük.
A nyomás megszüntetése után egy pontosan a kívánt alakú mélyedés áll elő a csiszolt vagy köszörült felületen. A membrán a konvex alakúhoz képest ellentétes oldalán ugyanígy munkálható meg, amikor is egy második konkáv felület alakul ki a membránon.
A membrán úgy is kialakítható, hogy két membrán részt vagy felet alakítunk ki, amelyek mindegyikének egyetlen konkáv felülete van. A két részt egymáshoz illeszkedő felületeivel rögzítjük, és az így kapott szerelvénynek két kifelé néző konkáv felülete van, amelyek fölé a tartólapokat lehet rögzíteni. A tartólapokba nyílásokat készítünk, amelyeken keresztül az érzékelendő nyomás alatt lévő folyadékot lehet bevezetni.
Egy lehetséges változat szerint két olyan szeletet használunk, amelyeken félmembránok vannak, és amelyeket nyomás alatt kidudorítunk, majd a szeletek külső felületét egymáshoz rögzítjük, miközben a membránfeleket nyomás alatt kidudorítva tartjuk. A kötőanyagot bevihetjük, és miután a kötőanyagot bevittük, a membránok a nyomás alatti alakjukat még a nyomás eltávolítása után is megtartják. Ezután a tartólapokat a szeletek ellentétes oldalaira rögzítjük.
Ezeket a membránokat nyomáskülönbségek mérésére használjuk, és a membrán egyik oldalára nyomást adva az a tartólap felé fog mozogni, és a membránfelület lapos lesz, ha az a tartófelülettel érintkezik, így az teljesen meg lesz támasztva túlnyomás fellépése esetén.
Az érzékelő cellákat nagyszilárdságú házakban helyezzük el, amely házak anyagának hőtágulási együtthatója illeszkedik a nyomásérzékelőcellák hőtágulási együtthatójához annak érdekében, hogy a cellákat összetartsuk, és a cellák kerületén összeszorító erőt hozzunk létre. A rögzítőszerkezetnek járatai vannak, amelyeken keresztül a nyomás bejut a szerelvényhez, és a rögzítőszerkezet vagy a ház kialakításának megfelelő megválasztásával a membrán térközének változásait mechanikusan kompenzálni lehet, amely térközváltozás az érzékelendő nyomások különböző sztatikus nyomásfeltételei mellett lépnek fel. Ez a kompenzálás nagyon hasznos olyan érzékelőknél, amelyeknél kapacitív érzékelőket használunk. A sztatikus nyomás az az átlagos nyomás, amely e membrán ellentétes oldalain lép fel, és legtöbb esetben a sztatikus nyomás több száz vagy több ezer Pa is lehet a vezetékekben, amely a nyomáskülönbség érzékelőhöz vezet, miközben az érzékelendő nyomáskülönbség mindössze 1 Pa lehet. Az érzékelők egyaránt jól kell működjenek a sztatikus vezetéknyomás változásának széles tartományában. Az
HU 207 160 B érzékelő cellák összefogási helyének megfelelő megválasztása és az érzékelő kitérését befolyásoló tömítési tartomány szabályozása lehetővé teszi a membránok radiális feszültségének szabályozását és változtatását különböző sztatikus vezetéknyomásoknak megfelelően, ami viszont befolyásolja a membrán merevségét, és így annak adott nyomáskülönbség hatására létrejövő kitérését. A sztatikus nyomás növekedésével a membránfelületek közötti távolság, ami az érzékelő kondenzátor egyik lemezét alkotja, és az ehhez tartozó tartófelület amely a másik kondenzátor lemezt alkotja, oly módon változik, hogy ezek a felületek a sztatikus nyomás növekedésével egymástól eltávolodni igyekszenek. A cellák a házban oly módon vannak rögzítve, hogy a menbrán sugárirányú feszültsége csökkenjen, miáltal a kompenzálás egyidejűleg lehetővé válik.
Az érzékelők egyszerre nagyobb tömegben állíthatók elő a költségek csökkentése érdekében. A tömeggyártás számára általában kézenfekvő egy félvezető szelet használata, amelyen több membránt alakítunk ki a gyártási eljárás során, majd a szeletet üvegtárcsákhoz kötjük, amelyek a tartólapokat alkotják, majd a művelet, végén a szeletet önálló érzékelőcellákká vágjuk fel. A találmány szerinti nyomásérzékelőt az alábbiakban a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesebben, ahol az
1. ábra a találmány szerinti nyomásérzékelő cella vázlatos, perspektivikus képe, amelyen az érzékelő cella rögzítőszerkezete látható, a
2. ábra az 1. ábra szerinti eszköz vázlatos rajza, amelynél az eszköz egy házba van befogva, és vázlatosan mutatja az érzékelő cellához a nyomást továbbító szigetelő membránokat, a
3. ábra egy tipikus membrán és tartólap metszetét mutatja a tömeggyártás kezdeti fázisában, csupán egyetlen cellát részletezve;
4. ábra lényegében a 3. ábrával azonos metszeti képet mutatja egy további gyártási lépésben; az
5. ábra egy kész, különálló érzékelő részt vagy érzékelő felet tüntet fel, amelynél a membrán felülete a találmány szerint van kialakítva; a
6. ábra egy nyomásérzékelő cella szerelvényének képét mutatja, amelynél az 5. ábrán látható két érzékelő rész van felhasználva; a
7. ábra egy membrán és egy tartólap metszetét mutatja, amelyek egy fél érzékelő cellát alkotnak, és amely a találmány egy további lehetséges kiviteli alakja szerint van kialakítva; a
8. ábra a 7. ábra szerinti két membránból és tartólapból álló szerelvény metszetét mutatja egy nyomásérzékelő cellába beszerelve; a
9. ábra egy jellegzetes tömeggyártási elrendezés metszetét mutatja, amelynek során a találmány szerinti eljárás egy módosított eljárás szerint történik az érzékelő cellák előállítása; a
10. ábra a 9. ábrán bemutatott eszköz metszete a nyomásérzékelő cellák gyártásának egy további lépésében; a
11. ábra egy részben kialakított membrán tartólapra való szerelési műveletének metszeti képe; a
12. ábra a találmány szerinti eljárás egy lehetséges változata szerint a membrán kialakítási eljárásának egy további lépését tünteti fel; a
13. ábra egy szeletet mutat, amelyen a 12. ábrán bemutatott művelet elvégzése után kialakított membrán látható; a
14. ábrán kész érzékelő cellák sorának metszeti képe látható a találmány szerinti eljárás egy lehetséges változata szerint egy második tartólap rögzítése után; a
15. ábra egy érzékelő szerelvény metszeti képe, amelynél az ismertetett érzékelő celláknak a külső házhoz történő előnyös rögzítési módja látható; és a
16. ábra egy módosított rögzítés házelrendezésnek a részmetszetét mutatja.
Az 1. ábrán egy egymembrános (10) nyomásérzékelő cella látható, amely egy első és egy második, házként kialakított (11 és 12) hengeres rész közé van helyezve. Mindkét (11 és 12) hengeres rész üvegből van, mint például pyrexből vagy más, alkalmas üvegből, amelyeken egy nyílás vagy járat van a középtengely mentén, amelyeken keresztül a (10) nyomásérzékelő cellához a (14) nyíllal jelölt (Pl) nyomás, illetve a (15) nyíllal jelölt (P2) nyomás jut el. A (10) nyomásérzékelő cella a (11 és 12) hengeres részek közé általában a 2. ábrán látható módon van beszorítva. A rögzítőszerkezetnek (22) csapok által összetartott véglapjai vagy (20,21) szorítólapjai vannak, amelyek a (11 és 12) hengeres részeket a (10) nyomásérzékelő cellához rögzítik. A 2. ábrán szintén vázlatosan feltüntetve első (24) szigetelő és második (30) szigetelő látható, amelyek ismert módon továbbítják a nyomást a (10) nyomásérzékelő cellához a (11 és 12) hengeres részekben lévő járatokon keresztül anélkül, hogy a (10) nyomásérzékelő cella (25 és 31) membránja érintkezne a mérendő közeggel.
A nyomásszigetelés egy ismert megoldás, és amint az az ábrán is látható a (24) szigetelőnek egy szigetelő (25) membránja van, ami egy (26) üreget zár körül. A (26) üregben egy összenyomhatatlan folyadék van, mint például szilikonolaj, amely a nyomást egy (27) csővezetéken keresztül továbbítja a (11) hengeres rész központi járatába, amely nyomás így eljut a (10) nyomásérzékelőcella (25) membránjának egyik oldalára. A szigetelő (25) membrán a 2. ábrán látható módon a (14) nyíllal jelzett közvetlen (Pl) nyomást érzékeli. A (30) szigetelőnek az ábrán látható módon szigetelő (31) membránja van, amely egy megfelelő (32) tartóbakra van szerelve, amely egy (33) kamrát zár körül, amely összenyomhatatlan folyadékkal van feltöltve, és amely folyadék kitölti a (12) hengeres rész központi hosszanti nyílását a (34) csővezetéken keresztül, amely (12) hengeres rész a (10) nyomásérzékelő cellának a (11) hengeres résszel ellentétes oldalán van rögzítve. A (15) nyíllal jelzett (P2) nyomás ily módon szintén a (31) membránra hat. A (Pl és P2) nyomások közötti különbséget a (10) nyomásérzékelő cella érzékeli.
HU 207 160 Β
Lehetséges módon egy egyetlen kihajló, nyomásérzékelő membránt tartalmazó nyomásérzékelő cellát merev anyagokból lévő membránból, mint például szilíciumból vagy más, félvezető anyagokból készíthetünk, a 3-6. ábrán látható módon. A 6. ábrán egy teljes (10) nyomásérzékelő cella kinagyított részlete látható. Megjegyezzük, hogy a rajzok a valóságos eszközökkel nem méretarányosak és nincsenek léptékben. A rétegek vastagsága, az üregek és (42) bemélyedések mélysége a jobb áttekinthetőség érdekében aránytalanul nagyobbak.
A (10) nyomásérzékelő cellát tömegesen állítjuk elő. Egy (40) szilíciumszeleten sok (43) membránt alakítunk ki, amelyből részletesen csak egyetlen (43) membránt szemléltetünk.
A (40) szilíciumszeleten maratással a megkívánt helyeken (42) bemélyedéseket alakítunk ki, amely bemélyedések vékonyabb, kihajló (43) membránokat alkotnak, amelyeket (44) peremek tartanak, amelyeket majd a tömeggyártás végén a szeletből kivágunk, és ily módon az egyes (10) nyomásérzékelőcellákat egymástól szétválasztjuk. A különálló (10) nyomásérzékelőcella egyik felének körvonalait a 3. ábrán folyamatos vonallal jelöltük.
A (40) szilíciumszeletet egy (45) tartólapra helyezzük, amely lehet egy bór-szilikát üveg, mint például pyrex. A (45) tartólapon több járat vagy (46) nyílás van, amelyeken keresztül a (40) szilíciumszelet (42) bemélyedései meghelyezhetők. Az üvegtárcsákat ismert módon fémezzük, és ily módon egy vékony fémréteget alakítunk ki rajtuk a (42) bemélyedések kerületén belül. A fémrétegek egy kondenzátor egyik (47) fegyverzetét alkotják, amellyel a (43) membrán kitérésének kapacitív érzékelése történik. A (46) nyílásoknak (46A) fémrétegük van, amely a (45) tartólap másik oldalán lévő (48) fémrétegéig vezet, amely utóbbihoz a (47) fegyverzet villamos vezetékei rögzíthetők, az egyes érzékelő cellák kialakítása után. A (46A) fémréteg a (46) nyílásokon keresztül a kondenzátor (47) fegyverzetének villamos jeleit vezeti a hozzá tartozó (48) fémréteghez, amelyhez a megfelelő (49) vezetékek rögzíthetők. A (43) membrán szerelvények ily módon a kívánt helyzetben vannak az üvegtárcsából kialakított (50) tartólappal.
A (40) szilíciumszelet és az üvegtárcsa anódos kötéssel, vagy más kötési technikával egymáshoz van kötve oly módon, hogy a (43) membránok (44) pereme mentén van a kötés, és az üvegtárcsa körülzárja a (42) bemélyedést, amely által létrehozott üreghez csak a (46) nyílás vezet.
A 4. ábrán az érzékelő cellák gyártási eljárásának egy további lépése látható, ahol az (51) nyíllal jelölt irányban nyomást hozunk létre a (46) nyílásokon keresztül (az üvegtárcsa több nyílását egyszerre hozzuk nyomás alá), és ily módon az eredeti vékonyabb rész vagy (43) membrán, amely a (42) bemélyedésnél van, kidudorodik. Ekkor a (43) membrán a kitért alakját veszi fel, amint az a (43 A) felületet jelző görbe vonallal, valamint a (43B) felületet jelző szaggatott vonallal van jelölve. A nyomást fenntartjuk oly módon, hogy a (43) membrán kitért állapotában maradjon. Ekkor a (43B) felület külső konvex részét lecsiszoljuk vagy leköszörüljük oly módon, hogy a lapos (43C) felületet kapjuk a teljes szelet mentén, miközben a (43) membrán nyomás alatt van.
Amikor az (51) nyíllal jelzett nyomást megszüntetjük, a kihajló (43) membrán feszültségmentes állapotban az 5. ábrán bemutatott konkáv (43C) felület alakját veszi fel. A (43A) felület eredeti lapos alakját veszi fel. Mivel a szelet anyagából a (43B) részt eltávolítottuk, a (43C) felület konvex alakja a nyomás alatti (43) membrán kihajlott alakjának ellentétes képét veszi fel.
Ily módon egyetlen szeleten több (10A) cellafelet alakítunk ki, amelyek az üvegtárcsához vannak kötve. Készítünk egy második, ugyanilyen szeletet, üvegtárcsávál együtt. A (10) nyomásérzékelő cella elkészítéséhez két, azonos (10A és 10B) cellafelekből álló szeletet helyezünk egymáshoz oly módon, hogy a (lOAés 10B) cellafelek (43C) felületei nézzenek egymás felé, amint az a 6. ábrán látható. A (10A és 10B) cellafeleket tartalmazó szeletek egymás felé néző (43C) felületei közé valamilyen alkalmas (56) kötőanyag réteget, például kötőüveget helyezünk.
A 4. ábrán látható módon a két (10A és 10B) cellafél (50) tartólapját alkotó üvegtárcsákon lévő (46) nyílásokon keresztül azonos nagyságú nyomást vezetünk be, amire a (43C) felületek ismét felveszik a lapos alakjukat. Amint az a 6. ábrán látható. A (43C) felületek laposak lesznek és párhuzamosak lesznek a felületek közötti (56) kötőanyaggal. A két szeletet, egy az ábrán nem látható, megfelelő rögzítéssel lehet összetartani, és a felületek közötti (56) kötőanyag a szeleteket (F) erővel egymáshoz rögzíti. A (43) membránra ható nyomás a (46) nyílásokat körülvevő megfelelő házon belül hozható létre, és a membránrészeket kihajlító azonos nyomás a szabályozott (57 és 58) nyomásforrásokból biztosítható, és ekkor az egymás felé néző (43C) felületek laposak a szelet valamennyi (43) membránja mentén, a kötés létrehozása előtt. Az (56) kötőanyag az egymás felé néző (43C) felületeket öszszeköti, amelyek ekkor laposak maradnak. Ezért van szükség arra, hogy az (57 és 58) nyomásforrásokból származó nyomásokat (amelyek szükség esetén egyazon nyomásforrásból is származhatnak) a kötés létrehozása közben szabályozzuk.
Miután az (56) kötőanyagot behelyeztük, az (57 és 58) nyomásforrásokból származó nyomást a (43) membránokon megszüntetjük. Az (56) kötőanyaggal a szeleteken lévő (43) membránokat összetartjuk, amelyek mindegyike ily módon egy cellát alkot, és amelyeknek egyetlen egységes (63) membránja van. A (63) membránon (43A) felületek vannak, amelyek konkáv alakjukban maradnak meg, és amelyek mindegyike a hozzájuk tartozó (50) tartólap felé néz. A konkáv alak megfelel a (63) membrán kitérített alakjának. A (43) membrán részek kidudorodásához alkalmazott nyomást annak a ténynek a figyelembevételével határozzuk meg, hogy az egyetlen (63) membrán (63) összeszerelt állapotban kétszeres vastagságú. A (63) membrán konkáv részét egy sekély bemélyedés veszi körül a (42) bemélyedés pereme mentén.
HU 207 160 Β
A szeleteket és üvegtárcsákat ekkor felvágjuk oly módon, hogy különálló (10) nyomásérzékelő cellák legyenek, A 6. ábrán a membránnak az (50) tartólaptól való távolsága a (10) nyomásérzékelő cellán belül ki van nagyítva, de amikor a nyomás a (10) nyomásérzékelő cella egyik oldalán túlságosan nagy lesz, akkor az ezzel szemben lévő oldalon a (43A) felület a hozzá tartozó (50) tartólaphoz nyomódik, és felfekszik az azon kialakított kondenzátor (47) fegyverzetre. A (63) membrán ily módon feltámaszkodik az (50) tartólap lapos felületére, és a (43) membrán felületei a túlnyomás alatt laposak lesznek. A (63) membránban a feszültség nem haladja meg a megengedett feszültséget, és a (63) membrán teljes felülete mentén meg lesz támasztva.
A 3-6. ábrákon a membrán-alakok és kihajlások - a jobb áttekinthetőség érdekében - nagymértékben aránytalanok. A fentiekben ismertetett módon kialakított membránoknak a két (50) tartőlap felé néző konkáv felületei azonosak a (43) membránnak a kívánt nyomás alatt kitérített alakjával, így, amikor egy ilyen nyomást alkalmazunk a (63) membrán ellentétes oldalára, akkor a (43C) felület a hozzá tartozó (50) tartólappal lényegében párhuzamos lesz, és az (50) tartólappal érintkezve, arra feltámaszkodva lapos lesz. A (43) membránok az (50) tartólappal érintkeznek annak érdekében, hogy túlnyomás esetén a (63) membránban ne jöhessen létre túl nagy feszültség.
Az (51) nyíllal jelzett nyomásokat és az (57), valamint (58) nyomásforrásokat úgy választjuk meg, hogy azoknak a (63) membrán alakításához szükséges nyomása kismértékben nagyobb legyen, mint az érzékelő (63) membrán legnagyobb megengedett nyomástartománya. Ekkor a (43C) felületek konkáv alakja a (63) membrán kívánt mérési nyomástartományának felel meg, de még a túlnyomás elérése előtt ez a felület lényegében lapos lesz, és érintkezik a vele szemben lévő (50) tartólappal. A (63) membrán fellete és az (50) tartólap közötti távolság a rajzon aránytalanul nagyobbnak van feltüntetve. A kondenzátor (47) fegyverzetek és a (63) membrán középső része villamosán elegendő mértékben vezető ahhoz, hogy kapacitív érzékelőként lehessen használni.
A 7. és 8. ábrán egy módosított érzékelő cella látható. A 7. ábrán egy félcella látható, és a félcellák egy (40) szilíciumszeleten, valamint egy (45) tartólappal tömeggyártási eljárással vannak kialakítva, amint azt már a 3. ábra kapcsán ismertettük. A (87) cellaszerelvény egy megfelelő üvegből lévő (75) tartólapból és a (40) szilíciumszeleten kialakított érzékelő (76) membránszerelvényből áll. A (76) membránszerelvény egy kihajló, nyomáséizékelő (77) membránt tartalmaz, amelyet ismert módon, például maratással létrehozott (78) üreggel alakítunk ki. A kihajló (77) membránt a szélén (79) perem tartja. A (75) tartólapra egy kondenzátor (82) fegyverzet van lecsapatva, és a kihajló (77) membrán alatti (78) üreghez egy (83) nyílás vezet A (83) nyílás fémezve van, és a (75) tartólapot alkotó üvegtárcsa másik oldalán (84) fémréteg van felvive, amely ily módon összeköttetésben áll a kondenzátor (82) fegyverzettel.
A találmány ezen kiviteli alakjában az üvegből lévő (75) tartólap és a szilícium (76) membránszerelvény a (79) perem mentén van egymáshoz rögzítve, és mielőtt az egyes (87A és 87B) celláiéi részeket szétválasztanánk, amely (87A és 87B) celláiéi a 7. ábrán látható, a (40) szilíciumszeletet csiszoljuk vagy köszörüljük, amivel a 7. ábrán szaggatott vonallal jelzett (85) rész anyagát eltávolítjuk. Ily módon a (77) membránt a kívánt vastagságúra vékonyítottuk.
Két szilícium (76) membránszerelvényt és üveg (75) tartólapot, amelyeken a 7. ábrán látható cellafelek sokasága van, megfelelő helyzetben egymásra fektetjük, és közéjük (91) kötőanyag réteget helyezünk. Az egyes, egymással azonos (87A és 87B) cellafelek ekkor egymással fedésben vannak, amint az a 8. ábrán látható. A (76) membránszerelvényeket és üveg (75) tartólapokat egy megfelelő rögzítőszerkezettel megtartjuk, majd a (87A és 87B) cellafeleket a (89 és 90) nyomásforrásokból nyomás alá helyezzük a (83) nyíláson keresztül, aminek hatására a (77) membránok kidudorodnak, és összenyomják a (91) kötőanyagot. A (91) kötőanyag rugalmas vagy folyós anyag, mint például megömlesztett kötőüveg, vagy egy olyan rugalmas anyag, amely kötés után megmerevedik. Az alkalmazott rögzítőszerkezet (F) erővel tartja össze a (76) mebránszerelvényeket és az üveg (75) tartólapokat, a (87A és 87B) cellafelek közötti (91) kötőanyaggal. A (89 és 90) nyomásforrásokból származó nyomásokat (amely nyomások azonos nagyságúak) a kívánt szinten tartjuk.
Mivel mindegyik kihajló (77) membrán a vele szemben lévő (77) membrántól független, azok egymás felé fognak kidudorodni. A (91) kötőanyag folyékony anyaga felveszi ezt a kidudorodott vagy kihajlott alakot, és ebben a helyzetben megkötve vagy keményedve köti egymáshoz a (76) membránszerelvényeket a (77) membránokon, és megtartja ezek kihajlott alakját, amint az a 8. ábrán látható, és ily módon egyetlen érzékelő (93) membrán jön létre.
A (75) tartólapok lapos felülete felé néző (77C) felületek konkáv alakúak, ami a megválasztott nyomás hatására kívánt alakúra kitérített (93) membrán alakja. Használat közben, ha a (87A és 87B) cellafelekre ható nyomás nem azonos, például, ha a (87B) cellafélre a (90) nyomásforrásból ható nyomás lecsökken, és a (89) nyomásforrás nyomása megnövekszik a kívánt nyomást meghaladó mértékben, akkor a nyomáskülönbség olyan szintű lesz, hogy a (93) membrán szerelvény kihajlik és a (87B) cellafél (77C) felülete ráfekszik a (75) tartólap felületére. A (77C) felület a vele szemben lévő (75) tartólap felületének támaszkodik, amely (77C) felület ebben az állapotban lényegében lapos. Ekkor a (93) membrán szerelvény túlnyomás közben teljes felülete mentén meg van támasztva, amikor a menbránfelületek az ábrán bemutatott alakúak.
A (93) membrán szerelvény két, egymáshoz kötött (77) membrán részből áll, így a szerelvény nagyobb merevségét figyelembe kell venni a (89 és 90) nyomásforrások nyomásának megválasztásakor, amely nyomással a (77) membránokat kitérítjük azok egymáshoz való kötése előtt.
HU 207 160 B
Megjegyzendő, hogy jóllehet, az érzékelendő nyomáskülönbség a membránokon viszonylag kis tartományon belül lehet, azonban a teljes sztatikus vezetéknyomás, amelyet az 1. és 2. ábrákon a szigetelő (25 és 31) membránokra ható (Pl és P2) nyomással jelöltünk, nagy értékű lehet, valójában több ezer Pa tartományú is lehet.
Amint az a 8. ábrán látható, a (87) cellaszerelvény, amelynek egyetlen (de összetett) (93) membránja van, (94) és (95) vezetékekkel van ellátva, amelyek a megfelelő kondenzátor (82) fegyverzetétől és a kihajló (77) membránoktól van kivezetve. A kihajló (93) membrán villamosán eléggé vezető, vagy legalábbis vannak villamosán jól vezető részei, amelyek lehetővé teszik a kihajlás kapacitív érzékelését. A (82) fegyverzetek és a (77) membrán kapacitív jeleket állít elő, amely jelzi a (82) fegyverzetek és a velük szomszédos (77) membránok közötti távolságot. Ennek érzékelésére egy alkalmas áramkört lehet használni. Abban az esetben, ha a két (87A és 87B) cellafelek (77) membránja szigetelő (91) kötőanyaggal egymástól el vannak választva, akkor a (95) vezetékek az egyes (87 A), illetve (87B) cellafelek önálló kapacitásának érzékelését teszik lehetővé, amely kapacitás a kondenzátor (82) fegyverzet és a vele szemben lévő (77) membrán között van.
A (77) membránok tehát egyetlen (93) membrán szerelvényt alkotnak, amellyel annak ellentétes oldalaira ható nyomások közötti különbséget lehet érzékelni. A (75) tartólapok felé néző felületek alakja megfelel az érzékelő (93) membrán szerelvény kitérített alakjának egy kívánt nyomáson. Ha a (93) membrán szerelvény túlnyomás alatt meg van támasztva, amelynek a felülete elekor lényegében lapos, és a (75) tartólap lapos felületére felfekszik.
A (10) nyomásérzékelő cella egy módosított változatát ismertetjük a 9-14. ábrák alapján. A találmány ezen kiviteli alakjánál is tömeggyártást használunk, de a gyártási lépések eltérőek.
A 9. ábrán látható módon egy (100) szilíciumszeletet készítünk ki oly módon, hogy megfelelő helyeken (101) bemélyedéseket alakítunk ki, ahol is vékonyabb (102) membránrészeket hozunk létre a (101) bemélyedésekkel egy vonalban. A (101) bemélyedéseknek a (102) membránrészeket körülvevő (103) peremrészei vannak. A (103) peremrészeket szétválasztjuk, amikor az egyes érzékelő cellafeleket a szeletből kivágjuk, amely vágási helyet az ábrán a (104) szaggatott vonallal jelöltünk. A (104) szaggatott vonal mentén történő szétvágáskor (105) membránszerelvényeket készítünk, amelynek a kihajló (102) membránrészeket tartó pereme van. A (102) membránrészek felülnézetben négyszögletes vagy kör alakúak lehetnek.
A (100) szilíciumszeletnek több (102) membránrésze van, amelyet ekkor egy fémből levő (110) szerszámlapra rögzítünk, amelynek több, meglehetősen nagy (111) nyílása van. A (111) nyílások mindegyike egy vonalba esik a (100) szilíciumszeleten lévő (102) membránrészek fölötti (101) bemélyedésekkel. A (100) szilíciumszelet felülete és a (110) szerszámlap közé tömítés céljából viaszréteg van felvive. Ekkor a (110) szerszámlap (115) felületére egy, a rajzon vázlatosan ábrázolt (116) elosztó csőcsonkot helyezünk, amelyet (116A) tömítéssel tömítünk, és amelyen keresztül (116B) nyomásforrásból nyomást juttatunk a (111) nyílásokon keresztül a (101) bemélyedésekbe. Ennek hatására a (102) membránrészek kidudorodnak, amint az a 9. ábrán (102B) szaggatott vonallal jelölve van. A fémből levő (110) szerszámlap és a (100) szilíciumszelet megfelelő rögzítőszerkezettel össze van fogva a (116) elosztó csőcsonkkal. A (100) szilíciumszelet külső felületét ekkor laposra csiszoljuk (vagy polírozzuk), miközben a nyomást a (101) bemélyedésekben fenntartjuk. A (100) szilíciumszelet (117) vastagsága mintegy 0,3175 mm. Amikor a (116B) nyomásforrás nyomását megszüntetjük, akkor a (102) membránrész a 10. ábrán látható alakot veszi fel, amikor is a felső felületen konkáv (102A) felületi részek láthatók, amelyek mindegyike egy vékonyabb (102) membránrészt alkot. A (102D) felületet polírozzuk annak érdekében, hogy a (102A) felületi részek mélységét csökkentsük, valamint, hogy egy olyan polírozott felületet kapjunk, amelyhez az üveget jól tudjuk kötni. A konkáv alak ekkor lényegében megfelel a (102) membránrész nyomás alatt kihajlott alakjának, amelyet a csiszolás művelete alatt hoztunk létre. A (116B) nyomásforrás nyomása egy 7x104 Pa-os nyomáskülönbség érzékelő esetén 3,5x105 Pa tartományban van.
A (100) szilíciumszelet (102D) felületének csiszolása és polírozása után a (118) vastagság mintegy 0,292 mm lesz. A (100) szilíciumszeletet eltávolítjuk a (110) szerszámlapról, és a (100) szilíciumszelet előzetesen polírozott (102D) felületét pl. pyrexből lévő (120) üvegtárcsához kötjük anódosan, amely utóbbi az egyes érzékelők tartólapját alkotja, miután a rétegeket all. ábrán látható (104) szaggatott vonal mentén különálló érzékelő cellákká vágjuk fel. A rajzon különálló (121) érzékelőcellákat tüntettünk fel. A konkáv (102A) felületrészek a (120) üvegtárcsában készített (122) nyílások fölött helyezkednek el. A (122) nyílásokat a (120) üvegtárcsán a (100) szilíciumszelet felé néző felületén kis mélységű (122A) bemélyedések veszik körül. A (122A) bemélyedések biztosítják, hogy a (100) szilíciumszelet nem köt hozzá a (120) üvegtárcsához azon a részen, ahol a (102) membránrész van kialakítva. Az anódos kötés azonban a (103) peremrészek (102D) felületét hozzáköti a (120) üvegtárcsához, így a (102A) felületrészek fölötti (124) üregek nyomástömör üregek lesznek.
A következő művelet során az eredetileg a (100) szilíciumszeletben kialakított (101) bemélyedések közötti (103) peremrészeket leköszörüljük. A (100) szilíciumszelet és a (120) üvegtárcsa szerelvényét a 12. ábrán láthatjuk, amelynél a (100) szilíciumszeletnek a külső (126) felülete lapos, és ezért a (100) szilíciumszelet vastagsága csökken, és a (125) vastagsága például mintegy 0,135 mm lesz, és a (124) üregek fölötti (102) membránrészek vastagsága mintegy 0,122 mm vastagságú lesz.
A (100) szilíciumszeletnek és a pl. pyrex üvegből lévő (120) üvegtárcsának a kötött szerelvényét ezek után
HU 207 160 B további műveleteknek vetjük alá, amikor is a (122) nyílásokon keresztül nyomás alá helyezzük [egy a (116) elosztócsőcsonkhoz hasonló csőcsonkon keresztül], aminek hatására a vékonyabb (102) membránrészek kidudorodnak, amint az a 12. ábrán a (102E) szaggatott vonallal jelölve van. A (126) felületet laposra csiszoljuk vagy polírozzuk, miközben a (124) üregekben a nyomást fenntartjuk. Ez a nyomás kisebb lesz, mint az első lépésben alkalmazott nyomás, mivel a (102) membránrészek vékonyabbak, miután a kívánt vastagságra lecsiszoltuk és políroztuk, mielőtt a (120) üvegtárcsa (122) nyílásain keresztül nyomást vezettünk volna be.
Ha ezután a (122) nyílásokban és (124) üregekben a nyomást megszüntetjük, akkor a kitérő (102) membránrészek visszamennek eredeti helyzetükbe. Ekkor a (102) membránrész ellentétes oldalán konkáv (102C) felületeket hagy vissza a (102A) felületeken. A (102C) felületek lényegében szintén megfelelnek a kitérített (102) membránrész alakjának, amikor a kitérő (102) membránrész nyomás alá van helyezve. Amint a 13. ábrán látható, a (126) felületet polírozzuk, amivel a (128) vastagságot mintegy 0,124 mm-re csökkentjük. A csiszoláshoz vagy polírozáshoz csiszolóközegként alumínium-oxidot lehet használni.
így tehát a kihajló (102) membránrészen egymással ellentétes oldalakon görbült felületeket alakítottunk ki, amelyeknek a középső részén kisebb vastagságuk van.
Az érzékelő cellák tömeggyártási eljárásának utolsó lépésében a (100) szilíciumszelet (126) felületére egy második (130) üvegtárcsát kötünk anódosan. Ez a második (130) üvegtárcsa szintén rendelkezik (132) nyílásokkal, amelyek a (102C) felületekhez vezetnek, és amikor a (130) üvegtárcsát a helyére kötöttük, akkor látható, hogy a (100) szilíciumszelet (124) üregével ellentétes oldalán (134) üreg keletkezik. A (132) nyílásokat kis mélységű (132A) bemélyedések veszik körül annak érdekében, hogy a (102C) felület ne kössön hozzá a (130) üvegtárcsához.
Az érzékelő cellákat ekkor a (135) szaggatott vonal mentén felvágjuk, és különálló (131 és 127) üveglapok közé befogott (105) membránszerelvényeket kapunk. A (105) membránszerelvények kihajló (102) membránrészeit (103) peremrészek tartják.
A csiszoláshoz vagy polírozáshoz a kidudorodó felületek létrehozására használt nyomást úgy kell szabályozni, hogy a kidudorodott felület ne csak lapos legyen. A csiszolóerőt a (102) membránrészre ható nyomáshoz képest szabályozni kell, hogy a csiszolást megfelelő erővel végezzük. Ha a (102) membránrészre ható nyomóközeg egy folyadék, és a folyadékot bezárjuk (tömítjük) a megfelelő nyomáson, akkor ezt a csiszolóerőnél nem kell tovább figyelembevenni, mivel a folyadék nem engedi a membránt kilaposodni.
A (135) szaggatott vonal mentén szétvágva különálló érzékelő (136) cellákat hozunk létre, amelyek négyszög keresztmetszetűek, és amelyek hasonlóak a (10) nyomásérzékelő cellákhoz. A (136) cellákat egy házat alkotó összetartó (11 és 12) hengeres részek közé lehet befogni, amint az az 1. ábrán bemutatott nyomáskülönbség érzékelőnél látható.
Ebben az esetben is a (102) membránrészek (102A) és (102C) felületének alakja olyan, hogy a (127 vagy 131) üveglap felé kihajlított (102) membránrész alakja lényegében konkáv, így ha nyomáskülönbséget hozunk létre például a (134) üregben, és ez a nyomás egy maximális túlnyomást elér, akkor a (102A) felület lényegében lapos lesz, és felfekszik a hozzá tartozó (120) üvegtárcsa felületére.
Ennek ellentétje lép fel, ha a nyomás a (124) üregben nagyobb nyomás, mivel ekkor a (102C) felület laposan felfekszik a (131) üveglapra. A (102) membránrész kitérésének érzékelése valamely kívánt módon végezhető. Amint látható, a (102A) felületen, aira felvitt nyúlásmérő (137) ellenállások vannak, amelyek a kitérést érzékelik. Mindkét (102A) és (102C) felületen lehet ilyen nyúlásmérő (137) ellenállás, vagy a (120) üvegtárcsán kondenzátor fegyverzetek lehetnek kialakítva, kapacitív érzékelés céljára.
A 15. ábra az egyes (10) nyomásérzékelő cellák befogásának előnyös kiviteli alakját mutatja. Az előző ábrák során ismertetett más érzékelőcellák vannak, de a (10) nyomásérzékelő cella valamennyi ismertetett érzékelő cella kiviteli alakját képviseli. Az érzékelő cellák a (11 és 12) hengeres részek közé vannak rögzítve oly módon, hogy megfelelő támasztással az érzékelő cellák megtartják merevségüket, és amint azt alább még ismertetjük, a szerelés úgy végezhető el, hogy az érzékelőcella (25 és 31) membránjának feszültségkülönbségei kompenzálhatók a különböző sztatikus vezetéknyomásoknak megfelelően.
A 15. és 16. ábrákon bemutatott érzékelő cellák fizikai arányai az előző ábrákon alkalmazottaktól eltér, a méretaránytól eltérő ábrázolás a jobb érthetőséget szolgálja. A (10) nyomásérzékelő cella felülete hozzávetőlegesen 130 mm2 (11,4x11,4 mm), és a 15. ábrán látható érzékelő szerelvény teljes hosszúsága mintegy 25 mm.
A ház kialakításának egy lehetséges alakjánál a (10) nyomásérzékelő cella tömbök vagy (11 és 12) hengeres részek közé van befogva, amint az az 1. ábrán látható. A nyomást bevezető (27 és 34) csővezetékek keresztülnyúlnak a (150) és (152) véglapokon, továbbá a (27 és 34) csővezetékek tömítetten nyúlnak be a pyrexből vagy másfajta üvegből lévő (11 és 12) hengeres részekben lévő nyílásokba vagy járatokba. A nyomást teljes egészében a pyrex (11 és 12) hengeres részek veszik fel. A (27 és 34) csővezetékek tömítésére (151) és (153) tömítéseket alkalmazunk.
Az érzékelendő nyomást a (10) nyomásérzékelő cella ellentétes oldalaira vezetjük, az üvegből lévő (11 és 12) hengeres részeken, valamint a (10) érzékelő cellán kialakított nyílásokon, például az (50) tartólapokban kialakított (46) nyílásokon keresztül.
A találmány szerinti megoldás ezen kiviteli alakjánál az üvegből lévő (11 és 12) hengeres részek a (10) nyomásérzékelő cellát kerületük mentén rögzítik támasztó és erőátadó (155) tömítőgyűrűkön keresztül, és a (10) nyomásérzékelő cella ellentétes oldalaira (Fc) rögzítőerőt gyakorolnak. A .(155) tömítőgyűrűk a (10) nyomásérzékelő cella külső felületei és a
HU 207 160 B (11 és 12) hengeres részek megfelelő végei között kis, nagyon vékony (156 és 157) kamrákat hoznak létre. A (27 és 34) csővezetékekben lévő nyomás megjelenik a (10) nyomásérzékelő cella ellentétes oldalam lévő (156 és 157) kamrákban, és ily módon a nyomás a (10) nyomásérzékelő cella üvegből lévő (50) tartólapjaira hat. Az (50) tartólapok és a hozzájuk tartozó (11 és 12) hengeres részek közötti térköz elég kicsi ahhoz, hogy túl nagy nyomáskülönbség fellépése esetén az üvegből lévő (50) tartólapok a velük szomszédos (11) vagy (12) hengeres részekre feltámaszkodjanak, és ily módon megelőzzük a sérülést túlnyomás fellépése esetén.
A pyrexből vagy másfajta üvegből lévő (11 és 12) hengeres részek hőtágulási együtthatója megfelel az üvegből lévő (50) tartólapok hőtágulási együtthatójának, és így különböző hőmérsékleti körülmények között is megtartható az eszköz stabilitása.
A 150 véglap a (11) hengeres rész alaplapjára egy megfelelő rugalmasságú (160) tányérrugón keresztül hat. A (152) véglap egy megfelelő (162) tömítőgyűrűn keresztül tartja össze a (11 és 12) hengeres részeket a (10) nyomásérzékelő cellával. Az (Fc) rögzítőerő úgy van beállítva, hogy a (10) nyomásérzékelő cella használat közben is beszorított állapotban legyen.
A (150 és 152) véglapokat (163) csapok tartják össze, amelyek a szükséges szorítóerőt biztosítják. Az egyik (11) hengeres részre egy (164) félvezető áramkör rögzíthető, amely a (10) nyomásérzékelő cellához (165) vezetékeken keresztül csatlakozó kapacitív érzékelő áramkört tartalmaz.
Az érzékelő szerelvény egy másik lehetséges kiviteli alakját a 16. ábra mutatja, amely esetben (150A és 152A) véglapokat használtunk, amelyeket egy (170) hüvely tart össze, amely hegesztéssel van rögzítve a (150Aés 152A) véglapokhoz, amely (171) hegesztések tömítőhegesztések mindkét végen. A (170) hüvelyt előfeszített állapotban helyezzük fel a behegesztés előtt, és a hegesztési művelet alatt is előfeszített állapotban tartjuk annak érdekében, hogy a (150A és 152A) véglapokat a (11 és 12) hengeres részekhez nyomással rögzítsük, miután az előfeszítő erőt a (170) hüvelyről a hegesztés után levesszük. A (10) nyomásérzékelő cellára összeszerelt állapotban, használat közben is összenyomó erő hat. A (171) hegesztésekkel tömített lezárást hozunk létre a (150A és 152A) véglapok kerülete mentén.
Amint az a 16. ábrán látható, az üvegből lévő (11 és 12) hengeres részek megtámasztják az üvegből lévő (50) tartólapokat a (10) nyomásérzékelő cellával együtt, azok teljes felülete mentén egy (173) forrasztóüvegen keresztül, amelyet az (50) tartólapra helyezünk annak érdekében, hogy a (170) hüvelyben lévő feszültségből származó (vagy más rögzitőelemből származó) erő a (10) nyomásérzékelő cella egymással ellentétes felületeinek teljes egészére hasson. Hasonló célból egy (174) rézgyűrű is alkalmazható, amelyen keresztül az üvegből lévő (12) hengeres rész teljes végfelülete egyenletesen rögzíthető.
A (170) hüvelyen kialakítható egy alkalmas villa8 mos (175) átvezetés, amely a (176) félvezető áramkör villamos jeleit vezeti ki, amely kapacitív érzékelőáramkört tartalmazhat. A (176) félvezető áramkör a (10) nyomásérzékelő cellával (177) vezetékeken keresztül van összekötve. A (10) nyomásérzékelő a (176) félvezető áramkörhöz hagyományos módon csatlakozik.
Claims (6)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Nyomáskülönbség érzékelő folyadékban fellépő nyomáskülönbség érzékelésére, és a nyomáskülönbségre jellemző kimenő jelelőállítására, amelynek merev, nem-fémes anyagból levő membránja (43,77) van, amelynek a nyomást közvetítő nyílással (46, 83) ellátott merev, nem-fémes anyagból kialakított tartólapra (45, 75) támaszkodó pereme (44, 79) van, továbbá a tartólap (45, 75) membrán (43, 77) felé néző felülete támasztófelületet alkot, azzal jellemezve, hogy a membrán (43, 63, 77, 93) vastagsága a közepe felé csökken úgy, hogy a tartólap (45, 75) felé néző egyik felülete a maximális nyomás hatására sík felületet alkotó konkáv alakúra van kiképezve.
- 2. Az 1. igénypont szerinti nyomáskülönbség érzékelő, azzal jellemezve, hogy a membrán (43, 63, 77, 93) a másik oldalán egy második, a nyomást közvetítő nyílással (46, 83) rendelkező merev, nem-fémes anyagból kialakított tartó lappal (45, 75) van ellátva és a második tartólapra (45, 75) támaszkodó második pereme (44, 79) van, ahol a membrán (43, 77) másik felülete is konkáv alakúra van kialakítva.
- 3. A 2. igénypont szerinti nyomáskülönbség érzékelő, azzal jellemezve, hogy a membrán (63) két membrán (43) részből áll, amelyek mindegyike egyik oldalán konkáv felülettel (43C) és azzal szemköztes sík felülettel rendelkezik, ahol a membránok (63, 43) sík felületei közti tér kötőanyaggal (56) van kitöltve.
- 4. A 1. igénypont szerinti nyomáskülönbség érzékelő, azzal jellemezve, hogy a membrán (93) két állandó vastagságú, konvex alakú membránból (77) van kialakítva, ahol a membrán (77) részek konvex felületei egymás felé néznek és a membrán (77) részek közti tér merev kötőanyaggal (91) van kitöltve.
- 5. Eljárás nyomáskülönbség érzékelő előállítására, amelynek során egy merev, nem-fémes anyagból levő membránon (43) támasztó peremet (44) alakítunk ki, és a peremet (44) nyomást közvetítő nyílással (46) és támasztófelülelettel rendelkező merev, nemfémes anyagból kialakított tartőlapra (45) erősítjük, azzal jellemezve, hogy a membránnak (43) a tartólapon (45) való rögzítése előtt a membránt (43) nyomás alá helyezzük és ezáltal a tartólap (45) vagy a támasztófelület felé néző oldalát konvex alakúra hajlítjuk, a nyomás fenntartása mellett a kihajlított konvex felületből lemunkálunk annyi anyagot, hogy sík felületet kapjunk, ezt követően pedig megszüntetjük a nyomást.
- 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a membrán (43) maximális kitérésének megfelelő nyomást alkalmazunk.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/879,938 US4833920A (en) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | Differential pressure sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT52243A HUT52243A (en) | 1990-06-28 |
| HU207160B true HU207160B (en) | 1993-03-01 |
Family
ID=25375194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU873468A HU207160B (en) | 1986-06-30 | 1987-06-12 | Differential pressure sensor and metho for making said sensor |
Country Status (24)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4833920A (hu) |
| EP (1) | EP0312532B1 (hu) |
| JP (1) | JP2750303B2 (hu) |
| KR (1) | KR950013298B1 (hu) |
| CN (2) | CN1013712B (hu) |
| AR (1) | AR241235A1 (hu) |
| AT (1) | ATE128548T1 (hu) |
| AU (1) | AU610070B2 (hu) |
| BR (1) | BR8707739A (hu) |
| CA (1) | CA1296917C (hu) |
| DE (1) | DE3751546T2 (hu) |
| DK (1) | DK172354B1 (hu) |
| ES (1) | ES2006189A6 (hu) |
| FI (1) | FI96991C (hu) |
| HK (1) | HK6396A (hu) |
| HU (1) | HU207160B (hu) |
| IL (2) | IL82960A0 (hu) |
| IN (1) | IN169797B (hu) |
| MX (1) | MX163905B (hu) |
| NO (1) | NO173074C (hu) |
| RU (1) | RU2069328C1 (hu) |
| WO (1) | WO1988000335A1 (hu) |
| YU (1) | YU126287A (hu) |
| ZA (1) | ZA874355B (hu) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4905575A (en) * | 1988-10-20 | 1990-03-06 | Rosemount Inc. | Solid state differential pressure sensor with overpressure stop and free edge construction |
| US5060520A (en) * | 1989-06-15 | 1991-10-29 | Texas Instruments Incorporated | Hermetic pressure sensor |
| FI893874A (fi) * | 1989-08-17 | 1991-02-18 | Vaisala Oy | Kontaktfoersedd givare med skiktstruktur samt foerfarande foer utfoerande av kontakteringen. |
| US5134887A (en) * | 1989-09-22 | 1992-08-04 | Bell Robert L | Pressure sensors |
| US5157972A (en) * | 1991-03-29 | 1992-10-27 | Rosemount Inc. | Pressure sensor with high modules support |
| DE69218004T2 (de) * | 1992-12-09 | 1997-06-12 | Nippon Denso Co | Flussmittelloses lötverfahren |
| DE19513007A1 (de) * | 1994-04-14 | 1995-10-19 | Merck Patent Gmbh | Hexafluorpropylether und flüssigkristallines Medium |
| US5454270A (en) * | 1994-06-06 | 1995-10-03 | Motorola, Inc. | Hermetically sealed pressure sensor and method thereof |
| JP3319912B2 (ja) * | 1995-06-29 | 2002-09-03 | 株式会社デンソー | 半導体センサ用台座およびその加工方法 |
| EP0762088A3 (de) * | 1995-09-11 | 1997-11-05 | Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG | Verfahren und Vorrichtung zur Grenzstanderfassung von Flüssigkeiten und Schüttgütern |
| JP3147778B2 (ja) * | 1996-07-01 | 2001-03-19 | 富士電機株式会社 | 静電容量式差圧検出器 |
| DE69922727T2 (de) * | 1998-03-31 | 2005-12-15 | Hitachi, Ltd. | Kapazitiver Druckwandler |
| GB0015500D0 (en) * | 2000-06-23 | 2000-08-16 | Randox Lab Ltd | Production of silicon diaphragms by precision grinding |
| WO2002038490A2 (de) * | 2000-11-07 | 2002-05-16 | GeSIM Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH | Verfahren zum herstellen von glas-silizium-glas sandwichstrukturen |
| US6539790B2 (en) * | 2000-12-04 | 2003-04-01 | University Of Vermont And State Agricultural College | Stiction-based chuck for bulge tester and method of bulge testing |
| JP3847281B2 (ja) * | 2003-08-20 | 2006-11-22 | 株式会社山武 | 圧力センサ装置 |
| AU2004274005A1 (en) * | 2003-09-16 | 2005-03-31 | Cardiomems, Inc. | Implantable wireless sensor |
| US8026729B2 (en) | 2003-09-16 | 2011-09-27 | Cardiomems, Inc. | System and apparatus for in-vivo assessment of relative position of an implant |
| CA2613241A1 (en) * | 2005-06-21 | 2007-01-04 | Cardiomems, Inc. | Method of manufacturing implantable wireless sensor for in vivo pressure measurement |
| JP4258504B2 (ja) * | 2005-08-24 | 2009-04-30 | セイコーエプソン株式会社 | 圧力センサ |
| US7415886B2 (en) * | 2005-12-20 | 2008-08-26 | Rosemount Inc. | Pressure sensor with deflectable diaphragm |
| DE102006058301B4 (de) * | 2006-12-11 | 2016-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Luftdrucksensor für eine Seitenaufprallerkennung |
| US7624642B2 (en) * | 2007-09-20 | 2009-12-01 | Rosemount Inc. | Differential pressure sensor isolation in a process fluid pressure transmitter |
| US8322225B2 (en) | 2009-07-10 | 2012-12-04 | Honeywell International Inc. | Sensor package assembly having an unconstrained sense die |
| US8371175B2 (en) * | 2009-10-01 | 2013-02-12 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with pressure sensor mount |
| DE102009046228A1 (de) * | 2009-10-30 | 2011-05-19 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Drucksensor, insbesondere Differenzdrucksensor und ein Verfahren zum Präparieren eines Membranbetts für einen solchen Sensor |
| DE102009046229A1 (de) | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Drucksensor, insbesondere Differenzdrucksensor |
| DE102010028504A1 (de) | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Drucksensor |
| US8230743B2 (en) | 2010-08-23 | 2012-07-31 | Honeywell International Inc. | Pressure sensor |
| US9291514B2 (en) | 2010-12-27 | 2016-03-22 | Epcos Ag | Pressure sensor having a compressible element |
| EP2659249B1 (de) * | 2010-12-27 | 2015-06-24 | Epcos AG | Drucksensor mit kompressiblem element |
| DE102011006517A1 (de) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Druckfest gekapselter Differenzdrucksensor |
| KR101203415B1 (ko) | 2011-09-08 | 2012-11-21 | 두온 시스템 (주) | 물결 형상 격리 다이어프램을 갖는 차압 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 차압 센서 |
| DE102012113033A1 (de) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Mechanische Stabilisierung und elektrische sowie hydraulische Adaptierung eines Silizium Chips durch Keramiken |
| DE102014005399A1 (de) * | 2013-04-24 | 2014-10-30 | Marquardt Mechatronik Gmbh | Anordnung zur Füllstandsmessung |
| DE102013113594A1 (de) | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Differenzdrucksensor |
| US9316552B2 (en) | 2014-02-28 | 2016-04-19 | Measurement Specialties, Inc. | Differential pressure sensing die |
| CN103868641A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-06-18 | 刘剑飚 | 一种微压差传感器 |
| DE102014104831A1 (de) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Differenzdrucksensor |
| DE102014109491A1 (de) | 2014-07-08 | 2016-02-11 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Differenzdruckmesszelle |
| US10197462B2 (en) * | 2016-05-25 | 2019-02-05 | Honeywell International Inc. | Differential pressure sensor full overpressure protection device |
| DE102017125333A1 (de) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Samson Ag | Drucksensoranordnung |
| WO2019222598A1 (en) | 2018-05-17 | 2019-11-21 | Rosemount Inc. | Measuring element and measuring device comprising the same |
| DE102018215851B3 (de) * | 2018-09-18 | 2019-09-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Druck- oder Durchflussmesszelle |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE8572C (de) * | C. A. ROSCHFR in Markersdorf bei Burgstädt in Sachsen, und J. KÖHLER in Limbach bei Chemnitz | Vorrichtung an Kettelmaschinen zur Herstellung sehr langer Maschen | ||
| US3079576A (en) * | 1961-02-01 | 1963-02-26 | Rosemount Eng Co Ltd | Integral strain transducer |
| GB1088723A (en) * | 1964-03-18 | 1967-10-25 | Ether Eng Ltd | Improvements in and relating to transducers |
| BE666463A (hu) * | 1965-07-06 | 1965-11-03 | ||
| US3566750A (en) * | 1969-03-10 | 1971-03-02 | Foxboro Co | Differential pressure cell with keystone structure |
| US3800413A (en) * | 1969-10-27 | 1974-04-02 | Rosemount Inc | Differential pressure transducer |
| US3618390A (en) * | 1969-10-27 | 1971-11-09 | Rosemount Eng Co Ltd | Differential pressure transducer |
| US3650181A (en) * | 1970-03-27 | 1972-03-21 | Thompson Wendell L | Controller responsive to variation in pressure in one source for varying pressure in another source |
| US3962921A (en) * | 1972-02-04 | 1976-06-15 | The Garrett Corporation | Compensated pressure transducer |
| US3793885A (en) * | 1972-09-05 | 1974-02-26 | Rosemount Inc | Diaphrgam construction for differential pressure transducer |
| US4064550A (en) * | 1976-03-22 | 1977-12-20 | Hewlett-Packard Company | High fidelity pressure transducer |
| US4064549A (en) * | 1976-08-31 | 1977-12-20 | Metrolology General Corporation | Cylindrical capacitive quartz transducer |
| JPS5697842A (en) * | 1980-01-07 | 1981-08-06 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Differential pressure detector of single capacity type |
| JPS5730923A (en) * | 1980-08-01 | 1982-02-19 | Hitachi Ltd | Capacitor type pressure difference transmitter |
| US4389895A (en) * | 1981-07-27 | 1983-06-28 | Rosemount Inc. | Capacitance pressure sensor |
| US4442474A (en) * | 1981-12-14 | 1984-04-10 | Sperry Corporation | Capacitive pressure transducer |
| JPS58180927A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-22 | Toshiba Corp | 半導体感圧素子の保護装置 |
| DE3238430A1 (de) * | 1982-10-16 | 1984-04-19 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Differenzdrucksensor |
| US4572000A (en) * | 1983-12-09 | 1986-02-25 | Rosemount Inc. | Pressure sensor with a substantially flat overpressure stop for the measuring diaphragm |
| US4578735A (en) * | 1984-10-12 | 1986-03-25 | Knecht Thomas A | Pressure sensing cell using brittle diaphragm |
| US4603371A (en) * | 1984-10-12 | 1986-07-29 | Rosemount Inc. | Capacitive sensing cell made of brittle material |
-
1986
- 1986-06-23 IL IL82960A patent/IL82960A0/xx unknown
- 1986-06-30 US US06/879,938 patent/US4833920A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-06-01 IN IN399/MAS/87A patent/IN169797B/en unknown
- 1987-06-12 HU HU873468A patent/HU207160B/hu not_active IP Right Cessation
- 1987-06-12 AU AU75445/87A patent/AU610070B2/en not_active Ceased
- 1987-06-12 WO PCT/US1987/001374 patent/WO1988000335A1/en active IP Right Grant
- 1987-06-12 AT AT87904185T patent/ATE128548T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-06-12 EP EP87904185A patent/EP0312532B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-12 KR KR1019880700227A patent/KR950013298B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1987-06-12 RU SU874613103A patent/RU2069328C1/ru active
- 1987-06-12 DE DE3751546T patent/DE3751546T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-12 JP JP62503846A patent/JP2750303B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-12 BR BR8707739A patent/BR8707739A/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-06-15 MX MX6937A patent/MX163905B/es unknown
- 1987-06-17 ZA ZA874355A patent/ZA874355B/xx unknown
- 1987-06-19 CA CA000540107A patent/CA1296917C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-06-23 IL IL82960A patent/IL82960A/xx not_active IP Right Cessation
- 1987-06-26 CN CN87104418A patent/CN1013712B/zh not_active Expired
- 1987-06-26 CN CN90108224A patent/CN1018478B/zh not_active Expired
- 1987-06-29 AR AR87308004A patent/AR241235A1/es active
- 1987-06-29 ES ES8701890A patent/ES2006189A6/es not_active Expired
- 1987-06-29 YU YU01262/87A patent/YU126287A/xx unknown
-
1988
- 1988-02-16 NO NO880675A patent/NO173074C/no not_active IP Right Cessation
- 1988-02-29 DK DK106088A patent/DK172354B1/da not_active IP Right Cessation
- 1988-11-16 FI FI885292A patent/FI96991C/fi not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-01-11 HK HK6396A patent/HK6396A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU207160B (en) | Differential pressure sensor and metho for making said sensor | |
| FI72809C (fi) | Kapacitiv tryckgivare med isolerat kaenselorganmembran. | |
| US5134887A (en) | Pressure sensors | |
| US4364276A (en) | Differential pressure measuring transducer assembly | |
| EP1828735B1 (en) | Piezoresistive strain concentrator | |
| US6019002A (en) | Pressure transducer having a tensioned diaphragm | |
| EP0333091B1 (en) | Transducer for picking-up pressures, vibrations and/or accelerations and converting them into electrical signals | |
| US4507170A (en) | Optimized stress and strain distribution diaphragms | |
| JPH09503056A (ja) | 懸架ダイアフラム圧力センサ | |
| JPS6051051B2 (ja) | 微小圧力測定変換器 | |
| JPS6345050B2 (hu) | ||
| US4787249A (en) | Differential pressure transducer | |
| EP1012554A1 (en) | Pressure sensor | |
| EP0775303A1 (en) | Pressure gauge | |
| KR900001465B1 (ko) | 분리된 감지 격막을 가진 용량성 압력 변환기 | |
| JP2611330B2 (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JPS5927233A (ja) | 差圧伝送器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |