压差传感器制造技术

一种压差传感器(1)，包括：具有测量膜(10)和在其间布置测量膜的两个平台(20、30)以及换能器(40)的压差测量单元(2)；以及弹性夹持设备(50)，所述弹性夹持设备具有两个夹持区域(53)，所述夹持区域每个都作用在背离所述测量膜(10)的所述平台(20、30)的相应后侧上(26、36)，其中所述夹持设备(50)具有至少一个弹性元件(56、58)，所述夹持区域(52、54)通过所述至少一个弹性元件(56、58)机械联接，以便以轴向夹持力夹持所述压差测量单元(2)，其中所述夹持区域(52、54)是刚性的，其中所述夹持设备(50)包括具有两个夹持体(60、62)的夹具，每个夹持体都具有夹持区域(52、54)之一，其中至少一个所述夹持体具有弹性元件，所述夹持体在应力下彼此连接，以便在所述压差测量单元(2)上施加夹持力，其中所述两个夹持体(60、62)具有包括所述夹持区域(52、54)的中心形状保持段(64、66)，其中弹性段在至少一个夹持体，尤其是在两个夹持体的所述形状保持段(64、66)上邻接，所述弹性段形成所述弹性元件(56、58)。

Differential pressure sensor

\u4e00\u79cd\u538b\u5dee\u4f20\u611f\u5668(1)\uff0c\u5305\u62ec\uff1a\u5177\u6709\u6d4b\u91cf\u819c(10)\u548c\u5728\u5176\u95f4\u5e03\u7f6e\u6d4b\u91cf\u819c\u7684\u4e24\u4e2a\u5e73\u53f0(20\u300130)\u4ee5\u53ca\u6362\u80fd\u5668(40)\u7684\u538b\u5dee\u6d4b\u91cf\u5355\u5143(2)\uff1b\u4ee5\u53ca\u5f39\u6027\u5939\u6301\u8bbe\u5907(50)\uff0c\u6240\u8ff0\u5f39\u6027\u5939\u6301\u8bbe\u5907\u5177\u6709\u4e24\u4e2a\u5939\u6301\u533a\u57df(53)\uff0c\u6240\u8ff0\u5939\u6301\u533a\u57df\u6bcf\u4e2a\u90fd\u4f5c\u7528\u5728\u80cc\u79bb\u6240\u8ff0\u6d4b\u91cf\u819c(10)\u7684\u6240\u8ff0\u5e73\u53f0(20\u300130)\u7684\u76f8\u5e94\u540e\u4fa7\u4e0a(26\u300136)\uff0c\u5176\u4e2d\u6240\u8ff0\u5939\u6301\u8bbe\u5907(50)\u5177\u6709\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u5f39\u6027\u5143\u4ef6(56\u300158)\uff0c\u6240\u8ff0\u5939\u6301\u533a\u57df(52\u300154)\u901a\u8fc7\u6240\u8ff0\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u5f39\u6027\u5143\u4ef6(56\u300158)\u673a\u68b0\u8054\u63a5\uff0c\u4ee5\u4fbf\u4ee5\u8f74\u5411\u5939\u6301\u529b\u5939\u6301\u6240\u8ff0\u538b\u5dee\u6d4b\u91cf\u5355\u5143(2)\uff0c\u5176\u4e2d\u6240\u8ff0\u5939\u6301\u533a\u57df(52\u300154)\u662f\u521a\u6027\u7684\uff0c\u5176\u4e2d\u6240\u8ff0\u5939\u6301\u8bbe\u5907(50)\u5305\u62ec\u5177\u6709\u4e24\u4e2a\u5939\u6301\u4f53(60\u300162)\u7684\u5939\u5177\uff0c\u6bcf\u4e2a\u5939\u6301\u4f53\u90fd\u5177\u6709\u5939\u6301\u533a\u57df(52\u300154)\u4e4b\u4e00\uff0c At least one of the clamping body has an elastic element, wherein the clamping body is connected with each other in stress, so that the pressure in the measuring unit (2) applying clamping force, wherein the two holding body (60, 62) including the clamping area (52 54), center of shape preserving section (64, 66), wherein the elastic section in at least one clamping body, especially in the two clamping body. The shape of (64, 66) on the adjacent, the elastic section forming the elastic element (56, 58).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压差传感器，尤其是一种具有对静态过载的保护的压差传感器。
技术介绍
压差传感器通常被最优化以测量存在大的静压力p1、p2时的小压差p1-p2。在这种情况下，重要的是达到敏感性和耐过载性的正确平衡。因而，例如，|p1-p2|/p1<1％能够适用于压差|p1-p2|的测量范围。当在过程安装中缺失压力p1、p2之一时，压差传感器被加载测量范围的100倍。已知能够抵抗这些过载的压差换能器。对敏感性压差测量单元的有效保护在于将过载膜与压差传感器液压并联地连接，其中通过液压路径向压差测量单元和过载膜提供两个压力p1、p2，其中通过隔离膜片将压力引入液压路径中。过载膜包括足够大的液压容，以便在单侧过载的情况下在液压路径中充分地容纳一定体积的压力传递液体，以便这种液压路径的隔离膜片坐落在膜片床上，使得能够可靠地防止作用在压差传感器上的压差进一步升高。在EP 1 299 701 B1、DE 10 2006 040 325 A1和DE 10 2006 057 828 A1中公开了具有过载膜的压差换能器的示例。然而，过载膜的使用必然导致压力传递液体的更大体积冲击，并且于是——在相同性能的情况下——导致更大的分离膜面积，这意味着更大的装置尺寸和更高的成本。此外，测量机构动态范围受过载膜和更大体积的压力传递液体的负面影响。因此，存在已知的实施用于通过膜床对测量膜的过载保护的努力。在这种情况下，测量膜应在超过单侧正压力的限值的情况下至少达到在膜片床上的足够支撑，以便甚至在另外的压力升高的情况下，也达不到测量膜的爆裂应力。出于这种目的，尤其适合的是非球面膜床，非球面膜床接近测量膜在正压力限值下的弯曲线。US 4,458,537公开了一种具有以同轴环的结构建立的非球面玻璃膜床的电容式压差传感器，其中环的高度形成轮廓，该轮廓对应于测量膜的弯曲线。第一次公布的DE 10 2009 046 229 A1公开了一种具有通过热屈服形成的非球面玻璃膜床的压力传感器，或压差传感器。US 7,360,431 B2公开了一种具有通过灰度光刻由硅制备的非球面膜床的压力传感器，或压差传感器。第一次公布的DE 10 2010 028 773 A1公开了一种具有通过激光烧蚀，然后是氧化步骤和终端蚀刻由硅制备的非球面膜床的压力传感器，或压差传感器。虽然上述膜支撑概念实际上能够在某种程度上保护测量膜，然而被引入压差传感器的静压力加载在测量膜和平台之间的接合点或者其边界区域上，使得在此出现应力峰值，这导致压差传感器被破坏。除了存在于两侧上的静态过载压力之外，当单侧过载导致平台变形时，向压差测量单元单侧提供静态过载压力也能够损伤或者破坏测量膜、平台，或者测量膜和平台之间的接合点或者其边界区域，因此，例如膜床的支撑功能劣化。为了解决这种问题，Hein等人的(Transducers‘97，1477-1480页，1997年)公开了一种囊封电容式压差传感器，在这种囊封电容式压差传感器的情况下，平台被轴向夹持在压力连接件之间，其中在每种情况下，在平台和压力连接件之间都补充性地夹持密封环。专利DE 37 51 546 T2同样公开了一种在两个平台之间具有测量膜的压差传感器，其中两个平台被轴向夹持在弹性夹持设备之间，以便提高压差传感器的爆裂强度。与上述两种布置相同的是在向压差传感器提供静态压力的情况下，能够在平台和夹持设备之间发生相对运动。这尤其能够在零点以及取决于压差的压差传感器的测量信号的测量范围中导致迟滞误差。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种对上述问题的补救。通过独立权利要求1的压差传感器实现该目的。本专利技术的压差传感器1包括：具有测量膜；第一平台；第二平台；以及换能器的压差测量单元；和弹性夹持设备；其中测量膜被布置在第一平台和第二平台之间，并且压力密闭地连接两个平台，其中第一压力室在测量膜和第一平台之间形成，并且第二压力室在测量膜和第二平台之间形成，其中第一平台和第二平台每个都具有压力管，通过压力管，特定的压力室可接触第一或第二压力(p1、p2)；其中提供换能器以将取决于第一压力(p1)和第二压力(p2)之间的差的测量膜的变形转换为电信号；其中夹持设备具有作用在第一平台的背向测量膜的第一后侧上的第一夹持区域，以及作用在第二平台的背向测量膜的第二后侧上的第二夹持区域，其中夹持设备具有至少一个弹性元件，夹持区域通过该弹性元件机械地联接，以便以轴向夹持力夹持压差测量单元，其中第一和第二夹持区域是刚性的，其中夹持设备包括具有第一夹持体和第二夹持体的夹具，第一夹持体包括第一夹持区域，第二夹持体包括第二夹持区域，其中第一和/或第二夹持体具有弹性元件，其中第一和第二夹持体在应力下彼此连接，以便在压差测量单元上施加夹持力，其中两个夹持体具有包括夹持区域的中心形状保持段，其中弹性段在至少一个夹持体，尤其是在两个夹持体的形状保持段上邻接，弹性段形成弹性元件。换句话说，本专利技术的压差传感器包括具有测量膜和在其间布置测量膜的两个平台以及换能器的压差测量单元，以及弹性夹持设备，弹性夹持设备具有两个夹持区域，每个都作用在平台的背离测量膜的相应后侧上，其中夹持设备具有至少一个弹性元件，夹持区域通过该至少一个弹性元件机械联接，以便以轴向夹持力夹持压差测量单元，其中夹持区域是刚性的，其中夹持设备包括具有两个夹持体的夹具，每个夹持体都具有夹持区域之一，其中至少一个夹持体具有弹性元件，并且夹持体在应力下彼此连接，以便在压差测量单元上施加夹持力，其中两个夹持体具有包括夹持区域的中心形状保持段，其中弹性段在至少一个夹持体，尤其是在两个夹持体的形状保持段上邻接，弹性段形成弹性元件。夹持设备实现了与在测量膜和平台之间或者在压差测量单元的其它层之间的接合点平面垂直作用的、并且在给定情况下造成传感器故障的张力应力或者应力集中与压缩预应力叠加。夹持设备尤其用于产生在更长时间段上稳定的可再生预应力。在这一点上，封闭传感器的两个相对布置的夹持体弹性变形至目标的程度，并且尤其是通过焊接彼此连接。在本专利技术的进一步发展中，弹性元件包括弹簧腿，其中作用在平台上的轴向夹持力由弹簧腿从它们的静止位置的弹性弯曲挠曲施加。在本专利技术的进一步发展中，每个平台都具有实施对压力室的抑制的腔室体，以及在每种情况下的加硬元件，其中加硬元件在每种情况下被布置在腔室体和夹持区域之间。在本专利技术的进一步发展中，加硬元件具有其热膨胀系数与腔室体的材料的热膨胀系数差别不超过5ppm/K，优选不超过2ppm/K的材料。在本专利技术的进一步发展中，压差传感器特定用于静态过载压力pL，并且其中测量膜(10)具有能够加载压力(p1、p2)的面积A，其中夹持设备(50)夹持压差测量单元的夹持力F能够被表达为：F＝S·pL··A，其中安全系数S为不小于0.2，优选地不小于0.5，并且尤其优选不小于0.8。在本专利技术的进一步发展中，夹持力F在0℃至100℃之间，尤其是-20℃至150℃之间，并且优选-40℃至180℃之间的温度范围上满足上述条件。在本专利技术的进一步发展中，夹持力在0℃至100℃之间，尤其是-20℃至150℃之间，并且优选-40℃至180℃之间的温度范围上，在小于过载压力PL的恒定压力下变化不超过温度范围内的最大夹持力一半，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压差传感器(1)包括：压差测量单元(2)，所述压差测量单元(2)具有测量膜(10)、第一平台(20)、第二平台(30)以及换能器(40)；以及弹性夹持设备(50)；其中所述测量膜(10)被布置在所述第一平台(20)和所述第二平台(3)之间，并且压力密闭地连接所述两个平台，其中第一压力室(22)在所述测量膜(10)和所述第一平台(20)之间形成，并且第二压力室(32)在所述测量膜(10)和所述第二平台(30)之间形成，其中所述第一平台(20)和所述第二平台(30)每个都具有压力管(24、34)，通过所述压力管，特定的压力室(22、32)能够接触第一或第二压力(p1、p2)；其中提供换能器(40)以将取决于所述第一压力(p1)和所述第二压力(p2)之间的差的所述测量膜(10)的变形转换为电信号；其中所述夹持设备(50)具有作用在所述第一平台(20)的背向所述测量膜(10)的第一后侧(26)上的第一夹持区域(53)，以及作用在所述第二平台(30)的背向所述测量膜(10)的第二后侧(36)上的第二夹持区域(54)，其中所述夹持设备(50)具有至少一个弹性元件(56、58)，所述夹持区域(52、54)通过所述弹性元件机械地联接，以便以轴向夹持力夹持所述压差测量单元(2)，其中所述第一和第二夹持区域(52、54)是刚性的，其中所述夹持设备(50)包括具有第一夹持体(60)和第二夹持体(62)的夹具，所述第一夹持体(60)具有所述第一夹持区域(52)，所述第二夹持体(62)具有所述第二夹持区域(54)，其中所述第一夹持体和/或所述第二夹持体具有弹性元件，其中所述第一夹持体和第二夹持体在应力下彼此连接，以便在所述压差测量单元上施加夹持力，其中所述两个夹持体(60、62)具有包括所述夹持区域(52、54)的中心形状保持段(64、66)，其中形成所述弹性元件(56、58)的弹性段在至少一个夹持体，尤其是在两个夹持体的形状保持段(64、66)上邻接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.04 DE 102014104831.81.一种压差传感器(1)包括：压差测量单元(2)，所述压差测量单元(2)具有测量膜(10)、第一平台(20)、第二平台(30)以及换能器(40)；以及弹性夹持设备(50)；其中所述测量膜(10)被布置在所述第一平台(20)和所述第二平台(3)之间，并且压力密闭地连接所述两个平台，其中第一压力室(22)在所述测量膜(10)和所述第一平台(20)之间形成，并且第二压力室(32)在所述测量膜(10)和所述第二平台(30)之间形成，其中所述第一平台(20)和所述第二平台(30)每个都具有压力管(24、34)，通过所述压力管，特定的压力室(22、32)能够接触第一或第二压力(p1、p2)；其中提供换能器(40)以将取决于所述第一压力(p1)和所述第二压力(p2)之间的差的所述测量膜(10)的变形转换为电信号；其中所述夹持设备(50)具有作用在所述第一平台(20)的背向所述测量膜(10)的第一后侧(26)上的第一夹持区域(53)，以及作用在所述第二平台(30)的背向所述测量膜(10)的第二后侧(36)上的第二夹持区域(54)，其中所述夹持设备(50)具有至少一个弹性元件(56、58)，所述夹持区域(52、54)通过所述弹性元件机械地联接，以便以轴向夹持力夹持所述压差测量单元(2)，其中所述第一和第二夹持区域(52、54)是刚性的，其中所述夹持设备(50)包括具有第一夹持体(60)和第二夹持体(62)的夹具，所述第一夹持体(60)具有所述第一夹持区域(52)，所述第二夹持体(62)具有所述第二夹持区域(54)，其中所述第一夹持体和/或所述第二夹持体具有弹性元件，其中所述第一夹持体和第二夹持体在应力下彼此连接，以便在所述压差测量单元上施加夹持力，其中所述两个夹持体(60、62)具有包括所述夹持区域(52、54)的中心形状保持段(64、66)，其中形成所述弹性元件(56、58)的弹性段在至少一个夹持体，尤其是在两个夹持体的形状保持段(64、66)上邻接。2.根据权利要求1所述的压差传感器，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：英·图安·塔姆，彼得·克勒费尔，拉斐尔·泰伊朋，本杰明·莱姆克，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE