Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochdrucksensor umfassend ein Innenteil, ein Gehäuse sowie ein zwischen diesen Komponenten angeordnetes Dichtungssystem zum Abdichten des Hochdrucksensors (1) nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
Stand der Technik
[0002] Hochdrucksensoren benötigen ein zuverlässiges Dichtungssystem, um ein Austreten von Flüssigkeit oder Gasen zu vermeiden, welche unter den hohen, zu messenden Drücken stehen.
[0003] Bekannte Systeme erzeugen beispielsweise eine Konusdichtung zwischen einem Gehäuse und einem Schaft eines Innenteils durch eine zwischen diesen Teilen angebrachte Spannkraft. Die hohe plastische Verformung an dieser Dichtpartie erweist sich aber als nachteilig.
Zudem wurde ein hoher Verschleiss an der Dichtpartie festgestellt infolge einer Relativbewegung dieser Komponenten zueinander, welche dadurch entsteht, dass der Konus des Innenteils deutlich weicher ist als das Gehäuse.
[0004] Eine andere Lösung sieht ein Zwischenstück vor, welches zwischen das Gehäuse und das Innenteil geklemmt wird. Diese Anordnung ist für grosse Durchmesser aber nicht möglich.
Zudem weist sie keine selbstverstärkende Wirkung auf.
[0005] O-Ringe haben den Nachteil, dass sie, im Fall von Druckmedien wie hydraulischen Ölen oder Kerosin, korrosiven Gasen oder anderen Materialien, die unter Druck gesetzt sind, nicht mediumkompatibel sind.
Darstellung der Erfindung
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochdrucksensor mit einem Dichtungssystem zwischen einem Gehäuse und einem Innenteil des Hochdrucksensors anzugeben, welches eine selbstverstärkende Wirkung aufweist, das heisst, dass die Dichtung bei höherem Druck immer dichter wird.
Zudem sollen sich die genannten Komponenten unter Druck nicht relativ zueinander bewegen können.
[0007] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs.
[0008] Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass das Dichtungssystem des erfindungsgemässen Hochdrucksensors eine nach innen gerichtete, das heisst spitzwinklig ineinander eingreifend angeordnete Konusdichtung zwischen einem Absatz im Gehäuse und einem Schaft des Innenteils ist. Durch die zwischen dem Gehäuse und dem Innenteil angebrachte Spannkraft wird der äussere Randbereich des Schaftes an das Gehäuse gedrängt und stützt sich an diesem ab.
Somit verstärkt sich die Dichtwirkung mit zunehmendem Druck.
[0009] Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
[0010] Der besondere Vorteil dieses erfindungsgemässen Sensors besteht darin, dass sich durch die genannte Verspannung zwischen dem Gehäuse und dem Innenteil eine gleichmässige Steifigkeit in diesem Bereich ergibt, wodurch gewährleistet ist, dass keine Relativbewegungen auftreten.
[0011] Weitere günstige Eigenschaften sind die geringen Spannungsänderungen bei zyklischen Belastungen, was zu einer längeren Lebensdauer führt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0012] Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>eine schematische Darstellung im Schnitt eines Dichtsystems nach dem Stand der Technik;
<tb>Fig. 2<sep>eine weitere schematische Darstellung im Schnitt eines Dichtsystems nach dem Stand der Technik;
<tb>Fig. 3<sep>eine schematische Darstellung im Schnitt eines erfindungsgemässen Hochdrucksensors;
<tb>Fig. 4<sep>eine Detailansicht des Dichtsystems des erfindungsgemässen Hochdrucksensors
a) in nicht verspanntem Zustand, und
b) in verspanntem Zustand;
<tb>Fig. 5<sep>eine Detailansicht eines alternativen Dichtsystems des erfindungsgemässen Hochdrucksensors
a) in nicht verspanntem Zustand, und
b) in verspanntem Zustand.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0013] Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung einer Konusdichtung nach dem Stand der Technik. Der Pfeil P bezeichnet jeweils den Druck, der bei einer Messung auftritt. In einem Gehäuse 2 ist ein darin eingreifendes, durch ein Gewinde mit diesem verspanntes Innenteil 3 mit einem nach aussen gerichteten Konus dargestellt. Dieser Konus stützt sich an einem entsprechenden Gegenkonus am Gehäuse 2 ab, wodurch eine Dichtpartie 8 entsteht.
Da der Konus am Innenteil 3 deutlich elastischer ist als das Gehäuse 2, kann es zu einer Relativbewegung zwischen den genannten Komponenten kommen, was zu Verschleiss und schliesslich zu Undichtheit der Dichtpartie 8 führen kann.
[0014] In der Fig. 2 ist ein weiteres Dichtsystem nach dem Stand der Technik dargestellt. Dieses weist ein Zwischenstück 18 zwischen einem Innenteil 3 und einem Gehäuse 2 auf.
[0015] Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemässen Hochdrucksensor 1. Er umfasst ein Gehäuse 2 sowie ein Innenteil 3, das mit einem Schaft 4 an einem Absatz 6 am Gehäuse 2 unter Aufbringung einer Spannkraft angebracht ist. In diesem Beispiel ist die Spannkraft durch ein Gewinde realisiert. Andere Möglichkeiten umfassen das Zusammenschweissen von Gehäuse 2 und Innenteil 3.
Im Innern 19 des Innenteils 3 kann ein Sensorelement untergebracht sein, das mit einer Membran 20 zum Druckraum 21 hin abschliesst.
[0016] Der Dichtbereich 22 des erfindungsgemässen Hochdrucksensors 1 ist in der Fig. 4 detailliert dargestellt. Fig. 4a stellt den Schaft 4 des Innenteils 3 sowie das Gehäuse 2 mit seinem Absatz 6 in nicht verspanntem Zustand dar. Der Schaft 4 weist eine Stirnfläche 5 sowie eine innere 9 und eine äussere 10 Fläche auf. Das Gehäuse 2 weist eine Auflagefläche 7 sowie eine innere 11 und eine äussere 12 Fläche auf.
[0017] Im Gegensatz zum Stand der Technik gemäss Fig. 1 sind die Winkel alpha , beta der Konusdichtung in die andere Richtung orientiert. Das heisst, dass insbesondere die Auflagefläche 7 im spitzen Winkel alpha zur inneren Fläche 11 des Absatzes angeordnet ist.
Es ist denkbar, die Stirnfläche 5 am Schaft 4 plan auszugestalten, senkrecht zur Druckrichtung. Die Stirnfläche 5 ist aber vorzugsweise, wie in dieser Ausführungsform dargestellt, in einem stumpfen Winkel alpha , beta zur inneren Fläche 9 des Schaftes 4 angeordnet. Vorzugsweise bleibt zwischen der Stirnfläche 5 und der Auflagefläche 7 ein offener Winkel von etwa 1-2 . Der genannte spitze Winkel alpha und der genannte stumpfe Winkel beta sind zusammen weniger oder gleich 180 . Vorzugsweise ist die Summe dieser beiden Winkel alpha und beta zwischen 170 und 180 .
[0018] Der spitze Winkel alpha des Absatzes soll erfindungsgemäss zwischen 45 und 70 , vorzugsweise zwischen 60 und 70 deg. betragen.
Entsprechend soll erfindungsgemäss der stumpfe Winkel beta des Schaftes zwischen 110 und 135 , vorzugsweise zwischen 110 deg. und 120 , betragen.
[0019] Die Fig. 4b stellt den Schaft 4 des Innenteils 3 sowie den Absatz 6 des Gehäuses 2 in verspanntem Zustand dar. Diese Verspannung ist durch eine Spannkraft zustande gekommen, welche auf das Gehäuse 2 und das Innenteil 3 gemäss Angaben der Pfeile in Fig. 4a wirken. Durch diese Spannkraft liegt die Stirnfläche 5 mindestens entlang einer ersten Dichtungszone 8 an der Auflagefläche 7 an.
[0020] Diese Spannkraft führt zu Deformationen und Verschiebungen einzelner Bereiche von Gehäuse 2 und Innenteil 3. So wird durch den gegenseitigen Druck die innere Fläche 11 des Absatzes gegen innen verschoben und gleichzeitig der Endbereich des Schaftes 4, insbesondere deren innere 9 und die äussere 11 Fläche, gegen aussen verschoben.
Der Schaft 4 stützt sich nun erfindungsgemäss am Gehäuse 2 ab. Vorzugsweise ist der Absatz 6 mit einem Hinterschnitt 14 versehen, sodass sich die äussere Fläche des Schaftes 10 etwas in den Bereich des Hinterschnitts 14 hineinverschieben kann. Dadurch kommt es an der äusseren Fläche 12 des Absatzes, etwa dort, wo der Hinterschnitt 14 beginnt, zu einer zweiten Berührung zwischen Gehäuse 2 und Innenteil 3 entlang einer Abstützlinie 13, wo sich der Schaft 4 am Gehäuse 2 abstützt. Durch das Abstützen am Gehäuse 2 ist der Schaft 4 im Absatz 6 fest eingekeilt. Durch einen hohen Druck auf den Sensor kann sich der Schaft 4 nicht weiter nach aussen verschieben und verstärkt dadurch den Druck auf diese Abstützlinie 13.
Zugleich wirkt der Druck auf die innere Fläche 11 des Absatzes, wodurch die Dichtwirkung noch verstärkt wird.
[0021] Die Abstützlinie 13 vom Schaft 4 auf das Gehäuse 2 kann als zweite Dichtungszone ausgestaltet sein, indem die gesamten Umfänge beider Komponenten 2, 3 im Bereich der Abstützlinie 13 keine Kerben aufweisen.
[0022] Als Alternative zum Hinterschnitt 14 kann auch, wie in Fig. 5a und 5b dargestellt, die Kante zwischen der äusseren Fläche 10 und der Stirnfläche 5 des Schaftes 4 mit einer Abflachung 24 versehen sein. Beide Vorrichtungen, die nach Fig. 4 und die nach Fig. 5, führen zur Definition der Abstützlinie 13 als zweite Dichtungszone beim Auftreten eines Druckes. Durch die Definition dieser Dichtungszone als Kante oder Linie ist ein hoher Flächendruck gewährleistet.
Im Gegensatz dazu wäre beim Auftreten einer undefinierten, eher flächig ausgeprägten Dichtungszone der Flächendruck geringer und die dadurch erreichte Dichtung unsicherer.
[0023] Der Hinterschnitt 14 resp. die Abflachung 24 haben verschiedene Funktionen. Beim Aufbringen des Spannkraft wird das Volumen im Bereich zwischen den beiden Dichtungszonen verringert, wodurch ein Druck erzeugt wird, welcher der Spannkraft entgegenwirkt. Je grösser das Volumen, desto kleiner ist der Druck. Ohne einen Hinterschnitt 14 oder eine Abflachung 24 ist das Volumen sehr klein, es ist nämlich begrenzt durch die Winkelöffnung 180 -alpha -beta zwischen Auflagefläche 7 und Stirnfläche 5, da die Abstützlinie 13 in diesem Fall auf den Eckpunkt der äusseren Stirnfläche 5 trifft.
Zum Zweiten gewährleistet der Hinterschnitt 14 oder die Abflachung 24 ein weiteres Eingreifen des Schaftes 4 in das Gehäuse 2, wodurch die Verkeilung verstärkt wird.
[0024] Ein Entlüftungskanal 15, dargestellt in Fig. 3, kann im Bereich des Hinterschnittes 14 oder der Abflachung 24 zur Umgebung 17 angeordnet sein, um zu verhindern, dass sich ein Druck aufbaut beim Aufbringen der Spannkraft. Dieser Entlüftungskanal kann direkt über das Gehäuse 2 verlaufen. Alternativ dazu kann der Schaft 4 oder der Absatz 6 an der jeweils äusseren Fläche 10 oder 12 entlang eine Kerbe als Entlüftungskanal 15 aufweisen.
[0025] Da sich die inneren Flächen 9, 11 von Schaft und Absatz beim Aufbringen der Spannkraft relativ zueinander verschieben, können diese entsprechend ausgelegt sein.
Vorteilhafterweise ist im unverspannten Zustand die innere Fläche 11 des Absatzes weiter aussen als die innere Fläche 9 des Schaftes. Durch die beschriebene Verschiebung der Komponenten beim Aufbringen der Spannkraft nähern sich die beiden inneren Flächen 9, 11 einander an.
[0026] Andererseits kann es von Vorteil sein, dass im unverspannten Zustand die innere Fläche 11 des Absatzes weiter innen ist als die innere Fläche 9 des Schaftes.
Dadurch wird vermieden, dass sich die Spitze Kante zwischen Auflagefläche 7 und innerer Fläche 11 des Absatzes beim Aufbringen der Spannkraft in die Stirnfläche 5 des Innenteils 3 einkerbt, wodurch die gewünschte Relativbewegung zwischen Stirnfläche und Auflagefläche verhindert wird.
[0027] Vorteilhaft an dem genannten Dichtungssystem ist die gleichmässige Steifigkeit der Innenwand im Bereich des Dichtungsbereiches 22, verursacht durch das Abstützen des Schaftes 4 am Gehäuse 2. In der Ausführung nach dem Stand der Technik gemäss Fig. 1 ist der Schaft 4 des Innenteils 3 weicher als der Teil des Gehäuses 2, an dem der zu messende Druck direkt eingreift. Dies kann durch die Abstützung 13 im erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel vermieden werden.
Dadurch ergeben sich auch keine Relativbewegungen zwischen Innenteil 3 und Gehäuse 2, was die Fressneigung in der Berührungslinie verringert.
[0028] Die Richtung der Dichtungszone bei der Abstützlinie 13 verläuft senkrecht zu der Richtung, in welche die zu messende Kraft auf das Innenteil 3 bzw. auf den Schaft 4 wirkt. Dadurch entsteht eine Dichtung, welche sich bei steigendem Druck verstärkt, ohne jedoch zusätzlichen Druck auf die Lastdose des Sensors auszuüben, wodurch eine gute Lastentkopplung für die Lastdose von externer Last im Gehäuse entsteht.
[0029] Eine weitere besondere Ausgestaltung betrifft die Materialien von Gehäuse 2 und Innenteil 3. Diese Komponenten sollten vorzugsweise aus verschiedenen Materialien oder aus Materialien verschiedener Härte bestehen.
Dies vermindert auch den Frass, insbesondere verhindert dies eine Kaltverschweissung an der ersten Dichtungszone 8 und an der zweiten Dichtungszone im Bereich der Abstützlinie 13. Eine solche Kaltverschweissung ist vor allem dann hinderlich, wenn noch nicht die endgültige Spannkraft oder Vorspannung aufgebracht ist. Vorzugsweise ist das Innenteil 3 eher härter, denn dies verhindert, dass sich die Spitze Kante zwischen Auflagefläche 7 und innerer Fläche 11 des Absatzes beim Aufbringen der Spannkraft in die Stirnfläche 5 des Innenteils 3 einkerbt, wodurch die gewünschte Relativbewegung zwischen Stirnfläche 5 und Auflagefläche 7 verhindert wird.
[0030] Erfindungsgemäss ist ein Hochdrucksensor 1 mit einem Dichtungssystem der genannten Art ausgerüstet.
Speziell für Sensoren mit einem Innendurchmesser 23 von mindestens 10, vorzugsweise mindestens 15 mm, sind solche Dichtungssysteme vorteilhaft, weil herkömmliche Lösungen bei so grossen Sensoren oft versagen. Dies gilt besonders für mit Öl gefüllte, piezoresistive Hochdrucksensoren mit einem Siliziumchip.
Bezugszeichenliste
[0031]
1 : Hochdrucksensor
2 : Gehäuse
3 : Innenteil
4 : Schaft
5 : Stirnfläche
6 : Absatz
7 : Auflagefläche
8 : Erste Dichtungszone
9 : Innere Fläche des Schaftes
10 : Äussere Fläche des Schaftes
11 : Innere Fläche des Absatzes
12 : Äussere Fläche des Absatzes
13 : Abstützlinie, zweite Dichtungszone
14 : Hinterschnitt
15 : Entlüftungskanal
16 : Innendurchmesser
17 : Umgebung
18 : Zwischenstück
19 : Innere des Innenteils
20 : Membran
21 : Druckraum
22 : Dichtbereich
23 : Innendurchmesser
24 : Abflachung
alpha :
Winkel zwischen Auflagefläche und innerer Fläche des Absatzes
beta : Winkel zwischen Stirnfläche und innerer Fläche des Schaftes
Technical area
The invention relates to a high pressure sensor comprising an inner part, a housing and a sealing system arranged between these components for sealing the high pressure sensor (1) according to the preamble of the independent claim.
State of the art
High pressure sensors require a reliable sealing system to prevent leakage of liquid or gases which are under the high pressures to be measured.
Known systems produce, for example, a cone seal between a housing and a shank of an inner part by a clamping force applied between these parts. The high plastic deformation at this sealing section proves to be disadvantageous.
In addition, a high wear on the sealing part was determined due to a relative movement of these components to each other, which arises because the cone of the inner part is much softer than the housing.
Another solution provides an intermediate piece, which is clamped between the housing and the inner part. This arrangement is not possible for large diameters.
In addition, it has no self-reinforcing effect.
O-rings have the disadvantage that, in the case of pressurized media such as hydraulic oils or kerosene, corrosive gases or other materials that are pressurized, they are not medium compatible.
Presentation of the invention
The object of the present invention is to provide a high-pressure sensor with a sealing system between a housing and an inner part of the high-pressure sensor, which has a self-reinforcing effect, that is, the seal is always denser at higher pressure.
In addition, the components mentioned under pressure should not be able to move relative to each other.
The object is solved by the features of the independent claim.
The idea underlying the invention is that the sealing system of the novel high-pressure sensor is an inwardly directed, that is, at an acute angle intermeshing arranged cone seal between a shoulder in the housing and a shaft of the inner part. The attached between the housing and the inner part clamping force of the outer edge region of the shaft is urged to the housing and is supported on this.
Thus, the sealing effect increases with increasing pressure.
Further preferred embodiments can be found in the dependent claims.
The particular advantage of this inventive sensor is that results in a uniform stiffness in this area by the said tension between the housing and the inner part, which ensures that no relative movements occur.
Other favorable properties are the low voltage changes at cyclic loads, resulting in a longer life.
Brief description of the drawings
In the following the invention will be explained in detail with reference to the drawings. Show it
<Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic representation in section of a sealing system according to the prior art;
<Tb> FIG. 2 is a further schematic illustration in section of a sealing system according to the prior art;
<Tb> FIG. 3 <sep> is a schematic representation in section of a high-pressure sensor according to the invention;
<Tb> FIG. 4 <sep> a detail view of the sealing system of the high-pressure sensor according to the invention
a) in unclamped condition, and
b) in a clamped condition;
<Tb> FIG. 5 <sep> is a detailed view of an alternative sealing system of the high-pressure sensor according to the invention
a) in unclamped condition, and
b) in tensioned condition.
Ways to carry out the invention
Fig. 1 shows a schematic perspective view of a cone seal according to the prior art. The arrow P indicates the pressure that occurs during a measurement. In a housing 2, an engaging therein, is shown by a thread with this braced inner part 3 with an outwardly directed cone. This cone is supported on a corresponding counter-cone on the housing 2, whereby a sealing part 8 is formed.
Since the cone on the inner part 3 is significantly more elastic than the housing 2, there may be a relative movement between said components, which can lead to wear and finally leak of the sealing section 8.
2, another sealing system according to the prior art is shown. This has an intermediate piece 18 between an inner part 3 and a housing 2.
It comprises a housing 2 and an inner part 3 which is mounted with a shaft 4 on a shoulder 6 on the housing 2 by applying a clamping force. In this example, the clamping force is realized by a thread. Other possibilities include the welding of housing 2 and inner part 3.
In the interior 19 of the inner part 3, a sensor element can be accommodated, which closes with a membrane 20 to the pressure chamber 21 out.
The sealing region 22 of the high-pressure sensor 1 according to the invention is shown in detail in FIG. FIG. 4 a shows the shank 4 of the inner part 3 and the housing 2 with its shoulder 6 in a non-strained state. The shank 4 has an end face 5 as well as an inner 9 and an outer 10 face. The housing 2 has a support surface 7 and an inner 11 and an outer 12 surface.
In contrast to the prior art according to FIG. 1, the angles alpha, beta of the cone seal are oriented in the other direction. That is, in particular, the support surface 7 is arranged at an acute angle alpha to the inner surface 11 of the paragraph.
It is conceivable to design the end face 5 on the shaft 4 in a planar manner, perpendicular to the printing direction. However, the end face 5 is preferably, as shown in this embodiment, arranged at an obtuse angle alpha, beta to the inner surface 9 of the shaft 4. Preferably, between the end face 5 and the support surface 7 remains an open angle of about 1-2. Said acute angle alpha and said obtuse angle beta are together less than or equal to 180. Preferably, the sum of these two angles alpha and beta is between 170 and 180.
The acute angle alpha of the paragraph is according to the invention between 45 and 70, preferably between 60 and 70 deg. be.
According to the invention according to the obtuse angle beta of the shaft between 110 and 135, preferably between 110 deg. and 120, amount.
Fig. 4b shows the shaft 4 of the inner part 3 and the shoulder 6 of the housing 2 in a clamped state. This tension has come about by a clamping force, which on the housing 2 and the inner part 3 according to the arrows in FIG 4a. As a result of this clamping force, the end face 5 bears against the contact surface 7 at least along a first sealing zone 8.
This clamping force leads to deformations and displacements of individual areas of the housing 2 and inner part 3. Thus, the inner surface 11 of the shoulder is displaced against the inside by the mutual pressure and at the same time the end portion of the shaft 4, in particular the inner 9 and the outer 11th Surface, displaced towards the outside.
The shaft 4 is now supported according to the invention on the housing 2. Preferably, the shoulder 6 is provided with an undercut 14, so that the outer surface of the shaft 10 can move slightly into the region of the undercut 14. This results in the outer surface 12 of the shoulder, approximately where the undercut 14 begins, to a second contact between the housing 2 and inner part 3 along a support line 13, where the shaft 4 is supported on the housing 2. By supporting on the housing 2, the shaft 4 is firmly wedged in paragraph 6. By a high pressure on the sensor, the shaft 4 can not move further outwards and thereby amplifies the pressure on this support line thirteenth
At the same time, the pressure on the inner surface 11 of the paragraph, whereby the sealing effect is enhanced.
The support line 13 from the shaft 4 to the housing 2 may be configured as a second sealing zone by the entire circumferences of both components 2, 3 in the region of the support line 13 have no notches.
As an alternative to the undercut 14 may also, as shown in Fig. 5a and 5b, the edge between the outer surface 10 and the end face 5 of the shaft 4 may be provided with a flattening 24. Both devices according to FIG. 4 and those according to FIG. 5 lead to the definition of the support line 13 as the second sealing zone when a pressure occurs. The definition of this sealing zone as edge or line ensures a high surface pressure.
In contrast, the surface pressure would be lower and the resulting seal unsafe in the occurrence of an undefined, more extensive pronounced sealing zone.
The undercut 14, respectively. the flattening 24 have different functions. When applying the clamping force, the volume in the area between the two sealing zones is reduced, whereby a pressure is generated, which counteracts the clamping force. The larger the volume, the smaller the pressure. Without an undercut 14 or a flattening 24, the volume is very small, because it is limited by the angular opening 180 -alpha -beta between support surface 7 and end face 5, since the support line 13 in this case meets the corner of the outer end face 5.
Secondly, the undercut 14 or the flattening 24 ensures further engagement of the shaft 4 in the housing 2, whereby the wedging is reinforced.
A vent channel 15, shown in Fig. 3, may be arranged in the region of the undercut 14 or the flattening 24 to the environment 17, to prevent a pressure builds up when applying the clamping force. This venting channel can extend directly over the housing 2. Alternatively, the shaft 4 or the shoulder 6 on the respective outer surface 10 or 12 along a notch as a vent channel 15 have.
Since the inner surfaces 9, 11 of shaft and paragraph when applying the clamping force move relative to each other, they can be designed accordingly.
Advantageously, in the unstressed state, the inner surface 11 of the shoulder is further outwardly than the inner surface 9 of the shaft. Due to the described displacement of the components during application of the clamping force, the two inner surfaces 9, 11 approach each other.
On the other hand, it may be advantageous that in the unstressed state, the inner surface 11 of the paragraph is further inside than the inner surface 9 of the shaft.
This avoids that the tip edge between the bearing surface 7 and inner surface 11 of the shoulder when applying the clamping force in the end face 5 of the inner part 3 notches, whereby the desired relative movement between the end face and support surface is prevented.
An advantage of said sealing system is the uniform rigidity of the inner wall in the region of the sealing region 22, caused by the support of the shaft 4 on the housing 2. In the embodiment according to the prior art according to FIG. 1, the shaft 4 of the inner part. 3 softer than the part of the housing 2 to which the pressure to be measured directly engages. This can be avoided by the support 13 in the inventive embodiment.
As a result, there are no relative movements between the inner part 3 and the housing 2, which reduces the tendency to eat in the contact line.
The direction of the sealing zone at the support line 13 is perpendicular to the direction in which the force to be measured acts on the inner part 3 or on the shaft 4. This creates a seal which will increase with increasing pressure, but without exerting additional pressure on the load cell of the sensor, creating a good load decoupling for the load from external load in the housing.
A further particular embodiment relates to the materials of the housing 2 and the inner part 3. These components should preferably consist of different materials or materials of different hardness.
This also reduces the chafing, in particular this prevents cold welding at the first sealing zone 8 and at the second sealing zone in the region of the support line 13. Such cold welding is a hindrance especially if the final clamping force or preload has not yet been applied. Preferably, the inner part 3 is harder, because this prevents the tip edge between the bearing surface 7 and inner surface 11 of the shoulder when applying the clamping force in the end face 5 of the inner part 3 notches, whereby the desired relative movement between the end face 5 and support surface 7 prevents becomes.
[0030] According to the invention, a high-pressure sensor 1 is equipped with a sealing system of the type mentioned.
Especially for sensors with an inner diameter 23 of at least 10, preferably at least 15 mm, such sealing systems are advantageous because conventional solutions often fail with such large sensors. This is especially true for oil-filled, piezoresistive high-pressure sensors with a silicon chip.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0031]
1: high pressure sensor
2: housing
3: inner part
4: shaft
5: face
6: paragraph
7: bearing surface
8: First sealing zone
9: Inner surface of the shaft
10: Outer surface of the shaft
11: Inner surface of the heel
12: Outside surface of the heel
13: Supporting line, second sealing zone
14: undercut
15: Venting channel
16: inner diameter
17: Environment
18: intermediate piece
19: Interior of the inner part
20: membrane
21: pressure room
22: sealing area
23: inner diameter
24: flattening
alpha:
Angle between bearing surface and inner surface of the heel
beta: angle between face and inner surface of the shaft