CH705469A1 - Pressure sensor for measuring high pressures in large diesel engines, has membrane that is arranged radially outside plunger, which is partially supported by fixed stop and protected from over-stretching in case of overload on plunger - Google Patents

Abstract

The pressure sensor (1) has a sealing element (5) that is provided at its outer support (6) and is exposed to pressure chamber (2). A sensing element (4) is located behind a plunger (8) in pressure direction (P). A membrane (9) is arranged radially outside the plunger, which is directly or indirectly sealed to housing (3), so that plunger is moved in pressure direction while exerting force on sensing element, which corresponds to pressure in pressure chamber. The membrane is partially supported by fixed stop (11) and protected from over-stretching in case of overload on the plunger.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die Erfindung betrifft einen Drucksensor mit Überlastschutz zum Messen von hohen Drücken, umfassend ein stirnseitiges, kreisförmiges Dichtelement mit einer mittigen Achse A, ein Gehäuse und ein Messelement, wobei das Dichtelement an seinem äusseren Auflager mit dem Gehäuse dicht verbunden ist und in seinem mittleren Bereich einen Druckstempel aufweist, hinter welchem, in Druckrichtung betrachtet, das Messelement angeordnet ist, wobei das Dichtelement radial ausserhalb des Druckstempels eine radial ausgestaltete Membran aufweist, welche an ihrem äusseren Ende direkt oder indirekt dicht mit dem Gehäuse verbunden ist und welche zulässt, dass sich der Druckstempel entsprechend einer axialen Druckeinwirkung von aussen in Richtung Messelement bewegen kann. The invention relates to a pressure sensor with overload protection for measuring high pressures, comprising a front-side, circular sealing element having a central axis A, a housing and a measuring element, wherein the sealing element is tightly connected at its outer bearing with the housing and in his middle region has a plunger, behind which, viewed in the printing direction, the measuring element is arranged, wherein the sealing element radially outside the plunger has a radially configured membrane which is connected directly or indirectly at its outer end directly to the housing and which allows that the plunger can move from the outside in the direction of the measuring element according to an axial pressure.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Drucksensoren werden beispielsweise im Dauerbetrieb zu Überwachungszwecken eingesetzt, beispielsweise bei Grossdieselmotoren. Immer mehr wird dabei Durchbruchsicherheit gefordert, damit nicht Teile eines zerstörten Drucksensors den Druckraum verschmutzen und so einen Schaden anderer Komponenten im Druckraum verursachen. Andererseits wird die Durchbruchsicherheit auch gefordert, damit das Medium aus dem Druckraum nicht durch den defekten Sensor hindurch austreten kann. Überlast kann entweder durch unerwartet hohe Drücke im Druckraum zustande kommen oder durch ein Zerbrechen des Messkristalls, da in diesem Fall plötzlich der innere Gegendruck auf den Druckstempel wegfällt. Dadurch wird durch den normal anfallenden Druck im Druckraum der Druckstempel weit ins Innere des Sensors gedrückt, wodurch die Membran gedehnt wird, bis sie schliesslich bricht. Pressure sensors are used for example in continuous operation for monitoring purposes, for example in large diesel engines. More and more breakthrough safety is required, so that not parts of a destroyed pressure sensor pollute the pressure chamber and thus cause damage to other components in the pressure chamber. On the other hand, the breakdown safety is also required so that the medium from the pressure chamber can not escape through the defective sensor. Overload can be caused either by unexpectedly high pressures in the pressure chamber or by a breakage of the measuring crystal, since in this case suddenly the internal back pressure on the plunger is eliminated. As a result of the pressure normally occurring in the pressure chamber, the plunger is pressed far into the interior of the sensor, whereby the membrane is stretched until it finally breaks.

[0003] Eine Lösung dieses Problems ist beispielsweise in der WO 2009/015 941 beschrieben. Sie schlägt eine Dichtschulter vor, welche, im Falle eines Bruchs des Messkristalls, auf einem Messsitz zu liegen kommt, wodurch eine Keil-Klemmverbindung geschaffen werden soll. Durch diese so erreichte Abstützung soll die frontseitig dichtende Membran entlastet werden. Zudem wird eine Dichtung am hinteren Ende des Sensors vorgeschlagen, um den Austritt des Druckmediums zu verhindern, für den Fall, dass die Membran zuerst bricht. A solution to this problem is described for example in WO 2009/015 941. It proposes a sealing shoulder, which, in the event of breakage of the measuring crystal, comes to lie on a measuring seat, whereby a wedge-clamp connection is to be created. By this support thus obtained, the front-sealing membrane is to be relieved. In addition, a seal at the rear end of the sensor is proposed to prevent the discharge of the pressure medium, in the event that the membrane breaks first.

[0004] Die Konstruktion ist sehr aufwändig und bietet zu wenig Sicherheit, da bei einem Bruch der Kristalle Bruchstücke davon in den Bereich der Dichtschulter gelangen können und so verhindern, dass die Keil-Klemmverbindung bei einem späteren Membranbruch zuverlässig abdichten kann. The design is very complex and offers too little security, since at a fraction of the crystals fragments thereof can get into the region of the sealing shoulder and thus prevent the wedge-clamp connection can reliably seal at a later membrane rupture.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drucksensor mit Überlastschutz eingangs angegebener Art anzugeben, der einfacher konstruiert ist und der im Fall einer Überbelastung zuverlässig verhindert, dass Medium aus dem Druckraum, insbesondere Verbrennungsgase, durch den Sensor hindurch austreten kann. Object of the present invention is to provide a pressure sensor with overload protection of the specified type, which is simpler in design and reliably prevents in the event of overloading that medium from the pressure chamber, in particular combustion gases, can escape through the sensor.

[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen des ersten Patentanspruchs. The object is solved by the characteristics of the first patent claim.

[0007] Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass bei einem eingangs erwähnten Drucksensor axial hinter der radial ausgestalteten Membran, in Druckrichtung betrachtet, ein fester Anschlag derart nahe an dieser angeordnet ist, dass bei Überlast auf den Druckstempel die Membran am Anschlag flächig abgestützt ist. Vorzugsweise wird dadurch auch der Druckstempel axial arretiert. Dadurch kann die Membran nicht brechen, weil sie nicht weiter als bis zum Anschlag unter Druck gesetzt werden kann. Dabei wird der Druckstempel arretiert, sodass selbst bei Überlast der Sensor nicht weiter unter Druck gesetzt werden kann. The idea underlying the invention is that in a pressure sensor mentioned above axially behind the radially configured membrane, viewed in the pressure direction, a fixed stop is so close to this arranged that when overload on the plunger, the membrane at the stop surface is supported. Preferably, thereby also the plunger is axially locked. As a result, the membrane can not break because it can not be pressurized further than the stop. The pressure ram is locked so that the sensor can not be pressurized even in the event of overload.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0008] Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen <tb>Fig. 1<sep>eine schematische perspektivische Darstellung eines Sensors im Aufschnitt nach dem Stand der Technik; <tb>Fig. 2<sep>ein Querschnitt einer schematischen Darstellung eines erfindungsgemässen Sensors; <tb>Fig. 3<sep>ein Querschnitt einer schematischen Darstellung eines erfindungsgemässen Sensors in einer alternativen Ausführung; <tb>Fig. 4<sep>ein Querschnitt einer schematischen Darstellung eines erfindungsgemässen Sensors mit zweiten inneren Membran; <tb>Fig. 5<sep>ein Querschnitt einer schematischen Darstellung eines erfindungsgemässen Sensor mit einer zweiten inneren Membran, in einer alternativen Ausführung; <tb>Fig. 6<sep>ein Querschnitt einer schematischen Darstellung eines erfindungsgemässen Sensors mit einer partiellen Membranauflage.In the following the invention will be explained in detail with reference to the drawings. Show it <Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic perspective view of a sensor in the sliced according to the prior art; <Tb> FIG. 2 <sep> is a cross section of a schematic representation of a sensor according to the invention; <Tb> FIG. 3 <sep> is a cross section of a schematic representation of a sensor according to the invention in an alternative embodiment; <Tb> FIG. 4 is a cross-sectional view of a schematic representation of a sensor according to the invention with a second inner membrane; <Tb> FIG. 5 <sep> is a cross-section of a schematic representation of a sensor according to the invention with a second inner membrane, in an alternative embodiment; <Tb> FIG. 6 is a cross-sectional view of a schematic representation of a sensor according to the invention with a partial membrane support.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

[0009] Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Dieselben Referenzzahlen stehen jeweils für dieselben Komponenten/Sachverhalte. In the following the invention will be described in more detail with reference to the figures. The same reference numbers stand for the same components / facts.

[0010] Die Fig. 1 beschreibt einen Drucksensor zum Messen von hohen Drücken nach dem Stand der Technik, wobei in allen Figuren die Drucksensoren jeweils stark vereinfacht dargestellt sind und sich somit auf die die Erfindung erläuternden Merkmale beschränken. Als «vorne» oder «frontal» wird jeweils die dem Druck auszusetzende Seite des Sensors bezeichnet. Die Bezeichnungen sind für alle Figuren dieselben. Fig. 1 describes a pressure sensor for measuring high pressures according to the prior art, wherein in all figures, the pressure sensors are each shown greatly simplified and thus limited to the invention illustrative features. The term "front" or "frontal" refers in each case to the side of the sensor which is to be exposed to the pressure. The names are the same for all figures.

[0011] Der Drucksensor 1 umfasst ein Gehäuse 3, welches die stützende Struktur des Sensors 1 darstellt, mit einem sich darin befindenden Messelement 4 und einem stirnseitig angeordneten, kreisförmigen Dichtelement 5, welche im Gebrauch einem Druckraum 2 mit Druckrichtung P ausgesetzt ist. Der Drucksensor 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Achse A ausgestaltet. The pressure sensor 1 comprises a housing 3, which constitutes the supporting structure of the sensor 1, with a measuring element 4 located therein and a frontally arranged, circular sealing element 5, which is exposed in use a pressure chamber 2 with printing direction P. The pressure sensor 1 is configured substantially rotationally symmetrical about an axis A.

[0012] Das Dichtelement 5 ist an seinem äusseren Auflager 6 dicht mit dem Gehäuse 3 verbunden und weist an seinem inneren Bereich 7 einen Druckstempel 8 auf, mit dem es einstückig oder mindestens formschlüssig, beispielsweise durch eine Schweissnaht, verbunden ist. In Druckrichtung P hinter diesem Druckstempel 8 ist das Messelement 4 angeordnet. Radial ausserhalb dieses Druckstempels 8 ist eine radial ausgestaltete Membran 9 angeordnet, welche direkt oder indirekt dicht mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Diese lässt zu, dass sich der Druckstempel 8 entsprechend der Höhe einer axial auf den Druckstempel 8 wirkende Last in Druckrichtung P bewegt und dadurch eine Kraft auf das Messelement 4 ausübt, die dem Druck im Druckraum 2 entspricht. Die Membran 9 ist in dieser Ausführung Teil des frontalen Dichtelements 5 und verbindet den inneren Bereich 7 mit dem äusseren Auflager 6. Sie ist direkt dem Druckraum ausgesetzt. The sealing element 5 is connected at its outer bearing 6 tightly connected to the housing 3 and has at its inner portion 7 on a plunger 8, with which it is integrally or at least positively, for example by a weld, connected. In the printing direction P behind this plunger 8, the measuring element 4 is arranged. Radially outside this plunger 8 a radially configured membrane 9 is arranged, which is directly or indirectly connected tightly with the housing 3. This allows that the plunger 8 moves according to the height of an axially acting on the plunger 8 load in the printing direction P and thereby exerts a force on the measuring element 4, which corresponds to the pressure in the pressure chamber 2. The membrane 9 is part of the frontal sealing element 5 in this embodiment and connects the inner region 7 with the outer support 6. It is directly exposed to the pressure chamber.

[0013] In der Regel sind die Messelemente 4 solcher Drucksensoren 1 unter Vorspannung eingebaut. Diese kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Eine geeignete Möglichkeit ist die Verwendung einer Vorspannvorrichtung 12 in Form eines Vorspannrohres, das mit seinem hinteren Ende fest mit dem Gehäuse verbunden ist. In general, the measuring elements 4 of such pressure sensors 1 are installed under bias. This can be achieved in different ways. A suitable possibility is the use of a biasing device 12 in the form of a biasing tube, which is fixedly connected at its rear end to the housing.

[0014] Die Membran 9 ist sehr viel dünner ausgestaltet als der Rest des Dichtelements 5, da sie flexibel sein muss und die axiale Bewegung des Stempels 8 unter Last zulassen muss. The membrane 9 is designed much thinner than the rest of the sealing element 5, since it must be flexible and must allow the axial movement of the punch 8 under load.

[0015] Bei Überlast kann der Drucksensor 1 auf verschiedene Arten zerstört werden. Beispielsweise kann das Messelement 4 unter der grossen Last zerbrechen. Die Vorspannvorrichtung 12 zerbricht dann auch, da sie nur auf Zug, nicht aber auf Druck stabil ist. Als Folge des weit nach hinten in den Sensor hinein rückenden Druckstempels 8 bricht schliesslich auch die Membran 9. Dann ist der Sensor 1 nicht mehr dicht und Teile des Messelementes 4 können in den Druckraum 2 gelangen. Im schlechtesten Fall kann sogar auch der Druckstempel 8 abgelöst werden und den Druckraum 2 verschmutzen. In case of overload, the pressure sensor 1 can be destroyed in various ways. For example, the measuring element 4 can break under the big load. The pretensioner 12 then also breaks, since it is stable only on train, but not on pressure. Finally, as a result of the plunger 8, which springs far back into the sensor, the membrane 9 also breaks. Then the sensor 1 is no longer sealed and parts of the measuring element 4 can enter the pressure chamber 2. In the worst case, even the plunger 8 can be replaced and pollute the pressure chamber 2.

[0016] Bei Überlast kann auch erst die Membran 9 brechen, wenn sie einer zu hohen Last nicht standhält. Als Folge davon ist der Sensor 1 nicht mehr dicht, der Druck wirkt nicht mehr axial auf das Messelement 4 und beschädigt schliesslich auch dieses. Wieder bricht die Vorspannhülse 12, und wieder wird der Druckraum 2 verschmutzt. Vor allem aber beginnt der Druck in diesem Fall, sich einen Weg durch den nicht mehr dichten Drucksensor zu suchen, was zu einem «Durchblasen» führen kann, also zu einem Druckverlust im Druckraum. Dieser Fall muss vermieden werden. In case of overload, only the membrane 9 can break if it does not withstand a too high load. As a result, the sensor 1 is no longer tight, the pressure no longer acts axially on the measuring element 4 and finally damaged this too. Again breaks the biasing sleeve 12, and again the pressure chamber 2 is contaminated. Above all, however, the pressure in this case begins to look for a way through the no longer tight pressure sensor, which can lead to a "blow through", so to a pressure drop in the pressure chamber. This case must be avoided.

[0017] In der erfindungsgemässen Anordnung eines Drucksensors 1 nach Fig. 2 sind alle genannten Merkmale der Anordnung nach Fig. 1ebenfalls vorhanden. Einzig ist axial hinter der Membran 9 hinter einem kleinen Spalt 13 ein fester Anschlag 11 angeordnet. Bei Überlast auf den Druckstempel kommt die Membran 9 flächig auf den Anschlag 11 zu liegen und stützt sich so auf diesem ab. Dadurch ist auch der Druckstempel 8 in axialer Richtung arretiert. Das Dichtelement 5 wird dadurch nicht weiter beansprucht, ungeachtet dessen, wie hoch der Überdruck sein mag. Das Messelement 4 ist geschützt und wird nicht durch eine Überlast zerstört. Sobald die Überlast nachlässt, arbeitet der Drucksensor wieder weiter, ohne durch die zeitweise vorherrschende Überlast zerstört oder beschädigt zu werden. In the inventive arrangement of a pressure sensor 1 according to Fig. 2, all the above features of the arrangement of FIG. 1 are also present. Only axially behind the diaphragm 9 behind a small gap 13, a fixed stop 11 is arranged. In case of overload on the plunger diaphragm 9 comes to lie flat on the stop 11 and is based on this from. As a result, the plunger 8 is locked in the axial direction. The sealing element 5 is thereby not further claimed, regardless of how high the overpressure may be. The measuring element 4 is protected and is not destroyed by an overload. As soon as the overload subsides, the pressure sensor continues working again without being destroyed or damaged by the temporary overload.

[0018] Sollte aus irgendeinem Grund das Messelement 4 zerbrechen, beispielsweise wegen eines Materialfehlers, so würde der Druckstempel 8 durch das Aufliegen der Membran arretiert werden. Es würde nicht zum Dichtelementbruch kommen, der Sensor wäre stets noch dicht und der Brennraum nicht verschmutzt. If, for some reason, the measuring element 4 break, for example due to a material defect, the plunger 8 would be locked by the resting of the membrane. It would not come to sealing element break, the sensor would always be tight and the combustion chamber is not polluted.

[0019] Wichtig ist, dass der Spalt 13 richtig ausgelegt ist, damit der Messbereich nicht eingeschränkt ist, die Bruchfestigkeit des Dichtelements 5 aber gewährleistet ist. Der feste Anschlag 11 ist vorzugsweise direkt mit dem Gehäuse 3 verbunden oder sogar aus diesem heraus geformt. It is important that the gap 13 is designed properly, so that the measuring range is not limited, the breaking strength of the sealing element 5 is guaranteed. The fixed stop 11 is preferably connected directly to the housing 3 or even formed out of this.

[0020] In Fig. 3 ist eine alternative Ausführung der Fig. 2dargestellt, bei der die rückseitige Fläche 17 der Membran 9, vom Druckraum 2 her betrachtet, flach ausgestaltet ist. Dadurch kann der Anschlag 11 ebenfalls flach ausgestaltet sein, was die Produktionskosten senkt und die Genauigkeit des Spaltabstandes 13 vereinfacht. Der Spalt 13 muss nicht überall gleich ^breit sein. Wichtig ist das Spaltmass 13 nahe dem Druckstempel 8, da sich dieser relativ zum Gehäuse 3 bewegt. In Fig. 3, an alternative embodiment of Fig. 2dargestellt, in which the rear surface 17 of the membrane 9, viewed from the pressure chamber 2 ago, is designed flat. As a result, the stop 11 can also be made flat, which reduces the production costs and simplifies the accuracy of the gap spacing 13. The gap 13 does not have to be the same everywhere. Important is the gap 13 near the plunger 8, since this moves relative to the housing 3.

[0021] Auch in dieser Anordnung ist das Dichtelement 5 gegen Überlast geschützt. Also in this arrangement, the sealing element 5 is protected against overload.

[0022] In Fig. 4 ist ein erfindungsgemässer Drucksensor 1 in alternativer Anordnung dargestellt. Hier ist die Membran 9 ́ als zweite Membran axial hinter der frontseitigen Membran 9 angeordnet und im Gegensatz zu den früher beschriebenen Anordnungen nicht direkt mit dem äusseren Auflager 6 des Dichtelements 5 verbunden. 4, an inventive pressure sensor 1 is shown in an alternative arrangement. Here, the membrane 9 is arranged as a second membrane axially behind the front-side membrane 9 and, in contrast to the previously described arrangements, is not connected directly to the outer support 6 of the sealing element 5.

[0023] In dieser Anordnung ist die Vorspannvorrichtung 12 durch ein druckfestes Rohr 14 ausgestaltet, das ebenfalls fest an seinem hinteren Ende 15 mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Sein dem hinteren Ende 15 entgegen gesetzten vorderes Ende bildet den festen Anschlag 11, an welchem das radial äussere Ende 10 ́ der Membran 9 ́ dicht angebracht ist, wobei zwischen Membran 9 ́ und dem festen Anschlag 11 wiederum ein Spalt 13 vorgesehen ist. Auch hier wird dieser Spalt 13 bei Überlast zusammengedrückt, wodurch die Membran 9 ́ am Anschlag 11 flächig anliegt und den Druckstempel 8 dadurch auch axial abstützt. Je nach Konstruktion kann die Membran 9 ́ an einem radial nach aussen ausgestalteten Kragen 16 des druckfesten Rohres 14 befestigt sein. In this arrangement, the biasing device 12 is configured by a pressure-resistant tube 14 which is also fixedly connected at its rear end 15 to the housing 3. His the rear end 15 opposite front end forms the fixed stop 11, to which the radially outer end 10 of the diaphragm 9 is mounted tightly, between membrane 9 and the fixed stop 11, in turn, a gap 13 is provided. Again, this gap 13 is compressed in overload, whereby the membrane 9 abuts flat against the stop 11 and the plunger 8 thereby axially supported. Depending on the design, the membrane 9 may be fastened to a radially outwardly configured collar 16 of the pressure-resistant tube 14.

[0024] In Fig. 5 ist eine weitere alternative Anordnung eines erfindungsgemässen Drucksensors 1 dargestellt. Diese entspricht der Anordnung nach Fig. 4, wobei das druckfeste Rohr 14 entfällt und die hintere Membran 9 ́ direkt am Gehäuse 3 angebracht ist. Die Vorspannung wird hier durch die Membran 9 ́ erreicht, welche den Sensor 1, zusätzlich zum frontalen Dichtelement 5, abdichtet. 5, a further alternative arrangement of a pressure sensor 1 according to the invention is shown. This corresponds to the arrangement of FIG. 4, wherein the pressure-resistant tube 14 is omitted and the rear membrane 9 is mounted directly on the housing 3. The bias is achieved here by the membrane 9, which seals the sensor 1, in addition to the frontal sealing element 5.

[0025] Auch in den Anordnungen nach Fig. 4und 5ist das Messelement 4 vor Überlast geschützt. Ein allfälliger Bruch des Messelements 4 aus anderem Grund, beispielsweise wegen eines Materialfehlers, würde nicht zu einem Bruch des Dichtelements 5 führen. Der Sensor 1 wäre auch in diesen Varianten stets dicht, Splitter vom Kristall des Messelements 4 können nicht in den Druckraum 2 gelangen. Selbst wenn das Dichtelement aus irgendeinem Grund brechen sollte, wäre der Sensor 1 dicht und der Kristall geschützt, sodass kein «Durchblasen» des Sensors befürchtet werden müsste. Der Druckstempel hingegen wäre auch in diesem Fall stets fest mit dem Gehäuse verbunden. Also in the arrangements according to FIGS. 4 and 5, the measuring element 4 is protected against overload. A possible breakage of the measuring element 4 for other reasons, for example due to a material defect, would not lead to a rupture of the sealing element 5. The sensor 1 would always be tight even in these variants, splinters from the crystal of the measuring element 4 can not get into the pressure chamber 2. Even if the sealing element should break for any reason, the sensor 1 would be sealed and the crystal protected, so that no "blowing through" of the sensor would have to be feared. In contrast, the plunger would always be firmly connected to the housing in this case.

[0026] In Fig. 6 ist eine weitere erfindungsgemässe Ausführung beschrieben. Sie entspricht weitgehend den Versionen der Fig. 2und 3, ist aber kostengünstiger herzustellen. Das Gehäuse 3 kann auf der Seite zum Dichtelement 5 hin plan ausgestaltet sein, wie in Fig. 3. Die Membran 9 liegt hier aber nicht wie in Fig. 3 vollflächig am Anschlag 22 des Gehäuses an, sondern nur partiell. Zu diesem Zweck ist der zentrale Bereich 19 der Membran 9 verstärkt ausgestaltet. Dicht hinter diesem verstärkten Bereich 19, hinter einem dünnen Spalt 13, ist der feste Anschlag 11 am Gehäuse angebracht, der wie in den anderen Fällen die Stütze übernimmt, sobald Überlast auftritt oder sobald beispielsweise das Messelement zerbröckelt und dadurch keinen Widerstand mehr gegen den Druck im Druckraum 2 leisten kann. Auch in diesem Fall ist die Membran 9 in Druckrichtung P abgestützt. Sie weist zwei flexible Bereiche 20, 20 ́ auf, welche die Funktion der Membran 9 übernehmen, namentlich die flexible Führung des Druckstempels 8. Der Vorteil an dieser Anordnung ist die einfachere Abstimmung des Spaltes 13, sowie die einfachere Herstellung des frontalen Dichtelements 5. 6, another embodiment of the invention is described. It largely corresponds to the versions of FIGS. 2 and 3, but is less expensive to produce. The housing 3 may be configured plan on the side of the sealing element 5, as shown in Fig. 3. The membrane 9 is here but not as in Fig. 3 over the entire surface of the stop 22 of the housing, but only partially. For this purpose, the central region 19 of the membrane 9 is reinforced. Close behind this reinforced area 19, behind a thin gap 13, the fixed stop 11 is attached to the housing, which takes over the support as in the other cases, as soon as overload occurs or as soon as the measuring element crumbles and thus no resistance to the pressure in the Pressure chamber 2 can afford. Also in this case, the membrane 9 is supported in the printing direction P. It has two flexible regions 20, 20, which take over the function of the membrane 9, namely the flexible guidance of the plunger 8. The advantage of this arrangement is the easier tuning of the gap 13, as well as the simpler production of the frontal sealing element. 5

[0027] Bei allen erfindungsgemässen Varianten ist vorteilhaft, wenn ein Absatz 18 des Druckstempels bei Überlast direkt auf dem festen Anschlag 11 hinter dem Spalt 13 zum Aufliegen kommt. So wird gewährleistet, dass die Membran 9 keine zusätzliche Spannung aufnehmen muss. In all the inventive variants is advantageous if a paragraph 18 of the plunger comes in overload directly on the fixed stop 11 behind the gap 13 to rest. This ensures that the membrane 9 does not have to absorb any additional tension.

[0028] Im Beispiel der Fig. 6ist der innere Membranbereich 20 ́ viel kleiner und daher steifer ausgestaltet als der äussere Bereich 20, wodurch er viel robuster und widerstandsfähiger ist als der äussere. Somit ist das Risiko eines Bruchs in diesem Bereich 20 ́ sehr gering. Um einen Bruch aber gänzlich auszuschliessen kann, wie im linken Teil der Fig. 6dargestellt, am Druckstempel 8 ebenfalls ein Absatz 18 vorgesehen werden, welcher hinter einem Spalt 13 einem Anschlag 11 gegenüber liegt. So wird auch in dieser Anordnung ein Membranbruch vermieden und ein Durchblasen des Drucksensors bei Überlast zuverlässig verhindert. In the example of Fig. 6, the inner membrane region 20 is much smaller and therefore stiffer than the outer region 20, which makes it much more robust and resistant than the outer one. Thus, the risk of fracture in this area 20 is very low. However, in order to exclude a break entirely, as shown in the left part of Fig. 6, also a shoulder 18 are provided on the plunger 8, which is behind a gap 13 a stop 11 opposite. Thus, in this arrangement, a membrane breakage is avoided and reliably prevented from blowing through the pressure sensor in case of overload.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0029] <tb>1<sep>Drucksensor <tb>2<sep>Druckraum <tb>3<sep>Gehäuse <tb>4<sep>Messelement <tb>5<sep>Dichtelement, frontales Dichtelement <tb>6<sep>Äusseres Auflager des Dichtelements <tb>7<sep>Innerer Bereich des Dichtelements <tb>8<sep>Druckstempel <tb>9, 9 ́<sep>Membran <tb>10, 10 ́<sep>Äusseres Ende der Membran <tb>11<sep>Fester Anschlag <tb>12<sep>Vorspannvorrichtung <tb>13<sep>Spalt <tb>14<sep>Druckfestes Rohr <tb>15<sep>Hinteres Rohrende <tb>16<sep>Radial nach aussen ausgestalteter Kragen <tb>17<sep>Rückseitige Fläche der Membran <tb>18<sep>Absatz <tb>19<sep>Zentraler Bereich der Membran <tb>20, 20 ́<sep>Flexible Bereiche <tb>A<sep>Achse <tb>P<sep>Druckrichtung im Druckraum[0029] <Tb> 1 <sep> Pressure Sensor <Tb> 2 <sep> pressure chamber <Tb> 3 <sep> Housing <Tb> 4 <sep> measuring element <tb> 5 <sep> Sealing element, frontal sealing element <tb> 6 <sep> Outer bearing of the sealing element <tb> 7 <sep> Inner area of the sealing element <Tb> 8 <sep> plunger <tb> 9, 9 <sep> membrane <tb> 10, 10 <sep> Outer end of the membrane <tb> 11 <sep> Fixed stop <Tb> 12 <sep> pretensioner <Tb> 13 <sep> gap <tb> 14 <sep> Pressure-resistant pipe <tb> 15 <sep> Rear pipe end <tb> 16 <sep> Radial Outward Collar <tb> 17 <sep> Back surface of the membrane <Tb> 18 <sep> Paragraph <tb> 19 <sep> Central area of the membrane <tb> 20, 20 <sep> Flexible areas <Tb> A <sep> axis <tb> P <sep> Pressure direction in the pressure chamber

Claims (10)

1. Drucksensor (1) mit Überlastschutz zum Messen von hohen Drücken, umfassend ein Gehäuse (3) mit einem Messelement (4) und ein stirnseitiges, kreisförmiges Dichtelement (5) mit einer mittigen Achse A, wobei das Dichtelement (5) an seinem äusseren Auflager (6) mit dem Gehäuse (3) dicht verbunden ist und in ihrem mittleren Bereich (7) einen Druckstempel (8) aufweist, hinter welchem, in Druckrichtung (P) betrachtet, das Messelement (4) angeordnet ist, wobei das Dichtelement (5) radial ausserhalb des Druckstempels (8) eine radial ausgestaltete Membran (9, 9 ́) aufweist, welche an ihrem äusseren Ende (10, 10 ́) direkt oder indirekt dicht mit dem Gehäuse (3) verbunden ist und welche zulässt, dass sich der Druckstempel (8) entsprechend einer axialen Druckeinwirkung von aussen in Richtung Messelement (4) bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass axial hinter dieser Membran (9, 9 ́), in Druckrichtung (P) betrachtet hinter einem Spalt (13), ein fester Anschlag (11) zum Abstützen der Membran (9, 9 ́) angeordnet ist, wobei bei Überlast auf den Druckstempel (8) die Membran (9, 9 ́) am Anschlag (11) mindestens teilweise abgestützt und dadurch vor Überdehnung geschützt ist.A pressure sensor (1) with overload protection for measuring high pressures, comprising a housing (3) with a measuring element (4) and a frontal, circular sealing element (5) with a central axis A, wherein the sealing element (5) at its outer Support (6) with the housing (3) is tightly connected and in its central region (7) has a plunger (8) behind which, viewed in the printing direction (P), the measuring element (4) is arranged, wherein the sealing element ( 5) radially outside the plunger (8) has a radially configured membrane (9, 9) which is connected at its outer end (10, 10) directly or indirectly sealed to the housing (3) and which allows that the plunger (8) according to an axial pressure action from the outside in the direction of measuring element (4) can move, characterized in that axially behind this membrane (9, 9), viewed in the printing direction (P) behind a gap (13), a solid Stop (11) for supporting d he membrane (9, 9) is arranged, wherein in case of overload on the plunger (8), the membrane (9, 9) on the stop (11) is at least partially supported and thereby protected against overstretching. 2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überlast auch der Druckstempel (8) durch Abstützung am Anschlag (11) axial arretiert wird.2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that in case of overload and the plunger (8) is axially locked by support on the stop (11). 3. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überlast auf den Druckstempel (8) die Membran (9, 9 ́) am Anschlag vollflächig abgestützt und vor Überdehnung geschützt ist.3. Pressure sensor according to claim 1 or 2, characterized in that when overloaded on the plunger (8), the membrane (9, 9) is fully supported on the stop and protected against overstretching. 4. Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9) den Druckstempel (8) mit dem Auflager (6) verbindet.4. Pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (9) connects the plunger (8) with the support (6). 5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9 ́) Teil einer Vorspannvorrichtung (12) ist, welche das Messelement (4) in vorgespanntem Zustand hält.5. Pressure sensor according to claim 4, characterized in that the membrane (9) is part of a biasing device (12) which holds the measuring element (4) in a prestressed state. 6. Drucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9 ́) an ihrem radial äusseren Ende mit einem druckfesten Rohr (14) fest verbunden ist, wobei das Rohr (14) an seinem axial hinteren Ende (15) dicht am Gehäuse (3) angebracht ist.6. Pressure sensor according to claim 5, characterized in that the membrane (9) at its radially outer end with a pressure-resistant tube (14) is fixedly connected, wherein the tube (14) at its axially rear end (15) close to the housing (3) is attached. 7. Drucksensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Anschlag (11) an einem radial nach aussen ausgestalteten Kragen (16) am axial vorderen Ende des Rohres ausgestaltet ist.7. Pressure sensor according to claim 6, characterized in that the fixed stop (11) on a radially outwardly configured collar (16) is configured at the axially front end of the tube. 8. Drucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9 ́) an ihrem radial äusseren Ende dicht mit dem Gehäuse verbunden ist.8. Pressure sensor according to claim 5, characterized in that the membrane (9) is connected at its radially outer end tightly connected to the housing. 9. Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Fläche (17) der Membran (9, 9 ́), in Druckrichtung (P) betrachtet, eben ausgestaltet ist.9. Pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the rear surface (17) of the membrane (9, 9), viewed in the printing direction (P), is designed just. 10. Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (8) in radialer Verlängerung der Membran (9, 9 ́) einen Absatz (18) aufweist, welcher sich bei Überlast ebenfalls am festen Anschlag (11) abstützt.10. Pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the plunger (8) in the radial extension of the membrane (9, 9) has a shoulder (18), which is also supported at overload on the fixed stop (11).