DE102013213857A1

DE102013213857A1 - pressure sensor

Info

Publication number: DE102013213857A1
Application number: DE201310213857
Authority: DE
Inventors: Guido Knoll; Oliver Blankenhorn
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2014-10-23
Also published as: DE102014207394A1; DE102014207394B4

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Drucksensor umfassend eine Druckmesszelle (10), einen Prozessanschluss (5), einen elastischen Dichtring(30), und ein Stützelement (20), wobei die Druckmesszelle (10) zwischen dem elastischen Dichtring (30) und dem Stützelement (20) axial eingespannt ist, der Dichtring (30) auf der membranseitigen Stirnseite (11) der Druckmesszelle (10) aufliegt und das Stützelement (20) die von der Messmembran abgewandte rückwärtige Stirnseite der Druckmesszelle (10) abstützt. Damit dieser Drucksensor für Drücke im niederen bis mittleren Bereich gegenüber dem Stand der Technik einfacher aufgebaut, wesentlich günstiger herstellbar ist und darüber hinaus eine kompakte Bauform aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Stützelement (20) mit einer Grundfläche (21) und einem dazu umgebogenen Außenbereich (22) kappenartig ausgebildet und über die Druckmesszelle (10) gestülpt ist, wobei die Innenkontur des Stützelements (20) näherungsweise der Außenkontur der Druckmesszelle (10) entspricht und das Stützelement (20) stoffschlüssig mit dem Prozessanschluss (5) verbunden ist.A pressure sensor is shown and described, comprising a pressure measuring cell (10), a process connection (5), an elastic sealing ring (30), and a support element (20), the pressure measuring cell (10) being located between the elastic sealing ring (30) and the supporting element ( 20) is clamped axially, the sealing ring (30) rests on the membrane-side end face (11) of the pressure measuring cell (10) and the support element (20) supports the rear end face of the pressure measuring cell (10) facing away from the measuring membrane. In order that this pressure sensor for pressures in the low to medium range is of a simpler design compared to the prior art, is considerably cheaper to manufacture and, moreover, has a compact design, the invention provides that the support element (20) has a base area (21) and a bent one The outer area (22) is cap-like and is placed over the pressure measuring cell (10), the inner contour of the support element (20) approximately corresponding to the outer contour of the pressure measuring cell (10) and the support element (20) being integrally connected to the process connection (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, insbesondere einen kapazitiven Drucksensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a pressure sensor, in particular a capacitive pressure sensor according to the preamble of claim 1.

Kapazitive Drucksensoren werden in vielen Industriebereichen zur Druckmessung eingesetzt. Sie weisen häufig eine keramische Druckmesszelle, als Messwandler für den Prozessdruck, und einen Auswerteelektronik zur Signalverarbeitung auf. Capacitive pressure sensors are used in many industries for pressure measurement. They often have a ceramic pressure measuring cell, as a transducer for the process pressure, and an evaluation for signal processing.

Typische Messzellen bestehen aus einem keramischen Grundkörper und einer Membran, wobei zwischen dem Grundkörper und der Membran ein Glaslotring angeordnet ist. Der sich dadurch ergebende Hohlraum zwischen Grundkörper und Membran ermöglicht die längsgerichtete Beweglichkeit der Membran infolge eines Druckeinflusses. An der Unterseite der Membran und an der gegenüberliegenden Oberseite des Grundkörpers sind jeweils Elektroden vorgesehen, die zusammen einen Messkondensator bilden. Durch Druckeinwirkung kommt es zu einer Verformung der Membran, was eine Kapazitätsänderung des Messkondensators zur Folge hat. Typical measuring cells consist of a ceramic base body and a membrane, wherein a glass solder ring is arranged between the base body and the membrane. The resulting cavity between the body and membrane allows the longitudinal mobility of the membrane due to a pressure influence. On the underside of the membrane and on the opposite upper side of the main body electrodes are provided, which together form a measuring capacitor. Pressure causes a deformation of the membrane, which results in a capacitance change of the measuring capacitor.

Mit Hilfe einer Auswerteeinheit wird die Kapazitätsänderung erfasst und in einen Druckmesswert umgewandelt. In der Regel dienen diese Drucksensoren zur Überwachung oder Steuerung von Prozessen. Sie sind deshalb häufig mit übergeordneten Steuereinheiten (SPS) verbunden. With the aid of an evaluation unit, the capacitance change is detected and converted into a pressure measurement value. Typically, these pressure sensors are used to monitor or control processes. They are therefore often connected to higher-level control units (PLC).

Neben den kapazitiven Druckmesszellen gibt es auch Messzellen, die aus einem Keramik-Monolithen bestehen. Hierbei erfolgt die Generierung des Sensorsignals mittels Dehnungsmessstreifen oder Piezo-Elementen, die auf der Messzelle aufgebracht sind und die druckbedingte Durchbiegung der Messzelle in einen entsprechenden Widerstandswert bzw. Spannungs- oder Stromwert umwandeln. In addition to the capacitive pressure cells, there are also measuring cells, which consist of a ceramic monolith. Here, the generation of the sensor signal by means of strain gauges or piezo-elements, which are applied to the measuring cell and convert the pressure-induced deflection of the measuring cell into a corresponding resistance value or voltage or current value.

Im Messbetrieb wird die Druckmesszelle gewöhnlich axial zwischen einem medienseitigen elastischen Dichtring eingespannt, der auf der membranseitigen Stirnfläche der Messzelle aufliegt, und einem Stützelement – häufig in Form eines Stützrings ausgeführt –, welcher die von der Membran abgewandte Stirnfläche des Grundkörpers axial abstützt, wie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 44 16 978 dargestellt ist. In measuring operation, the pressure measuring cell is usually clamped axially between a media-side elastic sealing ring, which rests on the membrane-side end face of the measuring cell, and a support element - often in the form of a support ring - which axially supports the remote from the membrane end face of the body, such as in the German patent DE 44 16 978 is shown.

Der Abstützring ist kraftschlüssig über ein Gewinde mit der Innenseite des Gehäuses bzw. des Prozessanschlusses verbunden. Diese Ausführung stellt einen ausgesprochen robusten Aufbau dar, der zwar bei extrem hohen Drücken notwendig ist, aber in vielen Fällen, d.h. bei Drücken im niederen bis mittleren Bereich bis etwa 100 oder 200 bar, überdimensioniert und damit auch zu aufwendig ist. Die Angabe „100 bar“ bzw. „200 bar“ ist hierbei jedoch als ungefähre Größenordnung und nicht als Absolutgrenze zu verstehen. The support ring is non-positively connected via a thread with the inside of the housing or the process connection. This embodiment represents a very robust construction, which is necessary at extremely high pressures, but in many cases, i. at pressures in the low to medium range up to about 100 or 200 bar, oversized and thus too expensive. However, the indication "100 bar" or "200 bar" is to be understood as an approximate order of magnitude and not as an absolute limit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Drucksensor insbesondere für Drücke im niederen bis mittleren Bereich vorzuschlagen, der gegenüber dem Stand der Technik einfacher aufgebaut und wesentlich günstiger herstellbar ist. Darüber hinaus soll dieser Drucksensor eine kompakte Bauform aufweisen. The object of the invention is therefore to propose a pressure sensor in particular for pressures in the low to medium range, which is simpler compared to the prior art and much cheaper to produce. In addition, this pressure sensor should have a compact design.

Die aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben. The indicated object is achieved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Wie zuvor ausgeführt, wird unter der Formulierung „im niederen bis mittleren Druckbereich“ eine obere Grenze von etwa 100 bis 200 bar verstanden. Diese Angabe ist jedoch als ungefähre Größenordnung und nicht als Absolutgrenze zu verstehen. So kann sich in entsprechenden Versuchen durchaus auch herausstellen, dass ein Überschreiten dieser Grenze mit dem erfindungsgemäßen Drucksensor möglich ist. As stated previously, the term "in the low to medium pressure range" means an upper limit of about 100 to 200 bar. However, this information is to be understood as an approximate order of magnitude and not as an absolute limit. Thus, it may well turn out in corresponding experiments that it is possible to exceed this limit with the pressure sensor according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Drucksensor ist statt des aus dem Stand der Technik bekannten Stützrings ein Stützelement mit einer Grundfläche und einem dazu umgebogenen Außenbereich vorgesehen, das kappenartig ausgebildet und über die Druckmesszelle gestülpt ist. Da Druckmesszellen üblicherweise eine runde Kontur aufweisen, ist dann vorzugsweise auch die Grundfläche des Stützelements rund ausgeführt. Sollte die Messzelle jedoch eine nichtrunde Kontur aufweise, weist die Grundfläche des Stützelements eine dementsprechende Gestalt auf. Der Außenbereich des Stützelements ist vorzugsweise senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Grundfläche umgebogen. D.h. es sind damit auch konusartige Ausführungen umfasst, bei denen der Außenbereich nicht exakt senkrecht umgebogen ist, sondern einige Grade davon abweichen, was bspw. Auch fertigungstechnisch bedingt sein kann. In the pressure sensor according to the invention, instead of the support ring known from the prior art, a support element is provided with a base surface and an outer region bent over to it, which is designed like a cap and slipped over the pressure measuring cell. Since pressure measuring cells usually have a round contour, then preferably also the base surface of the support element is made round. However, should the measuring cell have a non-circular contour, the base surface of the support element has a corresponding shape. The outer region of the support element is preferably bent perpendicularly or substantially perpendicular to the base surface. That it is thus also includes cone-like versions in which the outer area is not bent exactly vertical, but some degrees differ, which may, for example, also manufacturing technology conditions.

Die Innenkontur – d.h. der Innendurchmesser im Falle einer runden Messzelle – des Stützelements entspricht näherungsweise der Außenkontur – bzw. der Außendurchmesser – der Druckmesszelle. Mit "näherungsweise" ist dabei gemeint, dass die Außenkontur der Druckmesszelle auch geringfügig kleiner als die Innenkontur des Stützelements sein kann und dadurch beide Teile Spiel von etwa 0,02 mm bis 0,3 mm haben. Das Stützelement ist mit dem Prozessanschluss stoffschlüssig verbunden, d.h. insbesondere mittels einer Schweißung. The inner contour - i. the inner diameter in the case of a round measuring cell - the support element corresponds approximately to the outer contour - or the outer diameter - the pressure measuring cell. By "approximately" is meant that the outer contour of the pressure measuring cell can also be slightly smaller than the inner contour of the support element and thereby have both parts game of about 0.02 mm to 0.3 mm. The support element is materially connected to the process connection, i. in particular by means of a weld.

Die Druckmesszelle ist damit zwischen dem Stützelement und dem medienseitig angeordneten elastischen Dichtring in axialer Richtung eingespannt. Die Beweglichkeit in radialer Richtung wird durch den umgebogenen Außenbereich des Stützelements begrenzt und ist abhängig von der Größe des Spiels, das sich zwischen der Messzelle und dem umgebogenen Außenbereich des Stützelements ergibt. Durch ein möglichst geringes Spiel ergibt sich der Vorteil, dass die Messzelle durch das Stützelement zentriert wird. Eine zentrierte Ausrichtung der Messzelle ist wichtig, da die medienberührende Fläche der Membran idealerweise symmetrisch sein sollte, um eine gleichmäßige, d.h. symmetrische Durchbiegung der Membran bei Druckeinfluss zu gewährleisten. Dagegen kann eine exzentrische Lage unter bestimmten Bedingungen, z.B. Temperaturänderung, zu Messungenauigkeiten führen. The pressure measuring cell is thus clamped between the support member and the media side arranged elastic sealing ring in the axial direction. The mobility in the radial direction is limited by the bent outer region of the support element and is dependent on the size of the game, which results between the measuring cell and the bent outer region of the support element. By minimizing the game, there is the advantage that the measuring cell is centered by the support element. A centered alignment of the measuring cell is important, since the media-contacting surface of the membrane should ideally be symmetrical in order to ensure a uniform, ie symmetrical deflection of the membrane under the influence of pressure. In contrast, an eccentric position under certain conditions, such as temperature change, lead to measurement inaccuracies.

Vorteilhafterweise ist das Stützelement ein Blechteil, das durch einen Umformprozess, insbesondere durch einen Tiefziehprozess hergestellt ist. Die aus dem Stand der Technik bekannten Stützringe sind aus Messing hergestellte Drehteile mit einer vergleichsweise komplizierten Geometrie. Das erfindungsgemäße Stützelement ist nun einerseits ein sehr einfaches geometrisches Gebilde und durch die Herstellung im Tiefziehprozess sehr preiswert herstellbar. Es ergeben sich dadurch erhebliche Vorteile bei den Herstellkosten und -zeiten. Advantageously, the support element is a sheet metal part, which is produced by a forming process, in particular by a deep-drawing process. The known from the prior art support rings are made of brass turned parts with a relatively complicated geometry. The support element according to the invention is now on the one hand a very simple geometric structure and produced very inexpensively by the production in the deep-drawing process. This results in considerable advantages in the production costs and times.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Grundfläche des Stützelements in axialer, der Druckmesszelle abgewandten Richtung gewölbt ist, so dass das Stützelement nur in einem ringförmigen Bereich auf der Druckmesszelle aufliegt. Durch die Wölbung wird eine axiale Beweglichkeit der Messzelle in Folge eines Druckeinflusses ermöglicht. Die Niederhaltung der Messzelle erfolgt dann in einem äußeren, vorzugsweise ringförmigen Bereich der Messzelle. Durch diesen konstruktiven Aufbau werden keine scharfen Kanten oder dergleichen vermieden, die die Oberfläche der Messzelle verletzen könnten. Kleinste Kerben in der keramischen Oberfläche schwächen die Belastbarkeit, d.h. die Berstfestigkeit der Messzelle, so dass diese zu vermeiden sind. An advantageous development of the invention provides that the base of the support member is curved in the axial direction facing away from the pressure measuring cell, so that the support member rests only in an annular region on the pressure measuring cell. Due to the curvature, an axial mobility of the measuring cell as a result of a pressure influence is made possible. The holding down of the measuring cell is then carried out in an outer, preferably annular region of the measuring cell. By this structural design no sharp edges or the like are avoided, which could hurt the surface of the measuring cell. Smallest notches in the ceramic surface weaken the load capacity, i. the bursting strength of the measuring cell, so that they are to be avoided.

Besonders vorteilhaft weist die Grundfläche des Stützelements wenigstens eine Bohrung auf, die eine elektrische Kontaktierung und/oder eine Entlüftung der Druckmesszelle ermöglicht. Insbesondere, wenn auf der der Druckmesszelle abgewandten Seite der Grundfläche des Stützelements eine Platine zur Auswertung der von der Messzelle generierten Sensorsignale angeordnet ist, kann dadurch auf sehr kompakte Weise die Messzelle mit der Auswerteelektronik elektrisch verbunden werden. Particularly advantageously, the base surface of the support element has at least one bore, which allows an electrical contact and / or a venting of the pressure measuring cell. In particular, if a circuit board for evaluating the sensor signals generated by the measuring cell is arranged on the side facing away from the pressure measuring cell of the base surface of the support element, the measuring cell can be electrically connected to the evaluation in a very compact manner.

Kern der Erfindung ist es also, Drucksensoren – insbesondere für kleine bis mittlere Drücke – erheblich preiswerter und mit geringem Aufwand herzustellen, indem neben den geringen Material- und Herstellkosten des Stützelements selbst auch der Prozessanschluss eine deutlich kürzere Bauform aufweist, weil auf den Gewindebereich zur Aufnahme des Stützrings verzichtet werden kann. Der sich dadurch ergebende geringere Materialaufwand beim Prozessanschluss erhöht die Kostenersparnis weiter. The essence of the invention is therefore to produce pressure sensors - especially for small to medium pressures - considerably cheaper and with little effort, in addition to the low material and manufacturing costs of the support element itself and the process connection has a much shorter design, because of the threaded portion for receiving the support ring can be omitted. The resulting lower material costs for the process connection further increases the cost savings.

Aufgrund des kürzeren Prozessanschlusses kann überdies die Bauform des Drucksensors insgesamt verkürzt werden, wodurch eine kompakte Bauform realisiert werden kann. Due to the shorter process connection, moreover, the design of the pressure sensor can be shortened overall, whereby a compact design can be realized.

Nachfolgend wird die Erfindung im Zusammenhang mit Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail in connection with figures with reference to embodiments.

Es zeigen: Show it:

1 einen erfindungsgemäßen Drucksensor in perspektivischer Ansicht, 1 a pressure sensor according to the invention in a perspective view,

2 einen erfindungsgemäßen Drucksensor im Längsschnitt, 2 a pressure sensor according to the invention in longitudinal section,

3 einen Ausschnitt aus 2 in vergrößerter Darstellung, 3 a section from 2 in an enlarged view,

4a das Stützelement in perspektivischer Ansicht von oben und 4a the support element in a perspective view from above and

4b das Stützelement in perspektivischer Ansicht von unten. 4b the support element in a perspective view from below.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. In the following figures, unless otherwise stated, like reference numerals designate like parts with the same meaning.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Drucksensor 1 mit einem Prozessanschluss 5, einem darauf aufgesetzten Gehäuse 2 und einer das Gehäuse 2 abschließenden Anzeige-/Bedieneinheit 4. Seitlich vom Gehäuse 2 abstehend ist ein Steckeranschluss 3 angeordnet, über den der Sensor 1 mit Energie versorgt wird und an dem die Sensorsignale abgegriffen werden können, bspw. zur Weiterleitung an eine übergeordnete Steuereinheit (SPS). Über den Prozessanschluss wird der Sensor 1 mit dem Behältnis oder einer Rohrleitung verbunden, in dem sich das zu messende Medium befindet. 1 shows a pressure sensor according to the invention 1 with a process connection 5 , an attached housing 2 and one the housing 2 final display / control unit 4 , Side of the case 2 protruding is a plug connection 3 arranged over which the sensor 1 is supplied with energy and where the sensor signals can be tapped, eg. For forwarding to a higher-level control unit (PLC). The sensor becomes the process connection 1 connected to the container or a pipe in which the medium to be measured is located.

In 2 ist der erfindungsgemäße Drucksensor 1 im Längsschnitt dargestellt. Von besonderem Interesse für die Erfindung ist hierbei der umkreiste Bereich, der in der nachfolgenden 3 vergrößert dargestellt ist. Zu erkennen ist, wie die Druckmesszelle 10 innerhalb des Sensors 1 angeordnet ist und wie sie auf dem Prozessanschluss 5 zwischen dem als Niederhalter fungierenden Stützelement 20 und dem elastischen Dichtring 30 eingespannt ist. Der Prozessanschlusses 5 weist an seiner Unterseite eine Öffnung auf, über die das zu messende Medium an die Messzelle 10 gelangt. Das Gehäuse 2 ist vorzugsweise mittels Presspassung mit dem Prozessanschluss 5 verbunden. Nachfolgend wird nun die Funktion des Stützelements im Zusammenhang mit 3 näher erläutert. In 2 is the pressure sensor according to the invention 1 shown in longitudinal section. Of particular interest to the invention here is the circled area, which in the following 3 is shown enlarged. It can be seen how the pressure measuring cell 10 inside the sensor 1 is arranged and how they work on the process connection 5 between the supporting element acting as a hold-down 20 and the elastic sealing ring 30 is clamped. The process connection 5 has on its underside an opening through which the medium to be measured to the measuring cell 10 arrives. The housing 2 is preferably by means of interference fit with the process connection 5 connected. The following is the function of the support element in connection with 3 explained in more detail.

Die Messzelle (10) besteht aus Keramik und ist entweder als kapazitive Zelle mit einen Messkondensator bildende Elektroden oder als Monolith mit Dehnungsmessstreifen oder Piezo-Elementen ausgeführt. The measuring cell ( 10 ) is made of ceramic and is designed either as a capacitive cell with a measuring capacitor forming electrodes or as a monolith with strain gauges or piezo elements.

3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 2, nämlich den Prozessanschluss 5, auf dem die durch das Stützelement 20 und dem elastischen Dichtring 30 eingespannte Druckmesszelle 10 angeordnet ist. Das Stützelement 20 besteht aus einer Grundfläche 21 und einem um etwa 90° umgebogenen, kragenförmigen Außenbereich 22. Es ist ein Blechteil, das durch Tiefziehen in die dargestellte Form umgeformt wurde. Der Prozessanschluss 5 ist üblicherweise aus Edelstahl und der Dichtring 30 ist ein Elastomer. Auf der Oberseite der Grundfläche 21 des Stützelements 20 befindet sich die Sensorelektronik 12. Über Bohrungen 23 (siehe 4a + b) werden die Sensorsignale der Messzelle 10 mithilfe von Pins an die Elektronikeinheit 12 übertragen, wo sie verstärkt und ggf. aufbereitet werden (Erzeugen eines Schaltsignals, Digitalisierung etc.). 3 shows an enlarged section 2 namely, the process connection 5 on which the through the support element 20 and the elastic sealing ring 30 clamped pressure cell 10 is arranged. The support element 20 consists of a base area 21 and an approximately 90 ° bent, collar-shaped outer area 22 , It is a sheet metal part that has been formed by deep drawing into the shape shown. The process connection 5 is usually made of stainless steel and the sealing ring 30 is an elastomer. On the top of the base 21 of the support element 20 is the sensor electronics 12 , About holes 23 (please refer 4a + b) the sensor signals of the measuring cell 10 using pins to the electronics unit 12 where they are amplified and possibly processed (generating a switching signal, digitization, etc.).

Der Prozessanschluss 5 weist an seinem oberen Ende eine U-förmige Öffnung auf, in dem die Messzelle 10 und das Stützelement 20 angeordnet sind. Zwischen der Innenseite des umgebogenen Kragens 22 des Stützelements und der Außenseite der Messzelle 10 ist ein geringes Spiel. Je geringer dieses Spiel ist, desto genauer kann die Messzelle 10 in der Öffnung des Prozessanschlusses 5 zentriert werden. Nur eine zentrierte Position der Messzelle 10 ermöglicht eine symmetrische Bewegung der Membran 11 und damit fehlerfreie Messergebnisse. Die Außenseite des umgebogenen Kragens 22 des Stützelements ist mittels einer Schweißung mit dem Prozessanschluss 5 verbunden. The process connection 5 has at its upper end a U-shaped opening in which the measuring cell 10 and the support element 20 are arranged. Between the inside of the bent collar 22 the support element and the outside of the measuring cell 10 is a small game. The smaller this game is, the more accurate the measuring cell can be 10 in the opening of the process connection 5 be centered. Only one centered position of the measuring cell 10 allows a symmetrical movement of the membrane 11 and thus error-free measurement results. The outside of the bent collar 22 of the support element is by means of a weld with the process connection 5 connected.

Die Grundfläche 22 des Stützelements ist im Innenbereich 21a leicht gewölbt. Dadurch ist eine axiale Beweglichkeit der Messzelle 10 aufgrund des Druckeinflusses möglich. Die axiale Abstützung der Messzelle 10 erfolgt daher nicht flächig über die gesamte Oberfläche der Grundfläche 22, sondern ringförmig im Außenbereich der Messzelle 10. Jedoch ergeben sich durch diesen konstruktiven Aufbau keine scharfen Kanten oder dergleichen, die die Oberfläche der Messzelle verletzen könnten. Kleinste Kerben in der keramischen Oberfläche würden die Belastbarkeit, d.h. die Berstfestigkeit der Messzelle schwächen. The base area 22 of the support element is indoors 21a slightly arched. As a result, an axial mobility of the measuring cell 10 possible due to the influence of pressure. The axial support of the measuring cell 10 therefore does not take place over the entire surface of the base area 22 but annular in the outer area of the measuring cell 10 , However, this design does not result in sharp edges or the like that could injure the surface of the measuring cell. Smallest notches in the ceramic surface would weaken the load capacity, ie the bursting strength of the measuring cell.

Die 4a und 4b zeigen das Stützelement 20 in perspektivischer Ansicht von oben und unten. Zu erkennen sind drei Bohrungen 23 für die elektrische Kontaktierung und eine Bohrung 24 für die Entlüftung. Bei kapazitiven Messzellen sind für die elektrische Kontaktierung zumeist drei Bohrungen nötig, da es eine Messelektrode und eine Referenzelektrode gibt, die jeweils mit einer Gegenelektrode eine Kapazität bilden. Jede der drei Elektroden muss separat abgegriffen werden. Die Entlüftung ist notwendig, um den Einfluss des sich ändernden Luftdrucks auf die Messzelle auszugleichen. The 4a and 4b show the support element 20 in perspective view from above and below. You can see three holes 23 for electrical contacting and a bore 24 for ventilation. In the case of capacitive measuring cells, three holes are usually required for the electrical contacting, since there is a measuring electrode and a reference electrode which each form a capacitance with a counterelectrode. Each of the three electrodes must be tapped separately. The venting is necessary to compensate for the influence of the changing air pressure on the measuring cell.

Auch wenn hier als bevorzugte Ausführungsform eine runde Grundfläche 22 gezeigt ist, kann die Grundfläche auch jede andere, der Messzelle 10 entsprechende Form haben. Although here as a preferred embodiment, a round base 22 As shown, the base can also be any other, the measuring cell 10 have appropriate form.

Deutlich zu erkennen ist, dass es sich bei dem Stützelement 20 um ein geometrisch vergleichsweise einfaches Gebilde handelt, das als Stanz-/Biegeteil aus Blech einfach herstellbar ist. It can be clearly seen that it is the support element 20 is a geometrically comparatively simple structure that is easy to produce as punched / bent part made of sheet metal.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4416978 [0006] DE 4416978 [0006]

Claims

Drucksensor, umfassend – eine Druckmesszelle (10), – einen Prozessanschluss (5), – einen elastischen Dichtring(30), – und ein Stützelement (20), wobei die Druckmesszelle (10) zwischen dem elastischen Dichtring (30) und dem Stützelement (20) axial eingespannt ist, der Dichtring (30) auf der membranseitigen Stirnseite (11) der Druckmesszelle (10) aufliegt und das Stützelement (20) die von der Messmembran abgewandte rückwärtige Stirnseite der Druckmesszelle (10) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (20) mit einer Grundfläche (21) und einem dazu umgebogenen Außenbereich (22) kappenartig ausgebildet und über die Druckmesszelle (10) gestülpt ist, wobei die Innenkontur des Stützelements (20) näherungsweise der Außenkontur der Druckmesszelle (10) entspricht und das Stützelement (20) stoffschlüssig mit dem Prozessanschluss (5) verbunden ist. Pressure sensor, comprising - a pressure measuring cell ( 10 ), - a process connection ( 5 ), - an elastic sealing ring ( 30 ), - and a support element ( 20 ), wherein the pressure measuring cell ( 10 ) between the elastic sealing ring ( 30 ) and the support element ( 20 ) is axially clamped, the sealing ring ( 30 ) on the membrane-side end face ( 11 ) of the pressure measuring cell ( 10 ) rests and the support element ( 20 ) facing away from the measuring diaphragm rear end face of the pressure measuring cell ( 10 ), characterized in that the supporting element ( 20 ) with a base area ( 21 ) and a bent outside area ( 22 ) cap-like manner and via the pressure measuring cell ( 10 ), wherein the inner contour of the support element ( 20 ) approximately the outer contour of the pressure measuring cell ( 10 ) and the support element ( 20 ) cohesively with the process connection ( 5 ) connected is.

Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (21) des Stützelements (20) in axialer, der Druckmesszelle (10) abgewandten Richtung (21a) gewölbt ist, so dass das Stützelement (20) nur in einem äußeren, vorzugsweise ringförmigen Bereich auf der Druckmesszelle (10) aufliegt. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the base area ( 21 ) of the support element ( 20 ) in the axial, the pressure measuring cell ( 10 ) facing away ( 21a ) is curved, so that the support element ( 20 ) only in an outer, preferably annular region on the pressure measuring cell ( 10 ) rests.

Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (21) des Stützelements (20) wenigstens eine Bohrung (23, 24) aufweist, die eine elektrische Kontaktierung und/oder eine Entlüftung der Druckmesszelle (10) ermöglicht. Pressure sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the base area ( 21 ) of the support element ( 20 ) at least one bore ( 23 . 24 ), which is an electrical contact and / or a venting of the pressure measuring cell ( 10 ).

Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Druckmesszelle (10) abgewandten Seite der Grundfläche (21) des Stützelements (20) eine Platine (12) zur Auswertung der von der Messzelle (10) generierten Sensorsignale angeordnet ist. Pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that on the pressure measuring cell ( 10 ) facing away from the base ( 21 ) of the support element ( 20 ) a board ( 12 ) for the evaluation of the measuring cell ( 10 ) Generated sensor signals is arranged.

Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (20) ein Blechteil ist, das durch einen Umformprozess, insbesondere durch einen Tiefziehprozess hergestellt ist. Pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting element ( 20 ) is a sheet metal part, which is produced by a forming process, in particular by a deep drawing process.

Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesszelle (10) aus einem keramischen Material besteht. Pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure measuring cell ( 10 ) consists of a ceramic material.