DE3908855A1 - Drucksensor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor nach dem Ober
begriff des Anspruches 1. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung einen derartigen Sensor zur Ver
wendung unter Hochdruckbedingungen, beispielsweise bei
mehr als 500 kg/cm2 unter Verwendung eines Halbleiters,
z.B. eines piezoresistiven Elementes als druckempfind
lichem Element. Der Drucksensor gemäß der vorliegenden
Erfindung kann beispielsweise in Öldruck-Regelsystemen
oder dergl. zur Anwendung gelangen.
Es sind viele unterschiedliche Arten von Drucksensoren
bekannt, welche ein elektrisches Signal entsprechend
einem erfaßten Druck erzeugen, welche jeweils eine un
terschiedliche Methode zum Entdecken bzw. Erfassen eines
Druckes verwenden, aber ein Drucksensor mit einem druck
empfindlichen Element auf Halbleiterbasis, bei dem ein
piezoresistives Element auf einem Siliziumsubstrat ange
ordnet ist, wird in der jetzigen Zeit mit am meisten
verwendet.
Ein Drucksensor, der mit einem derartigen druckempfind
lichen Element auf Halbleiterbasis ausgestattet ist, ist
als Drucksensor des flüssigkeitsdichten Typs bekannt und
wird unter Betriebsbedingungen derart verwendet, daß das
druckempfindliche Element mit einer geeigneten Flüssig
keit, wie beispielsweise Siliconöl 104 oder dergl. ein
gesiegelt ist, um das Problem hinsichtlich einer abneh
menden Empfindlichkeit des Elementes zu eliminieren.
Ein Beispiel eines Aufbaues eines derartigen druckemp
findlichen Elementes auf Halbleiterbasis ist in Fig. 7
dargestellt.
Gemäß Fig. 7 ist ein druckempfindliches Element 103,
bestehend aus einem piezoresistiven Element auf einer
Oberfläche eines Siliziumsubstrates ausgebildet und fest
auf der Oberfläche eines Trägers 102, bestehend aus ei
nem isolierenden Material wie Borsilikat-Glas befe
stigt.
Der Träger 102 ist hermetisch mit einem Gehäuse 100 des
Sensors derart verbunden, daß das druckempfindliche
Element 103 in einem Hohlraum 101 gehalten ist, der in
nerhalb des Gehäuses 100 ausgebildet ist und als Sen
sorraum S dient, wobei eine Leitung 107 in dem Träger
102 derart angeordnet ist, daß sie diesen durchtritt und
in diesem hermetisch mittels eines isolierenden Versie
gelungsmaterials 108 wie Glas oder dergl. gehalten ist,
wobei sich ein Ende hiervon in den Hohlraum 101 er
streckt und als hermetischer Anschluß dient, um einen
Kontakt zwischen der Leitung 107 und dem Element 103
mittels eines geeigneten Drahtes f herzustellen, so daß
ein elektrischer Ausgang von dem druckempfindlichen
Element zur Außenseite geführt werden kann. Weiter ist
eine Verbindungsöffnung R zur Verbindung einer Oberflä
che des druckempfindlichen Elementes 103 mit Atmosphä
rendruck in dem Träger 102 ausgebildet und ein umfangs
seitiger Bereich einer abdichtenden Membran 105, welche
das druckempfindliche Element 103 abdeckt und in dem
Hohlraum 101 den Sensorraum S definiert, ist mit dem
Gehäuse 100 durch Löten oder dergl. verbunden.
Ein Durchlaß 120 zur Verbindung des inneren Bereiches
des Sensorraumes S mit der Außenseite ist in dem Gehäuse
100 ausgebildet und eine abdichtende Flüssigkeit wie ein
Siliconöl oder dergl. wird durch den Durchlaß injiziert
und somit in den Sensorraum S eingebracht, nachdem das
druckempfindliche Element 103 und die Membran 105 in dem
Gehäuse 100 angeordnet wurden und ein Vakuum aufgebaut
wurde, wonach ein Dichtelement wie ein Stopfen 121 oder
dergl. in den Durchlaß 120 eingesetzt wird.
Schließlich wird ein Flanschbereich 113 mit einer Öff
nung 115, durch die ein Druckmedium den Hohlraum be
tritt, um in Anlage mit der Membran zu gelangen, mittels
Bolzen 114 oder dergl. an dem Gehäuse 100 befestigt,
wobei eine hermetische Abdichtung wie ein O-Ring oder
dergl. dazwischengepackt wird, so daß der Aufbau des
Drucksensors abgeschlossen ist.
Bei einem Drucksensor des beschriebenen Aufbaus wird ein
unter Druck stehendes Medium, wie Öl, Wasser, Luft oder
andere Flüssigkeiten in einen Eindringbereich 116 in dem
Drucksensor durch die Öffnung 115 in dem Flansch 113
eingebracht, wodurch das druckempfindliche Element 103
den Druck in dem Druckmedium über die Membran 105 und
das Siliconöl innerhalb des Sensorraums S erfaßt und ein
elektrisches Signal entsprechend dem erfaßten Druck er
zeugt und dieses Signal wird über die Leitung 107 als
Ausgangssignal von dem Element 103 nach außen geführt.
Die Komponenten des Drucksensors des Flüssigkeits-Ver
siegelungstyps werden nicht durch Kontakt mit dem
Druckmedium, also einer Flüssigkeit oder dergl., in ih
rer Arbeitsweise beeinträchtigt und der Sensor hat aus
gezeichnete Charakteristiken dahingehend, daß er unemp
findlich ist gegenüber Umwelteinflüssen, und aufgrund
der Versiegelung der Detektionsoberfläche des druckemp
findlichen Elementes 103 durch das Silicon oder dergl.
einen hohen Zuverlässigkeitsgrad hat.
Nichtsdestoweniger ist bei dieser Art von Drucksensor
der Druck des zu messenden Mediums direkt auf die Flüs
sigkeit aufgebracht, die innerhalb des Sensorraums S ist,
und dieser Druck kann sehr hohe Werte von beispielsweise
bis zu 200 atü erreichen, wenn der Sensor in einer Vor
richtung zur Messung von Öldruck verwendet wird.
Wenn in diesem Fall der Drucksensor gemäß Fig. 7 ver
wendet wird, wirkt der Druck des Druckmediums direkt auf
den Stopfen 121 über das Siliconöl und da eine Endober
fläche des Stopfens 121 Atmosphärendruck ausgesetzt ist
und die andere Oberfläche hiervon über das Siliconöl 104
unter Druck steht, kann ein Problem dahingehend entste
hen, daß im Fall einer nicht festen Befestigung des
Stopfens 121 in dem Gehäuse 100 an der Stelle des Stop
fens 121 Flüssigkeit austreten kann, so daß die Zuver
lässigkeit der Sensorvorrichtung insgesamt herabgesetzt
wird.
Fig. 8 zeigt einen unterschiedlichen Typ von Drucksensor
gegenüber dem von Fig. 7. In dem Drucksensor gemäß Fig.
8 weist das Gehäuse 100 den Hohlraum 101 an einem Ende
hiervon auf, in dem der Träger 102 und das druckemp
findliche Element 103 auf Halbleiterbasis eingesetzt
sind. Der Hohlraum 101 ist mit einer Versiegelungsflüs
sigkeit 104, beispielsweise Siliconöl oder dergl. ge
füllt und weiterhin ist die Versiegelungsflüssigkeit
hermetisch mittels der Membran 105 in gleicher Weise wie
in dem Drucksensor gemäß Fig. 7 eingesiegelt. Um weiter
hin einen elektrischen Ausgang vor einem Draht f von dem
druckempfindlichen Element 103 zur Außenseite zu führen,
ist die Leitung 107 in dem Gehäuse 100 derart vorgese
hen, daß die Leitung 107 das Gehäuse 100 durchtritt und
in das Gehäuse 100 mittels eines versiegelnden Materials
108 wie Glas oder dergl. hermetisch eingesiegelt ist;
ein Ende hiervon erstreckt sich in den Hohlraum und
bildet einen hermetischen Anschluß in Kontakt mit der
Leitung f und das andere Ende hiervon erstreckt sich in
einen nicht unter Druck stehenden Bereich des Gehäuses
100 und ist in Kontakt mit einem Schaltkreissubstrat
109. Der so aufgebaute Drucksensor wird in eine geei
gnete Öffnung in einem Bereich einer Vorrichtung, wel
ches das unter Druck stehende Medium enthält, einge
setzt, was durch ein Schraubgewinde 111 mit einem Ver
siegelungsring 112 dazwischen erfolgt.
In diesem Fall kann ein unter hohem Druck stehendes Me
dium, das auf den Sensor in einer Richtung des Pfeiles A
in Fig. 8 wirkt, mittels des O-Ringes 112, der aus Gummi
oder dergl. gefertigt ist, abgedichtet werden.
Der derart angeordnete Drucksensor gemäß Fig. 8 arbeitet
wie der Drucksensor gemäß Fig. 7 mit der gleichen Wir
kungsweise.
Bei dem Drucksensor gemäß Fig. 8 wird jedoch der Wert
des Druckes, der über das Druckmedium auf den gesamten
Drucksensor wirkt, durch den Durchmesser des O-Ringes
112 bestimmt, d.h., je größer dessen Durchmesser ist, um
so größer ist der von dem gesamten Drucksensor aufzu
nehmende Druck.
Da, wie aus Fig. 8 hervorgeht, der Drucksensor gemäß dem
Stand der Technik, einen Aufbau derart hat, daß das
Schraubengewinde näher an dem Druckmedium ist als im
Vergleich hierzu der O-Ring 112, muß der Durchmesser des
O-Ringes 112 größer sein als der des Schraubengewinde
bereiches.
Hieraus ergibt sich ein weiteres Problem dahingehend,
daß die Zuverlässigkeit hinsichtlich der mechanischen
Belastbarkeit des Schraubengewindebereiches 111 verrin
gert wird, da der Durchmesser des O-Ringes 112 be
schränkt sein muß und wenn somit der Drucksensor zur
Erfassung eines Hochdrucks von mehr als 500 kg/cm2 ver
wendet wird, wird der Druck, der auf den gesamten
Drucksensor wirkt, sehr hoch. Gegenmaßnahmen zur Lösung
dieses Problems wurden bislang nicht unternommen und die
Verwendung eines Drucksensors auf Halbleiterbasis zur
Erfassung eines Hochdrucks von mehr als 500 kg/cm2 bei
gleichzeitiger hoher Zuverlässigkeit wurde bislang noch
nicht ermöglicht.
Weiterhin besteht bei diesen Arten von Drucksensoren das
Problem, daß häufig ein Austreten der Versiegelungs
flüssigkeit im Bereich des versiegelten Abschnittes 108
auftritt.
Wenn gemäß Fig. 9 ein hoher Druck auf die Oberfläche des
Bodenbereiches des Hohlraums im Gehäuse 100 aufgebracht
wird, insbesondere auf den Bereich nahe des hermetisch
eingeschlossenen Anschlusses, wird der Bereich des Ge
häuses, der das isolierende Versiegelungsmaterial 108
umgibt, nach außen gedehnt und somit kann das Siliconöl
durch die Kontaktoberflächen zwischen Gehäuse und Ver
siegelungsmaterial nach außen austreten oder zwischen
dem Versiegelungsmaterial und der Leitung, wie in Fig. 9
durch den Pfeil B dargestellt, so daß die Betriebscha
rakteristiken dieses Sensors negativ beeinflußt werden.
Die in neuerer Zeit aufgetretene Notwendigkeit zur Mes
sung von unter hohem Druck stehendem Öl oder Brennstoff
oder dergl. in Kraftfahrzeugen oder dergl. hat es nötig
gemacht, Drucksensoren auf Halbleiterbasis für derartige
Hochdruck-Messungen verwendbar zu machen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die dem
Stand der Technik zugehörigen Nachteile zu umgehen und
einen Drucksensor auf Halbleiterbasis zu schaffen, bei
dem das Austreten der Versiegelungsflüssigkeit nicht
auftritt, indem die auf das Versiegelungselement, das
zur Einsiegelung der Flüssigkeit innerhalb des Sensors
dient, aufgebrachte Last verringert wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Vorteile und zweckmäßige Weiterbildungen der Aufgaben
lösung ergeben die Merkmale der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorlie
genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be
schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungs
form eines erfindungsgemäßen Drucksensors;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Aus
führungsform eines erfindungsgemäßen Drucksen
sors;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch eine dritte Aus
führungsform eines erfindungsgemäßen Drucksen
sors;
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Drucksensor gemäß Fig.
3;
Fig. 5a und 5b schematische Ansichten von Ausführungs
formen eines Abdichtringes zur Verwendung in der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine teilweise Schnittdarstellung einer vierten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druck
sensors;
Fig. 7 und 8 Schnittdarstellungen von Drucksensoren ge
mäß des Standes der Technik; und
Fig. 9 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung
des Austretens der Abdichtsflüssigkeit aus dem
hermetisch abgedichteten Bereich in Drucksenso
ren gemäß dem Stand der Technik.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
zur Verbesserung der Abdichteigenschaften von
Drucksensoren derart vorgegangen, daß wenigstens eine
Endoberfläche des Abdichtelementes einen Teil der Ober
fläche des Gehäuses im Nahbereich der Oberfläche der
Membran bildet, so daß die Oberflächen von Abdichtele
ment und Membran einen Teil einer durchgehenden gemein
samen Oberfläche des Gehäuses formen. Wenn das Gehäuse
des Drucksensors mit dem erwähnten Aufbau versehen ist
und an einem Gerät angeordnet ist, der ein unter hohem
Druck stehendes Medium beinhaltet, sind vorzugsweise
beide Oberflächen in Kontakt mit dem gleichen unter
Hochdruck stehendem Medium.
Es sei hier festgehalten, daß bei einem derartigen Auf
bau das Abdichtelement zwischen dem eingesiegelten Me
dium und der unter Hochdruck stehendem Medium (im fol
genden Druckmedium genannt) steht, so daß das eingesie
gelte Medium innerhalb des Hohlraums gehalten werden
kann, ohne der Gefahr von Leckagen aufgrund eines Ge
gendruckes des Druckmediums.
Der Ausdruck "durchgehende gemeinsame Oberfläche des
Gehäuses" meint eine Oberfläche, die nicht in einzelne
Teile unterteilt ist und kann jede durchgehende Ober
fläche des Gehäuses auch gekrümmt oder winkelförmig um
fassen.
Weiterhin sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung die
folgenden Fälle erfaßt: Die Oberflächen des Abdichtele
mentes und der Membran sind in einer gemeinsamen ebenen
Oberfläche des Gehäuses des Drucksensors ausgebildet
oder jede Oberfläche des Abdichtelementes und der Mem
bran ist in einer entsprechenden Ebene ausgeformt und
sie sind jeweils in Kontakt miteinander, um eine durch
gehende Oberfläche zu bilden, die hierzu im rechten
Winkel steht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
steht der Endbereich des Gehäuses, der die Oberflächen
von Abdichtelement und Membran trägt vorzugsweise von
der inneren Oberfläche der Vorrichtung in das Druckme
dium vor, wenn das Gehäuse beispielsweise durch Ein
schrauben in dem Gerät befestigt wird oder aber kann an
dem Gerät derart befestigt sein, daß der Endbereich
hiervon nicht von der inneren Oberfläche des Gerätes in
das Druckmedium vorsteht. Im letzteren Fall kann das
Gehäuse, an dem die Oberfläche des Abdichtelementes am
Umfang des Endbereiches hiervon und die Oberfläche der
Membran an dem oberen Ende hiervon ist, verwendet werden
und vorzugsweise ist wenigstens eine Oberfläche des Ab
dichtelementes an der Umfangsoberfläche des Endbereiches
hiervon gegenüberliegend, in die das Gehäuse bei seiner
Montage eingeführt wird, wobei eine festgelegte Lücke
dazwischen vorliegt.
Das Austreten der Abdichtflüssigkeit wird bei dem
Drucksensor auf Halbleiterbasis gemäß der vorliegenden
Erfindung wirksam verhindert, da das Abdichtelement
zwischen dem eingesiegelten Medium und dem Druckmedium
vorgesehen ist, wobei das Abdichtelement dem gleichen
Druck unterworfen ist auf der Seite, die dem eingesie
gelten Medium gegenüberliegt und der anderen Seite, die
dem Druckmedium gegenüberliegt, so daß die auf das Ab
dichtelement aufgebrachte Belastung verringert ist.
Eine weitere Ausführungsform zur Verbesserung der Ab
dichteigenschaften des Drucksensors weist einen Aufbau
derart auf, daß ein Durchmesser des Endbereiches des
Gehäuses, an dem der Hohlraum vorgesehen ist kleiner
ist, als der Rest des Gehäuses.
Genauer gesagt, das Gehäuse ist mit einem ersten Körper
ausgestattet, der an einer Oberfläche hiervon ein
Schraubengewinde aufweist, um in das Gehäuse der zu
überwachenden Vorrichtung eingesetzt zu werden und mit
einem zweiten Körper versehen, der einen Durchmesser
hat, der kleiner ist als der des ersten Körpers und
längs von dem ersten Körper vorsteht, wobei ein Schul
terbereich dazwischen die ersten und zweiten Körper mit
einander verbindet, und wobei ein Hohlraum das Erfas
sungselement beinhaltet und mit einer Versiegelungs
flüssigkeit gefüllt ist, wobei der Hohlraum in dem
zweiten Körper angeordnet ist und wobei schließlich eine
Übertragungsvorrichtung, wie ein Draht oder dergleichen
sich in den zweiten Körper erstreckt, um einen hermeti
schen Anschluß in dem Hohlraum zu bilden.
Mit dieser Ausführungsform kann der Abdichtring zwischen
dem Schulterbereich des Gehäuses und dem stufenartigen
Bereich der Öffnung in der zu überwachenden Vorrichtung
angeordnet werden, durch welche ein Teil des Gehäuses
eingeführt wird, wenn dieses befestigt wird.
Weiterhin kann das Gehäuse an einer Vorrichtung, welche
das Druckmedium beinhaltet dadurch installiert werden,
daß wenigstens ein Ende hiervon in eine Öffnung in der
Vorrichtung eingesetzt wird, indem ein Schraubengewinde
an der äußeren Oberfläche des Gehäuses in ein korres
pondierendes Schraubengewinde an der inneren Oberfläche
der Öffnung der Vorrichtung eingeschraubt wird, wobei
weiterhin die Öffnung mit einem Bereich mit einem
Durchmesser kleiner als von dem Teil hat, in dem das
Schraubengewinde ausgebildet ist, so daß ein stufenar
tiger Abschnitt entsteht, wobei vorzugsweise ein Ab
dichtring im Nahbereich des stufenartigen Abschnittes
vorgesehen ist, um den auf dem Schraubenabschnitt auf
gebrachten Druck zu reduzieren, so daß ein Austreten des
Druckmediums in der Vorrichtung wirksam verhindert
wird.
Ein Ring aus Metall oder einem elastischen Material wie
Gummi oder dergleichen mit einer Querschnitt-Formgebung
in Form eines Kreises oder eines C oder dergleichen kann
bei dieser Erfindung als Abdichtring verwendet werden.
Es sei hier festgehalten, daß bei Verwendung eines Ab
dichtringes mit kreisförmigem Querschnitt vorzugsweise
mehrere Öffnungen V in der Oberfläche des Abdichtringes
vorgesehen sein sollten, wie in Fig. 5b dargestellt.
Da in dieser Ausführungsform der Durchmesser des Ab
dichtringes kleiner ist als der des Schraubenbereiches
ist der Druck, der auf die gesamte Vorrichtung ausgeübt
wird und hierbei insbesondere der Druck, der auf den
Schraubenbereich ausgeübt wird, wirksam verringert, so
daß die Zuverlässigkeit und Standzeit des Drucksensors
erhöht ist.
In einer Abwandlung der erwähnten ersten Ausführungsform
kann das Gehäuse bestehend aus erstem und zweitem Körper
an einer Vorrichtung, welche das Druckmedium beinhaltet
in gleicher Weise wie bereits geschildert befestigt
werden, jedoch ist hier die Öffnung an der Vorrichtung
mit einem Bereich ausgestattet, der einen Durchmesser
hat, der kleiner ist als der Bereich, an dem das
Schraubengewinde ausgebildet ist; dieser Bereich ist in
einer Position ausgebildet, entsprechend dem zweiten
Körper des Gehäuses, d. h. des Endbereiches des Gehäuses
mit einem relativ kleinen Durchmesser und näher an dem
Druckmedium angeordnet als der Schraubengewindeab
schnitt, um einen stufenartigen Abschnitt zu bilden.
Weiterhin kann in einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung die Vorrichtung zur Verbesserung
des Einsiegelns des Drucksensors dadurch realisiert
werden, daß ein Kerbenbereich den hermetisch versiegel
ten Bereich der Übertragervorrichtung umgibt und im
Nahbereich des Bodenteils des Hohlraums angeordnet ist,
so daß der Kerbenbereich mit dem Hohlraum in Verbindung
steht und mit dem eingesiegelten Medium gefüllt ist.
Hierbei wird das hermetische Einsiegeln der Übertra
gungsvorrichtung dadurch verbessert, daß der Druck des
eingesiegelten Fluides, wie Siliconöl oder dergleichen
auf den Endbereich des hermetischen Anschlusses aufge
bracht wird, um den Versiegelungseffekt hiervon zu ver
stärken.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine
Endoberfläche des Versiegelungselementes ein Teil der
Oberfläche des Gehäuses im Nahbereich des Oberflächen
bereiches der Membran, so daß die Oberflächen sowohl von
Versiegelungselement als auch Membran einen Teil der
durchgehenden gemeinsamen Oberfläche des Gehäuses bil
den. Genauer gesagt, wenn das Gehäuse des Drucksensors
eine wie oben beschriebene Einrichtung hat und an einem
Gerät befestigt wird, welches das Druckmedium beinhal
tet, sind vorzugsweise beide Oberflächen in dem gleichen
Hochdruckmedium angeordnet und in einer weiteren Aus
führungsform ist die Oberfläche des Abdichtelementes
derart vorgesehen, daß es der inneren Oberfläche einer
Öffnung des Gerätes, welches das Hochdruckmedium bein
haltet gegenüberliegt und durch welche das Gehäuse des
Drucksensors eingeführt wird, wobei ein vorbestimmter
Spalt dazwischen verbleibt zur Auffüllung mit dem unter
Hochdruck stehenden Medium.
Bei dieser Ausführungsform kann der Druck, der auf den
gesamten Drucksensor wirkt, verringert werden, da der
Bereich, der das Hochdruckmedium einsiegelt unter Ver
wendung eines Abdichtringes ausgebildet wird, der zwi
schen dem stufenartigen Bereich angeordnet ist und einen
Durchmesser hat, der kleiner ist als der des Schrauben
gewindeabschnittes und des Drucksensors.
Die Versiegelungsmöglichkeit, d. h. die Versiegelungs
charakteristik des Versiegelungsabschnittes des herme
tischen Anschlusses der Übertragungseinrichtung, wie ein
Draht oder dergleichen, der das Gehäuse durchtritt, ist
verbessert, da der Anschluß den Druck von dem Hoch
druckmedium zwischen dem Gerät und dem zweiten Teil des
Gehäuses aufnimmt uns somit ein Teil des Gehäuses im
Nahbereich des Anschlusses in Richtung auf den Anschluß
hin komprimiert wird.
Wenn weiterhin ein Kerbenbereich im Nahbereich des
Anschlusses vorgesehen ist, kann die Abdichtmöglichkeit
des hermetischen Anschlusses ebenfalls verbessert wer
den, da der Bereich des Gehäuses zwischen dem Kerbenbe
reich und dem Anschluß derart wirkt, daß der Anschluß
komprimiert wird aufgrund des Druckes, der durch das
eingesiegelte Medium in der Kerbe erzeugt wird, wenn das
eingesiegelte Medium in dem Hohlraum unter Druck von dem
Hochdruckmedium steht.
Eine erste Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der
vorliegenden Erfindung, der geeignet ist zur Erfassung
von Drücken in einem Medium mit Hochdruck von 50-200 atm
ist in Fig. 1 dargestellt.
Gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse 3 an einem seiner Enden
einen Hohlraum auf, in dem sich ein druckempfindlicher
Abschnitt 1 befindet, wobei weiterhin ein behälterarti
ger offener innerer Abschnitt 2 mit kreisförmigem
Querschnitt am entgegengesetzten Ende vorgesehen ist,
wobei in dem inneren Abschnitt 2 ein Substrat 4 vorge
sehen ist und die Oberseite des inneren Abschnittes 2
mit einem Abdeckmaterial 5 versehen ist, welches mit dem
Gehäuse 3 durch Bördeln oder dergleichen verbunden ist.
Der druckempfindliche Abschnitt 1 umfaßt eine Druckkam
mer 1 a, eine metallische Membran 1 b, welche einen offe
nen Bereich der Kammer 1 a überdeckt um mit dem Umfangs
bereich der Kammer durch Hartlöten oder dergleichen
verbunden ist, einen Träger 1 c, der innerhalb der Kammer
1 a befestigt ist und ein druckempfindliches Element 1 d
auf Halbleiterbasis mit einer Druckmeßdose aus Halblei
termaterial gebildet durch ein Diffusionsverfahren auf
weist, wobei ein konkaver Bereich zur Ausbildung einer
Membran auf der entgegengesetzten Oberfläche vorgesehen
ist.
Weiterhin ist die Druckkammer 1 a mit Siliconöl 1 e ge
füllt, um eine Abschwächung oder negative Beeinflussung
des druckempfindlichen Elementes 1 d zu verhindern.
Weiterhin ist ein Leitungsdraht 7, der als elektrische
Übertragungseinrichtung dient in dem Gehäuse 3 mit einer
isolierenden Abdichtung 6 aus Glas vorgesehen und ein
Ende hiervon ist mit dem Ausgang des druckempfindlichen
Elementes 1 d über einen Draht 1 f verbunden, der durch
einen Drahtbondierungsvorgang angeschlossen ist. Das
andere Ende des Drahtes 7 tritt in den inneren Abschnitt
2 ein und ist hier mit dem Substrat 4 durch Löten ver
bunden.
Das Gehäuse 3 ist mit einem Schraubengewindeabschnitt 8
an einer seiner Oberflächen ausgestattet und kann somit
mit einer anderen Komponente 50, d. h. der Vorrichtung,
welche das Druckmedium beinhaltet, beispielsweise einer
Öldruckvorrichtung oder dergleichen leicht durch
Einschrauben befestigt werden.
Ein O-Ring 9 mit kreisförmigem Querschnitt ist zur Ver
siegelung des Gehäuses 3 relativ zu der Komponente 50
vorgesehen.
Das Substrat 4, welches mit dem Draht 7 in Verbindung
steht ist mit einem Silicongel 11 umfangsseitig umgeben,
um eine Verschmutzung des Substrates 4 durch Feuchtig
keit, Staub oder dergleichen zu verhindern.
Das Abdeckteil 5 ist mit dem Gehäuse 3 fest derart ver
bunden, daß ein Teil der Abdeckung 5 in den inneren
Abschnitt 2 des Gehäuses 3 eingeführt ist und ein Kan
tenbereich 12 des Gehäuses 3 um die Umfangskante der
Abdeckung 5 herumgeschlagen ist.
Eine Leitung 14, die mit einem Film 13 beispielsweise
aus Kunstharz überzogen ist, ist fest an der Abdeckung 5
durch ein Klebeverfahren beispielsweise mit Kunstharz 15
oder dergleichen befestigt, und ein Ende hiervon inner
halb des inneren Abschnittes 2 ist mit einem Draht 10,
der ebenfalls mit dem Substrat 4 in Verbindung steht,
verlötet.
Ein weiterer Hohlraum 31, der von dem Hohlraum für die
Druckkammer 1 a getrennt ist, ist im Nahbereich der
Druckkammer 1 a angeordnet und mit der Kammer 1 a über
eine Passage 30 in Verbindung.
In dieser Ausführungsform umfaßt ein Abdichtelement 21
ein Stahlkugelventil 60 und einen Stopfen 20 zum Ein
siegeln des Siliconöls in dem Hohlraum 31 und das
Stahlkugelventil 16 wird verwendet, das Siliconöl direkt
einzusiegeln, indem es fest am Einlaß der Passage 30
mittels des Stopfens 20 gehalten ist, der in dem Hohl
raum 31 über ein Gewinde 17 befestigt ist.
Gemäß Fig. 1 ist die Endoberfläche des Stopfens 20 ge
genüber der Seite des Stahlkugelventils 16 ein Teil der
Oberfläche eines Abschnittes 32 von einem Endbereich des
Gehäuses 3 senkrecht zu einer Endoberfläche 33 des Ge
häuses 3, in der die Druckkammer 1 a mit der Membran 1 b
angeordnet ist, wobei die beiden Oberflächen in einer
kontinuierlichen Formgebung ausgebildet sind und in
Kontakt mit dem unter Hochdruck stehendem Medium gelan
gen können.
Wenn somit der Drucksensor mit diesem Aufbau in die
Komponente 50 eingesetzt wird, steht der Endbereich des
Gehäuses vorzugsweise von einer inneren Oberfläche 51
der Komponente 50 vor, um es den Oberflächen des Ab
dichtelementes 21 und der Membran 1 b zu ermöglichen, dem
gleichen Druck ausgesetzt zu werden, der innerhalb der
Komponente 50 herrscht.
Somit besteht bei diesem erfindungsgemäßen Drucksensor
keine Druckdifferenz zwischen der Oberfläche des Ab
dichtelementes bestehend aus Stahlkugelventil 16 und
Stopfen 20 gegenüber dem Siliconöl oder der anderen
Oberfläche gegenüber dem Hochdruckmedium, da der Druck P
aufgenommen durch das Abdichtelement von dem Hochdruck
medium (Pfeil B) der gleiche Druck P ist, der durch das
Abdichtelement des Siliconöls aufgenommen werden muß,
wie durch den Pfeil A dargestellt.
Selbst wenn somit ein Hochdruck von einigen 100 atm auf
die Membran 1 b wirkt, wirkt auf das Stahlkugelventil 16
und den Stopfen 20 der gleiche Druck von einigen 100
atm, der durch das Hochdruckmedium in Richtung des
Pfeiles B ausgeübt wird, so daß das Siliconöl nicht nach
außen austritt und somit die Zuverlässigkeit und Stand
zeit des Sensors erhöht wird.
Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Drucksensors wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2
beschrieben. Gleiche Teile wie in der ersten Ausfüh
rungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Diese Ausführungsform weist den gleichen Aufbau wie der
Drucksensor der ersten Ausführungsform auf, mit Ausnahme
des Aufbaus des Gehäuses 3 und der Anordnung des Ab
dichtelementes 21 mit dem Stahlkugelventil 16 und dem
Stopfen 20, bzw. deren Anordnung bezüglich der inneren
Oberfläche der Öffnung in der zusätzliche Komponente 50.
Genauer gesagt, das Abdichtelement 21 mit dem Stahlku
gelventil 16 und dem Stopfen 20 ist in der Öffnung ange
ordnet und die Oberfläche des Stopfens 20 liegt der in
neren Oberfläche der Öffnung gegenüber; insbesondere
liegt er dem Schraubengewindeabschnitt 8 an der inneren
Oberfläche der Öffnung der Komponente 50 gegenüber, d.
h. das Abdichtelement ist zwischen dem Siliconöl 1 e und
dem Druckmedium in einem Spalt zwischen der äußeren
Oberfläche des Gehäuses 3 und der inneren Oberfläche der
Öffnung der Komponente 50 angeordnet, wobei noch der
O-Ring 9 vorgesehen ist.
Bei dieser zweiten Ausführungsform des Drucksensors auf
Halbleiterbasis besteht keine Druckdifferenz zwischen
der Oberfläche des Abdichtelementes 21 mit dem Stahlku
gelventil 16 und dem Stopfen 20, welche beispielsweise
dem Siliconöl gegenüberliegt und der anderen Oberfläche
hiervon, welche dem Druckmedium gegenüberliegt. Selbst
wenn somit ein hoher Druck von mehreren 100 atm auf die
Membran 1 b wirkt, ist der Druck auf der einen Seite des
Abdichtelementes 21 mit dem Stahlkugelventil 16 und dem
Stopfen 20 über das Siliconöl und der Druck auf der an
deren Seite des Abdichtelementes 21 direkt von dem
Hochdruckmedium gleich, so daß zwischen beiden Seiten
des Abdichtelementes 21 keine Druckdifferenz vorliegt
und somit das Siliconöl nicht zur Außenseite austreten
kann und somit die Zuverlässigkeit der Sensoranordnung
verbessert wird.
Da weiterhin die Position, in der das Abdichtelement 21
angeordnet ist so gewählt ist, daß dieses der Oberfläche
des Schraubengewindes der zusätzlichen Komponente 50
gegenübersteht, kann die Gesamtgröße des Sensors ver
ringert werden, da der Endbereich des Gehäuses nicht
notwendigerweise von der inneren Oberfläche 51 vorstehen
muß.
Sowohl in erster als auch zweiter Ausführungsform ist
das Stahlkugelventil 16 unter Druck in den Einlaß der
Passage 30 mittels des Stopfens 20 und dem Gewinde 17
eingesetzt; es kann jedoch auch eine Schraube mit einem
konischen Ende oder "EXPANDER" (Produktname der Firma
König Co.) für das Abdichtelement anstelle des Stahlku
gelventils 16 und des Stopfens 20 verwendet werden.
Weiterhin ist die Lage der Anordnung von Stahlkugelven
til 16 und Stopfen 20 nicht auf die dargestellten Posi
tionen beschränkt; es ist vielmehr jede Lage zwischem
dem Hochdruckmedium und dem Siliconöl möglich.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 wird nun eine
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung er
läutert.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Druck
sensor der dritten Ausführungsform, bei dem das Gehäuse
3 an der weiteren Komponente 50 mit dem Druckmedium da
rin installiert ist und Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf
den Endbereich des Gehäuses 3 von Fig. 3, wobei die me
tallische Membran 1 b und eine kreisförmige Platte 1 g mit
einer Öffnung darin entfernt sind.
Gemäß Fig. 3 ist der Aufbau des Gehäuses 3 wie der Auf
bau des Gehäuses 3 in der ersten Ausführungsform mit der
Ausnahme, daß die kreisförmige Platte 1 g mit einer oder
mehreren Öffnungen hierin an der unteren Endoberfläche
des Gehäuses 3 mit der metallischen Membran 1 b entlang
deren gesamten Umfang verlötet ist und der Endbereich
des Gehäuses 3 einen ersten Körperteil 3 b mit dem Ge
windeabschnitt 8, beispielsweise einem Außengewinde an
der äußeren Umfangsoberfläche und einen zweiten Körper
teil 3 c, d. h. einen verdünnten Bereich aufweist, der
sich längs vom Endbereich des ersten Körperteils 3 b er
streckt und einen Durchmesser hat, der kleiner ist als
der des ersten Körperteils 3 b, wobei ein Schulterbereich
3 d den ersten Körperteil 3 b und den zweiten Körperteil
3 c verbindet.
In dieser Ausführungsform ist die Längenerstreckung des
dünneren Bereiches des Gehäuses, d. h. des zweiten Kör
perteils 3 c, das sich vom ersten Körperteil erstreckt
vorzugsweise länger als die Weite des Schulterbereiches
3 d, um eine verbesserte Abdichtungseigenschaft sicher
zustellen.
Weiterhin kann der so aufgebaute Drucksensor leicht mit
der weiteren Komponente 50, d. h. dem Gerät, welches das
Hochdruckmedium enthält verbunden werden, so z. B. mit
einem Hochdruckgerät, einem Öldruckgerät oder derglei
chen, indem das Gewinde 8 vorgesehen ist.
Hierzu ist das Gerät 50 mit einer Öffnung versehen, in
nerhalb der das Gehäuse 3 installiert werden kann, wobei
ein erster Abschnitt einen Gewindeabschnitt 50 a, vor
zugsweise ein Innengewinde an der inneren Umfangsober
fläche trägt und ein zweiter Abschnitt, d. h. ein ver
dünnter Abschnitt einen Durchmesser hat, der kleiner ist
als der des ersten Abschnittes und in einer Lage ange
ordnet ist, die näher an dem Hochdruckmedium ist als der
erste Abschnitt und kein Gewinde trägt, wobei ein stu
fenartiger Abschnitt 50 c die ersten und zweiten Ab
schnitte miteinander verbindet.
Weiterhin ist ein konkaver Abschnitt 50 b mit einem
Durchmesser kleiner als der des Schraubenabschnittes 50 a
im Nahbereich des stufenartigen Abschnittes 50 c und nä
her an dem Druckmedium P als der erste Abschnitt ange
ordnet.
Ein C-Ring 9 aus einem metallischen Material entspre
chender Elastizität um einem Querschnitt gemäß Fig. 5a
ist in dem konkaven Abschnitt 50 b angeordnet und zwi
schen die ersten und zweiten Abschnitte eingesetzt, um
das Hochdruckmedium einzusiegeln.
Da in dieser dritten Ausführungsform der abdichtende
Bereich den metallischen C-Ring 9 mit einem Durchmesser
kleiner als der des Gewindeabschnittes 8 umfaßt, kann
der von dem gesamten Drucksensor aufzunehmende Druck
gegenüber dem Stand der Technik verringert werden, bei
dem der Durchmesser des abdichtenden Bereiches größer
ist als der des Bereiches, an dem das Schraubengewinde
ausgebildet ist und somit kann die Verläßlichkeit der
mechanischen Stärke der Schraube aufgrund dieser Ver
kleinerung erhöht werden.
Andererseits ist es bekannt, daß wenn der metallische
C-Ring 9 näher an dem Hochdruckmedium als das Schrau
bengewinde 8 angeordnet ist, um den von dem gesamten
Drucksensor aufzunehmenden Druck zu verringern und ein
Hochdruck angelegt wird, der Bereich des Gehäuses, der
das isolierende Versiegelungsmaterial 108 umgibt dazu
neigt, sich nach außen auszudehnen, da das unter hohem
Druck stehende Siliconöl 1 e an das eine Ende der Leitung
107 angelegt wird und das andere Ende hiervon sich in
den inneren Abschnitt 2 erstreckt, in dem kein Druck
vorliegt, so daß - im schlimmsten Fall - das Siliconöl
durch die Kontaktoberflächen von Gehäuse und Versiege
lungsmaterial oder zwischen Versiegelungsmaterial und
Leitung austreten wird, wie durch den Pfeil B in Fig. 9
dargestellt, so daß die Charakteristiken des Drucksen
sors verschlechtert würden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform empfängt jedoch
der Bereich des Drahtes 7, der den zweiten Abschnitt des
Gehäuses 3 durchtritt, d. h. den verjüngten Abschnitt
mit kleinerem Durchmesser eine Druckkraft von der äuße
ren Oberfläche des Gehäuses in einer Richtung wie durch
die Pfeile Q in Fig. 3 dargestellt, welche durch das
Hochdruckmedium zwischen dem zweiten Abschnitt 3 c des
Gehäuses und der Komponente 50, an der das Gehäuse 3 des
Drucksensors installiert ist, erzeugt wird, was dazu
führt, daß der Teil des zweiten Körperteils 3 c in der
Nachbarschaft des Drahtes 7 in Richtung auf den Draht 7
gepreßt wird, so daß die Versiegelungscharakteristik
erhöht wird, da keine Trennung des Versiegelungsmate
rials 6 von dem Draht 7 oder Teilen des Gehäuses auf
treten kann.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert.
Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilansicht des Gehäuses 3
eingesetzt in die zusätzliche Komponente 50 auf gleicher
Weise wie in Fig. 3 und gleiche Bezugsteile wie in Fig.
3 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In dieser Ausführungsform hat das Gehäuse 3 keinen ver
dünnten Bereich, der sich von dem ersten Körperteil mit
dem Schraubengewinde aus erstreckt, obwohl die Ausbil
dung der Öffnung in dem Gerät oder der Komponente 50 der
von Fig. 3 entspricht und wobei weiterhin ein abdich
tender Bereich mit dem metallischen C-Ring 9 zwischen
dem oberen Endbereich des Gehäuses 3 und dem konkaven
Abschnitt 50 b der Öffnung in dem Gerät 50 vorgesehen
ist.
Bei dieser Ausführungsform wirkt das Hochdruckmedium
nicht auf den Teil des Bereiches des Gehäuses 3 auf den
Draht 7, wie in Fig. 3 und das Gehäuse 3 ist mit einem
Kerbenabschnitt 25 mit kreisförmiger Formgebung versehen
und ein Ende hiervon steht mit dem Hohlraum 101 in Ver
bindung, so daß der Draht 7 in dem Hohlraum 101 umfaßt
ist, wobei der Kerbenabschnitt 25 mit Siliconöl 1 e ge
füllt ist.
Wenn somit das Siliconöl unter Druck steht, wirkt dieser
Druck auch auf das Siliconöl innerhalb des Kerbenab
schnittes 25 und das Siliconöl in dem Kerbenabschnitt
drückt auf einen Bereich 26 zwischen dem Siliconöl 1 e
und dem isolierenden Material 6 in Richtung des Drahtes
7, wie durch den Pfeil U dargestellt, so daß die Ver
siegelung verbessert wird.
Bei dieser Ausführungsform kann der gleich Effekt des
Verringerns des Durchmessers des abdichtenden Bereiches
auf unterhalb den Durchmesser des Schraubenabschnittes
erzielt werden, wie in der dritten Auführungsform.
Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung erfolgte
exemplarisch anhand von vier Ausführungsformen; es ver
steht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung nicht
auf diese vier Ausführungsformen beschränkt ist und daß
im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von
Modifikationen und Abwandlungen denkbar ist, von denen
im folgenden noch kurz einige erwähnt werden sollen:
- 1) Wenn es gewünscht ist, den Druck eines Druckmediums zu erfassen, wobei der Druck über 500 kg/cm2 liegt, sollte kein O-Ring aus Gummi als Abdichtmaterial verwendet werden; vielmehr ist ein O-Ring oder C-Ring aus Metall in diesem Fall vorteilhafter.
- In diesem Fall wird ein O-Ring oder C-Ring aus rostfreiem Stahl mit einer Kupferplattierung, einer Nickellegierung, einer anderen Metalldichtungs-Le gierung oder dergleichen verwendet.
- 2) Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das Siliconöl 1 e eingesiegelt, nachdem es in den Hohl raum eingespritzt wurde, was durch das Kugelventil 16 und den Stopfen 20 erfolgt; es kann jedoch ein anderes Versiegelungsverfahren verwendet werden, mit dem das Siliconöl eingesiegelt wird, beispielsweise durch eine plastische Deformation eines Teiles an dem die metallische Membran fest anliegt, wie bei spielsweise in der JP-OS 61-22 222 beschrieben.
- 3) Als isolierende Versiegelungsflüssigkeit kann an stelle von Siliconöl eine Flüssigkeit aus Fluorsi licon oder dergleichen verwendet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergeben sich somit
die folgenden Effekte, die gegenüber dem Stand der
Technik einen wesentlichen Vorteil darstellen:
- 1) Ein Austreten der Versiegelungsflüssigkeit aus dem Drucksensor kann nicht auftreten, da das Abdicht element zum Versiegeln der Versiegelungsflüssigkeit in dem Hohlraum zwischen der Versieglungsflüssigkeit und dem Druckmedium vorgesehen ist, so daß ein Drucksensor auf Halbleiterbasis mit hoher Zuverläs sigkeit erhalten werden kann.
- 2) Der von dem gesamten Drucksensor aufzunehmende Druck kann verringert werden, so daß die Zuverlässigkeit des Gewindeabschnittes, mittels dem das Gehäuse in die das Druckmedium enthaltende Vorrichtung einge schraubt wird erhöht werden kann.
- 3) Ein Drucksensor auf Halbleiterbasis mit einem her metischen empfindlichen Teil zur Verwendung der Druckerfassung in hohen Bereichen kann realisiert werden, da die Versiegelungsmöglichkeit des herme tischen Bereiches erhöht ist.
Claims (19)
1. Drucksensor mit:
einem Gehäuse mit einem Hohlraum an wenigstens einem Endabschnitt hiervon:
einem druckempfindlichen Element innerhalb des Hohlraumes, welches ein elektrisches Signal entspre chend einem erfaßten Druck erzeugt;
Übertragungseinrichtungen zur Übertragung des Si gnales zur Außenseite des Gehäuses, welche herme tisch in das Gehäuse eingesiegelt sind, wobei ein Ende hiervon mit einem Bereich des Hohlraums für das druckempfindliche Element in Verbindung steht;
einem Versiegelungsmedium innerhalb des Hohlraumes zur Verhinderung von Beschädigungen des druckemp findlichen Elementes;
einer Membran zur Abdeckung des Hohlraumes; und
einem Abdichtelement zur Versiegelung des Versiege lungsmediums innerhalb des Hohlraumes, welches an einem Bereich angeordnet ist, welches mit dem Hohl raum des Gehäuses in Verbindung steht, dadurch ge kennzeichnet,
daß der Drucksensor weiterhin Einrichtungen auf weist, mittels denen die Abdichteigenschaften eines Bereiches, bei dem Gefahr besteht, daß das Versie gelungsmedium aus dem Hohlraum austritt dadurch verbessert wird, daß ein Gegendruck eines zu mes senden unter Druck stehenden Mediums verwendet wird.
einem Gehäuse mit einem Hohlraum an wenigstens einem Endabschnitt hiervon:
einem druckempfindlichen Element innerhalb des Hohlraumes, welches ein elektrisches Signal entspre chend einem erfaßten Druck erzeugt;
Übertragungseinrichtungen zur Übertragung des Si gnales zur Außenseite des Gehäuses, welche herme tisch in das Gehäuse eingesiegelt sind, wobei ein Ende hiervon mit einem Bereich des Hohlraums für das druckempfindliche Element in Verbindung steht;
einem Versiegelungsmedium innerhalb des Hohlraumes zur Verhinderung von Beschädigungen des druckemp findlichen Elementes;
einer Membran zur Abdeckung des Hohlraumes; und
einem Abdichtelement zur Versiegelung des Versiege lungsmediums innerhalb des Hohlraumes, welches an einem Bereich angeordnet ist, welches mit dem Hohl raum des Gehäuses in Verbindung steht, dadurch ge kennzeichnet,
daß der Drucksensor weiterhin Einrichtungen auf weist, mittels denen die Abdichteigenschaften eines Bereiches, bei dem Gefahr besteht, daß das Versie gelungsmedium aus dem Hohlraum austritt dadurch verbessert wird, daß ein Gegendruck eines zu mes senden unter Druck stehenden Mediums verwendet wird.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zur Verbesserung der Abdicht
eigenschaft des Bereiches das Abdichtelement selbst
ist, welches derart aufgebaut ist, daß wenigstens
eine Endoberfläche des Abdichtelementes einen Teil
der Oberfläche des Gehäuses im Nahbereich des Ober
flächenbereiches der Membran bildet, so daß eine
Oberfläche des Abdichtelementes und eine Oberfläche
der Membran einen Teil einer durchgehenden gemein
samen Oberfläche des Gehäuses bilden.
3. Drucksensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drucksensor in einem Gerät befestigt ist,
welches in sich das unter Druck stehende zu messende
Medium beinhaltet, so daß beide Oberflächen mit dem
gleichen Druckmedium beaufschlagt werden.
4. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drucksensor an dem Gerät angeordnet ist,
welches das unter Druck stehende Medium beinhaltet,
wobei das Abdichtelement zwischen dem Versiege
lungsmedium und dem Druckmedium angeordnet ist.
5. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche des Abdichtelementes derart ange
ordnet ist, daß die Oberfläche einer inneren Ober
fläche einer Öffnung in dem Gerät, welches das
Druckmedium beinhaltet, gegenüberliegt, wobei durch
die Öffnung das Gehäuse des Drucksensors eingeführt
ist.
6. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungseinrichtungen derart angeordnet
sind, daß sie das Gehäuse durchtreten und hierbei
ein Ende hiervon hermetisch abgesiegelt in den
Hohlraum vorspringt, um im elektrischen Kontakt mit
dem dortigen druckempfindlichen Element zu sein und
wobei das andere Ende hiervon in einem Bereich nach
außen geführt ist, der das Druckmedium nicht bein
haltet.
7. Drucksensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das andere Ende der Übertragungseinrichtungen
innerhalb eines getrennten Hohlraums am anderen Ende
des Gehäuses mit einem Versiegelungsmedium hierin
und einer geeigneten Abdeckung angeordnet ist und
mit einer Leitung verbunden ist, welche sich von dem
Hohlraum zur Außenseite über eine geeignete Verbin
dungsvorrichtung erstreckt.
8. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zur Verbesserung der Abdicht
eigenschaften des Bereiches ein hermetisch versie
gelter Bereich ist, der derart aufgebaut ist, daß
ein Durchmesser des Endbereiches des Gehäuses, an
dem der Hohlraum angeordnet ist, kleiner ist, als der
des verbleibenden Gehäuses.
9. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zur Verbesserung der Abdicht
eigenschaften des Bereiches ein hermetisch versie
gelter Bereich ist, der derart aufgebaut ist, daß
der Drucksensor an einem Gerät, welches das Druck
medium beinhaltet, dadurch befestigt ist, daß wenig
stens ein Ende des Gehäusebereiches in eine Öffnung
in dem Gerät durch Befestigen eines Schraubengewin
des an der äußeren Oberfläche des Gehäuses in ein
Schraubengewinde an der inneren Oberfläche der Öff
nung des Gerätes befestigt wird, wobei weiterhin die
Öffnung mit einem Abschnitt versehen ist, dessen
Durchmesser kleiner ist als der des Abschnittes, an
dem der Gewindeabschnitt ausgebildet ist, so daß ein
stufenartiger Abschnitt dazwischen ausgebildet ist.
10. Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungseinrichtung des Drucksensors das
Gehäuse durchtritt und hierbei an einem Ende herme
tisch abgesiegelt ist und in den Hohlraum vor
springt, um in elektrischen Kontakt mit dem druck
empfindlichen Element zu sein, wobei das andere Ende
hiervon nach außen zu einem Bereich geführt ist, der
das unter Druck stehende Medium nicht aufweist und
an einem Gerät befestigt ist, welches das Druckme
dium beinhaltet durch Einführen wenigstens eines
Endes des Gehäuses in eine Öffnung an dem Gerät
durch Einsetzen eines Schraubengewindes an der äu
ßeren Oberfläche des Gehäuses mit einem großen
Durchmesser in ein Schraubengewinde an einer inneren
Oberfläche der Öffnung des Gerätes, wobei weiterhin
die Öffnung mit einem Bereich versehen ist, der ei
nen Durchmesser hat, der kleiner ist als der des
Bereiches, an dem das Schraubengewinde ausgebildet
ist, wobei der Bereich an einer Stelle entsprechend
dem Endbereich des Gehäuses mit einem relativ klei
nen Durchmesser ausgebildet ist und näher an dem
Druckmedium angeordnet ist als der Bereich mit dem
Schraubengewinde, so daß ein stufenförmiger Bereich
dazwischen gebildet ist.
11. Drucksensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß das Gehäuse an einem seiner Enden einen
Bereich aufweist mit einem Durchmesser, der kleiner
ist als der des anderen Bereiches, wobei der Hohl
raum an der oberen Oberfläche des Bereiches mit dem
geringeren Durchmesser angeordnet ist und wobei
weiterhin der Drucksensor an dem Gerät, welches das
Druckmedium beinhaltet durch Einführen des einen
Ende des Gehäuses mit dem verringerten Durchmesser
in die Öffnung eingesetzt wird.
12. Drucksensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß der stufenförmige Abschnitt weiterhin mit
einem konkaven Bereich ausgestattet ist, wobei ein
Versiegelungsring zwischen dem Gehäuse und dem kon
kaven Bereich vorgesehen ist, um das Druckmedium
einzusiegeln.
13. Drucksensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß der Versiegelungsring aus Metall gefertigt
ist.
14. Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Membran als auch das Versiegelungs
element an der Oberfläche des dünneren Bereiches des
Gehäuses angeordnet sind.
15. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zur Verbesserung der Versie
gelungseigenschaft des hermetisch versiegelten Be
reiches derart aufgebaut ist, daß ein kerbenförmiger
Bereich den hermetisch versiegelten Bereich der
Übertragungseinrichtungen umgibt und in der unmit
telbaren Nachbarschaft des Bodenbereiches des Hohl
raumes angeordnet ist, so daß der Kerbenbereich mit
dem Hohlraum verbunden ist und mit dem Versiege
lungsmedium gefüllt ist.
16. Drucksensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß der Sensor an einem Gerät, welches das
Druckmedium beinhaltet durch Einführen wenigstens
eines Endes des Gehäuses hiervon in eine Öffnung an
dem Gerät dadurch befestigt ist, daß ein Schrauben
abschnitt an der äußeren Oberfläche des Gehäuses mit
einem Schraubenabschnitt an der Öffnung des Gerätes
eingesetzt wird, wobei weiterhin die Öffnung mit
einem Bereich mit einem Durchmesser kleiner als der
des Bereiches, an dem das Gewinde ausgebildet ist
versehen ist und näher an dem Druckmedium als der
Bereich mit dem Gewindeabschnitt angeordnet ist, so
daß ein stufenartiger Abschnitt dazwischen ausge
bildet wird.
17. Drucksensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich
net, daß der stufenartige Abschnitt weiterhin mit
einem konkaven Abschnitt ausgestattet ist, wobei ein
Abdichtring zwischen dem Gehäuse und dem konkaven
Bereich zur Versiegelung des Druckmediums darin
vorgesehen ist.
18. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das druckempfindliche Sensorelement in der Lage
ist, einen Druck von 50 atm bis 2000 atm zu erfas
sen.
19. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungseinrichtungen derart angeordnet
sind, daß sie das Gehäuse durchtreten, wobei sie
hermetisch an einem Ende hiervon versiegelt sind und
in den Hohlraum vorstehen, um in elektrischen Kon
takt mit dem druckempfindlichen Element zu gelangen,
wobei das andere Ende hiervon nach außen in einen
Bereich geführt ist, der das Druckmedium nicht
beinhaltet, wobei das Versiegelungselement derart
aufgebaut ist, daß wenigstens eine Endoberfläche
hiervon einen Teil der Oberfläche des Gehäuses im
Nahbereich des Oberflächenabschnittes der Membran
bildet, so daß eine Oberfläche des Abdichtelementes
und eine Oberfläche der Membran einen Teil einer
durchgehenden gemeinsamen Oberfläche des Gehäuses
bilden und wobei der Drucksensor weiterhin derart
ausgebildet ist, daß er an einem Gerät angeordnet
ist, welches das zu messende unter Druck stehende
Medium beinhaltet, in dem wenigstens ein Ende des
Gehäusebereiches in eine Öffnung an dem Gerät ein
geführt und durch einen Gewindeabschnitt an der äu
ßeren Oberfläche des Gehäuses und einen Gewindeab
schnitt an der inneren Oberfläche der Öffnung in dem
Gerät befestigt ist, so daß der obere Endbereich des
Gehäuses in die Innenseite des Gerätes von dessen
innerer Oberfläche vorsteht, derart, daß beide Ober
flächen des Abdichtelementes und der Membran, welche
einen Teil der durchgehenden gemeinsamen Oberfläche
des Gehäuses bilden dem Druckmedium ausgesetzt sind,
wobei das Abdichtelement zwischen dem Abdichtmedium
und dem Druckmedium angeordnet ist.
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