[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE10043630A1 - Druckmeßzelle - Google Patents

Druckmeßzelle

Info

Publication number
DE10043630A1
DE10043630A1 DE10043630A DE10043630A DE10043630A1 DE 10043630 A1 DE10043630 A1 DE 10043630A1 DE 10043630 A DE10043630 A DE 10043630A DE 10043630 A DE10043630 A DE 10043630A DE 10043630 A1 DE10043630 A1 DE 10043630A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
chamber
base body
measuring
measuring cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10043630A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Hegner
Ulfert Drewes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Priority to DE10043630A priority Critical patent/DE10043630A1/de
Priority to AU2001270534A priority patent/AU2001270534A1/en
Priority to PCT/EP2001/005926 priority patent/WO2002018896A1/de
Priority to US09/864,173 priority patent/US20020026836A1/en
Publication of DE10043630A1 publication Critical patent/DE10043630A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0075—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Es ist eine Druckmeßzelle vorgesehen, deren Meßgenauigkeit über lange Zeit stabil ist, mit einem ersten und einem zweiten Grundkörper (1, 3), einer zwischen dem ersten und dem zweiten Grundkörper (1, 3) von diesen beabstandet angeordneten Meßmenran (5), die eine Niederdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer ersten Kammer (7) an einem ersten äußeren Rand mit dem ersten Grundkörper (1) verbunden ist, und die eine Hochdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer zweiten Kammer (9) an einem zweiten äußeren Rand mit dem zweiten Grundkörper (3) verbunden ist, wobei der erste Rand breiter als der zweite Rand ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßzelle mit einem ersten und einem zweiten Grundkörper, einer zwischen dem ersten und dem zweiten Grundkörper von diesen beabstandet angeordneten Meßmembran, die eine Niederdruckseite aufweist, an der sie an einem ersten äußeren Rand unter Bildung einer ersten Kammer mit dem ersten Grundkörper verbunden ist, und die eine Hochdruckseite aufweist, an der sie an einem zweiten äußeren Rand unter Bildung einer zweiten Kammer mit dem zweiten Grundkörper verbunden ist.
Die Bezeichnungen Niederdruckseite und Hochdruckseite beziehen sich auf im Betrieb normalerweise auf die beiden Meßmembranseiten einwirkenden Drücke. So wirkt auf die Hochdruckseite im Betrieb normalerweise ein Druck ein, der größer als ein auf die Niederdruckseite einwirkender Druck ist.
In der Druckmeßtechnik werden z. B. Absolut-, Relativ- und Differenzdruckdruckmeßzellen verwendet. Bei Absolutdruckmeßzellen wird ein zu messender Druck absolut, d. h. als Druckunterschied gegenüber einem Vakuum erfaßt. Mit einer Relativdruckmeßzelle wird ein zu messender Druck in Form eines Druckunterschiedes gegenüber einem Referenzdruck, z. B. einem Druck, der dort herrscht, wo sich die Meßzelle befindet, aufgenommen. Bei den meisten Anwendungen ist dies der Atmosphärendruck am Einsatzort. Bei Differenzdruckmeßzellen wird die Differenz zwischen einem ersten und einem zweiten Druck erfaßt.
Es sind in der Druckmeßtechnik Druckmeßzellen beschrieben mit
  • - einem ersten und einem zweiten Grundkörper,
  • - einer zwischen dem ersten und dem zweiten Grundkörper von diesen beabstandet angeordneten Meßmembran,
  • - die eine Niederdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer ersten Kammer an einem ersten äußeren Rand mit dem ersten Grundkörper verbunden ist, und
  • - die eine Hochdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer zweiten Kammer an einem zweiten äußeren Rand mit dem zweiten Grundkörper verbunden ist.
Typischerweise sind dies metallische Differenzdruckmeßzellen, die völlig symmetrisch zu einer als Mittenmembran ausgebildeten metallischen Meßmembran aufgebaut sind.
Bei einer druck-abhängigen Durchbiegung der Meßmembran wirken an einer Innenkante der Verbindung zwischen der Meßmembran und dem jeweiligen Grundkörper große vom Material und der Geometrie der Druckmeßzelle abhängige Kräfte. Hochdruckseitig wird die Verbindung auf Zug belastet. Insb. treten bei Membranen aus einem spröden Material, in dem sich einwirkende Spannungen nicht gut verteilen, bei den vorbeschriebenen symmetrisch aufgebauten Druckmeßzellen an der Innenkante der Verbindung hochdruckseitig sehr hohe Kerbzugspannungen auf.
Diese unter Umständen sehr hohen Kerbzugpannungen bedeuten eine hohe mechanische Beanspruchung der Verbindung zwischen der Meßmembran und dem Grundkörper. Diese hohe mechanische Beanspruchung kann insb, zu einer Ermüdung und einer vorzeitigen Alterung der Meßzelle und damit langfristig zu einer Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit bzw. sogar zum Ausfall der Meßzelle führen.
Es werden in der Druckmeßtechnik vorteilhaft keramische Druckmeßzellen eingesetzt, da keramische Druckmeßzellen eine hohe Meßgenauigkeit aufweisen, die über sehr lange Zeit stabil ist. Ein Grund hierfür ist die feste ionische Bindung von Keramik, durch die der Werkstoff sehr dauerhaft ist und im Vergleich zu anderen Werkstoffen, z. B. Metallen, praktisch nicht altert.
Keramik ist jedoch ein im Vergleich zu herkömmlichen Metallen sehr spröder Werkstoff, und Verbindungen zur Keramik bzw. mit der Keramik sind empfindlich gegenüber Kerbzugspannungen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Druckmeßzelle mit einer Mittenmembran anzugeben, deren Meßgenauigkeit über lange Zeit stabil ist.
Hierzu besteht die Erfindung in einer Druckmeßzelle mit
  • - einem ersten und einem zweiten Grundkörper,
  • - einer zwischen dem ersten und dem zweiten Grundkörper von diesen beabstandet angeordneten Meßmembran,
    • - die eine Niederdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer ersten Kammer an einem ersten äußeren Rand mit dem ersten Grundkörper verbunden ist, und
    • - die eine Hochdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer zweiten Kammer an einem zweiten äußeren Rand mit dem zweiten Grundkörper verbunden ist,
    • - wobei der erste Rand breiter als der zweite Rand ist.
Gemäß einer Ausgestaltung besteht die Meßmembran aus Keramik und ist mittels einer ersten Fügestelle mit dem ersten Grundkörper und mittels einer zweiten Fügestelle mit dem zweiten Grundkörper verbunden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist die erste Kammer evakuiert.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung herrscht in der ersten Kammer ein durch eine Öffnung im ersten Grundkörper zugeführter Referenzdruck.
Gemäß einer Ausgestaltung herrscht in einer durch den zweiten Grundkörper und die Meßmembran begrenzten zweiten Kammer im Betrieb ein durch eine Öffnung im zweiten Grundkörper zugeführter einem zu messenden Druck entsprechender Druck.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die zweite Kammer an einen Druckmittler angeschlossen, über den im Betrieb ein einem zu messenden Druck entsprechender Druck in die zweite Kammer übertragen wird.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung herrscht in der ersten Kammer im Betrieb ein durch eine Öffnung im ersten Grundkörper zugeführter einem ersten Druck entsprechender Druck, und in der zweiten Kammer herrscht im Betrieb ein durch eine Öffnung im zweiten Grundkörper zugeführter einem zweiten Druck entsprechender Druck.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die erste Kammer an einen Druckmittler angeschlossen, über den im Betrieb ein dem ersten Druck entsprechender Druck in die erste Kammer übertragen wird, und die zweite Kammer ist an einen Druckmittler angeschlossen, über den im Betrieb ein dem zweiten Druck entsprechender Druck in die zweite Kammer übertragen wird.
Bei der Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß auf einer Seite der Meßmembran, der Hochdruckseite, im normalen Betrieb ein größerer Druck herrscht als auf deren gegenüberliegenden Seite. Die Meßmembran wird daher in die niederdruckseitige erste Kammer hinein ausgelenkt. Aufgrund der erfindungsgemäß breiteren Ausbildung des niederdruckseitigen Randes wird die Meßmembran im Bereich der Innenkante des niederdruckseitigen Randes auf Druck belastet, und es treten dort Biegespannungen auf. Dieser Bereich ist aber räumlich getrennt von dem Bereich der hochdruckseitigen Verbindung. Im Bereich der hochdruckseitigen Verbindung, nämlich am zweiten äußeren Rand, liegt die Meßmembran flach auf dem ersten äußeren Rand auf. Hierdurch sind die hochdruckseitig auftretenden Kerbzugspannungen, die die Verbindung stark belasten, deutlich reduziert.
Der Bereich, in dem die Membran durch deren Auslenkung die größte Biegung erfährt, ist räumlich getrennt von dem Bereich der hochdruckseitigen Verbindung. Gegenüber in diesem Bereich der größten Biegung niederdruckseitig wirkenden Kerbdruckspannungen ist auch eine spröde keramische Membran sehr beständig.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße keramische Absolutdruckmeßzelle;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße keramische Relativdruckmeßzelle; und
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße keramische Differenzdruckmeßzelle.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Druckmeßzelle dargestellt. Die Druckmeßzelle weist einen ersten Grundkörper 1 und einen zweiten Grundkörper 3 auf. Zwischen dem ersten Grundkörper 1 und dem zweiten Grundkörper 3 ist eine Meßmembran 5 derart angeordnet, daß sie von dem ersten und dem zweiten Grundkörper 1, 3 beabstandet ist.
Die Meßmembran 5 weist zwei Seiten auf, auf die im Betrieb jeweils ein Druck einwirkt. Eine Seite ist dem ersten Grundkörper 1 zugewandt und wird nachfolgend als Niederdruckseite bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der Meßmembran 5 ist dem zweiten Grundkörper 3 zugewandt und wird nachfolgend als Hochdruckseite bezeichnet. Die Bezeichnungen Nieder- und Hochdruckseite beziehen sich auf im Betrieb normalerweise auf die beiden Meßmembranseiten einwirkenden Drücke. So wirkt auf die Hochdruckseite im Betrieb normalerweise ein Druck ein, der größer als ein auf die Niederdruckseite einwirkender Druck ist.
Die Meßmembran 5 ist an deren Niederdruckseite an einem ersten äußeren Rand unter Bildung einer ersten Kammer 7 mit dem ersten Grundkörper 1 verbunden. Auf der Hochdruckseite ist die Meßmembran 5 an einem zweiten äußeren Rand unter Bildung einer zweiten Kammer 9 mit dem zweiten Grundkörper 3 verbunden. Die Druckmeßzelle ist vorzugsweise eine keramische Meßzelle, d. h. die Grundkörper 1, 3 und die Meßmembran 5 bestehen aus Keramik, z. B. aus Aluminiumoxid. Alternativ kann die Meßmembran auch aus Saphir bestehen. Die Meßmembran 5 ist mit dem ersten Grundkörper 1 an deren dem ersten Grundkörper 1, 3 zugewandten ersten Rand mittels einer ersten Fügestelle 11 druckdicht und gasdicht verbunden, und sie ist mit dem zweiten Grundkörper 3 an deren dem zweiten Grundkörper 3 zugewandten zweiten Rand mittels einer zweiten Fügestelle 13 druckdicht und gasdicht verbunden. Als Fügematerial eignet sich z. B. ein Aktivhartlot. Die Meßmembran 5 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel kreisscheibenförmig, und der erste und der zweite Grundkörper 1, 3 sind entsprechend zylindrisch. Die erste und die zweite Fügestelle 11, 13 sind beide ringzylindrisch. Sie weisen einen Außendurchmesser auf, der gleich einem Außendurchmesser der Meßmembran 5 und des ersten und des zweiten Grundkörpers 1, 3 ist. Durch das Fügematerial ist die Meßmembran 5 von dem ersten und dem zweiten Grundkörper 1, 3 beabstandet.
Die erste Kammer 7 ist durch den ersten Grundkörper 1, die Meßmembran 5 und die erste Fügestelle 11 hermetisch dicht verschlossen, und deren Innenraum ist evakuiert. Die zweite Kammer 9 ist durch den zweiten Grundkörper 3, die zweite Fügestelle 13 und die Meßmembran 5 begrenzt. Der zweite Grundkörper 3 weist eine Öffnung 15 auf, durch die im Betrieb ein einem zu messenden Druck p entsprechender Druck zugeführt ist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Kammer 9 an einen Druckmittler 17 angeschlossen, über den im Betrieb ein dem zu messenden Druck p entsprechender Druck in die zweite Kammer 9 übertragen wird.
Der Druckmittler 17 weist eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Kammer 19 auf, die von einer Trennmembran 21 verschlossen ist. Die Kammer 19 ist über eine in die Öffnung 15 eingeführte Druckzuleitung 23 mit der zweiten Kammer 9 der Druckmeßzelle verbunden. Die Druckzuleitung 23 und die zweite Kammer 9 sind ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt. Die Flüssigkeit ist möglichst inkompressibel. Es eignen sich z. B. im Handel erhältliche Silikonöle.
Im Betrieb wirkt auf die Trennmembran 21 der zu messende Druck p ein, der in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist. Ein diesem Druck p entsprechender Druck wird durch die Flüssigkeit in die zweite Kammer 9 übertragen.
In der ersten Kammer 7 herrscht ein Vakuumdruck und in der zweiten Kammer 11 der dem zu messenden Druck p entsprechende Druck. Die Meßmembran 5 ist druckempfindlich, d. h. ein auf sie einwirkender Druck bewirkt eine Auslenkung der Meßmembran 5 aus deren Ruhelage. Bei der in Fig. 1 dargestellten Druckmeßzelle ist die Auslenkung der Meßmembran 5 abhängig von dem zu messenden Druck p, der auf den Vakuumdruck bezogen ist. Es handelt sich hier also um eine Absolutdruckmeßzelle.
Erfindungsgemäß ist der erste Rand, an dem die Niederdruckseite der Meßmembran 5 mit dem ersten Grundkörper 1 verbunden ist, breiter als der zweite Rand, an dem die Hochdruckseite der Meßmembran 5 mit dem zweiten Grundkörper 3 verbunden ist. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist also die ringzylindrische erste Fügestelle 11 einen kleineren Innendurchmesser auf als die zweite Fügestelle 13.
Im Betrieb wirkt auf die Meßmembran 5 hochdruckseitig ein größerer Druck ein als niederdruckseitig. Folglich erfährt die Meßmembran 5 im Betrieb eine Auslenkung in die erste Kammer 7 hinein. Aufgrund der erfindungsgemäß breiteren Ausbildung des niederdruckseitigen Randes wird lediglich ein Bereich der Meßmembran 5 ausgelenkt, der innerhalb eines durch den Innendurchmesser der ersten Fügestelle 11 vorgegebenen Kreises liegt. Ein ringscheibenförmiger äußerer Rand der Meßmembran 5, der außerhalb dieses Kreises liegt, liegt flach auf der ersten Fügestelle 11 auf. Die Fügestelle 13 wird somit selbst bei einer sehr großen Auslenkung der Meßmembran 5 zwar geringfügig auf Zug beansprucht, Kerbzugspannungen, die die Fügestelle 13 beschädigen oder sogar zerstören können, treten jedoch nicht auf. Ein ringscheibenförmiger Bereich der Meßmembran 5, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des zweiten Randes und dessen Innendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des ersten Randes ist, ist mit dem dem zu messenden Druck p entsprechenden Druck beaufschlagt. Keramik ist jedoch sehr robust gegenüber Druckbelastungen, auch gegenüber Druckkerbspannungen, so daß sich diese Druckbelastung nicht nachteilig auswirkt. Die Meßgenauigkeit einer erfindungsgemäßen Druckmeßzelle ist somit über sehr lange Zeiträume garantiert.
Die Druckmeßzelle weist einen elektromechanischen Wandler zur Erfassung der vom Druck p und vom Vakuumdruck abhängigen Auslenkung der Meßmembran 5 und zu deren Umwandlung in ein elektrisches Ausgangssignal auf.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der elektromechanische Wandler einen ersten Kondensator, der eine in der zweiten Kammer 9 auf der Meßmembran 5 angeordnete Meßelektrode 25 und der eine der Meßelektrode 25 gegenüberliegend auf einer Innenwand der zweiten Kammer 9 auf dem zweiten Grundkörper 3 angeordnete Gegenelektrode 27 aufweist. Die Kapazität dieses ersten Kondensators hängt vom Abstand der Meßelektrode 25 und der Gegenelektrode 27 zueinander ab und ist somit ein Maß für die Auslenkung der Meßmembran 5.
Die Meßelektrode 25 ist durch die Fügestelle 13 hindurch elektrisch kontaktiert und außerhalb z. B. mit Masse verbunden. Die Gegenelektrode 27 ist durch den zweiten Grundkörper 3 hindurch zu dessen Außenseite hin elektrisch kontaktiert und führt zu einer auf dem zweiten Grundkörper 3 angeordneten elektronischen Schaltung 29. Meßelektrode 25 und Gegenelektrode 27 bilden einen Kondensator, und die elektronische Schaltung 29 formt die Kapazitätsänderungen des Kondensators z. B. in eine sich entsprechend ändernde elektrische Spannung um.
Das Ausgangssignal steht über Anschlußleitungen 31 einer weiteren Verarbeitung und/oder Auswertung zur Verfügung.
Wenn der Drucksensor bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden soll, empfiehlt es sich, die elektronische Schaltung 29 in einiger Entfernung vom Druckmittler 17 und der keramischen Druckmeßzelle anzuordnen.
Selbstverständlich können auch mehr Elektroden in der zweiten Kammer 9 auf dem zweiten Grundkörper 3 und/oder auf der Meßmembran 5 angeordnet sein. In Fig. 1 ist die Gegenelektrode 27 eine kreisscheibenförmige innere Elektrode, und sie ist von einer ringscheibenförmigen äußeren Elektrode 33 umgeben. Die äußere Elektrode 33 bildet zusammen mit der Meßelektrode 25 einen zweiten Kondensator, dessen Kapazität zu Kompensationszwecken dienen kann.
Als elektromechanische Wandler sind aber auch auf der Meßmembran 15 in der ersten Kammer 7 angeordnete piezo­ resistive Elemente oder Dehnungsmeßstreifen einsetzbar.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckmeßzelle. Aufgrund der großen Übereinstimmung zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden nachfolgend lediglich die Unterschiede näher erläutert. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen besteht darin, daß die erste Kammer 7 bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht evakuiert ist. Der erste Grundkörper 1 weist vielmehr eine Öffnung 35 auf. In der ersten Kammer 7 herrscht somit ein durch die Öffnung 35 im ersten Grundkörper 1 zugeführter Referenzdruck pR. Dieser ist in Fig. 2 durch einen Pfeil symbolisch dargestellt.
Der Referenzdruck pR, ist z. B. ein in der Umgebung der Druckmeßzelle herrschender Atmosphärendruck. Die Auslenkung der Meßmembran 5 ist hier somit abhängig von dem zu messenden Druck p bezogen auf einen Referenzdruck pR. Es handelt sich also um eine Relativdruckmeßzelle.
Ein großer Vorteil der vorbeschriebenen Druckmeßzelle in der Ausbildung als Relativdruckmeßzelle ist, daß der elektromechanische Wandler vollständig vor Feuchtigkeit, z. B. durch Kondensat, und Verunreinigungen geschützt ist. Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen, wie sie typischerweise in der Atmosphäre enthalten sind, können sich ausschließlich in der ersten Kammer 7 ablagern. Die zweite Kammer 9, die den gegenüber Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen empfindlichen elektromechanischen Wandler enthält, ist dagegen gegenüber der Umwelt verschlossen.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckmeßzelle. Auch hier werden wegen der großen Übereinstimmung zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen lediglich bestehende Unterschiede näher erläutert.
Es handelt sich bei der in Fig. 3 dargestellten Druckmeßzelle um eine Differenzdruckmeßzelle.
In der ersten Kammer 7 herrscht ein durch eine Öffnung 37 im ersten Grundkörper 1 zugeführter, einem ersten Druck p entsprechender Druck, und in der zweiten Kammer 9 herrscht ein durch eine Öffnung 39 im zweiten Grundkörper 3 zugeführter, einem zweiten Druck p+ entsprechender Druck. Es wird hier vorausgesetzt, daß im normalen Betrieb der erste Druck p- kleiner als der zweite Druck p+ ist. Während die Unterscheidung in Hochdruck- und Niederdruckseite bei herkömmlichen symmetrisch aufgebauten Druckmeßzellen zumindest im Hinblick auf die Druckmeßzelle eine willkürliche Definition darstellt, die erst im Hinblick auf die Meßaufgabe eine Bedeutung erhält, ist diese Unterscheidung bei erfindungsgemäßen Druckmeßzellen im Hinblick auf die Druckmeßzelle sehr wichtig. Aufgrund des unsymmetrischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Druckmeßzelle weisen die erfindungsgemäßen Druckmeßzellen die genannten Vorteile nur dann auf, wenn auf der Niederdruckseite im Betrieb auch wirklich ein geringerer Druck einwirkt als auf der Hochdruckseite. Im umgekehrten Fall ist eine erfindungsgemäße Druckmeßzelle weniger robust als eine symmetrisch aufgebaute Druckmeßzelle.
Auch bei der in Fig. 3 dargestellten Druckmeßzelle werden Druckmittler zur Einleitung des ersten und des zweiten Drucks, p-, p+ eingesetzt. Die erste Kammer 7 ist über eine in die Öffnung 37 eingeführte Druckzuleitung 41 an einen Druckmittler 43 angeschlossen, über den im Betrieb ein dem ersten Druck p- entsprechender Druck in die erste Kammer 7 übertragen wird. Analog ist die zweite Kammer 9 über ein in die Öffnung 39 eingeführte Druckzuleitung 45 an einen Druckmittler 47 angeschlossen, über den im Betrieb ein dem zweiten Druck p+ entsprechender Druck in die zweite Kammer 9 übertragen wird.
Die Druckmittler 43, 47 weisen jeweils eine mit einer Flüssigkeit gefüllte, von einer Trennmembran 49, 51 abgeschlossene Kammer 53, 55 auf, und die Druckzuleitungen 41, 45 und die erste und die zweite Kammer 7, 9 sind ebenfalls mit dieser Flüssigkeit, z. B. einem Silikonöl, gefüllt.
Prinzipiell kann bei der Differenzdruckmeßzelle die Messung mittels eines einzigen in einer der Kammern 7, 9 angeordneten elektromechanischen Wandlers erfolgen. Es empfiehlt sich jedoch zur Erhöhung der erzielbaren Meßgenauigkeit sowohl in der ersten als auch in der zweiten Kammer 7, 9 jeweils einen Kondensator mit einer auf der Meßmembran 5 angeordneten Meßelektrode 25 und einer auf der jeweils gegenüberliegenden Innenwand der Kammer auf dem ersten bzw. auf dem zweiten Grundkörper 1, 3 angeordneten Gegenelektrode 27 vorzusehen. Es wird vorzugsweise die Differenz des Kapazitäten der beiden Kondensatoren bestimmt und hieraus die auf die Differenzdruckmeßzelle einwirkende Druckdifferenz bestimmt.

Claims (8)

1. Druckmeßzelle mit
einem ersten und einem zweiten Grundkörper (1, 3),
einer zwischen dem ersten und dem zweiten Grundkörper (1, 3) von diesen beabstandet angeordneten Meßmembran (5),
die eine Niederdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer ersten Kammer (7) an einem ersten äußeren Rand mit dem ersten Grundkörper (1) verbunden ist, und
die eine Hochdruckseite aufweist, an der sie unter Bildung einer zweiten Kammer (9) an einem zweiten äußeren Rand mit dem zweiten Grundkörper (3) verbunden ist,
wobei der erste Rand breiter als der zweite Rand ist.
2. Druckmeßzelle nach Anspruch 1, bei dem die Meßmembran (5) aus Keramik besteht und mittels einer ersten Fügestelle (11) mit dem ersten Grundkörper (1) und mittels einer zweiten Fügestelle (13) mit dem zweiten Grundkörper (3) verbunden ist.
3. Druckmeßzelle nach Anspruch 1, bei dem die erste Kammer (7) evakuiert ist.
4. Druckmeßzelle nach Anspruch 1, bei dem in der ersten Kammer (7) ein durch eine Öffnung (35) im ersten Grundkörper (1) zugeführter Referenzdruck (PR) herrscht.
5. Druckmeßzelle nach Anspruch 3 oder 4, bei dem in einer zweiten durch den zweiten Grundkörper (3) und die Meßmembran (5) begrenzten zweiten Kammer (9) im Betrieb ein durch eine Öffnung (15) im zweiten Grundkörper (3) zugeführter einem zu messenden Druck (p) entsprechender Druck herrscht.
6. Druckmeßzelle nach Anspruch 5, bei dem die zweite Kammer (9) an einen Druckmittler (17) angeschlossen ist, über den im Betrieb ein einem zu messenden Druck (p) entsprechender Druck in die zweite Kammer (9) übertragen wird.
7. Druckmeßzelle nach Anspruch 1, bei dem
in der ersten Kammer (7) im Betrieb ein durch eine Öffnung (37) im ersten Grundkörper (1) zugeführter einem ersten Druck (p-) entsprechender Druck herrscht, und
in der zweiten Kammer (9) im Betrieb ein durch eine Öffnung (39) im zweiten Grundkörper (3) zugeführter einem zweiten Druck (p+) entsprechender Druck herrscht.
8. Druckmeßzelle nach Anspruch 7, bei dem
die erste Kammer (7) an einen Druckmittler (43) angeschlossen ist, über den im Betrieb ein dem ersten Druck (p-) entsprechender Druck in die erste Kammer (7) übertragen wird, und
die zweite Kammer (9) an einen Druckmittler (47) angeschlossen ist, über den im Betrieb ein dem zweiten Druck (p+) entsprechender Druck in die zweite Kammer (9) übertragen wird.
DE10043630A 2000-09-01 2000-09-01 Druckmeßzelle Ceased DE10043630A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10043630A DE10043630A1 (de) 2000-09-01 2000-09-01 Druckmeßzelle
AU2001270534A AU2001270534A1 (en) 2000-09-01 2001-05-23 Pressure measuring cell
PCT/EP2001/005926 WO2002018896A1 (de) 2000-09-01 2001-05-23 Druckmesszelle
US09/864,173 US20020026836A1 (en) 2000-09-01 2001-05-25 Pressure measurement cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10043630A DE10043630A1 (de) 2000-09-01 2000-09-01 Druckmeßzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10043630A1 true DE10043630A1 (de) 2002-03-14

Family

ID=7654994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10043630A Ceased DE10043630A1 (de) 2000-09-01 2000-09-01 Druckmeßzelle

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20020026836A1 (de)
AU (1) AU2001270534A1 (de)
DE (1) DE10043630A1 (de)
WO (1) WO2002018896A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10326975A1 (de) * 2003-06-12 2005-01-20 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor mit Feuchteschutz
DE102004033813A1 (de) * 2004-07-12 2006-02-16 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmessgerät

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009027742A1 (de) * 2009-07-15 2011-01-27 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Kapazitive keramische Druckmesszelle und Drucksensor mit einer solchen Druckmesszelle
DE102010042344B4 (de) * 2010-10-12 2022-06-23 Endress+Hauser SE+Co. KG Wirkdruckgeberanordnung für ein Durchflussmessgerät und Durchflussmessgerät mit einer solchen Wirkdruckgeberanordnung
DE102012106236A1 (de) * 2012-07-11 2014-01-16 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Fügen von Keramikkörpern mittels eines Aktivhartlots, Baugruppe mit mindestens zwei miteinander gefügten Keramikkörpern, insbesondere Druckmesszelle
DE102012110152A1 (de) * 2012-07-11 2014-05-15 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Fügen von Keramikkörpern mittels eines Aktivhartlots, Baugruppe mit mindestens zwei miteinander gefügten Keramikkörpern, insbesondere Druckmesszelle
DE102015122220A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Keramische Druckmesszelle mit mindestens einem Temperaturmesswandler und Druckmessaufnehmer mit einer solchen Druckmesszelle
DE102020118313B4 (de) * 2020-07-10 2023-10-05 Vega Grieshaber Kg Kanalstrukturen zur Optimierung der Membranfunktion von ölgefüllten Drucksensoren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4004275A1 (de) * 1990-02-13 1991-08-14 Schoppe & Faeser Gmbh Kapazitiver druck- oder differenzdrucksensor
DE4028402A1 (de) * 1990-09-07 1992-03-12 Bosch Gmbh Robert Drucksensor
DE4416978A1 (de) * 1994-05-13 1995-11-16 Ifm Electronic Gmbh Druckmeßgerät

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58731A (ja) * 1981-06-25 1983-01-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 静電容量式圧力センサ
US4425799A (en) * 1982-06-03 1984-01-17 Kavlico Corporation Liquid capacitance pressure transducer technique
US4562742A (en) * 1984-08-07 1986-01-07 Bell Microcomponents, Inc. Capacitive pressure transducer
US4944187A (en) * 1988-12-23 1990-07-31 Rosemount Inc. Multimodulus pressure sensor
GB9007948D0 (en) * 1990-04-07 1990-06-06 Shelton Richard D Designs for low cost,sensitive pressure sensors
US5349491A (en) * 1992-11-06 1994-09-20 Kavlico Corporation Pre-stressed pressure transducer and method of forming same
DE19509250C1 (de) * 1995-03-15 1996-09-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4004275A1 (de) * 1990-02-13 1991-08-14 Schoppe & Faeser Gmbh Kapazitiver druck- oder differenzdrucksensor
DE4028402A1 (de) * 1990-09-07 1992-03-12 Bosch Gmbh Robert Drucksensor
DE4416978A1 (de) * 1994-05-13 1995-11-16 Ifm Electronic Gmbh Druckmeßgerät

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10326975A1 (de) * 2003-06-12 2005-01-20 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor mit Feuchteschutz
US7181974B2 (en) 2003-06-12 2007-02-27 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Moisture-protected pressure sensor
DE102004033813A1 (de) * 2004-07-12 2006-02-16 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmessgerät
DE102004033813B4 (de) * 2004-07-12 2010-04-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmessgerät

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001270534A1 (en) 2002-03-13
WO2002018896A1 (de) 2002-03-07
US20020026836A1 (en) 2002-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1128172B1 (de) Drucksensor
EP0524550B1 (de) Gasgefüllter Relativdrucksensor
EP1336086B1 (de) Druckmesszelle
EP1305585B1 (de) Kapazitiver drucksensor
DE102007027274A1 (de) Differenzdrucksensor
EP1537395A1 (de) Kapazitiver drucksensor
DE102009055149A1 (de) Überlastsicherer, Drucksensor, insbesondere Differenzdrucksensor
EP1167938A2 (de) Druckmessvorrichtung
DE10227479A1 (de) Druckmeßgerät
EP1065488B1 (de) Relativdrucksensor
DE10043630A1 (de) Druckmeßzelle
DE10393943B3 (de) Differenzdrucksensor
DE102014119407A1 (de) Differenzdrucksensor und Differenzdruckmessaufnehmer mit einem solchen Differenzdrucksensor
EP1325294B1 (de) Membran druckmessaufnehmer mit dichtung mit federring gegen verformung
DE10036433A1 (de) Kapazitiver Drucksensor
DE19617696C2 (de) Mikromechanischer Druck- und Kraftsensor
DE10133066B4 (de) Druckmeßgerät
DE102015101323A1 (de) Drucksensor ohne Trennmembran
EP0508517B2 (de) Kompensiertes Differenzdruckmessgerät
EP1325295B1 (de) Druckmesszelle
DE102010000915A1 (de) Kapazitiver keramischer Drucksensor
DE102013114741A1 (de) Drucksensor
DE102004051219B4 (de) Druckmessaufnehmer
DE102020132687A1 (de) Druckmessaufnehmer
DE202017107619U1 (de) Differenzdruckmessaufnehmer

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ENDRESS + HAUSER GMBH + CO. KG, 79689 MAULBURG, DE

8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection