专利名称：过载安全压力传感器、特别是压力差传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及过载安全压力传感器、特别是这种类型的压力差传感器。压力传感器并且特别是压力差传感器通常被规定用于一定测量范围，在该测量范围内，其提供与压力相关的测量值，其中，在理想的情形下，其应该承受超过规定测量范围的相当大的过载而不损坏传感器。对于压力差传感器而言尤其是这样，因为在此情形下，要确认其差的静态压力可能总是超过所要确认的差的测量范围例如一千倍，从而在发生故障的情形下，当测量膜的仅一侧暴露于具有静态压力的压力差下时，可能容易地出现一千倍的过载。因此必须保护压力差传感器的测量膜免受该情形。
背景技术：
为此，存在一种用于提供过载膜的方案，该过载膜在液压测量机构中被平行连接到压力传感器的测量膜。这些过载膜具有比压力差传感器的测量膜更大的液压容积。在这种压力差传感器的情形下，要确认其差的两个静态压力通常经由具有过程膜或者分离膜的压力转移装置而引入测量机构中，过程膜或者分离膜在每一种情形下均被布置在膜床上。在一侧过载的情形下，过载膜的偏转容纳暴露于过载的分离膜下的体积，直至后者下压在膜床上，由此在测量膜上防止了进一步的压力升高。依据商标Deltabar S和Deltabar M从本受让人商业地可获得具有这种过载膜的
压力差测量装置。另一方案是基于为测量膜提供膜床，在一侧过载的情形下测量膜下压在膜床上，由此支撑测量膜并且防止其发生损坏。两个方案均具有其特定弱点，因为过载膜通常导致更高的液压容积，这在给定压力的情形下，导致更大的作用力并且由此导致更加复杂的机械构造。在例如具有与测量膜的偏转曲线对应的轮廓的膜床上的用于测量膜的支撑件在特定条件下例如仅与确立的电容性测量转换器相兼容，因为与在测量膜上的整个表面电极相反，这个支撑件通常具有包围圆形测量电极的环形参考电极，其中测量电极和参考电极相对于测量膜的电极在测量膜的高位置中具有相同的电容。在这种情形下，测量电极和参考电极特别地距测量膜具有相同的距离。在这方面，当测量膜以与压力相关的方式偏转时，与测量电极和测量膜的电极之间的与压力相关的电容相比，参考电极和测量膜的电极之间的参考电容变为显著小的程度。当环形参考电极和测量电极被布置于具有由测量膜的偏转曲线预定的轮廓的膜床上时，这个假设不再成立。另外地，存在被支撑在膜床上的测量膜在过载消除之后仍然紧贴于膜床的危险。
发明内容
本发明的目的因此在于提供一种克服了现有技术的缺点的耐过载压力传感器。本发明的压力传感器包括传感器本体，在其内部中具有传感器腔室；至少第一分离膜，其与传感器本体连接以形成第一分离膜腔室；测量膜，其将传感器腔室划分成两个腔室部分；压力转移液体，利用该压力转移液体填充第一分离膜腔室、第一腔室部分和在其间的通道，从而向测量膜转移压力；其中压力传感器被规定用于在最小温度和最大温度之间的温度范围，以及用于一压力范围，其中，在最小温度下，在第一腔室部分、第一通道和第一分离膜腔室中的压力转移液体体积在总压力范围内足以向测量膜转移压力，而无需所述第一分离膜静止下来，并且其中当在最大温度下在过载的情形下时，全部压力转移液体体积从第一分离膜腔室移出进入第一腔室部分中，并且被测量膜容纳，测量膜不经历任何塑性变形。 在进一步的改进中，本发明的压力传感器包括传感器本体，该传感器本体具有至少第一表面区段，该第一表面区段经由第一通道与在传感器本体的内部中的传感器腔室连通；至少第一分离膜，该第一分离膜覆盖第一表面区段并且沿着周边边缘与传感器本体压力紧密地连接，形成第一分离膜腔室；测量膜，该测量膜将传感器腔室划分成第一腔室部分和第二腔室部分；压力转移液体，利用该压力转移液体填充第一分离膜腔室、第一通道和第一腔室部分，从而经由第一通道和第一腔室部分向测量膜的第一侧转移存在于第一分离膜上的压力；和转换器，其用于产生依赖于测量膜的变形的电信号，其中测量膜的变形是在第一腔室部分中的第一压力和第二腔室部分中的第二压力之间的差的量度；其中压力传感器被规定用于在最小温度和最大温度之间的温度范围并且其中压力传感器被规定用于一压力范围，其中，在最小操作温度下，在第一腔室部分、第一通道和第一分离膜腔室中的压力转移液体仍然具有充足的体积，使得在总规定压力范围内，第一压力能够被引入第一腔室部分中，而无需所述第一分离膜静止下来，并且在过载的情形下在最大温度下，第一分离膜被朝着传感器本体的第一表面区段挤压，从而全部压力转移液体体积移出分离膜腔室并且进入第一腔室部分中，并且经由测量膜的偏转而被容纳，其中测量膜不经历任何塑性变形。在本发明进一步的改进中，
权利要求
1.一种压カ传感器(1)，包括在内部具有传感器腔室的传感器本体；至少第一分离膜(16a，16b)，所述至少第一分离膜(16a，16b)与所述传感器本体连接，形成第一分离膜腔室(15a，15b);测量膜(2)，所述测量膜(2)将所述传感器腔室划分成两个腔室部分(3a，3b)；压カ转移液体，利用所述压カ转移液体填充所述第一分离膜腔室(15a，15b)、所述第一腔室部分(3a，3b)和在其间的通道(14a，14b)，从而向所述测量膜(2)转移压力；其中将所述压力传感器(I)规定用于在最小温度和最大温度之间的温度范围以及用于ー压カ范围，其中，在所述最小温度下，在所述第一腔室部分、第一通道和所述第一分离膜腔室中的压カ转移液体体积在总压カ范围内足以向所述测量膜转移压力，而无需所述第一分离膜静止下来，并且其中当在所述最大温度下在过载的情形下时，全部压カ转移液体体积从所述第一分离膜腔室移出进入所述第一腔室部分中，并且被所述测量膜容纳，所述测量膜不经历任何塑性变形。
2.根据权利要求I所述的压力传感器(1)，包括 传感器本体，所述传感器本体具有 至少第一表面区段， 所述第一表面区段经由第一通道与在所述传感器本体内部中的传感器腔室连通； 至少第一分离膜(16a, 16a)，所述第一分离膜(16a，16a)覆盖所述第一表面区段、并且沿着周边边缘与所述传感器本体压カ紧密地连接，形成第一分离膜腔室(15a，15b)； 測量膜(2)，所述测量膜(2)将所述传感器腔室划分成第一腔室部分(3a)和第二腔室部分(3b)； 压カ转移液体，利用所述压カ转移液体填充所述第一分离膜腔室、所述第一通道和所述第一腔室部分，从而经由所述第一通道和所述第一腔室部分向所述测量膜的第一侧转移存在于所述第一分离膜上的压カ；和 转换器，所述转换器用于产生依赖于所述测量膜的变形的电信号，其中所述测量膜的变形是在所述第一腔室部分(3a)中的第一压カ和所述第二腔室部分(3b)中的第二压カ之间的差的量度； 其中所述压カ传感器被规定用于在最小温度和最大温度之间的温度范围并且其中所述压カ传感器被规定用于ー压カ范围，其中，在所述最小操作温度下，在所述第一腔室部分、所述第一通道和所述第一分离膜腔室中的所述压カ转移液体仍然具有充足的体积，而无需所述第一分离膜静止下来，使得在总规定压カ范围内，所述第一压カ能够被引入所述第一腔室部分中，并且在所述最大温度下，在过载的情形下，所述第一分离膜被朝着所述传感器本体的所述第一表面区段挤压，从而全部压カ转移液体体积移出所述分离膜腔室并且进入所述第一腔室部分中，并且通过所述測量膜的偏转而被容纳，其中所述测量膜不经历任何塑性变形。
3.根据权利要求I或者2所述的压カ传感器，其中
4.根据权利要求1、2或者3所述的压カ传感器，其中
5.根据权利要求3和4所述的压カ传感器，其中Vmax=V(Tmax),其中Tmax是规定最大温度，其中Vmin=V(Tmin),其中Tmin是规定最小温度。
6.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中在所述规定最大温度和所述规定最小温度之间的差达到不小于125Κ、优选地不小于165Κ、进ー步优选地不小于200Κ并且特别地优选地不小于220Κ。
7.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述测量膜包括圆盘，所述圆盘在静止位置中为基本平面的。
8.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述测量膜包括第一材料、并且所述传感器本体包括第二材料，其中所述第一材料的热膨胀系数α !从所述第二材料的热膨胀系数α 2偏离不超过10%、优选地不超过5%并且特别地优选地不超过2. 5%。
9.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述测量膜和所述传感器本体包括钢、特别是不锈钢或者弹簧钢。
10.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述测量膜和/或所述传感器本体包括电绝缘材料、特别是陶瓷材料。
11.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述测量膜包括电容性转换器的至少ー个电极，其中所述转换器进而具有至少ー个对置电极，所述对置电极相对于所述测量膜关于所述传感器本体基本与压カ无关地定位。
12.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述电极支撑件包括与所述外罩相同的材料，其中所述对置电极、并且优选地还有所述电极支撑件相对于所述测量电极被电绝缘。
13.根据权利要求11或者12所述的压カ传感器，其中所述对置电极被从传导表面隔开地而以如下方式布置，使得在所述测量膜的电极和所述至少一个对置电极之间的电容达到不小于在所述电容性转换器的电极和所述传感器本体之间的杂散电容。
14.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述腔室部分包含填充元件，所述填充元件特别地被布置在所述腔室部分的壁和所述对置电极的背离所述測量膜的一侧之间。
15.根据权利要求14所述的压カ传感器，其中，在每ー种情形下，通过增加腔室部分的自由空间V2-V1而容纳所述压カ转移液体的热膨胀的至少25%、优选地至少50%，其中V2是所述腔室部分的容积并且V1是所述填充体的体积。
16.根据权利要求14或者15所述的压カ传感器，其中所述填充元件是绝缘体并且包括用于所述至少ー个对置电极的电极支撑件。
17.根据权利要求16所述的压カ传感器，其中所述测量膜处于所述传感器本体的电势下。
18.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中，在所述规定測量范围的上限Pniax，所述测量膜中的最大应カ达到不小于最大容许应力σ _的20%、特别地不小于σ _的30%、优选地不小于σ max的35%。
19.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中，在所述规定測量范围的上限Pmax，所述测量膜中的最大应カ达到不超过最大容许应力σ_的60%、特别地不超过σ_的50%。
20.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中，在所述规定測量范围的上限Pmax，所述测量膜在其中心的偏转的幅度达到不小于电容性转换器的对置电极与所述测量膜的平衡分离的20%、特别地不小于25%、并且优选地不小于30%，所述电容性转换器由所述測量膜和所述对置电极构成。
21.根据前述权利要求中的ー项所述的压カ传感器，其中所述压カ传感器是压カ差传感器，其中所述传感器本体进而包括第二表面区段，所述第二表面区段经由第二通道与所述传感器本体内部中的所述第二腔室部分连通；其中所述压カ差传感器进而包括 第二分离膜，所述第二分离膜覆盖所述第二表面区段并且与所述传感器本体压カ紧密地连接，沿着至少ー个周边边缘形成第二分离膜腔室； 其中所述第二分离膜腔室、所述第二通道和所述第二腔室部分进而填充有压力转移液体，从而经由所述第二通道和所述第二腔室部分向所述测量膜的第二侧转移存在于所述第二分离膜上的压カ；其中所述压カ差传感器被规定用于在最小温度和最大温度之间的温度范围并且其中所述压カ传感器被规定用于ー压力差范围，其中，在所述最小操作温度下，在所述腔室部分中的压カ转移液体仍然具有足够的体积，使得在总规定压カ差范围内，所述第一压カ和所述第二压カ能够被引入所述第一和第二腔室部分中，而无需所述分离膜中的ー个静止下来，并且从而在所述最大温度下，在一侧过载的情形下，所述分离膜被从具有更高压カ的一侧朝着所述传感器本体的所述表面区段挤压，从而全部压カ转移液体体积移出所述分离膜腔室而进入相应的腔室部分中、并且通过所述測量膜的偏转而被容纳，其中所述测量膜不经历任何塑性变形。
全文摘要
本发明涉及一种压力传感器(1)，包括在内部具有传感器腔室的传感器本体；至少一个第一分离膜(16a，16b)，将其连接到传感器本体从而形成第一分离膜腔室(15a，15b)；测量膜(2)，其将传感器腔室划分成两个子腔室(3a，3b)；转移流体，其用于填充第一分离膜腔室、第一子腔室和在其间的通道从而向测量膜转移压力；其中压力传感器被规定用于在最小温度和最大温度之间的温度范围以及一压力范围，其中，在最小温度下，在第一子腔室、第一通道和第一分离膜腔室中的转移流体体积足以在总压力范围内向测量膜转移压力，而无需第一分离膜静止下来，并且当在最大温度下在过载的情形下全部油液体积从第一分离膜腔室进入第一子腔室并且被测量膜(2)容纳时，测量膜不经历任何塑性变形(1)。
文档编号G01L13/02GK102686992SQ201080058686
公开日2012年9月19日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年12月22日
发明者拉斐尔·泰伊朋, 英·图安·塔姆, 迈克尔·菲利普斯 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司