JPH05203517 | SENSOR APPARATUS |
PONATH NILS (DE)
WANG YANLI (DE)
KRAUS VJATSCHESLAW (DE)
SCHADENFROH GERHARD (DE)
DE102016105511A1 | 2017-09-28 | |||
DE102015104365A1 | 2016-09-29 | |||
DE102013111910A1 | 2015-04-30 | |||
DE102016105511A1 | 2017-09-28 | |||
DE10334854A1 | 2005-03-10 |
Patentansprüche 1 . Drucksensor mit einer im Drucksensor unter Zwischenfügung eines einen Innenraum des Drucksensors nach außen abdichtenden Dichtrings (1 , 45, 47) eingespannten, über eine Öffnung (3) des Drucksensors mit einem zu messenden Druck (p) beaufschlagbaren keramischen Druckmesszelle (5), wobei die Druckmesszelle (5) und der Dichtring (1 , 45, 47) im Drucksensor derart eingespannt sind, dass der Dichtring (1 , 45, 47) zwischen einer formsteifen Dichtfläche (19) der Druckmesszelle (5) und einer formsteifen Dichtfläche (21) eines die Öffnung (3) außenseitlich umgebenden Gegenkörpers (23) in parallel zu einer Längsachse des Dichtrings (1 , 45, 47) verlaufender Richtung eingespannt ist, wobei der Dichtring (1 , 45, 47) einen formstabilen Entkopplungsring (33,49, 53) und eine Ummantelung (35, 63) aus einem mindestens ein Fluorpolymer umfassenden Material umfasst, und wobei die Ummantelung (35, 63) einen sich über eine außenseitliche Mantelfläche des Entkopplungsrings (33, 49, 53) erstreckenden äußeren Bereich (37, 61) und zwei über den äußeren Bereich (37, 61) miteinander verbundene, jeweils auf einer der beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Entkopplungsrings (33, 49, 53) angeordnete, ringförmige Schichten (39, 65) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (35, 63) innenseitig eine in Richtung einer Längsachse der Ummantelung (35, 63) hin offene Nut (41) umfasst, in die der Entkopplungsring (33, 49, 53) durch einen außenseitlich an die Nut (41) angrenzenden, durch den äußeren Bereich (37, 61) der Ummantelung (35, 63) hindurch verlaufenden Schlitz (43) hindurch eingesetzt ist. 2. Drucksensor gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (35, 63) als eine durch rein mechanische Bearbeitung aus einem Körper aus dem Material der Ummantelung (35, 63) hergestellte Ummantelung (35, 63) ausgebildet ist. 3. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (35, 63) aus einem thermoelastischen Material oder aus thermoelastischem, reinem Polytetrafluorehtylen (PTFE) besteht. 4. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (43): eine entlang eines äußeren Umfangs der Ummantelung (35, 63) senkrecht zu einer Längsachse (L) der Ummantelung (35, 63) verlaufende Schlitzlänge in der Größenordnung von einer Hälfte eines Umfangs der Ummantelung (35, 63) aufweist, eine parallel zur Längsachse (L) der Ummantelung (35, 63) verlaufende Schlitzhöhe aufweist, die echt kleiner als eine parallel hierzu verlaufende Nutbreite (nb) der Nut (41) ist, und/oder als ein durch ein im Wesentlichen spanloses Trennverfahren und/oder als ein durch einen senkrecht zur Längsachse (L) der Ummantelung (35, 63) ausgeführten Schnitt erzeugter Schlitz (43) ausgebildet ist. 5. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Drucksensor eingespannten Bereiche der Schichten (39, 65) jeweils eine radiale Breite aufweisen, die derart bemessen ist, dass die Innenkanten der Schichten (39, 65) vor der Einspannung des Dichtrings (1 , 45, 47) im Drucksensor gegenüber einer inneren Mantelfläche des Entkopplungsrings (33, 49, 53) um einen in Abhängigkeit vom Material und einer Schichtdicke der Schichten (39, 65) vorgegebenen Abstand in radialer Richtung nach außen zurückversetzt angeordnet sind, wobei der Abstand derart bemessen ist, dass die Innenkanten der Schichten (39, 65) nach der Einspannung des Dichtrings (1 , 45, 47) in deren im Drucksensor eingespannten Zustand bündig mit einer inneren Mantelfläche des Entkopplungsrings (33, 49, 53) abschließen. 6. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke der Schichten (39, 65) derart bemessen ist, dass die im Drucksensor eingespannten Bereiche der Schichten (39, 65) im eingespannten Zustand jeweils eine Material stärke von größer gleich 0,03 mm, von größer gleich 0,06 mm oder von größer gleich 0,08 mm und kleiner gleich 0,2 mm, kleiner gleich 0,15 mm oder von kleiner gleich 0,12 mm aufweisen. 7. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Entkopplungsring (33, 49, 53): als kreisringscheibenförmiger Ring mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist oder einen Ringbereich (55) mit rechteckigem Querschnitt umfasst, auf dessen einander gegenüberliegenden Stirnflächen jeweils mindestens ein Strukturelement (51), mindestens einen ringförmigen Vorsprung und/oder mindestens eine Aussparung aufweist, und/oder einen ringförmigen im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmigem Ringbereich (55) und zwei auf den einander gegenüberliegenden Stirnseiten dieses Ringbereichs (55) angeordnete, ringförmige, in parallel zur Längsachse des Entkopplungsrings (53) verlaufender Richtung vorstehende Vorsprünge (57) umfasst. 8. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (41) eine einer Querschnittsgeometrie des Entkopplungsrings (33, 49, 53) entsprechende Querschnittsgeometrie aufweist. 9. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesszelle (5) eine unter Einschluss einer Druckkammer (9) auf einem Grundkörper (7) angeordnete keramische Messmembran (11) umfasst, die Dichtfläche (19) der Druckmesszelle (5) durch einen äußeren Rand einer die Messmembran (11) der Druckmesszelle (5) umfassenden Stirnseite der Druckmesszelle (5) gebildet ist, die Druckmesszelle (5) und der Dichtring (1 , 45, 47) unter einer elastischen Vorspannung im Drucksensor eingespannt sind, und/oder die Druckmesszelle (5) und der Dichtring (1 , 45, 47) in einem Gehäuse (25) oder einem metallischen Gehäuse (25) eingespannt sind, wobei das Gehäuse (25) eine sich radial einwärts erstreckende, die Öffnung (3) außenseitlich allseitig umgebende Schulter umfasst und die Schulter den Gegenkörper (23) bildet oder umfasst. 10. Drucksensor gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Entkopplungsring (33, 49, 53): einen an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Druckmesszelle (5) angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, und/oder aus einem keramischen oder einem metallischen Werkstoff besteht oder einen keramischen und/oder einen metallischen Werkstoff umfasst, aus der Keramik der Druckmesszelle (5) besteht, aus Titan besteht, aus Tantal besteht, oder Titan oder Tantal umfasst. |
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor mit einer im Drucksensor unter Zwischenfügung eines einen Innenraum des Drucksensors nach außen abdichtenden Dichtrings eingespannten, über eine Öffnung des Drucksensors mit einem zu messenden Druck beaufschlagbaren keramischen Druckmesszelle, wobei die Druckmesszelle und der Dichtring im Drucksensor derart eingespannt sind, dass der Dichtring zwischen einer formsteifen Dichtfläche der Druckmesszelle und einer formsteifen Dichtfläche eines die Öffnung außenseitlich umgebenden Gegenkörpers in parallel zu einer Längsachse des Dichtrings verlaufender Richtung eingespannt ist, wobei der Dichtring einen formstabilen Entkopplungsring und eine Ummantelung aus einem mindestens ein Fluorpolymer umfassenden Material umfasst, und wobei die Ummantelung einen sich über eine außenseitliche Mantelfläche des Entkopplungsrings erstreckenden äußeren Bereich und zwei über den äußeren Bereich miteinander verbundene, jeweils auf einer der beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Entkopplungsrings angeordnete, ringförmige Schichten umfasst.
Drucksensoren mit keramischen Druckmesszellen werden in der Druckmesstechnik zur messtechnischen Erfassung von Drücken eingesetzt.
Keramische Druckmesszellen umfassen üblicher weise eine unter Einschluss einer Druckmesskammer mit einem Grundkörper verbundene, mit dem zu messenden Druck beaufschlagbare keramische Messmembran, deren vom darauf einwirkenden Druck abhängige Auslenkung mittels eines elektromechanischen Wandlers messtechnisch erfasst wird. Diese Druckmesszellen weisen den Vorteil auf, dass deren Messmembran aufgrund der chemischen und mechanischen Beständigkeit von Keramik unmittelbar, ohne einen der Druckmesszelle vorgeschalteten Druckmittler einem unter dem zu messenden Druck stehenden Medium ausgesetzt werden kann. Hierzu werden die Druckmesszellen regelmäßig unter Zwischenfügung einer einen Innenraum des
Drucksensors nach außen abdichtenden, ringförmigen Dichtvorrichtung im Drucksensor eingespannt und über eine Öffnung des Drucksensors mit dem Druck beaufschlagt.
Als Dichtvorrichtungen werden häufig Elastomere eingesetzt. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen Elastomere nicht eingesetzt werden können, z.B. weil sie den dort auftretenden chemischen und/oder thermischen Bedingungen nicht standhalten. Metallische Dichtungen können aufgrund der für sie erforderlichen Einspannkräfte in vielen Fällen keinen Ersatz bieten. Auch der Einsatz von Dichtungen aus im Vergleich zu Elastomeren chemisch und thermisch deutlich beständigeren, mindestens ein Fluorpolymer umfassenden thermoplastischen Dichtungsmaterialien, wie z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE) umfassenden Thermoplasten, erweist sich als schwierig. Problematisch ist insoweit insb. die vergleichsweise geringe Elastizität thermoplastischer Materialien, die dazu führt, dass es nicht ohne weiteres möglich ist diese Dichtungen hinreichend dicht einzuspannen ohne hierdurch die Messgenauigkeit des Drucksensors zu beeinträchtigen. Dabei besteht die Gefahr, dass aufgrund der zur Entfaltung der Dichtwirkung erforderlichen Einspannkräfte mechanische und/oder thermomechanische Spannungen auf die Druckmesszelle übertragen werden, die die Messeigenschaften und/oder die Messgenauigkeit der Druckmesszelle beeinträchtigen. Besonders nachteilig sind insoweit insb. auf die Druckmesszelle übertragene, in senkrecht zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung wirkende Spannungen.
Abhilfe kann hier auf die in der DE 102013 111 910 A1 beschriebene Weise dadurch geschaffen werden, dass die keramische Druckmesszelle unter Zwischenfügung einer Dichtvorrichtung im Drucksensor eingespannt wird, die einen keramischen
Entkopplungsring umfasst, auf dessen einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Schicht aus einem Dichtungsmaterial angeordnet ist. Bei diesen Drucksensoren ist die Druckmesszelle durch den Entkopplungsring vor durch die Einspannung darauf übertragbaren, in radialer Richtung wirkenden Spannungen geschützt.
Bei dem in der DE 10 2013 111 910 A1 beschriebenen Drucksensor sind die auf den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Entkopplungsrings angeordneten Schichten als Bestandteil einer auf den Entkopplungsring aufgebrachten Beschichtung ausgebildet. Diese Beschichtung umfasst eine auf dem Entkopplungsring abgeschiedene, Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) umfassende erste Schicht und eine auf der als Haftvermittler dienenden ersten Schicht aufgebrachte, Polytetrafluorehtylen (PTFE) umfassende zweite Schicht. Diese Beschichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine innere, mit dem Medium in Kontakt gelangende Mantelfläche des Entkopplungsrings beschichtungsfrei ist. Das hat jedoch zur Folge, dass die Innenkanten der ersten und der zweiten Schicht der Beschichtung beide an die Öffnung des Drucksensors angrenzen und somit im Messbetrieb dem Medium ausgesetzt sind. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen als Haftvermittler einsetzbare Werkstoffe, insb. aufgrund deren chemischen Eigenschaften, nicht in unmittelbaren Kontakt zu dem Medium gelangen dürfen. Dieses Problem kann durch eine vollständige Beschichtung aller Außenflächen des Entkopplungsrings gelöst werden. Letzteres birgt jedoch die Gefahr, dass der sich über die innere Mantelfläche des Entkopplungsrings erstreckende Beschichtungsbereich durch ein damit in Kontakt gelangendes abrasives Medium angegriffen wird. Hierdurch wird die Beschichtung beschädigt und es können unter Umständen sogar Beschichtungsbestandteile in das Medium gelangen.
Darüber hinaus ist die Erzeugung hochwertiger, insb. homogener und möglichst porenfreier Beschichtungen ein im Vergleich zum Einsatz von vorgefertigten
Flachdichtungen aufwendiger Prozess. Der Einsatz von nicht mit dem Entkopplungsring verbundenen Flachdichtungen erschwert jedoch die Montage und erfordert ein hohes Maß an Sorgfalt bei der Positionierung der Flachdichtungen. In der DE 10 2016 105 511 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines in axialer Richtung einspannbaren, in Drucksensoren einsetzbaren Dichtrings mit einem ringförmigen, formstabilen Dichtungskern und einer Ummantelung beschrieben, bei dem ein Schrumpfschlauch aus mindestens einem Fluorpolymer, wie z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), über den Dichtungskern gestülpt und durch thermische Schrumpfung auf den Dichtungskern aufgeschrumpft wird. Im Anschluss erfolgt eine erste Beschneidung der Endbereiche des aufgeschrumpften Schrumpfschlauchs, sowie eine Verprägung in einem Werkzeug mit abschließender Beschneidung der Endbereiche. Mit diesem Verfahren können jedoch nur Ummantelungen aus Materialien hergestellt werden, die thermoplastisch verarbeitbar sind und aus denen Schrumpfschläuche mit einer zur Erzeugung der Endform der Ummantelung ausreichend hohe Schrumpfrate hergestellt werden können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei dem Schrumpfvorgang ausgerechnet diejenigen Bereiche des Schrumpfschlauchs am stärksten verformt werden, die im fertigen Dichtring die für dessen Dichtfunktion maßgeblichen, auf den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Dichtungskerns angeordneten, ringförmigen Schichten bilden.
In der DE 102016 105 511 A1 ist beschrieben ggfs eine mechanische Nachbearbeitung, ggfs eine Kalibrierung, ggfs auch unter erhöhter Temperatur zur Erreichung einer besseren Oberflächengüte und/oder gleichmäßiger Schichtdicken vorzunehmen.
Innerhalb der Schichten möglicher weise vorhandene, unter Umständen die Einstellung von definierten auf den Dichtring wirkenden Einspannkräften erschwerende und/oder die erzielbare Dichtwirkung beeinträchtigenden Inhomogenitäten des Schichtmaterials lassen sich in der Regel nicht durch eine mechanische Nachbearbeitung der Oberflächen der Schichten reduzieren. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das thermische Aufschrumpfen der Ummantelung je nach Material des Schrumpfschlauchs vergleichsweise hohe Temperaturen, wie z.B. Temperaturen in der Größenordnung von 300°C, erfordert. Das birgt die Gefahr, dass durch das Aufschrumpfen thermomechanische Spannungen in den Dichtungskern induziert werden. Nach Abschluss des Herstellungsverfahrens im Dichtungskern verbleibende, sich unter Umständen in Abhängigkeit von der Temperatur verändernde Spannungen können jedoch die Funktion des Dichtungskerns als die Druckmesszelle vor in radialer Richtung wirkenden Spannungen schützender Entkopplungsring beeinträchtigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Drucksensor mit einer keramischen Druckmesszelle anzugeben, der möglichst vielseitig, insb. auch zur Messung von Drücken von chemisch aggressiven und/oder abrasiven Medien und/oder in einem vergleichsweise großen Temperaturbereich, einsetzbar ist und eine möglichst hohe Messgenauigkeit aufweist.
Hierzu umfasst die Erfindung einen Drucksensor mit einer im Drucksensor unter Zwischenfügung eines einen Innenraum des Drucksensors nach außen abdichtenden Dichtrings eingespannten, über eine Öffnung des Drucksensors mit einem zu messenden Druck beaufschlagbaren keramischen Druckmesszelle, wobei die Druckmesszelle und der Dichtring im Drucksensor derart eingespannt sind, dass der Dichtring zwischen einer formsteifen Dichtfläche der Druckmesszelle und einer formsteifen Dichtfläche eines die Öffnung außenseitlich umgebenden Gegenkörpers in parallel zu einer Längsachse des Dichtrings verlaufender Richtung eingespannt ist, wobei der Dichtring einen formstabilen Entkopplungsring und eine Ummantelung aus einem mindestens ein Fluorpolymer umfassenden Material umfasst, und wobei die Ummantelung einen sich über eine außenseitliche Mantelfläche des Entkopplungsrings erstreckenden äußeren Bereich und zwei über den äußeren Bereich miteinander verbundene, jeweils auf einer der beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Entkopplungsrings angeordnete, ringförmige Schichten umfasst, der sich dadurch auszeichnet, dass die Ummantelung innenseitig eine in Richtung einer Längsachse der Ummantelung hin offene Nut umfasst, in die der Entkopplungsring durch einen außenseitlich an die Nut angrenzenden, durch den äußeren Bereich der Ummantelung hindurch verlaufenden Schlitz hindurch eingesetzt ist.
Erfindungsgemäße Drucksensoren bieten gegenüber Drucksensoren mit Dichtringen mit aufgeschrumpften Ummantelungen den Vorteil, dass deren Entkopplungsring im Wesentlichen frei von durch die Herstellung des Dichtrings verursachten, ggfs. temperaturabhängigen, mechanischen und thermomechanischen Spannungen ist. Sie weisen somit in einem vergleichsweise großen Temperaturbereich eine verbesserte Messgenauigkeit, sowie eine geringere Temperaturabhängigkeit von deren Messfehler auf.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die die Abdichtung des Innenraums bewirkenden Schichten eine hohe chemische und thermische Beständigkeit aufweisen und chemisch vergleichsweise inert sind. Damit ist der Drucksensor in einem vergleichsweise großen Temperaturbereich insb. auch zur Messung von Drücken von chemisch aggressiven Medien, sowie insb. auch in Anwendungen in der Chemie, der Biotechnologie und der Lebensmittelindustrie einsetzbar.
Darüber hinaus weisen erfindungsgemäße Drucksensoren den Vorteil auf, dass sich die Ummantelung aufgrund des durch den außenseitlichen Schlitz hindurch in die Nut eingesetzten Entkopplungsrings nicht über die innere, im Messbetrieb mit dem Medium in Kontakt gelangende Mantelfläche des Entkopplungsrings erstreckt. Entsprechend sind erfindungsgemäße Drucksensoren aufgrund der im Vergleich zu der Ummantelung deutlich höheren mechanischen Beständigkeit des Entkopplungsrings ohne Weiteres auch zur Messung von Drücken von abrasiven Medien einsetzbar, ohne dass die Ummantelung hierdurch beschädigt wird oder Bestandteile der Ummantelung in das Medium gelangen.
Eine erste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ummantelung als eine durch rein mechanische Bearbeitung aus einem Körper aus dem Material der Ummantelung hergestellte Ummantelung ausgebildet ist.
Eine zweite Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ummantelung aus einem thermoelastischen Material oder aus thermoelastischem, reinem Polytetrafluorehtylen (PTFE) besteht.
Eine dritte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Schlitz: eine entlang eines äußeren Umfangs der Ummantelung senkrecht zu einer Längsachse der Ummantelung verlaufende Schlitzlänge in der Größenordnung von einer Hälfte eines Umfangs der Ummantelung aufweist, eine parallel zur Längsachse der Ummantelung verlaufende Schlitzhöhe aufweist, die echt kleiner als eine parallel hierzu verlaufende Nutbreite der Nut ist, und/oder als ein durch ein im Wesentlichen spanloses Trennverfahren und/oder als ein durch einen senkrecht zur Längsachse der Ummantelung ausgeführten Schnitt erzeugter Schlitz ausgebildet ist. Eine vierte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die im Drucksensor eingespannten Bereiche der Schichten jeweils eine radiale Breite aufweisen, die derart bemessen ist, dass die Innenkanten der Schichten vor der Einspannung des Dichtrings im Drucksensor gegenüber einer inneren Mantelfläche des Entkopplungsrings um einen in Abhängigkeit vom Material und einer Schichtdicke der Schichten vorgegebenen Abstand in radialer Richtung nach außen zurückversetzt angeordnet sind, wobei der Abstand derart bemessen ist, dass die Innenkanten der Schichten nach der Einspannung des Dichtrings in deren im Drucksensor eingespannten Zustand bündig mit einer inneren Mantelfläche des Entkopplungsrings abschließen.
Eine erste Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Schichtdicke der Schichten derart bemessen ist, dass die im Drucksensor eingespannten Bereiche der Schichten im eingespannten Zustand jeweils eine Material stärke von größer gleich 0,03 mm, von größer gleich 0,06 mm oder von größer gleich 0,08 mm und kleiner gleich 0,2 mm, kleiner gleich
0,15 mm oder von kleiner gleich 0,12 mm aufweisen.
Eine zweite Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Entkopplungsring: als kreisringscheibenförmiger Ring mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist oder einen Ringbereich mit rechteckigem Querschnitt umfasst, auf dessen einander gegenüberliegenden Stirnflächen jeweils mindestens ein Strukturelement, mindestens einen ringförmigen Vorsprung und/oder mindestens eine Aussparung aufweist, und/oder einen ringförmigen im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmigem Ringbereich und zwei auf den einander gegenüberliegenden Stirnseiten dieses Ringbereichs angeordnete, ringförmige, in parallel zur Längsachse des Entkopplungsrings verlaufender Richtung vorstehende Vorsprünge umfasst. Eine fünfte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Nut eine einer
Querschnittsgeometrie des Entkopplungsrings entsprechende Querschnittsgeometrie aufweist.
Eine dritte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Druckmesszelle eine unter Einschluss einer Druckkammer auf einem Grundkörper angeordnete keramische Messmembran umfasst, die Dichtfläche der Druckmesszelle durch einen äußeren Rand einer die Messmembran der Druckmesszelle umfassenden Stirnseite der Druckmesszelle gebildet ist, die Druckmesszelle und der Dichtring unter einer elastischen Vorspannung im Drucksensor eingespannt sind, und/oder die Druckmesszelle und der Dichtring in einem Gehäuse oder einem metallischen Gehäuse eingespannt sind, wobei das Gehäuse eine sich radial einwärts erstreckende, die Öffnung außenseitlich allseitig umgebende Schulter umfasst und die Schulter den Gegenkörper bildet oder umfasst.
Eine vierte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Entkopplungsring: einen an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Druckmesszelle angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, und/oder aus einem keramischen oder einem metallischen Werkstoff besteht oder einen keramischen und/oder einen metallischen Werkstoff umfasst, aus der Keramik der Druckmesszelle besteht, aus Titan besteht, aus Tantal besteht, oder Titan oder Tantal umfasst.
Die Erfindung und deren 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. Um Komponenten mit zum Teil sehr unterschiedlichen Abmessungen darstellen zu können wurde eine nicht immer maßstabsgetreue Darstellung gewählt.
Fig. 1 zeigt: einen erfindungsgemäßen Drucksensor;
Fig. 2 zeigt: den Dichtring von Fig. 1 vor dessen Einspannung;
Fig. 3 zeigt: Verfahrensschritte zur Herstellung des Dichtrings von Fig. 2;
Fig. 4 zeigt: einen alternativ einsetzbaren Dichtring; und Fig. 5 zeigt: einen weiteren alternativ einsetzbaren Dichtring.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensors. Der Drucksensor umfasst eine unter Zwischenfügung eines einen Innenraum des Drucksensors nach außen abdichtenden Dichtrings 1 im Drucksensor eingespannte keramische Druckmesszelle 5, die über eine Öffnung 3 des Drucksensors mit einem zu messenden Druck p beaufschlagbar ist. Fig. 2 zeigt den Dichtring 1 von Fig. 1 vor dessen Einbau in den Drucksensor.
Die in Fig. 1 lediglich als ein mögliches Beispiel dargestellte Druckmesszelle 5 umfasst einen keramischen Grundkörper 7 und eine unter Einschluss einer Druckkammer 9 auf dem Grundkörper 7 angeordnete keramische Messmembran 11. Sie kann z.B. als Absolutdruckmesszelle ausgebildet sein, indem die unter der Messmembran 11 eingeschlossene Druckkammer 9 evakuiert ist. Alternativ kann sie als Relativdruckmesszelle ausgebildet sein, indem der Druckkammer 9 über eine durch den Grundkörper 7 hindurch verlaufende - hier als Option gestrichelt dargestellte - Druckzuleitung 13 ein Referenzdruck p ref , z.B. ein Umgebungsdruck, zugeführt wird.
Ein über die Öffnung 3 zugeführter, auf die Messmembran 11 einwirkender Druck p bewirkt eine druckabhängige Durchbiegung der Messmembran 11 , die mittels eines elektromechanischen Wandlers erfasst und in ein vom dem auf die Messmembran 11 einwirkenden Druck p abhängiges elektrisches Primärsignal umgewandelt wird. Als Wandler eignet sich z.B. ein kapazitiver Wandler, der eine auf einer der Messmembran 11 zugewandten Oberfläche des Grundkörpers 7 flächig aufgebrachte Elektrode 15 und eine auf einer dem Grundkörper 7 zugewandten Innenseite der Messmembran 11 flächig aufgebrachte Gegenelektrode 17 umfasst. Elektrode 15 und Gegenelektrode 17 bilden zusammen einen Kondensator mit einer von der druckabhängigen Durchbiegung der Messmembran 11 abhängigen Kapazität, die mittels einer hier nicht dargestellten Messschaltung messtechnisch erfasst und in ein druckabhängiges Signal umgewandelt wird. Alternativ kann auch eine keramische Druckmesszelle mit einem anderen Aufbau und/oder einem nach einem anderen Wandlerprinzip arbeitenden Wandler eingesetzt werden.
Die Druckmesszelle 5 und der Dichtring 1 sind im Drucksensor mittels einer Einspannvorrichtung derart eingespannt, dass der Dichtring 1 zwischen einer formsteifen Dichtfläche 19 der Druckmesszelle 5 und einer formsteifen Dichtfläche 21 eines die Öffnung 3 außenseitlich umgebenden Gegenkörpers 23 in axialer Richtung eingespannt ist. Die formsteife Dichtfläche 19 der Druckmesszelle 5 ist vorzugsweise durch einen äußeren Rand einer die Messmembran 11 umfassenden Stirnseite der Druckmesszelle 5 gebildet. Dabei verläuft die axiale Richtung parallel zur Längsachse des Dichtrings 1 , die wiederum parallel zur Flächenormale auf die Messmembran 11 verläuft.
Fig. 1 zeigt hierzu ein Beispiel, bei dem die Druckmesszelle 5 und der Dichtring 1 unter einer elastischen Vorspannung in einem Gehäuse 25 eingespannt sind. Das Gehäuse 25 umfasst eine sich radial einwärts erstreckende, die Öffnung 3 des Drucksensors außenseitlich allseitig umgebende Schulter, die den Gegenkörper 23 der Einspannvorrichtung bildet oder umfasst. Das Gehäuse 25 besteht z.B. aus Metall, z.B. aus Edelstahl. Zur Erzeugung der elastischen Vorspannung umfasst die Einspannvorrichtung z.B. eine Druckfeder 27, die auf einer vom Gegenkörper 23 abgewandten Rückseite der Druckmesszelle 5 angeordnet und mittels eines in das Gehäuse 25 eingesetzten, z.B. eingeschraubten, Druckrings 29 gespannt ist. Über die Einschraubtiefe des Druckrings 29 wird der Kompressionsgrad der Druckfeder 27 und somit die axiale Einspannkraft in der gesamten vom Gegenkörper 23 über den Dichtring 1 , die Druckmesszelle 5 und die Druckfeder 27 bis zum Druckring 29 führenden Einspannkette eingestellt.
Optional ist zwischen der Druckfeder 27 und der Druckmesszelle 5 ein in Fig. 1 als Option ebenfalls dargestellter steifer Ring 31 angeordnet, der die Druckmesszelle 5 vor durch die Druckfeder 27 darauf übertragbaren, in radialer Richtung wirkenden Spannungen schützt. Der Ring 31 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff, der einen an einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Keramik der Druckmesszelle 5 angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Hierzu besteht er vorzugsweise aus Keramik, vorzugsweise aus der Keramik der
Druckmesszelle 5. Alternativ kann er aber auch aus Metall, insb. aus Titan, Tantal oder einem Titan oderTantal umfassenden Werkstoff bestehen.
Alternativ kann anstelle der dargestellten Einspannvorrichtung eine einen anderen Aufbau aufweisende Einspannvorrichtung eingesetzt werden, mittels der die Druckmesszelle 5 im Drucksensor derart eingespannt ist, dass der Dichtring 1 zwischen der formsteifen Dichtfläche 19 der Druckmesszelle 5 und einer formsteifen Dichtfläche eines die Öffnung 3 außenseitlich umgebenden Gegenkörpers in axialer Richtung eingespannt ist.
Der Dichtring 1 umfasst einen formstabilen Entkopplungsring 33 und eine Ummantelung 35 aus einem mindestens ein Fluorpolymer umfassenden Material. Die Ummantelung 35 umfasst einen sich über eine außenseitliche Mantelfläche des Entkopplungsrings 33 erstreckenden äußeren Bereich 37 und zwei über den äußeren Bereich 37 miteinander verbundene, jeweils auf einer der beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Entkopplungsrings 33 angeordnete, ringförmige Schichten 39. Diese Schichten 39 bilden oder umfassen die im Drucksensor in axialer Richtung eingespannten Teilbereiche der Ummantelung 35. Erfindungsgemäß umfasst die Ummantelung 35 innenseitig eine in Richtung einer Längsachse der Ummantelung 35 hin offene Nut 41 , in die der Entkopplungsring 33 durch einen durch den die Nut 41 außenseitlich begrenzenden äußeren Bereich 37 der Ummantelung 35 hindurch verlaufenden Schlitz 43 hindurch eingesetzt ist. Hierdurch wird erreicht, dass zum Einbringen des Entkopplungsrings 33 weder eine Erwärmung des Entkopplungsrings 33, noch eine Erwärmung der Ummantelung 35 erforderlich ist, noch nennenswerte Kräfte auf den Entkopplungsring 33 ausgeübt werden müssen. Damit ist der Entkopplungsring 33 im Wesentlichen frei von durch die Herstellung des Dichtrings 1 in den Entkopplungsring 33 induzierten, ggfs. temperaturabhängigen mechanischen und thermomechanischen Spannungen, die sich auf die Druckmesszelle 5 auswirken und somit zu einer Verschlechterung der Messgenauigkeit, sowie einer Vergrößerung des temperaturabhängigen Messfehler des Drucksensors führen könnten. Erfindungsgemäße Drucksensoren weisen darüber hinaus die weiteren zuvor bereits genannten Vorteile auf. Dabei können einzelne Komponenten des Drucksensors optional jeweils einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbare Ausgestaltungen aufweisen. Einige derzeit besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind nachfolgend aufgeführt.
Insoweit umfasst der Entkopplungsring 33 vorzugsweise einen Werkstoff, der einen an einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Druckmesszelle 5 angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Hierzu besteht der Entkopplungsring 33 vorzugsweise aus Keramik, wobei er vorzugsweise aus der gleichen Keramik besteht, wie die Druckmesszelle 5, insb. deren Messmembran 11 . Alternativ kann der Entkopplungsring 33 aber auch einen metallischen Werkstoff mit einem an den Ausdehnungskoeffizienten der Druckmesszelle 5 angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten umfassen. Insoweit kann der Entkopplungsring 33 z.B. aus Titan oder Tantal bestehen oder Titan oder Tantal umfassen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die Ummantelung 35 vorzugsweise als eine durch rein mechanische Bearbeitungsverfahren aus einem Körper aus dem Material der Ummantelung 35 hergestellte Ummantelung 35 ausbildet. Zu rein mechanischen Bearbeitungsverfahren zählen insb. zerspanende Verfahren, wie z.B. Drehen, Fräsen und Schleifen, sowie im Wesentlichen spanlose Trennverfahren, wie z.B. Schneiden.
Durch rein mechanische Bearbeitungsverfahren erzeugte Ummantelungen 35 bietet den Vorteil, dass sie hierdurch derart herstellbar sind, dass die für die Einspannung der Druckmesszelle 5 und die Erzielung der Dichtwirkung maßgeblichen Schichten 39 sehr homogen sind, eine hohe Oberflächenqualität aufweisen und hochpräzise unter Einhaltung sehr geringer Fertigungstoleranzen herstellbar sind.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Schichtdicke der Schichten 39 und eine radiale Breite der Schichten 39 bei entsprechender Dimensionierung der Nut 41 innerhalb sehr weiter Grenzen ohne Qualitätseinbußen hinsichtlich der
Oberflächenqualität, der Homogenität des Schichtmaterials und der Homogenität des Schichtdicken im Wesentlichen unabhängig voneinander vorgegeben werden kann.
Der diesbezüglich in reproduzierbarer weise mit hoher Präzision herstellbare Dichtring 1 bietet den Vorteil, dass die nicht nur von den Eigenschaften, sondern insb. auch von den Abmessungen der Schichten 39 abhängigen Einspannverhältnisse der Druckmesszelle 5 in reproduzierbarer Weise mit hoher Präzision einstellbar bzw. eingestellt sind. Auch hierdurch wird eine Verbesserung der Messgenauigkeit erzielt.
Als Dichtring 1 eignet sich insoweit insb. ein mittels eines die in Fig. 3 dargestellten Verfahrensschritte A) bis D) umfassenden Herstellungsverfahrens hergestellter Dichtring 1. Hierzu wird z.B. derart Verfahren, die Ummantelung 35 als Drehteil aus dem Körper hergestellt wird. Dabei wird der Körper in eine Drehmaschine eingespannt, mittels der aus dem sich um dessen Längsachse drehenden Körper durch zerspanende Bearbeitung die Ummantelung 35 einschließlich der Nut 41 erzeugt wird.
In dem in Teilabbildung A) dargestellten Verfahrensschritt wird in dem Körper die Nut 41 zur Aufnahme des Dichtrings 1 erzeugt.
Nachfolgend wird in dem in Teilabbildung B) dargestellten Verfahrensschritt in dem in radialer Richtung außenseitlich an die Nut 41 angrenzenden äußeren Bereich 37 der Schlitz 43 erzeugt. Dieser Schlitz 43 verläuft in senkrecht zur Längsachse L der Ummantelung 35 verlaufender Richtung durch den äußeren Bereich 37 hindurch. Dieser Schlitz 43 ist derart ausgebildet, dass die Schichten 39 auch nach der Erzeugung des Schlitzes 43 noch über den äußeren Bereich 37 miteinander verbunden sind. Entsprechend weist der äußere Bereich 37 nach der Erzeugung des Schlitzes 43 einen schlitzfreien Teilbereich auf, über den die beiden Schichten 39 miteinander verbunden sind.
Anschließend wird in dem in Teilabbildung C) dargestellten Verfahrensschritt der vorgefertigte Entkopplungsring 33 durch den Schlitz 43 hindurch in die Nut 41 eingesetzt.
Grundsätzlich genügt es, wenn der Schlitz 43 derart bemessen ist, dass der Entkopplungsring 33 unter radialer und axialer Aufspreitzung der geschlitzten Ummantelung 35 in die Ummantelung 35 einsetzbar ist. Es hat sich jedoch insb. zur Reduktion von herstellungsbedingten Fertigungstoleranzen, sowie zur Verbesserung der erzielbaren Oberflächenqualität der Schichten 39 als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Ummantelung 35 durch den Schlitz 43 im Wesentlichen zur Hälfte aufgeschlitzt wird. Hierzu weist der Schlitz 43 vorzugsweise eine entlang des äußeren Umfangs der Ummantelung 35 senkrecht zur Längsachse L der Ummantelung 35 verlaufende Schlitzlänge in der Größenordnung von einer Hälfte eines äußeren Umfangs der Ummantelung 35 auf. Das bietet den Vorteil, dass zum Einsetzten des Entkopplungsrings 33 praktisch keine radiale Aufspreitzung der Ummantelung 35 erforderlich ist und auch die erforderliche axiale Aufspreitzung des Schlitzes 43 geringgehalten werden kann. Beides bietet den Vorteil, dass insb. auch Ummantelungen 35, deren Schichten 39 eine geringe Schichtdicke aufweisen, hergestellt werden können, ohne dass durch das Einsetzten des Entkopplungsrings 33 Falten oder andere Verformungen nennenswerte Größe der Schichten 39 entstehen, und ohne dass die Oberflächenqualität der Schichten 39 beeinträchtigt wird.
Alternativ oder zusätzlich hierzu weist der Schlitz 43 vorzugsweise eine parallel zur Längsachse L der Ummantelung 35 verlaufende Schlitzhöhe auf, die echt kleiner als die parallel hierzu verlaufende Nutbreite nb der Nut 41 ist. Das bietet den Vorteil, dass die Ummantelung 35 den äußeren Rand des Entkopplungsring 33 umgreift und somit in ihrer Position relativ zum Entkopplungsring 33 fixiert ist.
Der Schlitz 43 weist vorzugsweise eine möglichst geringe Schlitzhöhe auf. Das wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Schlitz 43 durch ein im Wesentlichen spanloses Trennverfahren erzeugt wird. Das bietet den Vorteil, dass hierdurch eine effektive Schlitzhöhe in der Größenordnung von Null erzielbar ist. Als spanloses Trennverfahren eignet sich insb. ein Schneideverfahren mittels dessen der Schlitz 43 in Form eines Schnitts erzeugt wird. Der den Schlitz 43 bildende Schnitt kann z.B. mittels eines Cutter-Messers manuell oder maschinell erzeugt werden.
Anschließend wird die Ummantelung 35 in dem in Teilabbildung D) dargestellten Verfahrensschritt von dem in der Drehmaschine eingespannten Bereich des Körpers getrennt oder mittels eines Stechdrehmeißels abgestochen.
Auf diese Weise können insb. Schichten 39 mit vergleichsweise geringer Schichtdicke, wie z.B. Schichten 39 einer Schichtdicke von größer gleich
0,1 mm, insb. Schichten 39 mit einer Schichtdicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm oder sogar im Bereich von 0,1 mm bis 0,2 mm und/oder Schichten 39 mit vergleichsweise großer radialer Breite B, wie z.B. Schichten 39 mit einer Breite B im Bereich von mehreren Millimetern oder sogar im Zentimeterbereich unter Einhaltung sehr geringer Fertigungstoleranzen, wie z.B. Fertigungstoleranzen im Bereich von +/- 0,02 mm erzeugt werden.
Entsprechend weisen die Schichtdicken dieser Schichten 39 ein sehr hohes Maß an Homogenität auf.
Wie bereits zuvor erwähnt, besteht die Ummantelung 35 aus einem mindestens ein Fluorpolymer umfassenden Material. Hierzu eignen sich z.B. mindestens ein Fluorpolymer umfassende thermoplastische Materialien, wie z.B. thermoplastisches Polytetrafluorehtylen (PTFE) oder thermoplastisches Fluorethylen-Propylen (FEP). Diese Materialien sind thermoplastisch verarbeitbar. Vorzugsweise besteht die Ummantelung 35 jedoch aus einem thermoelastischen Material oder aus thermoelastischem, reinem Polytetrafluorehtylen (PTFE). Bei dieser Ausführungsform besteht der Körper, aus dem die Ummantelung 35 durch rein mechanische Bearbeitung hergestellt ist, aus dem thermoelastischen Material der Ummantelung 35. Als Körper eignet sich insoweit insb. ein durch ein Sinterverfahren hergestellter Körper, bei dem ein z.B. in Form eines Pulvers vorliegendes Ausgangsmaterial unter Druck und Temperatur gesintert wird.
Unter einem thermoelastischen Material wird vorliegend ein Kunststoff verstanden, der bei Erwärmung zwar in einen thermoelastischen Bereich übergeht, der aber auch nach dem Aufschmelzen der kristallinen Bereiche nicht in ausreichendem Maße fließfähig ist, um mittels thermoplastischer Verarbeitungsverfahren, wie z.B. Spritzgussverfahren oder Schneckenextrusion, verarbeitet zu werden. Diese Definition ist beispielsweise der Seite 137 der 1996 im Carl Hanser Verlag erschienenen, 7. Auflage des “Werkstoff- Führer Kunststoffe: Eigenschaften - Prüfungen - Kennwerte“ von Walter Hellerich, Günther Harsch und Siegfried Haenle entnehmbar.
Thermoelastische Ummantelungen 35 bieten gegenüber den alternativ einsetzbaren thermoplastischen Ummantelungen 35 den Vorteil, einer höheren chemischen und thermischen Beständigkeit.
Der in Fig. 1 bis 3 als Beispiel dargestellte Entkopplungsring 33 ist als kreisringscheibenförmiger Ring mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet.
Alternativ können in erfindungsgemäßen Drucksensoren aber auch Dichtringe mit einem hiervon abweichenden Querschnittsprofil eingesetzt werden. Hierzu eignen sich insb. Querschnittsprofile von in aus dem Stand der Technik bekannten Drucksensoren eingesetzten Entkopplungsringen. Beispiele hierfür sind in der DE 103 34 854 A1 und der DE 10 2013 111 910 A1 beschrieben. Fig. 4 und 5 zeigen hierzu jeweils ein Beispiel eines anstelle des in Fig. 1 bis 3 dargestellten Dichtrings 1 in erfindungsgemäßen Drucksensoren, wie dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor, einsetzbaren Dichtrings 45, 47.
Der in Fig. 4 dargestellte Dichtring 45 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten Dichtring 1 lediglich dadurch, dass dessen ebenfalls ein rechteckförmiges Querschnittsprofil aufweisender Entkopplungsring 49 auf dessen einander gegenüberliegenden Stirnflächen jeweils mindestens ein Strukturelement 51 aufweist. Diese Strukturelemente 51 sind vorzugsweise als eine radiale Bewegung, insb. ein Kaltfließen, der daran angrenzenden Schichten 39 der Ummantelung 35 im Drucksensor begrenzende Elemente, wie z.B. ringförmige Vorsprünge und/oder Aussparungen, ausgebildet. Hierfür geeignete Strukturelemente 51 sind z.B. in der DE 103 34 854 A1 in Verbindung mit dem dort eingesetzten Entkopplungsring beschrieben.
Der Entkopplungsring 53 des in Fig. 5 dargestellten Dichtrings 47 weist ein dem Querschnittsprofil des in der DE 10 2013 111 910 A1 beschriebenen Entkopplungsrings nachempfundenes Querschnittsprofil auf. Insoweit umfasst dieser Entkopplungsring 53 einen ringförmigen im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmigen Ringbereich 55 und zwei auf den einander gegenüberliegenden Stirnseiten dieses Ringbereichs 57 angeordnete, ringförmige, in parallel zur Längsachse des Entkopplungsrings 53 verlaufender Richtung vorstehende Vorsprünge 57. Bei dieser Ausführungsform sind lediglich die sich über die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden Vorsprünge 57 erstreckenden Teilbereiche 59 der über den äußeren Bereich 61 der Ummantelung 63 miteinander verbundenen, auf den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Entkopplungsrings 53 angeordneten Schichten 65 der Ummantelung 63 im Drucksensor eingespannt.
Unabhängig vom Querschnittsprofil des Entkopplungsrings 33, 49, 53 weist die den Entkopplungsrings 33, 49, 53 aufnehmende Nut 41 vorzugsweise eine der Querschnittsgeometrie des Entkopplungsrings 33, 49, 53 entsprechende Querschnittsgeometrie auf. Das ist zwar nicht zwingend erforderlich, aber insoweit von Vorteil, als es die formschlüssige Fixierung der Ummantelung 35, 63 auf dem jeweiligen Entkopplungsring 33, 49, 53 verstärkt.
Alternativ oder zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen ist die Schichtdicke der im Drucksensor eingespannten Bereiche der Schichten 39, 65 vorzugsweise jeweils derart bemessen, dass diese Bereiche im Drucksensor im eingespannten Zustand jeweils eine Material stärke von größer gleich 0,03 mm, vorzugsweise größer gleich 0,06 mm und besonders bevorzugt von größer gleich 0,08 mm und kleiner gleich 0,2 mm, vorzugsweise kleiner gleich 0,15 mm und besonders bevorzugt von kleiner gleich 0,12 mm aufweist. Bei den in Fig. 2 und 4 dargestellten Beispielen weist der eingespannte Bereich eine Grundfläche von der Größe der Grundfläche der jeweiligen Schicht 39 auf. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel entsprechen die eingespannten Bereiche den sich über die Stirnflächen der Vorsprünge 57 erstreckenden Teilbereichen 59 der Schichten 65.
Unabhängig von deren Schichtdicke weisen die im Drucksensor eingespannten Bereiche der Schichten 39, 65 vorzugsweise jeweils eine radiale Breite auf, die derart bemessen ist, dass die Innenkanten der Schichten 39, 65 vor der Einspannung des Dichtrings 1 , 45, 47 im Drucksensor gegenüber der inneren Mantelfläche des Entkopplungsrings 33, 49, 53 um einen in Abhängigkeit vom Material und der Schichtdicke der Schichten 39, 65 vorgegebenen Abstand zurückversetzt angeordnet ist. Dieser Abstand ist derart bemessen ist, dass die Innenkanten der Schichten 39, 65 nach der Einspannung des Dichtrings 1 , 45, 47 in deren im Drucksensor eingespannten Zustand bündig mit der inneren Mantelfläche des Entkopplungsrings 33, 49, 53 abschließen. Zur Veranschaulichung zeigt Fig. 1 den Dichtring 1 im eingespannten Zustand und die Figuren 2, 4 und 5 zeigen die Dichtringe 1 , 45, 47 jeweils vor deren Einbau im Drucksensor.
Diese Bemessung der radialen Breite der eingespannten Bereiche bietet den Vorteil einer im Wesentlichen hinterschneidungsfreien Innenfläche des Dichtrings 1 , 45, 47. Das ist insb. in Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Hygiene und/oder die Reinigbarkeit des Drucksensors von Vorteil. Zugleich bieten sie den Vorteil, dass durch die Einspannkräfte praktisch kein Schichtmaterial in den vom Dichtring 1 , 45, 47 umgegebenen Innenraum hineingedrückt wird, das durch Abrasion in das Medium gelangen könnte.
Bezugszeichenliste
Dichtring 35 Ummantelung
Öffnung 37 Bereich
Druckmesszelle 39 Schicht
Grundkörper 41 Nut
Druckkammer 43 Schlitz
Messmembran 45 Dichtring
Druckzuleitung 47 Dichtring
Elektrode 49 Entkopplungsring
Gegenelektrode 51 Strukturelement
Dichtfläche der Druckmesszelle 53 Entkopplungsring
Dichtfläche des Gegenkörpers 55 Ringbereich
Gegenkörper 57 Vorsprung
Gehäuse 59 Teilbereich
Druckfeder 61 Bereich
Druckring 63 Ummantelung
Ring 65 Schicht
Entkopplungsring