CH683034A5 - Membrane unit for a pressure sensor. - Google Patents

Membrane unit for a pressure sensor. Download PDF

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CH683034A5
CH683034A5 CH85392A CH85392A CH683034A5 CH 683034 A5 CH683034 A5 CH 683034A5 CH 85392 A CH85392 A CH 85392A CH 85392 A CH85392 A CH 85392A CH 683034 A5 CH683034 A5 CH 683034A5
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CH
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membrane
measuring
unit according
membrane unit
carrier
Prior art date
Application number
CH85392A
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German (de)
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Siegfried Merz
August Huber
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Landis & Gyr Business Support
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/02Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C41/14Dipping a core
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2027/00Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

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CH 683 034 A5 CH 683 034 A5

Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membraneinheit für einen Drucksensor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. The invention relates to a membrane unit for a pressure sensor of the type mentioned in the preamble of claim 1.

Solche Membraneinheiten werden vorteilhaft in Drucksensoren zur Messung des Druckes oder der mittleren Strömungsgeschwindigkeit in Flüssigkeiten und/oder Gasen in der Heizungs-, der Lüftungsund der Klimatechnik verwendet. Such membrane units are advantageously used in pressure sensors for measuring the pressure or the average flow rate in liquids and / or gases in heating, ventilation and air conditioning technology.

Eine Membraneinheit der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus WO 88/01 049 bekannt. Die Membraneinheit besteht aus einem in seiner ursprünglichen Form rechtkantigen Block aus einem Halbleitermaterial, in dem durch Abtragen von Material eine Messmembran ausgebildet ist, die von einem rahmenförmigen Membranträger eingefasst wird. A membrane unit of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from WO 88/01 049. The membrane unit consists of a block, which is rectangular in its original shape, made of a semiconductor material, in which, by removing material, a measuring membrane is formed, which is enclosed by a frame-shaped membrane carrier.

Im weiteren ist eine Membraneinheit dieser Art bekannt (US-PS 3 618 390), welche eine metallene Messmembran enthält, die in ein mehrteiliges Metallgehäuse eingespannt ist, und DE-OS 2 709 834 zeigt zwei komplementäre kugelige Schalenteilstücke aus Quarz, Glas oder Keramik, die zu einer Kapsel verschmolzen sind, welche unter Druck verformbar ist. Furthermore, a membrane unit of this type is known (US Pat. No. 3,618,390) which contains a metal measuring membrane which is clamped in a multi-part metal housing, and DE-OS 2 709 834 shows two complementary spherical shell sections made of quartz, glass or ceramic, which are fused into a capsule that is deformable under pressure.

Es ist auch bekannt (DE-OS 3 734 110 A1 und US-PS 4 809 555), Abdeckmembranen aus Kunststoff zum Schutz von Drucksensoren vor aggressiven Druckmedien einzusetzen. It is also known (DE-OS 3 734 110 A1 and US Pat. No. 4,809,555) to use plastic cover membranes to protect pressure sensors from aggressive pressure media.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine präzise und empfindliche Membraneinheit für Drucksensoren so zu gestalten, dass sie einzeln oder paarweise in kostengünstigen Drucksensoren einsetzbar und mit gleichen Kenndaten in grosser Stückzahl herstellbar ist. The invention has for its object to design a precise and sensitive membrane unit for pressure sensors so that it can be used individually or in pairs in inexpensive pressure sensors and can be produced in large numbers with the same characteristic data.

Die Erfindung besteht in den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The invention consists in the features specified in claim 1. Advantageous configurations result from the dependent claims.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Membraneinheit, 1 shows a cross section through a membrane unit,

Fig. 2 eine Variante einer Membraneinheit im Querschnitt, 2 shows a variant of a membrane unit in cross section,

Fig. 3 eine Variante eines Membranträgers im Querschnitt und Fig. 3 shows a variant of a membrane carrier in cross section and

Fig. 4 zwei übereinander angeordnete Membraneinheiten, welche einen Hohlraum einschliessen. Fig. 4 two membrane units arranged one above the other, which enclose a cavity.

Gleiche Dezimalzahlen in den Bezugszeichen bedeuten gleiche Teile. Identical decimal numbers in the reference symbols mean identical parts.

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen festen Membranträger, der ein durchgehendes Loch 2 mit einer Zentrumsachse 3 aufweist, wobei das Loch 2 eine erste Deckfläche 4 und eine zweite Deckfläche 5 des Membranträgers 1 durchdringt. Eine im wesentlichen parallel zur Zentrumsachse 3 auslenkbare Messmembran 6, die auf einer der beiden Seiten mindestens ein Wandlerelement 7 aufweist, ist im Loch 2 angeordnet und mit dem Membranträger 1 formschlüssig verbunden. In FIG. 1, 1 means a fixed membrane support which has a through hole 2 with a center axis 3, the hole 2 penetrating a first cover surface 4 and a second cover surface 5 of the membrane support 1. A measuring membrane 6, which can be deflected essentially parallel to the center axis 3 and has at least one transducer element 7 on one of the two sides, is arranged in the hole 2 and connected to the membrane carrier 1 in a form-fitting manner.

Eine Variante der Membraneinheit in der Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen in der Fig. 1 nur durch den Aufbau der Messmembran 6', welche aus einer ersten Membranschicht 8 und aus einer zweiten Membranschicht 9 besteht. Das Wandlerelement T ist zwischen den beiden Membranschichten 8 und 9 angeordnet. A variant of the membrane unit in FIG. 2 differs from that in FIG. 1 only by the structure of the measuring membrane 6 ', which consists of a first membrane layer 8 and a second membrane layer 9. The transducer element T is arranged between the two membrane layers 8 and 9.

Der Membranträger 1 (Fig. 1) bzw. V (Fig. 2) kann in einer in der Fig. 3 dargestellten Variante 1" ausgeführt sein, in welcher er aus einem zylindrischen Teil und einem kegelstumpfförmigen Teil besteht, so dass sich der äussere Durchmesser da des Membranträgers 1 " gegen die erste Deckfläche 4" hin verkleinert. The membrane carrier 1 (FIG. 1) or V (FIG. 2) can be designed in a variant 1 ″ shown in FIG. 3, in which it consists of a cylindrical part and a frustoconical part, so that the outer diameter because of the membrane carrier 1 "against the first cover surface 4" down.

Die äussere Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Teils und die Deckfläche 4" schliessen einen stumpfen Winkel a ein, der mit Vorteil 135° beträgt. Die Messmembran 6" ist wenigstens annähernd bündig mit der Deckfläche 4" am freien Ende des kegelstumpfförmigen Teils. Der Durchmesser d des Lochs 2" nimmt gegen die Deckfläche 4" hin immer mehr ab. Das Loch 2" weist innerhalb des kegelstumpfförmigen Teils vorteilhaft einen kugelzonenförmigen Raumteil mit zwei parallelen Begrenzungsflächen unterschiedlicher Grösse auf, von denen die kleinere mit einer Seite der Messmembran 6" zusammenfällt. Durch die Gestalt des kegelstumpfförmigen Teils mit dem kugelzonenförmigen Teil des Lochs 2" wird erreicht, dass die Messmembran 6" mit der ersten Deckfläche bündig und nicht zurückversetzt herstellbar ist. The outer circumferential surface of the frustoconical part and the top surface 4 "form an obtuse angle a, which is advantageously 135 °. The measuring membrane 6" is at least approximately flush with the top surface 4 "at the free end of the frustoconical part. The diameter d of the hole 2 "decreases more and more towards the top surface 4." The hole 2 "within the frustoconical part advantageously has a spherical zone-shaped part with two parallel boundary surfaces of different sizes, the smaller of which coincides with one side of the measuring membrane 6" of the frustoconical part with the spherical zone-shaped part of the hole 2 "is achieved that the measuring membrane 6" can be produced flush with the first cover surface and not set back.

Die Fig. 4 zeigt zwei gleiche Membraneinheiten, deren Membranträger 1 a und 1 b bündig übereinander angeordnet sind, so dass ihre Zentrumsachsen 3a und 3b zusammenfallen und ein Hohlraum 10 gebildet wird, welcher an die beiden Messmembranen 6a und 6b grenzt. Der Hohlraum 10 ist gasdicht verschlossen oder über einen Einlass 11, welcher mindestens in einem der beiden Membranträger 1a oder 1 b ausgebildet ist, einem Druckmedium von aussen zugänglich. FIG. 4 shows two identical membrane units, the membrane carriers 1 a and 1 b of which are arranged flush one above the other, so that their center axes 3a and 3b coincide and a cavity 10 is formed which borders on the two measuring membranes 6a and 6b. The cavity 10 is closed in a gas-tight manner or is accessible from the outside to a pressure medium via an inlet 11, which is formed in at least one of the two membrane supports 1a or 1b.

Die Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" bzw. 6a bzw. 6b besteht aus einem Polymer. Gut geeignet ist ein als AF-Polymer bezeichnetes Fluorpolymer, das aus einer ersten Gruppe mit einer Anzahl n Strukturen von The measuring membrane 6 or 6 'or 6 "or 6a or 6b consists of a polymer. A fluoropolymer referred to as an AF polymer, which consists of a first group with a number n structures of

2 2nd

5 5

10 10th

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20 20th

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45 45

50 50

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60 60

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CH 683 034 A5 (F-C-F)2 CH 683 034 A5 (F-C-F) 2

I I.

und einer zweiten Gruppe mit einer Anzahl m Strukturen von and a second group with a number of m structures of

(F3C)2-C-(0-C-F)2 (F3C) 2-C- (0-C-F) 2

I I.

aufgebaut ist und folgende Strukturformel aufweist: is structured and has the following structural formula:

rF rF

Fi Fi

Fi Fi

-C- - -C- -

F FJ n L _J m F FJ n L _J m

O O O O

F-C-F F-C-F F-C-F F-C-F

(S1 ) (S1)

AF-Polymer ist beispielsweise unter der Bezeichnung Teflon (geschützte Marke von Du Pont) AF in unterschiedlich löslichen Varianten auf dem Markt und beispielsweise in der Schrift «Teflon AF, Amor-phous Fluoropolymer, A New Generation Of Teflon Fluorocarbon Resins For High Performance» der Firma Du Pont und im Fachartikel «Teflon AF, eine neue Generation von Fluorpolymeren» von Dr. Paul Korinek (cav, Juni 1990, Seite 21 bis 23) beschrieben. AF-Polymer is, for example, marketed under the name Teflon (registered trademark of Du Pont) AF in differently soluble variants and, for example, in the publication "Teflon AF, Amorphous Fluoropolymer, A New Generation Of Teflon Fluorocarbon Resins For High Performance" Du Pont and in the article "Teflon AF, a new generation of fluoropolymers" by Dr. Paul Korinek (cav, June 1990, pages 21 to 23).

Dadurch, dass die Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" bzw. 6a bzw. 6b aus einem geeigneten Polymer ist, kann zu deren Herstellung mit Vorteil das im folgenden beschriebene Verfahren angewendet werden. Because the measuring membrane 6 or 6 'or 6 "or 6a or 6b is made of a suitable polymer, the method described below can advantageously be used to produce it.

Das Polymer wird in einem geeigneten Lösemittel derart gelöst, dass eine blasenfreie Lösung mit einer bestimmten Konzentration entsteht. Der eingehend entfettete Membranträger 1 bzw. 1 ' bzw. 1 " wird bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die Lösung getaucht und mit vorbestimmter Geschwindigkeit derart aus der Lösung herausgezogen, dass das Loch 2 bzw. 2' bzw. 2" durch einen membranartigen Film, welcher mindestens eine erste Schicht der Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" ist, verschlossen wird. Die Dicke des Films und seine mechanischen Eigenschaften sind durch die Konzentration, die Eintauchtiefe und die Geschwindigkeit beim Herausziehen beeinflussbar. The polymer is dissolved in a suitable solvent in such a way that a bubble-free solution with a certain concentration is formed. The thoroughly degreased membrane carrier 1 or 1 'or 1 "is dipped into the solution up to a certain immersion depth and pulled out of the solution at a predetermined speed in such a way that the hole 2 or 2' or 2" through a membrane-like film, which is at least a first layer of the measuring membrane 6 or 6 'or 6 ", is closed. The thickness of the film and its mechanical properties can be influenced by the concentration, the immersion depth and the speed when pulling out.

Die auf diese Weise hergestellte Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" ist frei von Verspannungen und formschlüssig fest mit dem Membranträger 1 bzw. V bzw. 1" verbunden. Es werden keine zusätzlichen Befestigungsmittel benötigt, welche die Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" nachträglich verspannen könnten oder welche die guten Elastizitätseigenschaften des Polymers am Rand der Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" verdecken würden. The measuring membrane 6 or 6 ′ or 6 ″ produced in this way is free of tension and positively connected to the membrane carrier 1 or V or 1 ″. No additional fasteners are required which could subsequently brace the measuring membrane 6 or 6 'or 6 "or which would hide the good elastic properties of the polymer at the edge of the measuring membrane 6 or 6' or 6".

Nach einem Trocknungsvorgang kann die Dicke des Films durch weitere Schichten wiederholt ver-grössert werden, indem der Film erneut in die Lösung getaucht wird oder indem die Lösung auf den Film aufgetropft oder aufgesprüht wird. Eine besonders glatte Oberfläche des Films wird erreicht, wenn dieser abschliessend in eine Polymer-Lösung geringer Konzentration, oder gar in reines Lösungsmittel getaucht wird. After a drying process, the thickness of the film can be increased repeatedly by further layers, by dipping the film again in the solution or by dropping or spraying the solution onto the film. A particularly smooth surface of the film is achieved if it is finally immersed in a polymer solution of low concentration, or even in pure solvent.

Bevor das Wandierelement 7 bzw. 7' bzw. 7" angebracht wird, muss die Messmembran genügend getrocknet sein. Before the wall element 7 or 7 'or 7 "is attached, the measuring membrane must have dried sufficiently.

3 3rd

5 5

10 10th

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25 25th

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CH 683 034 A5 CH 683 034 A5

Bei der Herstellung der Messmembran 1 bzw. V bzw. 1" werden gute Resultate erreicht, wenn das Polymer Teflon AF 1600 ist, welches in einem Konzentrationsbereich von 1 bis 10 Gewichts-Prozenten im umweltverträglichen (für die Ozonschicht unschädlichen) Lösemittel Fluorinert FC-75 oder FC-77 gelöst ist. Der Trocknungsvorgang vor dem Vergrössern der Dicke des Films wird mit Vorteil in einer ersten Stufe bei Raumtemperatur und in einer zweiten Stufe etwa 40 K unter dem Siedepunkt des Lösungsmittels ausgeführt. Abschliessend wird vorteilhaft in einem Vakuumofen bei einer Temperatur zwischen 50°C und 150°C und einem Druck zwischen 10 Pa und 100 Pa getrocknet. In the production of the measuring membrane 1 or V or 1 ", good results are achieved if the polymer is Teflon AF 1600, which is in a concentration range of 1 to 10 percent by weight in the environmentally compatible (harmless to the ozone layer) solvent Fluorinert FC-75 or FC-77 .. The drying process before increasing the thickness of the film is advantageously carried out in a first stage at room temperature and in a second stage about 40 K below the boiling point of the solvent 50 ° C and 150 ° C and a pressure between 10 Pa and 100 Pa dried.

Das Wandlerelement 7 bzw. 7' bzw. 7" ist bekannterweise ein Dehnungsmessstreifen, ein optischer Reflektor oder eine leitende Schicht, welche als eine der Platten eines Kondensators dient. The transducer element 7 or 7 'or 7 "is known to be a strain gauge, an optical reflector or a conductive layer, which serves as one of the plates of a capacitor.

Ein optischer Reflektor oder eine leitende Schicht wird durch ein bekanntes Dünnfilmverfahren, beispielsweise durch Aufdampfen, galvanisches Abscheiden oder Sputtern von Aluminium, Gold, einem Platinmetall oder einem anderen geeigneten Metall angefertigt. Die Dicke der leitenden Schicht liegt mit Vorteil im Bereich von etwa 20 nm bis 200 nm. An optical reflector or a conductive layer is produced by a known thin film process, for example by vapor deposition, electrodeposition or sputtering of aluminum, gold, a platinum metal or another suitable metal. The thickness of the conductive layer is advantageously in the range from about 20 nm to 200 nm.

Die zweite Membranschicht 9 (Fig. 2) wird nach dem Anbringen des Wandierelements 7' durch Tauchen in die Lösung oder durch Aufsprühen oder Auftropfen der Lösung aufgebracht. The second membrane layer 9 (FIG. 2) is applied after the attachment of the converting element 7 'by dipping into the solution or by spraying or dripping on the solution.

Wenn das Wandlerelement 7 bzw. 7' ein Dehnungsmessstreifen ist, wird der Membranträger bevorzugt nach der Fig. 2 ausgeführt. Dabei wird der Dehnungsmessstreifen auf die erste Membranschicht 8 gelegt und in seiner Lage durch Fixierung seiner elektrischen Anschlüsse festgehalten, worauf die zweite Membranschicht 9 so aufgebracht wird, dass der Dehnungsmessstreifen zwischen den beiden Membranschichten 8 und 9 liegt. If the transducer element 7 or 7 'is a strain gauge, the membrane carrier is preferably designed according to FIG. 2. The strain gauge is placed on the first membrane layer 8 and held in place by fixing its electrical connections, to which the second membrane layer 9 is applied so that the strain gauge lies between the two membrane layers 8 and 9.

Auf Wunsch kann der Dehnungsmessstreifen in einer bekannten Art, beispielsweise durch Ätzen eines fototechnisch angebrachten Musters in eine an der ersten Membranschicht 8 bzw. auf der Messmembran 6 bzw. 6" aufgebrachten Metallschicht, direkt mit der Membraneinheit hergestellt werden. If desired, the strain gauge can be produced directly with the membrane unit in a known manner, for example by etching a photo-technically applied pattern into a metal layer applied to the first membrane layer 8 or to the measurement membrane 6 or 6 ".

Die Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" kann auch durch Giessen eines flüssigen Polymers - vorteilhaft durch Giessen des flüssigen AF-Polymers - hergestellt werden. Dabei wird mit Vorteil der Membranträger 1 bzw. 1' bzw. 1" mindestens als ein Teil der Giessform benutzt, so dass zwischen der Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" und dem Membranträger 1 bzw. V bzw. 1" eine formschlüssige Verbindung entsteht. The measuring membrane 6 or 6 'or 6 "can also be produced by casting a liquid polymer - advantageously by casting the liquid AF polymer. The membrane carrier 1 or 1' or 1" is advantageously at least one part the casting mold, so that a positive connection is created between the measuring membrane 6 or 6 'or 6 "and the membrane carrier 1 or V or 1".

Bei der in der Fig. 1 bzw. in der Fig. 2 gezeigten Membraneinheit wird die Messmembran 6 bzw. 6' in einem Drucksensor auf der einen Seite von einem ersten Druckmedium mit einem Druck pi beaufschlagt, während auf der andern Seite der Messmembran 6 bzw. 6' ein Druck p2 eines zweiten Druckmediums wirkt. Eine Druckdifferenz P1-P2 verursacht in den Messmembranen 6 bzw. 6' eine Kraft, welche im Wandlerelement in bekannter Art einen von der Druckdifferenz pi-p2 abhängigen Signalhub bewirkt. In the membrane unit shown in FIG. 1 or in FIG. 2, the measurement membrane 6 or 6 'is acted upon by a pressure pi on one side with a pressure pi in a pressure sensor, while on the other side of the measurement membrane 6 or 6 6 'a pressure p2 of a second pressure medium acts. A pressure difference P1-P2 causes a force in the measuring diaphragms 6 and 6 ', which in the transducer element in a known manner causes a signal swing dependent on the pressure difference pi-p2.

Die in der Fig. 4 gezeigte Membraneinheit ist besonders vorteilhaft, wenn die Membranträger 1a und 1b gemäss der in der Fig. 3 gezeigten Variante ausgebildet sind und wenn die Wandlerelemente 7a und 7b leitende Schichten sind, welche zusammen einen Kondensator bilden, dessen Kapazität relativ hoch sein kann, da ein Abstand der beiden leitenden Schichten durch diese Bauweise auf Wunsch sehr klein gestaltet werden kann. The membrane unit shown in FIG. 4 is particularly advantageous if the membrane supports 1a and 1b are designed in accordance with the variant shown in FIG. 3 and if the converter elements 7a and 7b are conductive layers which together form a capacitor, the capacitance of which is relatively high can be, since a distance between the two conductive layers can be made very small by this design if desired.

Ein erstes Druckmedium mit einem Druck p2 im Hohlraum 10 beaufschlagt die Messmembran 6a bzw. 6b auf der einen Seite, während auf der anderen Seite der Messmembran 6a bzw. 6b ein Druck pi eines zweiten Druckmediums wirkt. Eine Druckdifferenz pr-p2 verursacht in den Messmembranen 6a und 6b einander entgegengesetzte Kräfte, welche die Messmembranen 6a und 6b gegengleich auslenken und dadurch beim Kondensator eine grosse Kapazitätsänderung und damit einen von der Druckdifferenz pi-p2 abhängigen grossen Signalhub bewirken. A first pressure medium with a pressure p2 in the cavity 10 acts on the measuring membrane 6a or 6b on one side, while a pressure pi of a second pressure medium acts on the other side of the measuring membrane 6a or 6b. A pressure difference pr-p2 causes opposing forces in the measuring diaphragms 6a and 6b, which deflect the measuring diaphragms 6a and 6b in opposite directions and thereby cause a large change in capacitance in the capacitor and thus a large signal swing dependent on the pressure difference pi-p2.

Die äussere Form des Membranträger 1 bzw. V bzw. 1" bzw. 1a bzw. 1b ist, ohne dessen Funktion zu beeinträchtigen, in weiten Grenzen an die besonderen Erfordernisse anpassbar, welche sich beispielsweise durch Einbaumittel eines Gehäuses ergeben. Gut anpassbar ist die Deckfläche 5 bzw. 5' bzw. 5" bzw. 5a bzw. 5b. The outer shape of the membrane carrier 1 or V or 1 "or 1a or 1b can be adapted within wide limits to the special requirements which result, for example, from installation means of a housing, without impairing its function. The cover surface is easily adaptable 5 or 5 'or 5 "or 5a or 5b.

Je nach den gewünschten Eigenschaften ist der Mernbranträger 1 bzw. V bzw. 1" bzw. 1a bzw. 1b aus einem Metall oder aus einem Kunststoff. Depending on the desired properties, the membrane support 1 or V or 1 "or 1a or 1b is made of a metal or a plastic.

Die beschriebene Membraneinheit lässt sich einzeln oder auch paarweise in unterschiedlich gestaltbaren Drucksensoren bei verschiedenen Wandlerprinzipien einsetzen. Durch die Wahl eines geeigneten Polymers für die Messmembran 6 bzw. 6' bzw. 6" bzw. 6a bzw. 6b ist diese in vielen Druckmedien korrosionssicher einsetzbar. Im weiteren ist das Wandlerelement 7' zwischen den beiden Membranschichten 8 und 9 gegenüber dem Druckmedium elektrisch isoliert und korrosionssicher angeordnet. Der Membranträger 1 bzw. V bzw. 1" bzw. 1a bzw. 1b ist mit bekannten Verfahren wie beispielsweise Stanzen oder Prägen in grosser Stückzahl kostengünstig herstellbar. The membrane unit described can be used individually or in pairs in differently designed pressure sensors with different transducer principles. By selecting a suitable polymer for the measuring membrane 6 or 6 'or 6 "or 6a or 6b, it can be used in many printing media in a corrosion-resistant manner. Furthermore, the transducer element 7' between the two membrane layers 8 and 9 is electrical with respect to the printing medium insulated and arranged corrosion-proof. The membrane carrier 1 or V or 1 "or 1a or 1b can be produced inexpensively in large quantities using known methods such as stamping or embossing.

Es ist vorteilhaft auf einem Blechstreifen eine grössere Anzahl a Löcher 2 bzw. 2' bzw. 2" bzw. 2a bzw. 2b auszubilden, in mindestens einem Tauchvorgang oder durch Giessen die Anzahl a Messmembranen 6 bzw. 6' bzw. 6" bzw. 6a bzw. 6b gemeinsam in der beschriebenen Art auszubilden, die Wandlerelemente 7 bzw. 7' bzw. 7a bzw. 7b anzuordnen und abschliessend die Anzahl a Membraneinheiten auszustanzen. Werden die Membraneinheiten paarweise (Fig. 4) für einen kapazitiven Drucksensor eingesetzt, so wird die mittlere Kapazität durch die Dicke des Blechstreifens bestimmt. It is advantageous to form a larger number a holes 2 or 2 'or 2 "or 2a or 2b on a sheet metal strip, in at least one immersion process or by casting the number a measuring membranes 6 or 6' or 6" or Form 6a or 6b together in the manner described, arrange transducer elements 7 or 7 'or 7a or 7b and finally punch out the number a of membrane units. If the membrane units are used in pairs (FIG. 4) for a capacitive pressure sensor, the average capacitance is determined by the thickness of the sheet metal strip.

4 4th

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

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CH 683 034 A5 CH 683 034 A5

Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Membraneinheit für einen Drucksensor, mit einer Messmembran (6; 6'; 6"), die mit einem elektrischen Wandlerelement (7; 7'; 7") versehen ist, und mit einem Membranträger (1; 1'; 1"), der ein durchgehendes Loch (2; 2'; 2") aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmembran (6; 6'; 6") aus einem Polymer besteht, im Loch (2; 2'; 2") des Membranträgers (1; 1'; 1") aufgespannt ist und mit diesem ohne zusätzliche Befestigungsmittel fest verbunden ist.1. Membrane unit for a pressure sensor, with a measuring membrane (6; 6 '; 6 "), which is provided with an electrical transducer element (7; 7'; 7"), and with a membrane carrier (1; 1 '; 1 ") , which has a through hole (2; 2 '; 2 "), characterized in that the measuring membrane (6; 6'; 6") consists of a polymer in the hole (2; 2 '; 2 ") of the membrane carrier ( 1; 1 '; 1 ") is clamped and is firmly connected to it without additional fastening means. 2. Membraneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmembran (6; 6'; 6") aus AF-Polymer ist.2. Membrane unit according to claim 1, characterized in that the measuring membrane (6; 6 '; 6 ") is made of AF polymer. 3. Membraneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerelement (7; 7'; 7") an einer Seite an die Messmembran (6; 6'; 6") angebracht ist.3. Membrane unit according to claim 1 or 2, characterized in that the transducer element (7; 7 '; 7 ") is attached on one side to the measuring membrane (6; 6'; 6"). 4. Membraneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmembran (6') aus zwei Membranschichten (8; 9) besteht und das Wandlerelement (7') zwischen den beiden Membranschichten (8; 9) angeordnet ist.4. Membrane unit according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring membrane (6 ') consists of two membrane layers (8; 9) and the transducer element (7') is arranged between the two membrane layers (8; 9). 5. Membraneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerelement (7; 7'; 7") ein Dehnungsmessstreifen ist.5. Membrane unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transducer element (7; 7 '; 7 ") is a strain gauge. 6. Membraneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerelement (7; 7'; 7") eine elektrisch leitende Schicht ist.6. Membrane unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transducer element (7; 7 '; 7 ") is an electrically conductive layer. 7. Membraneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmembran (6; 6'; 6") wenigstens annähernd bündig in eine erste von zwei vom Loch (2; 2'; 2") durchstosse-nen Deckflächen (4; 4'; 4"; 5; 5'; 5") des Membranträgers (1; 1'; 1") übergeht und dass sich der Durchmesser des Lochs (2; 2'; 2") und der äussere Durchmesser des Membranträgers (1; 1'; 1") gegen die erste Deckfläche (4; 4'; 4") hin verkleinern.7. Membrane unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring membrane (6; 6 '; 6 ") is at least approximately flush in a first of two cover surfaces (2; 2'; 2") pierced by the hole (2; 2 '; 2 "). 4; 4 '; 4 "; 5; 5'; 5") of the membrane carrier (1; 1 '; 1 ") and that the diameter of the hole (2; 2'; 2") and the outer diameter of the membrane carrier Reduce (1; 1 '; 1 ") towards the first cover surface (4; 4'; 4"). 8. Verfahren zur Herstellung einer Membraneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranträger (1; 1'; 1") in flüssiges Polymer getaucht und mit vorbestimmter Geschwindigkeit derart wieder herausgezogen wird, dass sich die Messmembran (6; 6'; 6") ausbildet.8. A method for producing a membrane unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the membrane carrier (1; 1 '; 1 ") is immersed in liquid polymer and is pulled out again at a predetermined speed such that the measuring membrane (6; 6 '; 6 "). 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Messmembran (6; 6'; 6") durch mehrmaliges Tauchen in flüssiges Polymer vergrössert wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the thickness of the measuring membrane (6; 6 '; 6 ") is increased by repeated dipping in liquid polymer. 55
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10114666A1 (en) * 2001-03-23 2002-09-26 Bernhard Trier Differential pressure sensor used in washing machines or dishwashers comprises a membrane which supports a conversion unit separated from the medium by a coating
DE10114665A1 (en) * 2001-03-23 2002-09-26 Bernhard Trier Pressure sensor for determining absolute or relative pressure comprises a coating applied onto a conversion device on a membrane in a sputter, plasma coating, dip coating, and/or film coating process step
DE10252023B3 (en) 2002-11-06 2004-07-15 Metallux Gmbh pressure sensor
DE102007011472A1 (en) 2007-03-07 2008-09-11 Metallux Ag Pressure-sensitive membrane for electronic sensor i.e. pressure sensor, in e.g. medical technology, has wheat stone measuring bridge with components e.g. resistor components, made of polymer directly applied on plastic foil

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2043239A (en) * 1979-01-03 1980-10-01 Univ Manchester Transducer
DE3108017C2 (en) * 1981-03-03 1988-07-07 Fissler Gmbh, 6580 Idar-Oberstein Pressure display device on a pressure cooker
US4852581A (en) * 1987-12-14 1989-08-01 Medex, Inc. Pressure transducer with conductive polymer bridge
US4862500A (en) * 1988-05-16 1989-08-29 May Engineering Company Telephone jack lock-out plug
DE3817560A1 (en) * 1988-05-24 1989-11-30 Braeutigam Hans Juergen Dr Ing METHOD FOR THE PRODUCTION OF TUBE MEMBRANES FROM SILICONE RUBBER WITH A MECHANICAL WALL REINFORCEMENT, TRAINING OF TUBE MEMBRANES WITH A MECHANICAL WALL REINFORCEMENT, AND USE OF THESE TUBE MEMBRANES
FR2638523B1 (en) * 1988-11-03 1991-02-01 Serbe PRESSURE MICROSENSOR, ESPECIALLY FOR MEDICAL STUDIES
DE4016953A1 (en) * 1990-05-25 1991-11-28 Itt Ind Gmbh Deutsche Electronic device with electromagnetic screening - using insulating and conductive pref. epoxy¨ resin layers

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