CH704445A1 - Drucksensor. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor zur Messung eines Betriebsdrucks (P) eines heissen Prozessmediums. Er umfasst ein Gehäuse (3) sowie eine darin angeordnete, radial durch einen Ringspalt (4) vom Gehäuse (3) getrennte Messeinrichtung, welche mediumseitig ein Druckübertragungselement (51) und in Druckrichtung dahinter angeordnet ein Messelement (52) umfasst. Der Ringspalt (4) ist zwischen dem Gehäuse (3) und dem Druckübertragungselement (51) mediumseitig durch eine Dichtmembran (6) gegen ein Prozessmedium abgedichtet. Erfindungsgemäss ist eine Wärmeleitbrücke (7) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Schicht an oder in einem Bauteil (6) des Drucksensors zwischen dem Druckübertragungselement (51) und dem Gehäuse (3) vorgesehen.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, insbesondere einen piezoelektrischen, piezoresistiven oder optischen Drucksensor zur Messung eines Betriebsdrucks «eines heissen Prozessmediums.

Stand der Technik

[0002] Im Stand der Technik ist eine Vielzahl unterschiedlicher Drucksensoren zur Messung eines Betriebsdrucks in heissen und oftmals auch chemisch aggressiven. Prozessmedien bekannt.

[0003] Die Sensoren sind dabei sehr hohen Wärmeströmen ausgesetzt, die nur durch den Sensor selbst zur Montagestelle des Sensors, der zum Beispiel am Brennraum einer Brennkraftmaschine in einer Montageöffnung angeordnet sein kann, abgeleitet werden können. Insbesondere in Brennkraftmaschinen wie Verbrennungsmotoren sind die Sensoren an ihren Fronten sehr hohen Temperaturen ausgesetzt. Deren Wärmeflüsse dringen teilweise in die Sensoren ein und verursachen eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften der Teile, die dem Brennraum ausgesetzt sind. So ist beispielsweise in der Regel eine Membran frontseitig am Sensor angebracht. Sie stützt sich an einem mittig angeordneten Druckübertragungselement am Messelement ab und dichtet das Gehäuse zum Brennraum hin ab. Durch die Erwärmung der Membrane wird ein Fehlsignal erzeugt.

[0004] Zur Lösung dieser Probleme sind verschiedene Ansätze bekannt. So wird zum Beispiel in der AT 504 485 A4 ein piezoelektrischer Drucksensor vorgeschlagen, welcher in einem hinteren Ringspalt zwischen dem Aussengehäuse und einem Innentopf des Sensors Fluide wie Gallium, Natrium oder auch hochtemperaturbeständige Öle zur Wärmeableitung in das Aussengehäuse vorsieht.

[0005] Mit diesem und ähnlichen Lösungsvorschlägen konnten die vorgenannten Probleme zwar reduziert werden, allerdings sind derartige Lösungen sehr aufwendig bezüglich der Konstruktion der Sensoren, damit teuer und machen die Sensoren aufgrund der zusätzlichen Komponenten auch Fehler anfälliger.

Darstellung der Erfindung

[0006] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Drucksensor vorzuschlagen, bei dem die aus dem Stand der Technik bekannten Fehlmessungen, bedingt durch eine hohe mittlere Wärmebelastung und/oder durch zyklische lokale Erwärmungen, verringert werden, wobei die Konstruktion des Sensors möglichst einfach gehalten werden soll.

[0007] Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des Hautpanspruchs beschrieben.

[0008] Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

[0009] Die Erfindung betrifft somit einen Drucksensor, insbesondere einen piezoelektrischen, piezoresistiven oder optischen Drucksensor zur Messung eines Betriebsdrucks eines heissen Prozessmediums. Dabei ist im Inneren eines Gehäuses des Drucksensors eine durch einen Ringspalt vom Gehäuse radial getrennte Messeinrichtung mit einem Druckübertragungselement und einem Messelement vorgesehen, wobei der Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Druckübertragungselement durch eine Dichtmembran gegen das Prozessmedium abgedichtet ist. Erfindungsgemäss ist zwischen dem Druckübertragungselement und dem Gehäuse eine Wärmeleitbrücke aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen. Diese Wärmeleitbrücke ist als Schicht an oder in einem Bauteil des Drucksensors angeordnet. Da dieses Bauteil bereits eine andere Funktion im Drucksensor erfüllt, in der Regel ist es ein tragendes Bauteil, muss somit kein zusätzliches Bauteil im Sensor eingesetzt werden.

[0010] Durch den Einsatz der erfindungsgemässen Wärmeleitbrücke werden die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme mit der Wärmeableitung auf konstruktiv einfache Weise gelöst. Der erfindungsgemässe Sensor umfasst keine zusätzlichen mechanischen Bauteile. Vielmehr wird eine verbesserte Wärmeableitung zwischen dem Gehäuse und dem Druckübertragungselement durch die erfindungsgemässe Wärmeleitbrücke bewerkstelligt, die durch eine gut wärmeleitende Schicht realisiert ist, die zur Ableitung der Wärme eine Wärmebrücke zwischen dem Druckübertragungselement und dem Gehäuse des Sensors herstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0011] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: <tb>Fig. 1<sep>ein aus dem Stand der Technik bekannter Drucksensor; <tb>Fig. 2a-c<sep>ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Drucksensors mit Membranbeschichtung in drei verschiedenen Ausführungen; <tb>Fig. 3<sep>ein weiteres erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel mit einem entkoppelten Innenaufbau; <tb>Fig. 4<sep>ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel mit Wärmeisolation und/oder Wärmeisolationseinlage; <tb>Fig. 5<sep>ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel mit Vorspannelement; <tb>Fig. 6<sep>ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel mit zentraler Vorspannschraube oder -bolzen; <tb>Fig. 7<sep>Laminatschicht eines Bauteils mit innen liegender wärmeleitenden Schicht.

[0012] Zur besseren Unterscheidung der Erfindung vom Stand der Technik sind diejenigen Bezugszeichen, die sich auf Merkmale bekannter Sensoren gemäss Fig. 1beziehen, mit einem Hochkomma versehen, während Bezugszeichen zu Merkmalen erfindungsgemässer Drucksensoren kein Hochkomma tragen.

[0013] In Fig. 1 ist ein bekannter Drucksensor 1 ́, ein piezoelektrischer oder piezoresistiver Drucksensor 1 ́ zur Messung eines Betriebsdrucks P ́ eines Prozessmediums 2 ́ dargestellt. Der Betriebsdruck P ́ wirkt dabei, wie die Pfeile andeuten, auf ein Druckübertragungselement 51 ́, das den Betriebsdruck P’ auf ein im Inneren des Gehäuses 3 ́ des Drucksensors 1 ́ angeordnetes Messelement 52 ́ überträgt. Das Druckübertragungselement 51 ́ bildet zusammen mit mindestens einem Messelement 52 ́, das zum Beispiel ein piezoelektrisches oder piezoresistives Messelement 52 ́ ist, die Messeinrichtung 5 ́. Die Messeinrichtung 5 ́ ist durch einen radialen Ringspalt 4 ́ vom Gehäuse 3 ́ getrennt, wobei das Innere des Gehäuses 3 ́ durch eine am Ringspalt 4 ́ angeordnete Dichtmembran 6 ́ gegen das Prozessmedium 2 ́ abgedichtet ist.

[0014] Die Messelemente 52 ́ sind dabei jeweils an einer ladungsabgebenden Seitenfläche 501 ́ und der dazugehörigen krafteinleitenden Fläche 500 ́ mit einer Elektrode 8 ́ versehen, die einerseits die an den ladungsabgebenden Seitenflächen 501 ́ im Betriebszustand erzeugten elektrischen Messladungen ableiten und im Bereich der krafteinleitenden Flächen 500 ́ gleichzeitig eine mechanische Anpassung an die Auflagerflächen am Druckübertragungselement 51 ́ bzw. am Auflagerelement 10 ́ gewährleisten. Die Messelemente 52 ́ sind dabei beispielsweise in bekannter Weise durch eine Vorspannfeder 9 ́ vorgespannt.

[0015] Bei einem bekannten Drucksensor 1 ́ kann dabei die Wärmeabfuhr aus dem Druckübertragungselement 51 ́, die unmittelbar am temperaturempfindlichen Messelement 52 ́ liegt, nur über relativ schlecht wärmeleitende Bauteile erfolgen. Die Dichtmembran 6 ́ ist aufgrund ihrer Funktion relativ dünn und aus schlecht wärmeleitendem Material gefertigt. Die Messelement Vorspannfeder 9 ́ ist ebenfalls dünn und schlecht wärmeleitend. Die Messelement-Stäbe 52 ́ haben zwar einen relativ grossen Wärmeleitquerschnitt, aber extrem schlechte Wärmeleitwerte, da die Messelemente 52 ́ sehr schlecht wärmeleitende Kristalle sind.

[0016] Anhand der Fig. 2a-c ist ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Drucksensors 1 schematisch dargestellt. Der Drucksensor 1 gemäss Fig. 2 ist zum Beispiel ein piezoelektrischer, ein piezoresistiver oder ein optischer Drucksensor 1 zur Messung eines Betriebsdrucks P eines Prozessmediums 2. Der erfindungsgemässe Drucksensor 1 kann zum Beispiel in einer Montageöffnung einer Brennkraftmaschine angeordnet sein, um den Betriebsdruck P eines Verbrennungsgases 2 im Brennraum der Brennkraftmaschine zu messen.

[0017] Im Inneren eines Gehäuses 3 des Drucksensors 1 ist eine durch einen Ringspalt 4 vom Gehäuse 3 radial getrennte Messeinrichtung mit einem Druckübertragungselement 51 und einem Messelement 52 vorgesehen, wobei der Ringspalt 4 zwischen dem Gehäuse 3 und dem Druckübertragungselement 51 in an sich bekannter Weise durch eine Dichtmembran 6 gegen das Prozessmedium 2 abgedichtet ist, welche in der Regel auch die erforderliche Vorspannung auf das Messelement sichert. Ein Zugangskanal 53 für Messelement-Leitungen gewährleistet die Weiterleitung der Messsignale vom Messelement 52.

[0018] Im speziellen Beispiel der Fig. 2ist das Messelement 52 in Form stangenförmiger Kristalle 52 ausgebildet. Anstelle des dargestellten piezoelektrischen oder piezoresistiven Messelements 52 kann auch ein optisches Messelement verwendet werden. Dieses ist beispielsweise ein Faserende eines Lichtleiters 53, das beabstandet vom Druckübertragungselement 51 fest mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Durch optische Abstandsmessung zum Druckübertragungselement 51 kann auf den aktuellen Druck im Prozessmedium geschlossen werden. Der Lichtleiter 53 kann in dem als Zugangskanal 53 dargestellten Bereich im Gehäuse 3 angeordnet sein, wobei dann das Element 52 entfällt und das eigentliche Messelement 52 das Faserende ist, dessen Abstand allerdings nahe am Druckübertragungselement 51 angeordnet sein soll. Auf eine separate Figur wurde verzichtet. Jedes der dargestellten Beispiele der Fig. 2und 4 kann als optischer Sensor ausgestaltet sein.

[0019] Dabei versteht sich von selbst, dass das Messelement 52 auch in jeder anderen, an sich bekannten Ausführungsform realisiert werden kann. So kann das Messelement 52 zum Beispiel auch als ein Stapel von Kristallen 52 ausgebildet sein, der bevorzugt mit einer Vorspannschraube 91 mechanisch vorgespannt ist, wie in Fig. 6 dargestellt. Dabei versteht sich von selbst, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel der Stapel von Kristallen 52 auch mittels einer Messelement-Vorspannfeder 9 vorgespannt sein kann, wie in Fig. 5 dargestellt, oder die stangenförmigen Kristalle 52 gemäss Fig. 2 und Fig. 3 und 4auch mittels einer Vorspannschraube 91 oder Vorspannfeder 9 mechanisch vorgespannt sein können. Zudem kann, wie in Fig. 3dargestellt, die Vorspannung der Messelemente 52 auch durch einen Innenaufbau 13 realisiert werden, der nur frontseitig mit dem Gehäuse 1 verbunden ist und die Dichtmembran 6 mit einschliesst. Auch hier können die Messelemente 52 als Stapel von Ringen oder als Stäbe ausgestaltet sein.

[0020] Wesentlich ist, dass gemäss der vorliegenden Erfindung zwischen dem Druckübertragungselement 51 und dem Gehäuse 3 eine gut leitende Wärmeleitbrücke 7 vorgesehen ist, welche die Wärmeleitung zwischen dem Druckübertragungselement 51 und dem Gehäuse 3 signifikant erhöht. Diese Wärmeleitbrücke 7 ist als Schicht an oder in einem bereits vorhandenen Bauteil 6, 9, 91, 13 des Drucksensors 1 angeordnet. Dieses Bauteil kann insbesondere eine Dichtmembran 6, eine Vorspannfeder 9, eine Vorspannschraube 91 oder ein Innenaufbau 13 sein. Erfindungsgemäss ist die Wärmeleitbrücke 7 als Schicht in oder an diesem Bauteil 6, 9, 91, 13 angeordnet. Insbesondere kann dieses Bauteil 6, 9, 91, 13 mit dieser Wärmeleitbrücke 7 beschichtet sein oder diese Wärmeleitbrücke 7 als innere Laminatschicht aufweisen, wie in Fig. 7dargestellt.

[0021] Die Wärmeleitbrücke 7 soll vorzugsweise derart dimensioniert sein, dass die gesamte Wärme, die im Einsatz in einem heissen Prozessraum über das mit der Wärmeleitbrücke 7 verbundene Bauteil 6, 9, 91, 13 vom Druckübertragungselement 51 zum Gehäuse 3 fliesst, durch die Wärmeleitbrücke 7 um mindestens 20% erhöht wird.

[0022] Um dies zu erreichen wird beispielsweise vorgeschlagen, dass die Wärmeleitbrücke 7 eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/mK oder sogar mindestens 200 W/mK hat bei einer Schichtdicke von mindestens 1 Mikrometer oder besser noch mehr als 5 Mikrometer. Je nach Dimensionierung der Komponenten und nach der Wahl der Materialien der Wärmeleitschicht können auch andere Schichtdicken zum Ziel führen.

[0023] Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2a-c ist die Wärmeleitbrücke 7 an der Dichtmembran 6 vorgesehen: In Fig. 2amediumseitig, in Fig. 2bebenfalls mediumseitig, aber hier durchgehend über die ganze Sensorfront, sodass die Wärmeleitbrücke 7 die Dichtmembran 6, das Druckübertragungselement 51 und das Gehäuse 3 mediumseitig vollständig überdeckt. In Fig. 2c ist die Wärmeleitbrücke 7 im Inneren des Gehäuses 3 an der Dichtmembran 6 zwischen dem Gehäuse 3 und dem Druckübertragungselement 51 vorgesehen. All diese Wärmeleitbrücken 7 verlaufen radial. So kann die Wärme auf direktem Weg seitlich abgeführt werden, ohne dass sie weit ins Innere des Sensors gelangt.

[0024] Die Wärme fliesse stets von heissen Regionen, auch Hot Spots genannt, in kühlere Regionen, sogenannte Wärmesenken. Diese Wärmesenken befinden sich beispielsweise im Werkstück, in dem der Drucksensor montiert ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn dieser gekühlt wird, wie dies bei Motoren oft der Fall ist. Daher muss die Wärme im Drucksensor an diese Stellen geleitet werden, die nahe an der Verbindung zum Werkstück sind. Bei frontdichtenden Sensoren ist diese Verbindung radial ausserhalb der Membrane. In diesem Fall muss die Wärmeleitbrücke 7 radial ausgestaltet werden. Bei schulterdichtenden Sensoren ist die Sensorspitze beabstandet zum Werkstück angeordnet, die Wärme kann also nur in einem hinteren Bereich abfliessen. Nun kann die Wärmeleitbrücke 7 wieder radial ausgestaltet sein, wonach die Wärme im Gehäuse nach hinten bis zur Schulter verläuft, oder die Wärmeleitbrücke 7 kann axial ausgestaltet sein. In diesem Fall wird die Wärme axial in einen hinteren Bereich des Sensors gebracht und von dort aus radial nach aussen ins Werkstück. In der Regel werden radiale Wärmeleitbrücken 7 bevorzugt, weil in diesem Fall das Messelement 52 nicht unnötig mit Wärme beaufschlagt wird. Aus konstruktiven Gründen kann aber eine axiale Ausrichtung vorteilhaft sein.

[0025] Die Wärmeleitbrücke 7 ist in den Ausführungsformen nach Fig. 2-6als Beschichtung 7 ausgebildet, die bevorzugt aus einem gut wärmeleitenden Metall und/oder aus einem korrosionsbeständigen Metall ist, und insbesondere aus Kupfer und/oder Silber und/oder aus Gold ist.

[0026] In Fig. 3 ist eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform mit einem entkoppelten Innenaufbau 13 dargestellt, der mit dem Gehäuse 3 nur frontseitig verbunden ist. Eine axiale Verspannung des Gehäuses 3 kann sich demnach nicht auf den Innenaufbau 13 mit dem Messelement 52 auswirken. Bei einem solchen Aufbau kann die Wärmeleitbrücke 7 gemäss Fig. 2a, 2b oder/und 2c ausgestaltet sein. Zusätzlich hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Innenwand und/oder die Aussenwand des Innenaufbaus 13 mit einer Wärme leitenden Beschichtung als Wärmeleitbrücke 7 zu versehen. Dies reduziert die mittlere Temperatur des Innenaufbaus 13 und somit die des Messelements 52. Erfindungsgemäss kann sich die Wärmeleitbrücke 7 auch nur auf dem Innenaufbau 13 befinden, um die Wärme abzuleiten.

[0027] Fig. 4 zeigt schliesslich eine Kombination der Fig. 2bund 2c. Als Messelemente 52 können auch Scheiben gemäss Fig. 6 verwendet werden. Anhand der Fig. 4 wird auch ein weiteres wichtiges Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, das sich vom Beispiel der Fig. 2 und 3 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass zur besseren Wärmeisolation des Messelements 52 eine Wärmeisolation 11 und/oder eine Wärmeisolationseinlage 12 vorgesehen ist. Die Wärmeisolationseinlage 12, ausgestaltet als Wärmeisolationsschicht zwischen dem Messelement 52 und dem Druckübertragungselement 51, kann zum Beispiel aus einer schlecht wärmeleitenden Keramik sein, so dass ein Wärmefluss vom Druckübertragungselement 51 auf das Messelement 52 bereits an dieser Stelle erheblich reduziert wird. Die Wärmeisolationseinlage 12 kann mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen sein, über die die von den Messelementen 52 erzeugten elektrischen Messsignale in an sich bekannter Weise an das Gehäuse 3 abgeleitet werden können.

[0028] Zusätzlich oder alternativ dazu ist hier eine Wärmeisolation 11 vorgesehen, welche den Wärmefluss im Druckübertragungselement unterbricht, indem diese Wärmeisolation 11 radial ausgestaltet ist über den gesamten Querschnitt des Druckübertragungselements 51 verläuft. Auch diese besteht bevorzugt aus einer schlecht wärmeleitenden Keramik. In einer besonderen Ausführungsform kann das Druckübertragungselement 51 selbst die Wärmeisolation 11 sein, wobei es dann beispielsweise aus Zirkonoxid oder aus Quarz ist.

[0029] Die hier beschriebenen Wärmeisolationen 11, 12 lassen sich auch in den Anordnungen der Fig. 2, 3, 5 und 6 zusätzlich einbauen, um den Wärmeschutz zu verbessern.

[0030] Diese hier genannte Massnahme der Wärmeisolation vor dem Messelement 52 ist auch an sich, das heisst ohne die Verwendung einer erfindungsgemäss angegebenen Wärmeleitbrücke 7, sehr zweckmässig, um den Wärmefluss ins Messelement zu reduzieren. Diese Lösung ist insbesondere auch für Sensoren in heissen Prozessen von Vorteilen, um die langzeitliche Mitteltemperatur zu senken. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, als Wärmeisolation 11 und/oder als Wärmeisolationseinlage 12 ein Material einer Wärmeleitfähigkeit von höchstens 15 W/m’K bei 20 °C, bevorzugt von höchstens 3 W/m’K bei 20 °C zu verwenden, bei einer Mindestdicke von 0.3 mm oder 0.5 mm.

[0031] Um auch den axialen Wärmefluss vom Druckübertragungselement 51 auf das Gehäuse 3 zu verbessern, ist in Fig. 5 eine Variante mit Vorspannfeder 9 dargestellt. Diese erzeugt die gewünschte Vorspannung auf das Messelement 52 und verläuft in axialer Richtung. An dieser Vorspannfeder 9 ist hier die Wärmeleitbrücke 7 vorgesehen, die im vorliegenden Beispiel eine Beschichtung aus einem gut wärmeleitenden Metall ist. Diese Wärmeleitbrücke 7 kann innen und/oder aussen an der Vorspannfeder angebracht sein. In der Fig. 5 ist sie nur aussen dargestellt.

[0032] Auch hier können oben beschriebene Lösungen nach Fig. 2, 3oder 4 zusätzlich angebracht sein. Somit wird bei dem für die Praxis besonders wichtigem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2durch die Kombination von axial und radial wirkenden Wärmeleitbrücken eine besonders gleichmässige Wärmeableitung auf das Gehäuse 3 gewährleistet, so dass das Messelement 52 optimal gegen eine zu hohe Wärmebelastung geschützt ist.

[0033] Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Drucksensors 1, bei welchem im Gegensatz zu den zuvor erläuterten Beispielen die Messeinrichtung nicht durch stabförmige Messelemente 52, sondern im Wesentlichen durch einen Stapel von Messelementen 52 gebildet ist, die mit einer Vorspannschraube 91 vorgespannt sind. Auch hier sind allerdings stabförmige Messelemente 52 und andere bauliche Massnahmen, wie in Fig. 2-5dargestellt und beschrieben, auch möglich.

[0034] Die erfindungsgemässe Wärmeleitbrücke 7 ist hier dadurch realisiert, dass an der Vorspannschraube 91 eine Wärmeleitbeschichtung aus gut wärmeleitendem Material vorgesehen ist, das die über das Druckübertragungselement 51 in den Drucksensor 1 eingetragene Wärme an den Messelementen 52 vorbei in axialer Richtung in den oberen (hinteren) Teil des Gehäuses 3 ableitet. Es versteht sich dabei von selbst, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel der Fig. 6auch noch zusätzliche Wärmeleitbrücken 7 vorgesehen sein können, wie sie beispielhaft anhand der Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben wurden.

[0035] In der Fig. 7 ist eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform einer Wärmeleitbrücke 7 dargestellt, welche in den vorgenannten Beispielen ebenfalls angewandt werden kann. Dargestellt ist ein Laminat als Wärmeleitbrücke 7. Bei diesem Laminat ist die Wärmeleitbrücke 7 nicht, wie in den vorgenannten Beispielen, als äussere Beschichtung auf einem Bauteil (6, 9, 91, 13) aufgebracht sondern inmitten einer Stahlverbindung angeordnet. Das Laminat der Fig. 7 umfasst zwei äussere Stahllagen 14, verbunden durch eine Wärmeleitbrücke 7. Diese ist vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie beispielsweise Kupfer, Silber oder Gold. Abgesehen von gut wärmeleitenden Metallen sind weitere bevorzugte Materialien für solche Schichten beispielsweise Siliziumcarbid, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid und Diamant.

[0036] Das Laminat kann insbesondere als Membrane 6 ausgestaltet sein, als Vorspannfeder 9, als Vorspannschraube oder -bolzen 91 oder als Innenaufbau 13.

Bezugszeichenliste

[0037] <tb>1<sep>Drucksensor <tb>2<sep>Prozessmedium <tb>3<sep>Gehäuse <tb>4<sep>Radialer Ringspalt <tb>5<sep>Messeinrichtung <tb>51<sep>Druckübertragungselement <tb>52<sep>Messelement <tb>53<sep>Zugangskanal für Messelement-Leitungen oder Lichtleiter <tb>500<sep>krafteinleitende Fläche <tb>501<sep>ladungsabgebende Seitenfläche <tb>6<sep>Dichtmembran <tb>7<sep>Wärmeleitbrücke <tb>8<sep>Elektroden <tb>9<sep>Vorspannfeder <tb>91<sep>Vorspannschraube, Vorspannbolzen <tb>10<sep>Auflagerelement <tb>11<sep>Wärmeisolation <tb>12<sep>Wärmeisolationseinlage <tb>13<sep>Innenaufbau <tb>14<sep>Stahllagen <tb>P<sep>Betriebsdruck

Claims (15)

1. Drucksensor, insbesondere piezoelektrischer, piezoresistiver oder optischer Drucksensor, zur Messung eines Betriebsdrucks (P) eines heissen Prozessmediums (2), umfassend ein Gehäuse (3) sowie eine darin angeordnete, radial durch einen Ringspalt (4) vom Gehäuse (3) getrennte Messeinrichtung (5), welche mediumseitig ein Druckübertragungselement (51) und in Druckrichtung dahinter angeordnet ein Messelement (52) umfasst, und wobei der Ringspalt (4) zwischen dem Gehäuse (3) und dem Druckübertragungselement (51) mediumseitig durch eine Dichtmembran (6) gegen das Prozessmedium (2) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeleitbrücke (7) aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit als Schicht an oder in einem Bauteil (6, 9, 91, 13) des Drucksensors zwischen dem Druckübertragungselement (51) und dem Gehäuse (3) vorgesehen ist.

2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) als Beschichtung ausgestaltet ist.

3. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) radial ausgestaltet ist.

4. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) mediumseitig an der Dichtmembran (6) vorgesehen ist.

5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) die Dichtmembran (6), das Druck-Übertragungselement (51) und das Gehäuse (3) mediumseitig vollständig überdeckt.

6. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) im Inneren des Gehäuses (3) an der Dichtmembran (6) angeordnet ist.

7. Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) einen Innenaufbau (13) umfasst, welcher das Messelement 52 abstützt und nur stirnseitig mit dem Gehäuse (3) verbunden ist, wobei die Wärmeleitbrücke (7) an diesem Innenaufbau (13) vorgesehen ist.

8. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) axial ausgestaltet ist.

9. Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) eine Messelement-Vorspannfeder (9) auf weist und die Wärmeleitbrücke (7) an dieser Vorspannfeder (9) vorgesehen ist.

10. Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) eine Vorspannschraube (91) aufweist und die Wärmeleitbrücke (7) an dieser Vorspannschraube (91) vorgesehen ist.

11. Drucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit des Bauteils (6, 9, 91, 13) durch die Wärmeleitbrücke (7) um mindestens 20% erhöht wird.

12. Drucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) aus einem gut wärmeleitenden Metall und/oder aus einem korrosionsbeständigen Metall ist, insbesondere aus Kupfer, Silber und/oder aus Gold ist.

13. Drucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckübertragungselement (51) eine Wärmeisolation (11) und/oder eine Wärmeisolationseinlage (12) aufweist, welche das Messelement (52) thermisch vom Prozessraum (2) sowie von jeder Wärmeleitbrücke (7) trennt.

14. Drucksensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckübertragungselement (51) die Wärmeisolation (11) ist, wobei es insbesondere aus Zirkonoxid oder aus Quarz ist.

15. Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbrücke (7) als innere Schicht des Bauteils (6, 9, 91, 13) ausgestaltet ist.