CZ2017494A3 - Tvarovaná oddělovací membrána tlakového senzoru - Google Patents
Tvarovaná oddělovací membrána tlakového senzoru Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2017494A3 CZ2017494A3 CZ2017-494A CZ2017494A CZ2017494A3 CZ 2017494 A3 CZ2017494 A3 CZ 2017494A3 CZ 2017494 A CZ2017494 A CZ 2017494A CZ 2017494 A3 CZ2017494 A3 CZ 2017494A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- shape
- motif
- membrane
- pressure sensor
- pressure
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 32
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/0046—Fluidic connecting means using isolation membranes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Tvarovaná oddělovací membrána (10) tlakového senzoru (20) obsahující hladký ocelový kruhový prvek (1) tloušťky 20 - 100 μm, ve kterém je vytvořen tvarový profil (2), který je složen z prvního tvarového motivu (2.1) a z druhého tvarového motivu (2.2), přičemž druhý tvarový motiv (2.2) je vůči prvnímu tvarovému motivu (2.1) pootočen v rozmezí 80 - 100°. První tvarový motiv (2.1) a druhý tvarový motiv (2.2) jsou stejného tvaru.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká tvarované oddělovací membrány tlakového senzoru bez výskytu mechanického bistabilního efektu.
Dosavadní stav techniky
Oddělovací membrány pro senzory tlaku se používají pro oddělení měřicí membrány od měřeného média. Prostor mezi měřicí a oddělovací membránou bývá vyplněn olejem a slouží k přenosu měřeného tlaku působícího na oddělovací membránu k měřicí membráně. Měřicí membrána bývá keramická. Oddělovací membrána je vyrobena typicky z oceli. Základem pro výrobu oddělovací membrány je ocelový plech kruhového průřezu. Do tohoto plechu se pomocí tlaku a matrice vylisují soustředné vlny kruhového tvaru. Počet, vzdálenost a výška těchto vln se může pro různé membrány lišit. Nevýhodou těchto membrán s vylisovanými soustřednými vlnami kruhového průřezu je nedostatečná pružnost, která způsobuje chybu při dynamickém měření tlaku a zkreslení nebo omezení rozsahu měřeného tlaku. Další nevýhodou těchto membrán je poměrně velký výskyt bistabilního mechanického efektu. Další nevýhodou těchto membrán je, že se u nich po zahřátí senzoru často vyskytují bistabilní mechanické efekty. Tyto efekty se projevují tak, že při působení tlaku a současném působení mechanického rázu na tělo senzoru dojde ke změně polohy membrány. Na oddělovací membráně pak dochází k přechodu do druhé mechanicky stabilní polohy. Tento efekt pak značně změní tlak působící na měřicí membránu a skokově zvýší chybu měření.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky známých oddělovacích membrán odstraňuje tvarovaná oddělovací membrána tlakového senzoru podle vynálezu, která obsahuje ocelový hladký ·/ kruhový prvek tloušťky 20/- 100 pm. Podstata vynálezu spočívá vtom, že v ocelovém hladkém kruhovém prvku je vytvořen tvarový profil, který je složen z prvního tvarového motivu a z druhého tvarového motivu, přičemž druhý tvarový motiv je vůči prvnímu tvarovému motivu pootočen v rozmezí 80 /100°. Podle výhodného provedení vynálezu je první tvarový motiv a druhý tvarový motiv stejného tvaru.
-T. » -♦ > * » 9 • 3 » 4 9 i * f»9 » * « « 1 9A * » » · ♦ φ « » ·9 » 9 > · ;» * 95 • > > « J 4 :4 t 4 »j »
Hlavní přednosti oddělovací membrány podle vynálezu lze shrnout do následujících bod ů:
- odstranění mechanického bistabilního efektu, protože membrána podle vynálezu má jednu stranu dostatečně poddajnou a na druhé straně má jednu stabilní polohu, což vede k tomu, že hodnota kritického zatížení způsobující ztrátu stability je výrazně vyšší než u známých používaných tvarů oddělovacích membrán
- zlepšení mechanické pružnosti,
- zlepšení kvality měření při rychlých změnách teploty a měřeného tlaku,
- zlepšení výsledných parametrů senzoru tlaku a to zejména, přesnosti, hystereze a linearity.
Objasnění výkresů obrázků:
Vynález bude blíže vysvětlen pomocí obrázků, které znázorňují:
hladký kruhový prvek oddělovací membrány před vylisováním tvarového profilu boční pohled na kruhový prvek z obr. 1 tvarovaná oddělovací membrána po vylisování prvního tvarového motivu boční pohled na membránu z obr. 3 konečný profil oddělovací membrány po vylisování druhého tvarového motivu tlakový sensor s oddělovací membránou, měřící membránou a základnou fotografie tvarované oddělovací membrány po vylisování prvního tvarového motivu fotografie tvarované oddělovací membrány po vylisování druhého tvarového
Obr. 9 fotografie tlakového sensoru s oddělovací membránou s vylisovaným tvarovým profilem
Příklady provedení vynálezu
Tvarovaná oddělovací membrána 10 pro použití do tlakového sensoru 20 obsahuje hladkou kruhovou ocelovou fólii 1 tloušťky 20 χ 100 pm (obr. 1 a 2). V této hladké ocelové fólii 1 je vytvořen tvarový profil 2 (obr. 5), který je složen z prvního tvarového motivu 2.1, který je znázorněn na obr. 3 a 4 a z druhého tvarového motivu 2.2 (obr. 5), přičemž druhý tvarový motiv 2.2 je vůči prvnímu tvarovému motivu 2.1 pootočen o 90°. První tvarový
Obr. 1
Obr. 2
Obr. 3
Obr. 4
Obr. 5
Obr. 6
Obr. 7
motivu ·» 9 Λ «
-3>·* * » · ♦ ♦ «4 • · · » · ♦ · »4« * » ϊ · 9 a α♦
4» »·· « «« > · · · « · ·9 a » *· e« · · « · motiv 2,1 a druhý tvarový motiv 2.2 jsou stejného tvaru (obr. 1 až 5). Síť prolisů u konečného tvarového profilu 2 tlakové membrány 10 je hustší, než je znázorněno na obr. 4 po vylisování prvního tvarového motivu 2.1. Tato konečná síť na obrázcích není znázorněna a to z důvodu nepřehlednosti. Prolisy konečného tvarového profilu 2 jsou vytvořeny na jednu stranu od roviny hladké ocelové kruhové fólie 1^ přičemž hloubka prolisů konečného tvarového profilu 2 je cca 100 až 250 pm, přičemž tato hloubka je odvislá od tloušťky hladké ocelové fólie 1 a použitého tlaku při lisování.
Tvarovaná oddělovací membrána 10 se používá na nerezových tlakových senzorech 20 pro oddělení měřicí membrány 21 měřícího křemíkového čipu 22 od měřeného média. Pro přenos tlaku mezi membránami 10 a 21 je použita olejová náplň 23, jak je znáz:orněno na obr. 6. Tvarovaná oddělovací membrána 10 je potom na tlakovém senzoru 20 orientována tak, že původní rovina hladké ocelové fólie 1 je orientována směrem k měřící membráně 21 (obr. 6)*
Podle jiných neznázorněných příkladu provedení, může být druhý tvarový motiv Z2
A vůči prvnímu tvarovému motivu 2.1 pootočen v rozmezí 80 y 100°. Funkce a parametry oddělovací membrány 10 zůstanou zachovány, jako při pootočení druhého tvarového motivu 2.2 vůči prvnímu tvarovému motivu 2.1 o 90°.
Způsob výroby tvarované oddělovací membrány:
Do ocelového hladkého kruhového prvku 1, který se upevní do lisovací přípravku se působením tlaku plynu vylisuje z nástroje matrice první tvarovaný motiv 2,1, následuje uvolnění kruhového prvku 1 z lisovacího přípravku, pootočení kruhového prvku 1 o 90° a jeho upevněni do lisovacího přípravku a vylisování z nástroje matrice druhého tvarového motivu 2.2, čímž vznikne konečný tvarový profil 2 tvarové oddělovací membrány 10.
Hodnoty lisovacího tlaku použité pro jednotlivé tloušťky membrán:
| tloušťka plechu pro membránu | tlak použitý pro lisování |
| 20 pm | 60 bar |
| 30 μιτι | 80 bar |
| 50 pm | 120 bar |
| 100 pm | 150 bar |
_q _
Prů myslová využitelnost
Oddělovací membránu podle vynálezu jako součást senzoru tlaku lze použít v širokém spektru aplikací, kde je požadováno přesné měření tlaků s přechody od přetlaku do vakua při současném teplotním zatížení senzoru. Využití senzoru je tak možné v univerzálních průmyslových aplikacích, potravinářském průmyslu, topných a klimatizačních systémech, hydraulických systémech vozidel a strojů, medicínské technice, papírenském průmyslu a ropném a plynárenském průmyslu.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Tvarovaná oddělovací membrána (10) tlakového senzoru (20) obsahující hladký ocelový kruhový prvek (1) tloušťky 20 ^“100 pm, vyznačující se tím, že v kruhovém prvku (1) je vytvořen tvarový profil (2), který je složen z prvního tvarového motivu (2.1) a z druhého tvarového motivu (2.2), přičemž druhý tvarový motiv (2.2) je vůči <ia prvnímu tvarovému motivu (2.1) pootočen v rozmezí 80 y 100°.
- 2. Tvarovaná oddělovací membrána (10) podle nároku 1,vyznačující se tím, že tvarový motiv (2.1) a tvarový motiv (2.2) jsou stejného tvaru.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-494A CZ2017494A3 (cs) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Tvarovaná oddělovací membrána tlakového senzoru |
| DE102017123594.9A DE102017123594B4 (de) | 2017-08-28 | 2017-10-11 | Geformte Trennmembrane für Drucksensoren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-494A CZ2017494A3 (cs) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Tvarovaná oddělovací membrána tlakového senzoru |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307320B6 CZ307320B6 (cs) | 2018-05-30 |
| CZ2017494A3 true CZ2017494A3 (cs) | 2018-05-30 |
Family
ID=62188888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-494A CZ2017494A3 (cs) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Tvarovaná oddělovací membrána tlakového senzoru |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2017494A3 (cs) |
| DE (1) | DE102017123594B4 (cs) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1835913A1 (ru) * | 1990-02-14 | 1995-09-10 | Научно-Производственное Объединение По Автоэлектронике И Автотракторному Электрооборудованию | Интегральный полупроводниковый преобразователь давления и способ его изготовления |
| JPH11304615A (ja) * | 1998-04-23 | 1999-11-05 | Hitachi Ltd | 圧力センサ |
| DE10152681A1 (de) * | 2001-10-19 | 2003-04-30 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Druckmittler mit Trennmembran und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP2005233877A (ja) * | 2004-02-23 | 2005-09-02 | Alps Electric Co Ltd | 圧力センサ |
| DE102010002854A1 (de) * | 2010-03-15 | 2011-09-15 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Hydraulischer Druckmittler, Druckmessaufnehmer mit einem solchen Druckmittler und Herstellungsverfahren dafür |
| DE102010042421A1 (de) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Druckmittler und Druckmessaufnehmer mit einem solchen Druckmittler |
-
2017
- 2017-08-28 CZ CZ2017-494A patent/CZ2017494A3/cs not_active IP Right Cessation
- 2017-10-11 DE DE102017123594.9A patent/DE102017123594B4/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102017123594B4 (de) | 2019-05-09 |
| CZ307320B6 (cs) | 2018-05-30 |
| DE102017123594A1 (de) | 2019-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maddipatla et al. | Development of a novel carbon nanotube based printed and flexible pressure sensor | |
| CN101256101B (zh) | 压力传感器 | |
| JP2013162045A (ja) | インプリント装置及び物品の製造方法 | |
| WO2009041373A1 (ja) | 微細形状転写シートの製造方法及び製造装置 | |
| Li et al. | High performance piezoresistive low pressure sensors | |
| CN111426567A (zh) | 气压下最大挠度受限的圆形薄膜的最大应力的确定方法 | |
| RU2018103260A (ru) | Способ производства компонента из керамических материалов | |
| CZ2017494A3 (cs) | Tvarovaná oddělovací membrána tlakového senzoru | |
| KR20190060503A (ko) | 다공성 pdms-cnt 구조체를 이용한 스트레인 센서 | |
| CN111426566A (zh) | 气体压力下最大挠度受限的圆薄膜的弹性能的确定方法 | |
| CN103434060A (zh) | 一种微流控芯片模具 | |
| CN106197731A (zh) | 一种电感式温度传感器及其制作方法 | |
| Haefliger et al. | Three-dimensional microfabrication in negative resist using printed masks | |
| Lee et al. | Investigation of thermoplastic hot embossing process using soft polydimethylsiloxane (PDMS) micromold | |
| CN113075046A (zh) | 气体压力下圆形薄膜最大应力的确定方法 | |
| JP6682176B2 (ja) | 歪測定部品およびこれを用いた歪測定方法 | |
| Jiang et al. | Effects of residual stress in the membrane on the performance of surface micromachining silicon nitride pressure sensor | |
| DE102013101936A1 (de) | Drucksensor | |
| Hu et al. | Large-displacement micro pneumatic actuators based on corrugated Parylene film | |
| JP4447522B2 (ja) | 微細形状成形物製造装置及びその製造方法 | |
| US20220011187A1 (en) | Channel structures for optimizing the membrane function of oil-filled pressure sensors | |
| TWI509243B (zh) | 金屬板材測試系統及其測試方法 | |
| Li et al. | Metal strain gauges on membranes at large deflection | |
| Khoo et al. | Characterization of the mechanical properties of microscale elastomeric membranes | |
| Oda et al. | Pressure sensor with a corrugated structure utilizing LIG sensing element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200828 |