NO854351L - Trykkdifferanse-maaleinstrument med halvleder-trykksensor. - Google Patents

Abstract

Et trykkdifferanse-måleinstrument oppviser en halvleder-trykksensor i et trykkopptagende legeme som på begge sine motstående endeflater bærer en og en skillemembramed tilgrensende tilleggsmembran. På begge sider av halvleder-trykksensoren er der videre fart en og en forbindelseskanal som munner ut i grenkanaler til en skillemembran og en tilleggsmembran.For å forsyne et slikt trykkdifferanse-måleinstrument med en mekanisk dempning uten uheldige følger for overlastningsvernets funksjon er der i minst én av forbindelseskanalene (29,. 34) anordnet et dempningselement (44, 45), samtidig som der er tilordnet halvleder-trykksensoren (22) en utligningsmembran (40) hvis to sider er forbundet med en og en forbindelseskanal (29, 34) i området mellom halvleder-trykksensoren og dempningselementet (44, 45).

Description

Oppfinnelsen angår et trykkdifferanse-måleinstrument

med en halvleder-trykksensor anbragt i et trykkopptagende legeme som på sine motstående endeflater bærer en og en skillemembran med tilgrensende tilleggsmembran, samtidig som der på begge sider av halvleder-trykksensoren går en og en forbindelseskanal videre og der fra hver forbindelseskanal på

den fra halvleder-trykksensoren bortvendte ende går ut en grenkanal til en skillemembran og en ytterligere grenkanal til tilleggsmembranen ved den annen skillemembran.

Et slikt trykkdifferanse-måleinstrument er kjent fra

DE-OS 32 22 620. Ved dette kjente måleinstrument er det takket være anvendelsen av to tilleggsmembraner som overbelastningsvern i tilslutning til skillemembranene skaffet en gunstig mulighet for å anbringe halvleder-trykksensoren i det indre av det trykkopptagende legeme, så trykkdifferansemåleinstrumentet alt i alt får en meget kompakt utformning. Da allerede trykksensoren ved det kjente trykkdifferanse-måleinstrument reagerer med meget liten treghet på endringer i trykkdifferansen, behøves en dempning for å gjøre det mulig å danne en målestørrelse som kan behandles videre.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave

å forsyne et trykkdifferanse-måleinstrument av den innlednings-vis angitte art med en mekanisk dempning som uten å influere uheldig på overbelastningsvernet ved tilleggsmembranene under alle driftsbetingelser utelukker en trussel for halvleder-trykksensoren .

For løsning av denne oppgave er der ved trykkdifferanse-måleinstrumentet av den angitte art i minst én av forbindelseskanalene anordnet et dempningselement og tilordnet halvleder-trykksensoren en utligningsmembran hvis stivhet er større enn tilleggsmembranenes, men mindre enn halvleder-trykksensorens, samtidig som begge sider av utiigningsmembranen er forbundet med hver sin forbindelseskanal i området mellom halvleder-trykksensoren og dempningselementet.

En vesentlig fordel ved trykkdifferanse-måleinstrumentet ifølge oppfinnelsen består i at skader på halvleder-trykksensoren takket være den valgte anbringelse av dempnings elementet i forbindelse med utligningsmembranen er utelukket selv når der etter plutselig bortfall av et høyt statisk overtrykk inntrer fornyet utvidelse av den inntil da komprimerte trykkoverføringsvæske i det trykkopptagende legemes indre.

For som følge av dempningselementet i minst én forbindelseskanal kan utvidelsen av den trykkoverførende væske skje med forskjellig hastighet, hvorved der ville kunne oppstå et overtrykk på halvleder-trykksensoren, dersom dette overtrykk ikke ble opptatt av den på en måte parallellkoblede utligningsmembran. Faren for skade som følge av et overtrykk i det omtalte driftstilfelle ville forøvrig også melde seg i tilfellet av at der er anordnet et dempningselement i hver forbindelseskanal, idet der da praktisk talt ikke kunne unngås forskjellig store volumer av trykkoverføringsvæsken på de to sider av halvleder-trykksensoren .

Riktignok er der fra DE-OS 30 47 276 kjent et trykk-dif f eranse-måleinstrument med en halvledertrykksensor hvor der finnes et dempningselement i en kanal som går ut fra et kammer med en skillemembran, men der ligger dempningselementet på et helt annet sted, siden det i det kjente tilfelle dreier seg om et trykkdifferanse-måleinstrument av helt annet slag. For ved dette trykkdifferanse-måleinstrument er der til vern mot overbelastning av en halvledersensor i det trykkopptagende legeme mellom de to skillemembraner anordnet en midtre membran som ligger i et plan parallelt med skillemembranene/ og hvorfra der på begge sider fører kanaler til skillemembranene og til halvleder-trykksensoren. Halvleder-trykksensoren er således hydraulisk parallellkoblet med den midtre membran. Hvis der utenfra via en skillemembran blir overført en overbelastning til det trykkopptagende legeme hos det kjente måleinstrument, blir den av skillemembranen fremkalte volumforskyvning opptatt ved utbøyning av midtmembranen, så halvleder-trykksensoren blir skånet for overbelastningen. Dette gjelder særlig i tilfellet av at den under høyt statisk overtrykk komprimerte trykkover-føringsvæske plutselig utvider seg etter bortfall av det statiske overtrykk, fordi via dempningselementet opptredende forskjellige utvidelser på grunn av den med halvleder-trykk sensoren paralleltliggende midtre membran ikke får noen virkning på halvleder-trykksensoren. Dette er imidlertid bare mulig på grunn av den beskrevne anordning av den midtre membran og halvleder-trykksensorens plassering i en påflenset tilleggs-kapsel utenfor det trykkopptagende legeme.

Ved trykkdifferanse-måleinstrumentet ifølge oppfinnelsen er utligningsmembranen fordelaktig anordnet i umiddelbar nærhet av halvleder-trykksensoren, en forbindelseskanal ender i området mellom halvleder-trykksensoren og utligningsmembranen, og fra den annen forbindelseskanal fører en tilleggskanal til den fra halvleder-trykksensoren bortvendte side av utligningsmembranen. Denne utførelse har fremfor alt den fordel at et kammer som opptar halvleder-trykksensoren, også kan utnyttes til å romme utligningsmembranen, og at der bare behøves en eneste tilleggsmembran for tilslutning av utligningsmembranen.

For belysning av oppfinnelsen viser

fig. 1 snitt av et utførelseseksempel på trykkdifferanse-måleinstrumentet ifølge oppfinnelsen tatt på tvers av mem-branenes plan, og

fig. 2 snitt av det samme tatt i rett vinkel til snitt-planet for fig. 1, slik det er antydet ved linjen II-II.

Det utførelseseksempel på et trykkdifferanse-måleinstrument som er vist på fig. 1 og 2, oppviser et trykkopptagende legeme 1, som på sine to endeflater 2 og 3 er dekket med husende kapper 4 og 5. Via ikke synlige åpninger i kappene er måleinstrumentet tilsluttet det medium hvis trykkdifferanse skal bestemmes. Det trykkopptagende legeme 1 og kappene 4 og 5

er sammenspent ved hjelp av skruebolter 6 og 7 med muttere 8 og 9. I området mellom kappene 4 og 5 befinner der seg ovenfor det trykkopptagende legeme 1 i projeksjonene på tegningen en kapsel 10 som rommer måleinstrumentets elektroniske kobling eller deler av denne. For oversiktens skyld er kapselen 10

bare vist ved sitt ytre omriss.

Som det særlig fremgår av fig. 1, er kappene 4 og 5 presset mot det trykkopptagende legeme 1 via hver sin tetningsring

11 og 12. Det trykkopptagende legeme 1 er i sine to endeflater

2 og 3 utformet slik at der her fremkommer ett og ett membran- leie 13 resp. 14. Med det trykkopptagende legeme 1 er der ved begge ender 2 og 3 sammensveiset en og en tilleggsmembran 15 resp. 16 som hver har slik forspenning at de presser seg mot de respektive membranleier, henholdsvis 13 og 14. Like-ledes er der på endeflatene 2 og 3 av det trykkopptagende legeme 1 anbragt en og en skillemembran 17 resp. 18. Tilleggsmembranene 15 og 16 har mindre diameter enn skillemembranene 17 og 18.

Det trykkopptagende legeme 1 har utvendig i omkretsområdet mellom membranene en boksformet uttagning 19 som i det viste utførelseseksempel er fortsatt med en ytterligere uttagning 20 med mindre dimensjoner i det trykkopptagende legeme 1.

I den boksformede uttagning 19 er der innsatt et bærelegeme

21 for en halvleder-trykksensor 22. Baerelegemet 21 har en langsgående boring 23 som er sveiset igjen oventil, og hvor et lite rørstykke 25 er innsmeltet med glass 24. Rørstykket 25 rager ned til noe utenfor boringen 23 i baerelegemet 21.

På den utragende ende av rørstykket 25 er halvleder-trykksensoren 22 hermetisk tett påsatt. Det dreier seg her om en halvleder-trykksensor av kjent oppbygning (jfr. f.eks. DE-

OS 26 17 731 ) .

Som det særlig fremgår av fig. 2, har bærelegemet 21

en tverrboring 26 som strekker seg ut til kantene fra den

langsgående boring 23. I innsatt tilstand av bærelegemet munner tverrboringen 26 ut i en trykkoverførende kanal 27 i det trykkopptagende legeme 1. Den trykkopptagende kanal 27 danner sammen med tverrboringen 26 og et kanalstykke 28 en forbindelseskanal 29 som fører bort fra rommet på oversiden av halvleder-trykksensoren 22. Utad er forbindelseskanalen 29 avtettet med en kuletetning 30.

Bærelegemet 21 er fast forbundet med det trykkopptagende legeme 1 ved en sveis 31 ved ytterkanten. I den forbindelse er det ved plasseringen av tverboringen 26 og utførelsen av sveisen 31 sørget for at der i området for overgangsstedet fra tverrboring 26 til trykkopptagende kanal 27 fremkommer en avtetning rundt overgangsstedet under levning av en gjennom-gangsåpning. Trykket i kanalen 27 kan derfor ikke på ugunstig måte forplante seg langs den sylindriske skillefuge mellom bærelegemet 21 og det trykkopptagende legeme 1 til undersiden av halvleder-trykksensoren 22 som befinner seg i uttagningsfortsettelsen 20. For i denne munner der ut en ytterligere trykkopptagende kanal 32. Denne kanal 32 er tilsluttet et ytterligere kanalstykke 33 som sammen med kanalen 32 danner en ytterligere forbindelseskanal 34 som er avstengt utad med en ytterligere kule 35, idet de to kuler 30 og 35 blir presset tettende mot sine seter med et trykkstykke 36 og en gjengebolt 37. De to forbindelseskanaler 29 og 34 ligger i ett og samme plan parallelt med endeflatene 2 og 3 av det trykkopptagende legeme 1.

I det viste utførelseseksempel med to skillemembraner

17 og 18 og to tilleggsmembraner 15 og 16 går der fra forbindelseskanalene 29 og 34 ut en første grenkanal og en ytterligere grenkanal, hvorav det på fig. 2 bare ses én grenkanal 38 og en ytterligere kanal 39. Av disse kanaler fører den ene grenkanal 38 til skillemembranen 17 og den ytterligere grenkanal 39 til tilleggsmembranen 15 på én og samme side 2 av det trykkopptagende legeme 1. En ytterligere ikke vist grenkanal fører fra forbindelseskanalen 29 til tilleggsmembranen 16, og en ytterligere (heller ikke vist) grenkanal fører fra den ytterligere forbindelseskanal 34 til skillemembranen 18. Samtlige kanaler i det indre av det trykkopptagende legeme 1 samt tverrboringen 26 og uttagningsfortsettelsen 20 er fylt med en trykkoverføringsvæske.

I uttagningsfortsettelsen 20 i det trykkopptagende legeme

1 er der anbragt en utligningsmembran 40, idet denne ved kanten på ikke vist måte er sammensveiset med bunnen 41 av uttagningen. Under utligningsmembranen 40 er der levnet et fritt rom 42

som er fylt med trykkoverføringsvæske og tillater utbøyning av utligningsmembranen 40. I dette frie rom 42 munner der ut en tilleggskanal 43 som fører til den ene forbindelseskanal 29. Utligningsmembranen 40 er derfor anordnet hydraulisk parallelt med halvleder-trykksensoren 22.

I det viste utførelseseksempel befinner det seg i hver forbindelseskanal 29 resp. 34 et dempningselement 44 resp.

45, nemlig på et sted mellom halvleder-trykksensoren 22 og

inngangene til grenkanalene henholdsvis 38 og 39. Disse demp-ningselementer sørger for at den av halvleder-trykksensoren avgitte målestørrelse ikke blir influert av kortvarige trykk-støt, noe som ellers ville være tilfellet på grunn av sensorens meget treghetsfattige funksjon.

I normal driftstilstand av trykkdifferanse-måleinstrumentet er trykkoverføringsvæsken i det trykkopptagende legeme 1 og dermed også i området mellom dempningselementene 44 og 45

og halvleder-trykksensoren 22 komprimert som følge av det statiske trykk. Hvis det statiske trykk plutselig synker,

vider trykkoverføringsvæsken seg ut i det trykkopptagende legeme 1 og derfor også i området mellom dempningselementene 44 og 45 og halvleder-trykksensoren 22. På grunn av et i regelen forskjellig stort volum av trykkoverføringsvæsken på begge sider av halvleder-trykksensoren 22 ville der ved denne utvidelse av trykkoverføringsvæsken fremkomme en trykkdifferanse som ville være skadelig for halvleder-trykksensoren 22. Ved det foreliggende måleinstrument inntrer der imidlertid ikke noen slik farlig høy trykkdifferanse, siden denne blir for-hindret av utligningsmembranen 40, som har større stivhet enn tilleggsmembranene 16 og 17 og mindre stivhet enn halvleder-trykksensoren 22.

Claims (2)

1. Trykkdifferanse-måleinstrument med halvleder-trykksensor i et trykkopptagende legeme som på to motstående endeflater bærer en og en skillemembran med tilgrensende tilleggsmembran, samtidig som der på hver side av halvleder-trykksensoren er ført videre en og en forbindelseskanal, og der fra hver forbindelseskanal ved dens fra halvleder-trykksensorens bortvendte ende går ut en grenkanal til en skillemembran og en ytterligere grenkanal til tilleggsmembranen ved den annen skillemembran, karakterisert ved at der i minst én forbindelseskanal (29, 34) er anordnet et dempningselement (44, 45), at der er tilordnet halvleder-trykksensoren (22) en utligningsmembran (40) hvis stivhet er større enn tilleggsmembranenes (16, 17), men mindre enn halvleder-trykksensorens (22) , og at begge sider av utligningsmembranen (40) er forbundet med hver sin av forbindelseskanalene (29, 34) i området mellom halvleder-trykksensoren (22) og dempningselementet (44, 45).

2. Måleinstrument som angitt i krav 1, karakterisert ved at utligningsmembranen (40) er anordnet i umiddelbar nærhet av halvleder-trykksensoren (22), og at den ene forbindelseskanal (34) ender i området mellom halvleder-trykksensoren (22) og utligningsmembranen (40) og der fra den annen forbindelseskanal (29) fører en tilleggskanal (43) til den fra halvleder-trykksensoren (22) bortvendte side av utligningsmembranen (40).