專利名稱：壓力傳遞器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述類型的壓力傳遞器。
這里的問題是，由此產(chǎn)生的、不同的、取于溫度條件的腔室和壓力傳遞介質(zhì)的體積變化有時會導致非常大的測量誤差。
為了減少這種由于溫度條件而引起的測量誤差，已經(jīng)提出一些壓力傳遞器，它們在工作端面具有一個相對較大面積的隔離膜。也可以選擇或附加地減小腔室中壓力傳遞介質(zhì)的體積。但是由于壓力傳感器所要達到的測量范圍以及其測量允差，壓力傳遞介質(zhì)的體積不能任意減小。此外壓力傳遞器通常要求非常小的隔離膜直徑，由此僅僅由空間位置就限制了隔離膜的平面尺寸。
在GM7603126中描述了一種這樣的壓力傳遞器，其中，在壓力傳遞器的基體的腔室中組合進一個具有最小膨脹系數(shù)的補償部件，它能夠補償壓力傳遞介質(zhì)的體積膨脹。但是這種壓力傳遞器在加工工藝上是非常難以實現(xiàn)的。此外這種溫度補償壓力傳遞器的校驗、即精確地調(diào)整壓力傳遞介質(zhì)與補償體的比例是極其昂貴的。最后，尤其是對于測量毫巴范圍壓力的壓力測量變換器來說，要求壓力傳遞器將從外部接受的壓力可靠而均勻地傳遞到后接的壓力傳感器。但是這一點通過在GM7603126中所描述的壓力傳遞器，其中補償部件自由浮動地設置在腔室中，不能或只能有條件地實現(xiàn)。
按照本發(fā)明，這一目的通過具有權(quán)利要求1特征的壓力傳遞器實現(xiàn)。
因此提出一種上述類型的壓力傳遞器，其特征在于，這樣地設計隔離膜和基體的溫度膨脹系數(shù)和壓力傳遞介質(zhì)的溫度膨脹系數(shù)，使得由于溫度條件引起的相關(guān)空間的體積變化等于或至少近似等于由溫度條件引起的壓力傳遞介質(zhì)的體積變化。
通過這些措施能夠以簡單的方法實現(xiàn)壓力傳遞器在大范圍內(nèi)的最佳溫度補償并因此實現(xiàn)壓力測量變換器的最佳溫度補償。按照本發(fā)明的壓力傳遞器的特殊優(yōu)點在于，為了實現(xiàn)溫度補償無需加大壓力傳遞器頭部。此外，這里在加工工藝上無需附加昂貴的工藝步驟。如果這樣規(guī)定壓力傳遞器，即通過適當選擇溫度膨脹系數(shù)使隔離膜的補償體積與壓力傳遞介質(zhì)的體積增加相互抵消，則無需附加的加工步驟來加工壓力傳遞器。
有利的方式是，隔離膜至少在隔離膜的徑向外部區(qū)域內(nèi)設計成波浪形。當溫度增加時，隔離膜的波度減小，這將增大體積，即所謂的補償體積。這樣，在溫度條件下的體積增加給定時，通過波度可以有針對性地對補償進行調(diào)整。
有利的方式是，壓力傳遞器頭部具有一個圓形的隔離膜橫截面。當然隔離膜也可以具有其它形狀的壓力傳遞器頭部，例如橢圓形、六角形、正方形，但是圓形對于毫巴級的壓力測量是最最精確的。因此能夠以有利的提供全補償?shù)膲毫鬟f器，是其中隔離膜直徑小于40mm。
基體和隔離膜一般至少局部由一種防銹金屬材料制成。在此最好采用優(yōu)質(zhì)鋼。但是也可以設想，隔離膜和/或基體由陶瓷或類似陶瓷的材料制成。作為壓力傳遞介質(zhì)一般采用油，例如液壓油或硅油。但是也可以使用其它液體甚至是氣體。
基體和隔離膜通常具有的溫度膨脹系數(shù)比壓力傳遞介質(zhì)的小得多。對于20℃至100℃的溫度范圍，溫度膨脹系數(shù)一般為10-100 10-6K-6并因此比壓力傳遞介質(zhì)的小10至1000倍。
本發(fā)明的其它有利結(jié)構(gòu)和擴展結(jié)構(gòu)在從屬權(quán)利要求和描述中借助于附圖得出。
壓力傳遞器1在工作端面5上具有一個隔離膜6，它設置在基體2的空隙7里面。隔離膜6這樣設置在空隙7里面，使得在隔離膜6與基體2之間形成一個腔室8。此外壓力傳遞器1的基體2還具有一個開孔9，它不僅與腔室8連接而且與法蘭4連接。在由腔室8和開孔9組成的相關(guān)空間8、9中加入一種壓力傳遞介質(zhì)，例如填充油。隔離膜6將出現(xiàn)在工作端面一側(cè)的介質(zhì)(在圖中未示出)與相關(guān)空間8、9內(nèi)部的壓力傳遞介質(zhì)隔離開來。通過隔離膜6使工作端面一側(cè)的壓力傳遞到壓力傳遞介質(zhì)上并由此傳遞到后接的壓力傳感器上。
在本實施例中，壓力傳遞器頭部和隔離膜6都具有一個基本為圓形的橫截面。所述隔離膜6至少在隔離膜6的徑向外部區(qū)域內(nèi)設計成波浪形。
下面要借助于實施例詳細描述按照本發(fā)明的壓力傳遞器1的新型結(jié)構(gòu)以及其工作方式
壓力傳遞器1的基體2和隔離膜6由一種材料制成，該材料一般具有的溫度膨脹系數(shù)比壓力傳遞介質(zhì)的小得多。當溫度變化時，隔離膜6在徑向上收縮或伸長。如果溫度從例如T＝20℃升高到例如T＝100℃，則隔離膜6伸長(參見

圖1中的虛線)，這將使腔室8的體積加大。與此相反，當溫度降低時，隔離膜再次收縮，這將使腔室8的體積減小。由隔離膜6收縮與伸長之間的體積差產(chǎn)生了一個補償體積10。同時在溫度升高和降低時也發(fā)生壓力傳遞介質(zhì)，也就是例如上面提到的填充油的體積的增加或體積的減小。
按照本發(fā)明，壓力傳遞介質(zhì)的總體積以及基體2和隔離膜6所使用材料的溫度膨脹系數(shù)匹配成使得由溫度條件引起的壓力傳遞介質(zhì)的體積變化等于或至少近似等于由溫度條件而引起的補償體積10的變化。按照本發(fā)明，已經(jīng)提供了一個在大范圍內(nèi)溫度補償?shù)膲毫鬟f器1，其中，如果當溫度升高時，引起的壓力傳遞介質(zhì)體積增加(在考慮到其特有的溫度膨脹系數(shù)的情況下)等于或近似等于在考慮到隔離膜6和基體2的溫度膨脹系數(shù)情況下由相關(guān)空間8、9加大的體積，則壓力傳遞器1的封閉的液壓或氣壓系統(tǒng)是可以進行溫度補償?shù)摹?br> 壓力傳遞器1的溫度相關(guān)性可以通過下面的措施降低到幾乎為零，這些措施也可以用于非常小的約100mbar的測量范圍一方面溫度相關(guān)性可以通過適當?shù)幕w2與隔離膜6的適當材料組合進行調(diào)整，例如通過適當選擇其溫度膨脹系數(shù)。也可以選擇或附加地通過適當?shù)母綦x膜6的薄膜形狀進一步降低壓力傳遞器1的溫度相關(guān)性。
此外尤其具有優(yōu)點的是，隔離膜6例如設計成在低溫(例如T＝20℃)時是凹入的而在溫度增加時(例如T＝100℃)逐漸具有一個增大的凸起形狀。此外當然也可以設想其它的減少溫度相關(guān)性的有利措施，例如減小壓力傳遞介質(zhì)的體積，加大隔離膜6的面積以及使壓力傳遞器1相對于后接的壓力傳感器具有盡可能小的距離。因此通過在這些措施，可以實現(xiàn)壓力傳遞器在大范圍內(nèi)的最佳的溫度補償并因此實現(xiàn)壓力測量變換器的最佳的溫度補償。
圖2示出一個與圖1類似的壓力傳遞器1的截面圖。因此相同的參考標記表示相同的部件。但是現(xiàn)在隔離膜6在其外部區(qū)域上沒設計成波浪形，而是直線形。整體上隔離膜6設計成缽狀，其走向在T＝20℃時表示為實線，而在T＝100℃時表示為虛線。
附圖標記清單1 壓力傳遞器2 (壓力傳遞器)基體3 傳感器端面4 法蘭5 工作端面6 隔離膜7 空隙8 腔室9 開孔10 補償體積
權(quán)利要求
1.用于壓力測量變換器的壓力傳遞器，具有一個基體(2)，具有一個隔離膜(6)，該隔離膜設置在壓力傳遞器(1)的壓力敏感端面上(5)并且可以從外部施以一個待測量的壓力，具有一個容納壓力傳遞介質(zhì)的位于基體(2)內(nèi)部相關(guān)空間(8、9)，該相關(guān)空間在壓力敏感端面(5)上被所述隔離膜(6)封閉，其特征在于，這樣設計所述隔離膜(6)和基體(2)的溫度膨脹系數(shù)和壓力傳遞介質(zhì)的溫度膨脹系數(shù)，使得由溫度條件引起的相關(guān)空間(8、9)的體積變化等于或至少近似等于由溫度條件引起的壓力傳遞介質(zhì)的體積變化。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力傳遞器，其特征在于，所述隔離膜(6)至少部分設計成波浪形，其中，隔離膜(6)的波度隨著溫度的增加而減小。
3.如上述權(quán)利要求中任一項所述的壓力傳遞器，其特征在于，所述隔離膜(6)設計成缽狀。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的壓力傳遞器，其特征在于，所述隔離膜(6)具有直徑(11)小于40mm的圓形橫截面。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的壓力傳遞器，其特征在于，所述基體(2)和/或隔離膜(6)至少部分由一種防銹金屬材料，優(yōu)選優(yōu)質(zhì)鋼材料制成。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的壓力傳遞器，其特征在于，所述壓力傳遞介質(zhì)包括一種油，最好是液壓油或硅油。
7.如上述權(quán)利要求中任一項所述的壓力傳遞器，其特征在于，所述基體(2)和/或隔離膜(6)具有的溫度膨脹系數(shù)比壓力傳遞介質(zhì)的小10至1000倍。
8.如上述權(quán)利要求中任一項所述的壓力傳遞器，其特征在于，對于20-100℃的溫度范圍，所述基體(2)和/或隔離膜(6)的溫度膨脹系數(shù)范圍為10-100 10-6K-6。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定超載的壓力測量變換器的壓力傳遞器，它具有一個基體、一個隔離膜，該隔離膜設置在壓力傳遞器的壓力敏感端面上并且可以從外部施以一個待測量的壓力，壓力傳遞器還具有一個容納壓力傳遞介質(zhì)的位于基體內(nèi)部的相關(guān)空間，該相關(guān)空間在壓力敏感端面上被所述隔離膜封閉，其中這樣設計隔離膜和基體的溫度膨脹系數(shù)和壓力傳遞介質(zhì)的溫度膨脹系數(shù)，使得由溫度條件引起的相關(guān)空間的體積變化等于由溫度條件引起的壓力傳遞介質(zhì)的體積變化。
文檔編號G01L19/04GK1447911SQ01814352
公開日2003年10月8日 申請日期2001年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者埃瓦爾德·伯勒, 約恩·雅各布 申請人:Vega格里沙貝兩合公司