專利名稱：具有動(dòng)態(tài)超載保護(hù)的壓差傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓差傳感器，其中利用傳遞液體向測(cè)量元件水力地傳遞壓力，特別地，這種壓差傳感器具有超載薄膜。這種類型的壓差傳感器例如在公開文獻(xiàn)DE 196 08 321 A1中有所公開。壓差傳感器包括水力主體，其中形成具有超載薄膜的超載腔，超載薄膜將超載腔分割為高壓半腔和低壓半腔，其中高壓半腔與在第一壓力傳遞媒介(具有在薄膜底座上的分離薄膜)和壓力測(cè)量單元的高壓側(cè)之間延伸的第一水力路徑相通，低壓半腔與在第二壓力傳遞媒介(具有在薄膜底座上的分離薄膜)和測(cè)量單元的低壓側(cè)之間延伸的第二水力路徑相通。
背景技術(shù)：
在較大超載的情況中，傳遞液體被完全壓出壓力傳遞媒介，并且分離薄膜緊貼薄膜底座。在超載壓力的情況中被推進(jìn)相關(guān)水力路徑的傳遞液體導(dǎo)致超載薄膜偏移，以容納額外的體積并減少超載壓力。
超載薄膜越硬，測(cè)量單元對(duì)壓力波動(dòng)作出反應(yīng)越快。對(duì)于具有通過(guò)長(zhǎng)毛細(xì)管與傳感器相連的壓力傳遞媒介附件的傳感器的情況，這特別重要。長(zhǎng)毛細(xì)管具有較大的水阻并且與超載薄膜形成RC元件，其中具有較大水容C的較軟超載薄膜可以導(dǎo)致較大的時(shí)間常數(shù)，即，較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。然而，原理上，即使水力測(cè)量路徑較短，與壓力測(cè)量單元耦合的壓力傳遞媒介(它自己可能甚至集成在水力主體中)與超載薄膜一起形成了RC元件，這可能影響測(cè)量的動(dòng)態(tài)。
當(dāng)前使用的超載薄膜近似具有恒定的容量，即，線性特性曲線。也就是說(shuō)，體積增加dV與壓力改變dP成比例。以這種方式，在測(cè)量范圍中壓差傳感器的動(dòng)態(tài)受到超載薄膜的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種壓差傳感器，其克服上述缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求1限定的壓差傳感器實(shí)現(xiàn)該目的。
本發(fā)明的壓差傳感器包括水力主體，其中形成具有超載薄膜的超載腔，超載薄膜將超載腔分割為第一半腔和第二半腔，其中第一半腔與在具有第一分離薄膜的第一壓力傳遞媒介和壓差測(cè)量單元的第一側(cè)之間延伸的第一水力測(cè)量路徑相通，第二半腔與在第二壓力傳遞媒介和壓力測(cè)量單元的第二側(cè)之間延伸的第二水力路徑相通，并且其中另外還至少在第一半腔和第一水力測(cè)量路徑之間設(shè)置相對(duì)于第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓具有速動(dòng)盤特性的第一水力超載元件和平行于第一水力測(cè)量路徑延伸的第一水力平衡路徑。
速動(dòng)盤特性是指，一直到第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓的特定極限值，超載元件僅發(fā)生可忽略得小的偏移，并且在超過(guò)極限值時(shí)，超載元件發(fā)生大的偏移，其中它發(fā)生突彈跳變。優(yōu)選地，極限值在壓差傳感器的測(cè)量范圍之外。
超載元件使得水力測(cè)量路徑的動(dòng)態(tài)在測(cè)量范圍中幾乎不受影響，因?yàn)槌d元件的偏移被很大程度地避免。相反，當(dāng)迅速形成壓差超載時(shí)，達(dá)到超載元件速動(dòng)的極限值，這時(shí)能夠發(fā)生傳遞液體的期望的體積移位，以令第一分離薄膜就位并防止壓力進(jìn)一步增加。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)速動(dòng)盤特性，第一水力超載元件包括至少部分拱形的第一薄膜。
在來(lái)自第二水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓的情況中，壓差傳感器的第一超載元件應(yīng)當(dāng)盡可能少的妨礙超載薄膜偏移。為此，第一水力超載元件具有克服來(lái)自第一超載腔的方向的過(guò)壓的水容，其是靜止位置中超載薄膜的水容的至少一倍，優(yōu)選為至少兩倍，更為優(yōu)選的是至少四倍。相應(yīng)地，第一水力超載元件可以吸收超載薄膜在第一水力超載元件的方向上偏移的情況中轉(zhuǎn)移的傳遞液體的體積而沒(méi)有顯著的壓力增加。
為此，第一水力超載元件具有薄膜，其至少部分地克服來(lái)自第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓而支持在靜止位置中。
在根據(jù)本發(fā)明的壓差傳感器的第一實(shí)施例中，至少部分拱形的第一薄膜具有中央拱形部分，其被環(huán)形部分圍繞，環(huán)形部分克服來(lái)自第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓而支持在靜止位置中。
在第二實(shí)施例中，兩個(gè)薄膜解耦，即，第一水力超載元件除了至少部分拱形的第一薄膜之外，還包括例如第一環(huán)形薄膜，其圍繞至少部分拱形的第一薄膜，其中第一環(huán)形薄膜克服來(lái)自第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓而支持在靜止位置中。
在本發(fā)明的壓差傳感器的第二實(shí)施例的變型中，平行于至少部分拱形的薄膜設(shè)置第二薄膜，其克服來(lái)自第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓而支持在其靜止位置中。
第一水力平衡路徑用于解決傳遞液體的依賴于溫度的體積波動(dòng)。于是，在超載薄膜和第一水力超載元件之間包圍的體積保持基本上獨(dú)立于傳遞液體的溫度，并且避免了超載元件依賴于溫度的偏移。這是具有優(yōu)點(diǎn)的，因?yàn)樵诩訜岢d元件的情況中，超載元件依賴于溫度的偏移將破壞超載元件的速動(dòng)盤特性。
當(dāng)前，優(yōu)選地，第一水力平衡路徑的水阻大于第一水力測(cè)量路徑的阻力。這特別地在壓差傳感器的測(cè)量范圍中的壓力差迅速波動(dòng)的情況中使得第一水力測(cè)量路徑的動(dòng)態(tài)幾乎不受第一水力平衡路徑的影響。
第一水力平衡路徑可以例如包括薄膜例如第一拱形薄膜中的開口，或者水力主體中的通道，其圍繞第一拱形薄膜。
同樣，有益的是在第二壓力傳遞媒介和第二超載腔之間設(shè)置第二水力超載元件。第一水力超載元件的實(shí)施例同樣適用于第二水力超載元件。


下面根據(jù)附圖中顯示的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明，附圖中圖1是本發(fā)明的壓差傳感器的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示的壓差傳感器包括基本上圓柱形的水力主體1，其在端面上具有薄膜底座4、5，薄膜底座上緊固隔離薄膜10、11。在隔離薄膜和薄膜底座之間各自形成一個(gè)壓力傳遞媒介腔10、11，水力測(cè)量路徑8、8’、9、9’由此延伸進(jìn)入水力主體1的內(nèi)部以及測(cè)量單元(未顯示)。如圖所示，測(cè)量單元可以位于水力主體外部或者可以位于水力主體中的合適位置。在這種情況中，水力測(cè)量路徑分別通過(guò)第一或第二超載通道8”、9”與第一或第二超載半腔2、3水力耦合，其中超載薄膜13安排在第一和第二超載半腔之間。
具有速動(dòng)盤特性的超載元件位于水力測(cè)量路徑8、9和超載半腔2、3之間。
超載元件包括拱形薄膜14、15和環(huán)形薄膜18、19。
環(huán)形薄膜在其內(nèi)邊緣和其外邊緣固定至水力主體，并且它們分別通過(guò)釋放通道20、21與超載腔2、3之一相通。環(huán)形薄膜18、19一方面是柔軟的，另一方面克服來(lái)自相應(yīng)測(cè)量路徑側(cè)的由薄膜底座引起的過(guò)壓而支持在靜止位置中。即，它們具有較大的水容，然而，由于支持，這僅僅可用于來(lái)自相應(yīng)超載腔側(cè)的過(guò)壓，并且因而對(duì)于來(lái)自相應(yīng)測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓的水容為零。
拱形薄膜14、15具有速動(dòng)盤特性并且被這樣選擇，使得它們直到來(lái)自相關(guān)測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓的極限值都具有可忽略的小的水容，并且一旦超過(guò)極限值就突彈跳變，于是這導(dǎo)致非常大的容量。突彈跳變引起所有油能夠被從相關(guān)的壓力傳遞媒介腔排出并且因而避免了進(jìn)一步的壓力增加。另外，拱形薄膜14、15的突彈跳變還伴隨著傳遞液體體積移位入各個(gè)超載腔以及超載薄膜13的偏移。作為這樣的結(jié)果，傳遞液體在另一超載元件的方向上移出另一超載腔。這種傳遞液體移位通過(guò)在柔軟的環(huán)形薄膜18、19之下的釋放通道20、21。
優(yōu)選地這樣形成拱形薄膜14、15的薄膜底座，使得在超載的情況中，拱形薄膜不完全突彈跳變，而是由薄膜底座支持在這種位置，使得它們可以在超載消失時(shí)自身跳回，以能夠繼續(xù)測(cè)量。
另外，拱形薄膜14、15具有小開口16、17，其實(shí)現(xiàn)在傳遞液體的溫度波動(dòng)的情況中的體積平衡。開口16、17具有比測(cè)量路徑大得多的水阻，從而各個(gè)測(cè)量路徑的動(dòng)態(tài)幾乎不受開口的影響。
測(cè)量單元可以是現(xiàn)有技術(shù)使用的任何合適的壓差測(cè)量單元。測(cè)量單元的類型對(duì)本發(fā)明沒(méi)有影響。
權(quán)利要求
1.壓差傳感器，包括水力主體(1)，該水力主體中形成具有超載薄膜(13)的超載腔，超載薄膜(13)將超載腔分割為第一半腔(2)和第二半腔(3)，其中第一半腔(2)與第一水力測(cè)量路徑(8，8’)相通，第一水力測(cè)量路徑在第一壓力傳遞媒介和壓差測(cè)量單元的第一側(cè)之間延伸，并且第二半腔(3)與第二水力路徑(9，9’)相通，第二水力路徑在第二壓力傳遞媒介和壓力測(cè)量單元的第二側(cè)之間延伸的，其特征在于，至少在第一半腔(2)和第一水力測(cè)量路徑之間設(shè)置相對(duì)于第一水力測(cè)量路徑(8，8’)側(cè)的過(guò)壓具有速動(dòng)盤特性的第一水力超載元件(14)和平行于第一水力測(cè)量路徑延伸的第一水力平衡路徑(16)。
2.按權(quán)利要求1的壓差傳感器，其中第一水力平衡路徑(16)的水阻大于第一水力測(cè)量路徑(8，8’)的阻力。
3.按權(quán)利要求1或2的壓差傳感器，其中水力超載元件(14)包括至少部分拱形的第一薄膜。
4.按權(quán)利要求3的壓差傳感器，其中第一水力平衡路徑(16)包括薄膜中的開口。
5.按權(quán)利要求3的壓差傳感器，其中第一水力平衡路徑包括水力主體(1)中的通道。
6.按前述任一權(quán)利要求的壓差傳感器，其中第一水力超載元件具有克服來(lái)自第一超載腔的方向的過(guò)壓的水容，其至少與超載薄膜的水容一樣大，優(yōu)選地至少是其兩倍，更為優(yōu)選的至少是靜止位置中超載薄膜的水容的四倍。
7.按前述任一權(quán)利要求的壓差傳感器，其中第一水力超載元件具有薄膜，其至少部分地克服來(lái)自第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓而支持在靜止位置中。
8.按權(quán)利要求3-7中任一條的壓差傳感器，其中第一水力超載元件除了至少部分拱形的第一薄膜之外，還包括第一環(huán)形薄膜，其圍繞至少部分拱形的第一薄膜，其中第一環(huán)形薄膜克服來(lái)自第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓而支持在靜止位置中。
9.按權(quán)利要求3-7中任一條的壓差傳感器，其中平行于至少部分拱形的第一薄膜設(shè)置第二薄膜，其克服來(lái)自第一水力測(cè)量路徑側(cè)的過(guò)壓而支持在其靜止位置中。
10.按前述任一權(quán)利要求的壓差傳感器，其中另外在第二半腔(3)和第二水力測(cè)量路徑(9，9’)之間設(shè)置相對(duì)于第二水力測(cè)量路徑(9，9’)側(cè)的過(guò)壓具有速動(dòng)盤特性的第二水力超載元件(15)和平行于第二水力測(cè)量路徑延伸的第二水力平衡路徑(17)。
全文摘要
壓差傳感器，包括水力主體(1)，其中形成具有超載薄膜(13)的超載腔，超載薄膜將超載腔分割為第一半腔(2)和第二半腔(3)，其中第一半腔(2)與在第一壓力傳遞媒介和壓差測(cè)量單元的第一側(cè)之間延伸的第一水力測(cè)量路徑(8，8’)相通，第二半腔(3)與在第二壓力傳遞媒介和壓力測(cè)量單元的第二側(cè)之間延伸的第二水力路徑(9，9’)相通，并且其中另外還至少在第一半腔(2)和第一水力測(cè)量路徑之間設(shè)置相對(duì)于第一水力測(cè)量路徑(8，8’)上的過(guò)壓具有速動(dòng)盤特性的第一水力超載元件(14)和平行于第一水力測(cè)量路徑(8，8’)延伸的第一水力平衡路徑(16)。第一水力平衡路徑(16)的水阻大于第一水力測(cè)量路徑(8，8’)的阻力。
文檔編號(hào)G01L13/02GK1938572SQ200580010749
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者迪特弗里德·布爾奇克, 沃爾夫?qū)さず罓?申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司