DE-102025144586-A1 - Drucksensor und Druckschnittstelle dafür

Abstract

Es werden ein Drucksensor und eine Druckschnittstelle bereitgestellt. Der Drucksensor umfasst eine Druckschnittstelle und einen Dehnungsmesser. Die Druckschnittstelle umfasst eine zylindrische Keramikbasis und eine Keramikmembran, die an einem Ende der Keramikbasis vorgesehen ist. Der Dehnungsmesser ist mit der Keramikmembran verbunden, wobei die Keramikbasis und die Keramikmembran einstückig ausgebildet sind. Aufgrund der integralen Keramikbasis und Keramikmembran, die im Drucksensor verwendet werden, sind keine zusätzliche Montage und Abdichtung erforderlich, und es besteht keine Gefahr von Leckagen, während die Kosten gering sind. Da der Drucksensor aus Keramikmaterial hergestellt ist, das bei der Verwendung mit dem Druckmedium in Kontakt kommt, kann er außerdem für korrosive Druckmedien usw. verwendet werden.

Inventors

• Pengcheng FENG
• Jianhai Qiu
• Xuetang Zhao

Assignees

• MEASUREMENT SPECIALTIES (CHINA) LTD.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251030

Priority Date

20241104

Claims (12)

1. Drucksensor, umfassend: eine Druckschnittstelle (10) mit einer zylindrischen Keramikbasis (11) und einer Keramikmembran (12), die an einem Ende der Keramikbasis (11) bereitgestellt ist; und ein Dehnungsmesser (20), der mit der Keramikmembran verbunden ist; wobei die Keramikbasis (11) und die Keramikmembran (12) einstückig ausgebildet sind.
2. Drucksensor nach Anspruch 1 , wobei der Dehnungsmesser (20) über Glas, das durch einen Glas-Mikroschmelzprozess geschmolzen wird, an der Keramikmembran (12) haftet.
3. Drucksensor nach Anspruch 1 , wobei der Dehnungsmesser (20) aus einem Halbleitermaterial besteht.
4. Drucksensor nach Anspruch 1 , der des Weiteren eine Kappe (30) umfasst, die das Ende der Druckschnittstelle (10) abdeckt, an der sich die Keramikmembran (12) befindet.
5. Drucksensor nach Anspruch 4 , wobei die Keramikbasis (11) mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch (15) ausgebildet ist und die Kappe (30) an dem Flansch (15) befestigt ist.
6. Drucksensor nach Anspruch 4 , der des Weiteren eine auf der Keramikmembran (12) angeordnete Leiterplatte (60) umfasst, wobei die Leiterplatte (60) über einen Bonddraht (70) elektrisch mit dem Dehnungsmesser (20) verbunden ist.
7. Drucksensor nach Anspruch 6 , wobei ein mit der Leiterplatte (60) verbundenes Kabel (40) an der Leiterplatte (60) befestigt ist und durch ein in der Kappe (30) bereitgestelltes Durchgangsloch (31) herausgeführt ist.
8. Drucksensor nach Anspruch 4 , wobei eine Seitenwand der Keramikbasis (11) mit einer Nut (14) ausgebildet ist und in der Nut (14) ein Dichtungsring (50) bereitgestellt ist.
9. Drucksensor nach Anspruch 4 , wobei eine Nut (14) in einer Endfläche der Keramikbasis (11) an dem von der Keramikmembran (12) entfernten Ende ausgebildet ist und ein Dichtungsring (50) in der Nut (14) bereitgestellt ist.
10. Drucksensor nach Anspruch 1 , wobei die Keramikbasis (11) mit einer Einbaunut (13) ausgebildet ist, mit der der Drucksensor an einem zu messenden Bauteil installiert wird.
11. Drucksensor nach Anspruch 4 , wobei die Kappe (30) mit einer Montagevertiefung (32) ausgebildet ist, mit der der Drucksensor an einem zu messenden Bauteil installiert wird.
12. Druckschnittstelle für einen Drucksensor, wobei die Druckschnittstelle umfasst: eine zylindrische Keramikbasis (11); und eine Keramikmembran (12), die an einem Ende der Keramikbasis (11) bereitgestellt ist; wobei die Keramikbasis (11) und die Keramikmembran (12) einstückig ausgebildet sind.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. CN 202411563368.9, die am 04. November 2024 bei der Chinas Nationalen Verwaltung für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hiermit durch Verweis aufgenommen wird. TECHNISCHES FELD Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen einen Drucksensor und eine Druckschnittstelle des Drucksensors. HINTERGRUND Drucksensoren gehören zu den am häufigsten verwendeten Sensoren in industriellen Anwendungen und finden breite Verwendung in den Bereichen Wasserwirtschaft, Wasserkraft, Schienenverkehr, intelligente Gebäude, petrochemische Industrie usw. Derzeit umfassen Drucksensoren in der Regel eine Druckschnittstelle und einen Dehnungsmesser, wobei der Dehnungsmesser über Glas, das mit Hilfe einer Hochtemperatur-Mikroschmelztechnologie geschmolzen wird, auf eine Membran der Druckschnittstelle geklebt wird. Wenn äußerer Druck auf den Sensor wirkt, verformt sich die Membran leicht, was anschließend zu Änderungen des Widerstands des Dehnungsmessers führt. Die bestehenden Membranen bestehen jedoch in der Regel aus Edelstahl und weisen die folgenden Nachteile auf: (1) Der erhebliche Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Glas und Edelstahlmembran führt zu einer schlechten thermischen Stabilität des Widerstands des Dehnungsmessers. (2) Die typische Dicke des Glases von weniger als 0,1 mm führt zu einer geringen Isolierung und Durchschlagfestigkeit zwischen dem Dehnungsmesser und der Edelstahlmembran, was es für die Sensoren schwierig macht, die ATEX-Zertifizierung für erhöhte Sicherheit zu erhalten; und (3) die Edelstahlmembran erfordert komplexe Vorbehandlungsprozesse, die Wärmebehandlung, Sandstrahlen, Ultraschallreinigung usw. umfassen. (4) Die Edelstahl-Druckschnittstellen werden in der Regel mit CNC-Maschinen bearbeitet, was zu hohen Kosten und einer relativ geringen Berstdruck- und Überdruckfestigkeit führt. ZUSAMMENFASSUNG Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, wenigstens eines der oben genannten Probleme und Nachteile zu lösen, die in der bisherigen Technik bestehen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Drucksensor bereitgestellt. Der Drucksensor umfasst eine Druckschnittstelle und einen Dehnungsmesser. Die Druckschnittstelle umfasst eine zylindrische Keramikbasis und eine Keramikmembran, die an einem Ende der Keramikbasis vorgesehen ist. Der Dehnungsmesser ist mit der Keramikmembran verbunden, wobei die Keramikbasis und die Keramikmembran einstückig ausgebildet sind. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Dehnungsmesser über Glas, das durch einen Glas-Mikroschmelzprozess geschmolzen wird, an der Keramikmembran befestigt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung besteht der Dehnungsmesser aus einem Halbleitermaterial. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst der Drucksensor des Weiteren eine Kappe, die das Ende der Druckschnittstelle abdeckt, an der sich die Keramikmembran befindet. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Keramikbasis mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch ausgebildet, und die Kappe ist an dem Flansch befestigt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst der Drucksensor des Weiteren eine Leiterplatte, die sich auf der Keramikmembran befindet, wobei die Leiterplatte über einen Bonddraht elektrisch mit dem Dehnungsmesser verbunden ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein mit der Leiterplatte verbundenes Kabel an der Leiterplatte befestigt und wird durch ein in der Kappe bereitgestelltes Durchgangsloch herausgeführt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Seitenwand der Keramikbasis mit einer Nut versehen, und in der Nut ist ein Dichtungsring bereitgestellt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in einer Stirnfläche der Keramikbasis an dem von der Keramikmembran entfernten Ende eine Nut ausgebildet, und in der Nut ist ein Dichtungsring bereitgestellt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Keramikbasis mit einer Einbaunut ausgebildet, durch die der Drucksensor an einem zu messenden Bauteil installiert wird. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Kappe mit einer Montagevertiefung ausgebildet, durch die der Drucksensor an einem zu messenden Bauteil installiert wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Druckschnittstelle für einen Drucksensor bereitgestellt, wobei die Druckschnittstelle umfasst: eine zylindrische Keramikbasis; und eine Keramikmembran, die an einem Ende der Keramikbasis vorgesehen ist; wobei die Keramikbasis und die Keramikmembran einstückig ausgebildet sind. Gemäß dem Dru