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WO2016026541A1 - Pressure-measuring cell - Google Patents

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Info

Publication number
WO2016026541A1
WO2016026541A1 PCT/EP2014/078600 EP2014078600W WO2016026541A1 WO 2016026541 A1 WO2016026541 A1 WO 2016026541A1 EP 2014078600 W EP2014078600 W EP 2014078600W WO 2016026541 A1 WO2016026541 A1 WO 2016026541A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
pressure measuring
layers
base body
measuring cell
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/078600
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Rossberg
Elke Schmidt
Andrea Berlinger
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg filed Critical Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Publication of WO2016026541A1 publication Critical patent/WO2016026541A1/en

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0075Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details 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
    • G01L19/04Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation

Definitions

  • the present invention relates to a pressure measuring cell with a base body and arranged on the base body with the inclusion of a pressure measuring chamber, externally acted upon by a pressure to be measured, ceramic
  • Pressure measuring cells are widely used in almost all areas of industrial metrology.
  • - One on the ceramic base body including a pressure measuring chamber arranged, externally acted upon by a pressure to be measured, ceramic measuring membrane.
  • Measuring membrane can be exposed directly to the medium whose pressure is to be measured. Ceramics points to the extent for the application in the
  • Diaphragm seals which transmit the pressure to be measured by means of a pressure-transmitting liquid to the pressure measuring cell, are therefore not required.
  • ceramic pressure cells must be mounted on site. For this they are regularly in a equipped with a process connection
  • Elastomers e.g. Acrylonitrile butadiene rubber or acrylate rubber used.
  • the invention comprises a pressure measuring cell, with
  • the base body consists of metal, and
  • the base body and measuring diaphragm are connected to each other via a pressure measuring chamber enclosing the outside fitting body having a coefficient of thermal expansion along the fitting body extending from the base body to the measuring diaphragm direction of a thermal expansion coefficient of the body corresponding expansion coefficient to a coefficient of thermal expansion of the diaphragm corresponding expansion coefficient drops.
  • the adaptation body is connected to the base body by a first joining, in particular a welding, in particular an electron beam welding or a laser welding, and to an outer edge of the measuring membrane by a second joint.
  • a first further training provides that
  • the second joining is active brazing, in particular active brazing carried out by means of a ternary Zr-Ni alloy and titanium, active brazing solder, or
  • the fitting body is a sintered body made up of layers
  • the second joint is one by sintering, esp. by laser sintering, one of
  • Measuring membrane facing outermost layer of the adapter body formed on the measuring membrane Füge is.
  • a second development consists in that a coating of a corrosion-resistant material, in particular of ceramic or of tantalum, is provided on an outer circumferential surface of the adaptation body.
  • a capacitive electromechanical transducer is provided which comprises at least one capacitor,
  • Measuring membrane-facing end face of the body esp. An end face of a projecting in the direction of the measuring diaphragm, outside on all sides surrounded by the adjustment body and on all sides of the fitting body
  • spaced heel, arranged, spaced from the fitting body electrode comprises, and
  • a glass feedthrough is provided, via which the electrode is electrically connected, and / or
  • an electrically conductive coating is provided, different from the
  • Counter electrode extends over an inner circumferential surface of the adapter body to the base body, so that the counter electrode is electrically connected via the base body.
  • Composition in particular by laser sintering of metallic and / or ceramic portions containing powder layers applied to one another layers, and
  • the layers have a ceramic content that is greater than or equal to 0% and less than 100%, and have a metal content greater than or equal to 0% and less than 100%, wherein
  • the adaptation body is a fitting body made up of layers
  • Coefficient of expansion of the measuring membrane divided by 2 ppm / K in particular greater than or equal to the difference divided by 1 ppm / K, in particular greater than or equal to twice the difference divided by
  • the fitting body is a fitting body made up of layers
  • the layers have a layer thickness of not less than 10 ⁇ m, in particular not less than 20 ⁇ m, in particular not less than 40 ⁇ m, and of not more than 400 ⁇ m, in particular not more than 200 ⁇ m, in particular not more than 100 ⁇ m exhibit.
  • Coefficient of expansion of diaphragm and body is smaller than a constant of dimension 1 / K, where
  • the constant is less than 0.1% / K, in particular less than 500 ppm / K, in particular less than 250 ppm / K, in particular less than 125 ppm / K, in particular less than 60 ppm / K, and / or
  • Deformation parameters and a temperature difference between a maximum and a minimum temperature at which the pressure cell is to be used is, and the deformation parameter is less than 4%, esp. Less than 2%, esp. Less than 1%.
  • the adaptation body is a fitting body made up of layers arranged on one another,
  • Expansion coefficient of the layers adjacent to this layer is smaller than a constant with the dimension 1 / K, where
  • the constant is less than 0.1% / K, in particular less than 500 ppm / K, in particular less than 250 ppm / K, in particular less than 125 ppm / K, in particular less than 60 ppm / K, and / or - the constant is equal to a quotient of a dimensionless one
  • Deformation parameters and a temperature difference between a maximum and a minimum temperature at which the pressure measuring cell (3) is to be used, is, and the deformation parameter is less than 4%, esp. Less than 2%, esp. Less than 1%.
  • the invention comprises a pressure measuring cell according to the invention, which is characterized in that the adaptation body
  • Measuring membrane extending direction increases from layer sequence to layer sequence and decreases a metal content of the layer sequences in the running from the base body to the measuring membrane direction from layer to layer.
  • the adjustment body is connected by a first joint with the base body and by a second joint with an outer edge of the measuring membrane, wherein
  • Base body and the measuring diaphragm arranged blanks are produced joints.
  • the invention comprises a differential pressure measuring cell with a
  • a second pressure measuring cell in particular an identically designed second pressure measuring cell, on a rear side of the pressure measuring cell facing away from the measuring diaphragm, is arranged such that the measuring membranes of the two pressure measuring cells facing outward, and
  • the invention comprises a differential pressure measuring cell according to the invention with two pressure measuring cells according to the third development, which is characterized in that on the side facing away from the measuring membrane back of each pressure measuring cell is provided in each case to the further through passage extending through the respective body through, the laterally out the differential pressure cell out.
  • a development of the two differential pressure measuring cells according to the invention provides that
  • Basic body is provided in each case an insulating layer, in particular a glass layer,
  • Isolation layers each have a conductor track, esp. Along the surface of a contact pin of the implementation to an outer surface of the
  • Differential pressure measuring cell extending conductor track is provided, and
  • Pressure measuring cells mechanically interconnecting insulation layer is provided.
  • the invention comprises a pressure sensor with a
  • Housing section esp. A used equipped with a process connection housing or housing section, in particular welded, is, or
  • the base body and a body containing the housing portion, esp. A housing equipped with a process connection housing portion are formed as a one-piece component.
  • the connection according to the invention of base body and measuring diaphragm via the adapter body makes it possible to place the ceramic measuring diaphragm on a
  • Adaptation body and measuring membrane each interfaces with the same or at least very similar thermal expansion coefficient.
  • the pressure sensors according to the invention offer the advantage that housing and
  • Base body made of metal and thus directly, i. without the interposition of seals, connected to each other, especially welded, can be.
  • base body and housing have comparable, preferably even identical thermal expansion coefficients. This offers the advantage that no temperature-dependent stresses develop between the base body and the housing, which affect the measuring diaphragm and thus the
  • Fig. 1 shows: a pressure sensor with a pressure measuring cell according to the invention
  • Fig. 2 shows: a pressure sensor with an inventive
  • Differential pressure measuring cell. 1 shows an embodiment of a pressure sensor according to the invention with a pressure measuring cell 3 according to the invention inserted in a housing 1.
  • the housing 1 consists of a metal, eg a stainless steel, and preferably has a process connection 5 via which the pressure sensor at the place of use is complementary to one Counterpart can be mounted.
  • the process connection 5 is eg - as shown here - a flange, with which the pressure sensor on a corresponding counterflange can be mounted on site.
  • the pressure measuring cell 3 comprises a metallic base body 7 and a ceramic measuring membrane 1 1 arranged on the base body 7, including a pressure measuring chamber 9.
  • the main body 7 is preferably made of the same metal as the housing 1, in which the pressure measuring cell 3 is to be used.
  • the metallic base body 7 offers the advantage that it can be connected directly to the housing 1 without the interposition of seals.
  • the base body 7 is arranged for this purpose in a form-identical recess in the housing 1, and connected via a - symbolized here by a triangle - welding with the housing 1.
  • the base body 7 and at least one housing section containing the main body 7 of the housing 1 may be formed as a one-piece component.
  • the base body 7 and the housing 1 have at least very similar, preferably identical, thermal expansion coefficients. This offers the advantage that no temperature-dependent voltages occur in the transition region of the housing 1 and the main body 7, which could adversely affect the pressure measuring cell 3, in particular its measuring accuracy.
  • the measuring membrane 1 1 consists for example of alumina (Al 2 0 3 ). Alternatively, it may also consist of another ceramic material, such as silicon carbide ceramic (SiC) or spinel.
  • the side facing away from the base body 7 side of the measuring diaphragm 1 1 is acted upon from the outside with a pressure to be measured p, which causes a dependent of the pressure to be measured p deflection of the measuring diaphragm 1 1.
  • the pressure measuring cell 3 shown in FIG. 1 is designed as a relative pressure measuring cell.
  • the main body 7 a through the base body 7 extending through in the pressure measuring chamber 9 opening bore 13 is provided, via which the
  • Pressure measuring chamber 9 a reference pressure p ref , for example, the atmospheric pressure to which the pressure to be measured is to be supplied is supplied.
  • the Pressure measuring cell be designed as absolute pressure measuring cell. In the case eliminates the bore 13, and enclosed under the measuring membrane 1 1
  • Pressure measuring chamber 9 is evacuated.
  • the metallic main body 7 is connected to the ceramic measuring membrane 1 1 via a pressure measuring chamber 9 on the outside enclosing fitting body 15.
  • the adaptation body 15 is for this purpose preferably designed as a ring, esp. To a circular ring, closed web.
  • the adaptation body 15 has a coefficient of thermal expansion which decreases along the adaptation body 15 in the direction from the base body 7 to the measuring membrane 1 1 direction of a thermal expansion coefficient a M of the base body 7 corresponding expansion coefficient to the thermal expansion coefficient ⁇ of the measuring diaphragm 1 1 corresponding expansion coefficient.
  • the adaptation body 15 preferably consists of a number N of layers S arranged on top of one another, of different composition.
  • the individual layers S parallel to each other and parallel to the measuring membrane 1 1.
  • the composition of the individual layers S is set such that the adjoining the base body 7 outermost layer Si has a thermal expansion coefficient a S i, the coefficient of expansion a M of Base body 7 corresponds, and starting from this outermost layer Si from layer to layer gradually in such a way to the thermal
  • Expansion coefficient ⁇ ⁇ of the measuring membrane 1 1 corresponds.
  • the layers S each having a ceramic fraction which is greater than or equal to 0% and less than or equal to 100%, and a metal content which is greater than or equal to 0% and less than or equal to 100%.
  • the proportions are preferably predetermined in such a way that the ceramic proportion of the layers S increases from layer to layer in the direction extending from the main body 7 to the measuring membrane 11, while the metal portion of the layers S, in the direction extending from the main body 7 to the measuring membrane 11, extends from layer to layer Layer decreases.
  • the adaptation body 15 is preferably a sintered body whose layers S are produced, for example, by laser sintering of powder layers corresponding from layer to layer of different composition.
  • layers S are produced, for example, by laser sintering of powder layers corresponding from layer to layer of different composition.
  • the components can be provided in the form of microscale granules whose grain size is preferably not more than 20 ⁇ m and more preferably not more than 10 ⁇ m.
  • the desired composition of the respective layer S can be produced by applying a metal powder and ceramic powder in the desired mixing ratio in powdery layer containing mixed form and solidified by laser sintering.
  • the composition can be achieved by applying the appropriate amount of metal powder and the corresponding amount of ceramic powder in each case as a powder layer of appropriate thickness, and the two powder layers are mixed and solidified by laser sintering.
  • Measuring diaphragm 1 1 preferably specified such that the number N not less than ( ⁇ ) / (2 ppm / K), in particular not less than
  • the adaptation body 15 has a height h in cross-section in a direction parallel to the surface normal to the layers S, from the base body 7 to the measuring membrane 1 1 extending direction and in a direction perpendicular to the surface normal to the layers Si direction extending to a width d.
  • Adaptation body 15 are preferably set such that the product of the ratio of its width d to its height h and the amount of the difference ⁇ of the thermal expansion coefficient ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ of the base body 7 and diaphragm 1 1, smaller than a predetermined constant ⁇ with the dimension
  • ⁇ ⁇ 0.1% / K in particular ⁇ 500 ppm / K, preferably ⁇ 250 ppm / K, more preferably ⁇ 125 ppm / K and particularly preferably ⁇ 60 ppm / K:
  • the constant ⁇ is preferably a quotient of a dimensionless deformation parameter C and a temperature difference ⁇ according to:
  • C is a dimensionless deformation parameter for which C ⁇ 4%, in particular C ⁇ 2% and preferably C ⁇ 1%.
  • the individual layers S, of the adaptation body 15 are preferably dimensioned such that the product of the ratio of the width d s of the respective layer S, to the layer thickness s and the amount of the difference ⁇ 5 of the thermal expansion coefficients asi-i, asi + i the to this layer S, adjacent
  • Layers SM, S i + also smaller than the above preferably as a quotient of the dimensionless deformation parameter C and the
  • the individual layers S preferably have a layer thickness s of not less than 10 ⁇ m, in particular not less than 20 ⁇ m, and preferably not less than 40 ⁇ m, and of not more than 400 ⁇ m, in particular not more than 200 ⁇ m, and preferably no longer as 100 ⁇ on.
  • a metallic base body 7 made of stainless steel with a thermal expansion coefficient a M of 16 ppm / K and a measuring membrane 1 1 of alumina ceramic with a thermal expansion coefficient ⁇ of 8 ppm / K then the difference ⁇ is the thermal
  • Adaptation body 15 from 640 ⁇ to 1, 6 mm. If one goes from one
  • the width d of the adaptation body 15, which can be calculated via the above-mentioned design rule d / h ⁇ ⁇ , is preferably below 4.8 mm at a height h of 640 ⁇ m.
  • the adaptation body 15 has an end face facing the base body 7, which is connected in a pressure-tight manner via a first joint 17 to an end face of the base body 7 facing the measuring membrane 1 1.
  • This first joint 17 is preferably a weld, e.g. an electron beam welding or a laser welding.
  • the measuring diaphragm 1 1 facing end face is connected via a second joint 19 with an outer edge of the main body 7 facing side of the measuring diaphragm 19 pressure-tight.
  • This second joining 19 is preferably realized in that the adaptation body 15 is built up in layers on the edge of the measuring membrane 1 1. In this case, the second joining 19 forms during sintering of the outermost layer SN on the edge of the measuring membrane 1 1.
  • the adaptation body 15 can be prefabricated as a separate component.
  • Adaptation body 15 preferably an active brazing.
  • the active brazing is preferably carried out with a Zr-Ni alloy and titanium ternary active brazing.
  • Such active hard solders are known from EP 0 490 807 A2, and have the advantage of a thermal
  • the fitting body 15 may be made by sintering one in one
  • Printing processes are printed on each other, with the printed
  • Layers each, e.g. are solidified by drying before being overprinted with the next layer.
  • the adaptation body 15 produced by the screen printing method preferably has layers with a layer thickness of the order of a few micrometers.
  • Blanks produced three-dimensional sintered bodies are described for example in EP 0 627 983 B1.
  • Mr. Riecker lecture entitled "Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Applied Materials” entitled : '3D screen printing -
  • a process for component manufacturing' presented a three-dimensional graded structure of steel and ceramic, whose ceramic content decreases continuously in a spatial direction, and their steel content in the same
  • the adaptation body 15 produced in this way can, as in the previous exemplary embodiment, be constructed of layers of different compositions described in connection with the previous exemplary embodiment whose proportion of ceramics increases from layer to layer in the direction extending from the main body 7 to the measuring membrane 11, and the same Metal content decreases from the base body 7 to the measuring membrane 1 1 extending direction from layer to layer.
  • the design data given above for the number of layers N, the ratio of the width d of the adaptation body 15 to its height h, and the ratio of the width d s of the individual layers to their layer thickness s apply
  • the design data refer here to the present after sintering of the blank dimensions.
  • the matching body 15 may have layer sequences arranged on each other, each consisting of layers arranged on one another, each consisting either exclusively of metal or exclusively of ceramic.
  • the layers preferably have the smallest possible thickness, in particular a thickness of the order of magnitude of a few micrometers, in particular 2 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • This embodiment offers the advantage that only two different printing pastes, namely a ceramic paste and a metal paste are needed to produce the blank. For imprinting ceramic and metallic
  • the first and the second joint 17, 19 can be produced by arranging the blank between the base body 7 and the measuring membrane 11 and sintering it there.
  • the corrosion resistance of the matching body 15 may on an outer circumferential surface of the adapter body 15 a
  • Coating 21 of a corrosion-resistant material esp. Made of ceramic, preferably from the ceramic of the measuring membrane 1 1, or tantalum, are applied.
  • the coating 21 may, depending on the choice of material, e.g. by
  • Plasma coating or be applied by sputtering Plasma coating or be applied by sputtering.
  • thermomechanical stresses are thus distributed over the entire height h of the adjustment body 15, and degraded over this.
  • measuring diaphragm 1 1 To connect measuring diaphragm 1 1, without the risk that the joints 17, 19 are charged due to temperature-induced voltages over charge or even break, and without the measurement accuracy due to the Measuring membrane 1 1 impacting temperature-dependent tension is significantly impaired.
  • the pressure measuring cell 3 comprises an electromechanical transducer which serves to convert the deflection of the measuring diaphragm 1 1 dependent on the pressure to be measured into an electrical signal dependent on the pressure to be measured, and for display and / or further evaluation and / or processing To make available.
  • an electromechanical transducer a capacitive transducer is provided in Fig. 1, which has at least one capacitor with a dependent of the deflection of the measuring membrane 1 1 capacity.
  • the capacitor comprises an electrode 23 arranged on an end face of the main body 7 facing the measuring diaphragm 11, and a side of the measuring diaphragm 7 arranged on the side of the main body 7
  • the electrode 23 is spaced from the matching body 15 and thus electrically insulated therefrom.
  • an insulating layer 27 e.g. a glass layer or a silicon dioxide layer (S1O2), on which the electrode 23 is arranged.
  • the pressure dependent capacity of this capacitor is e.g. determined by means connected to the electrode 23 and the counter electrode 25 measuring electronics 29, and for example by means of a preliminary in the context of a
  • the electrical connection of the electrode 23 to the measuring electronics 29 is preferably carried out via an electrical feedthrough 31 which extends through the main body 7 therethrough.
  • the bushing 31 is e.g. a glass feedthrough with a contact pin 33 extending to the electrode 23, e.g. can be contacted via a arranged on the back of the pressure measuring cell 3 contact.
  • the electrical connection of the counterelectrode 25 to the measuring electronics 29 preferably takes place via an electrically conductive coating 35 connecting the counterelectrode 25 to the base body 7. This extends from the counterelectrode 25 via an inner circumferential surface of the matching body 15 to the base body 7 the counter electrode 25 at the same potential As the base body 7, so that the connection of the counter electrode 25 can be made via a arranged for example on the back of the body 7 contact.
  • the conductive coating 35 is preferably after sintering the
  • the conductive coating 35 is preferably a metallization, which is preferably applied in one operation together with the counterelectrode 25 likewise designed as a metallization, e.g. sputtered, will.
  • the measurement accuracy achievable with the capacitive electromechanical transducer is the greater, the larger the basic capacitance of the capacitor formed by the electrode 23 and the counter electrode 25. This basic capacity is in turn the greater, the smaller the electrode spacing between electrode 23 and
  • the electrode 23 is therefore preferably arranged on a protruding in the direction of the measuring membrane 1 1 paragraph 37 of the base body 7.
  • the shoulder 37 is on the outside surrounded on all sides by the adjustment body 15 and spaced from it on all sides. This has the advantage that a corresponding dimensioning of the height of the shoulder 37, a small electrode spacing can be achieved, and the electrode spacing co-determining height h of the matching body 15 at the same time according to the above-described design rules for an optimal adjustment of the thermal expansion coefficient ⁇ , OM of measuring diaphragm 1 1 and body 7 can be specified.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of an inventive
  • Differential pressure measuring cell 41 Due to the extensive agreement with the pressure sensor shown in Fig. 1, only the existing differences are explained in more detail below. Incidentally, reference is made to the description of FIG. 1.
  • the differential pressure measuring cell 41 is formed by the fact that on the side facing away from the measuring diaphragm 1 1 back of the pressure measuring cell according to the invention 3, for example, according to FIG. 1, a second, preferably identical pressure measuring cell 3 is arranged such that the measuring membranes 1 1 of the two pressure measuring cells 3 face outward.
  • a second, preferably identical pressure measuring cell 3 is arranged such that the measuring membranes 1 1 of the two pressure measuring cells 3 face outward.
  • Pressure transmission line 43 is provided, via which the two pressure measuring chambers 9 are interconnected.
  • Pressure transmission line 43 are connected to a pressure transmitting liquid, e.g. Silicone oil, filled.
  • a pressure transmitting liquid e.g. Silicone oil
  • one of the two measuring membranes 1 1 is applied with a first pressure pi, and the other measuring membrane 1 1 with a second pressure p 2 .
  • This pressurization causes the differential pressure to be measured ⁇ between the first and the second pressure-p ⁇ , p 2 dependent deflection of the measuring membrane 1 1, which by means of an electromechanical transducer
  • Measuring signal is converted.
  • the differential pressure ⁇ can be determined on the basis of the measured capacitance of each of the two capacitors, or on the basis of the differential change f of the capacitances C1, C2 of the two capacitors.
  • the electrical connection of the two counterelectrodes 25 preferably takes place in each case via a contact arranged on an outer circumferential surface of the associated base body 7, which is in electrically conductive connection with the respective counterelectrode 25 via the respective base body 7 and the respective conductive coating 35.
  • Each of these secondary bushings 45 has a on the of the
  • a conductor 49 is provided in each case, which extends along the surface of the contact pin 33 to an outer surface of the differential pressure measuring cell 41, where it can be contacted via a corresponding contact.
  • a further insulating layer 51 is provided, via which the two interconnects 49 are electrically isolated from each other.
  • This further insulation layer 51 is preferably at the same time for
  • the mechanical connection of the two back each provided with the insulating layer 47 and the conductor 49 main body 7 used may e.g. be formed as a glass layer of the base body 7 connecting glass soldering.
  • differential pressure measuring cell 41 is used without interposing seals in the housing 39 by the differential pressure measuring cell 41
  • the housing 39 preferably has two interconnected housing sections 53, each having a recess for receiving one of the two interconnected main body 7. In this way, each housing section 53 can be pushed over the respective base body 7 from the outside over the respective measuring diaphragm 1 1 and welded there.
  • the base body 7 and the respective base body 7 containing housing sections can also be formed here as a one-piece component.
  • the housing 39 has a arranged on the outer surface of the differential pressure measuring cell 41 contacts for the connection of
  • Electrodes 23 and the counter electrodes 25 exposed recess 55, through which the electrodes 23 and the counter electrodes 25 are connected to a measuring electronics 57.
  • Each housing section 53 is equipped with a process connection 5, via which the differential pressure sensor 41 can be connected at the place of use with a counterpart complementary thereto via which the respective measuring diaphragm 11 in FIG

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Abstract

A pressure-measuring cell (3) is described, with a basic body (7) and a ceramic measuring membrane (11), which is arranged on the basic body (7) enclosing a pressure-measuring chamber (9) and can be subjected from the outside to a pressure (p) to be measured, which pressure-measuring cell can be inserted without the use of seals into a metallic housing (1, 39) or into a metallic housing section (53) by the basic body (7) being composed of metal, and basic body (7) and measuring membrane (11) are connected to each other via an adaptation body (15) which surrounds the pressure-measuring chamber (9) laterally on the outside and has a thermal coefficient of expansion which, along the adaptation body (15) in a direction running from the basic body (7) to the measuring membrane (11), drops from a coefficient of expansion corresponding to a thermal coefficient of expansion (OM) of the basic body (7) to a coefficient of expansion corresponding to a thermal coefficient of expansion (ακ) of the measuring membrane (11).

Description

Druckmesszelle  Pressure measuring cell
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmesszelle mit einem Grundkörper und einer auf dem Grundkörper unter Einschluss einer Druckmesskammer angeordneten, von außen mit einem zu messenden Druck beaufschlagbaren, keramischen The present invention relates to a pressure measuring cell with a base body and arranged on the base body with the inclusion of a pressure measuring chamber, externally acted upon by a pressure to be measured, ceramic
Messmembran. Measuring membrane.
Druckmesszellen finden weit gefächerte Anwendung in nahezu allen Bereichen der industriellen Messtechnik. Pressure measuring cells are widely used in almost all areas of industrial metrology.
Dort werden unter Anderem keramische Druckmesszellen eingesetzt. There, among other ceramic pressure cells are used.
Ein Beispiel einer keramischen Druckmesszelle ist in der EP 0 995 979 A1 beschrieben. Diese umfasst: An example of a ceramic pressure measuring cell is described in EP 0 995 979 A1. This includes:
- einen keramischen Grundkörper, und  - A ceramic body, and
- eine auf dem keramischen Grundkörper unter Einschluss einer Druckmesskammer angeordnete, von außen mit einem zu messenden Druck beaufschlagbare, keramische Messmembran. - One on the ceramic base body including a pressure measuring chamber arranged, externally acted upon by a pressure to be measured, ceramic measuring membrane.
Keramische Druckmesszellen bieten den Vorteil, dass die keramische Ceramic pressure cells offer the advantage that the ceramic
Messmembran unmittelbar dem Medium ausgesetzt werden kann, dessen Druck gemessen werden soll. Keramik weist insoweit für die Anwendung in der Measuring membrane can be exposed directly to the medium whose pressure is to be measured. Ceramics points to the extent for the application in the
Druckmesstechnik besonders vorteilhafte chemische und mechanische Pressure measurement particularly advantageous chemical and mechanical
Eigenschaften auf. Druckmittler, die den zu messenden Druck mittels einer Druck übertragenden Flüssigkeit auf die Druckmesszelle übertragen, sind somit nicht erforderlich. Properties on. Diaphragm seals, which transmit the pressure to be measured by means of a pressure-transmitting liquid to the pressure measuring cell, are therefore not required.
Keramische Druckmesszellen müssen jedoch am Einsatzort montiert werden. Hierzu werden sie regelmäßig in ein mit einem Prozessanschluss ausgestattetes However, ceramic pressure cells must be mounted on site. For this they are regularly in a equipped with a process connection
metallisches Gehäuse eingesetzt, das eine die Messmembran frei gebende Öffnung aufweist. Im Gehäuse wird ein äußerer Rand der Druckmesszelle in axialer Richtungmetallic housing used, which has a measuring membrane free opening. In the housing, an outer edge of the pressure measuring cell in the axial direction
- also parallel zu einer Flächennormale auf die Messmembran - unter - So parallel to a surface normal to the measuring diaphragm - under
Zwischenfügung einer Dichtung eingespannt. Die Dichtung dient dazu, den Interposition of a gasket clamped. The seal serves to the
Innenraum des Gehäuses gegenüber der Umgebung abzudichten. Hierzu werden Elastomere, wie z.B. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk oder Acrylat-Kautschuk, eingesetzt. To seal the interior of the housing from the environment. Elastomers, e.g. Acrylonitrile butadiene rubber or acrylate rubber used.
Organische Dichtungen weisen jedoch eine deutlich geringere chemische However, organic seals have a significantly lower chemical
Beständigkeit auf als keramische Druckmesszellen und müssen am Ende ihrer Lebensdauer ausgetauscht werden. Durch einen Austausch der Dichtung können sich die Einspannungsverhaltnisse der Druckmesszelle im Gehäuse und damit ggfs. auch deren Messeigenschaften verändern. Resistance to as ceramic pressure cells and must be replaced at the end of their service life. By replacing the seal can the Einspannverhaltnisse the pressure measuring cell in the housing and thus possibly. Also change their measurement properties.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Druckmesszelle mit einer keramischen Messmembran anzugeben, die ohne den Einsatz von Dichtungen in ein metallisches Gehäuse einsetzbar ist. It is an object of the invention to provide a pressure measuring cell with a ceramic measuring membrane, which can be used without the use of seals in a metallic housing.
Hierzu umfasst die Erfindung eine Druckmesszelle, mit For this purpose, the invention comprises a pressure measuring cell, with
- einem Grundkörper, und  - a basic body, and
- einer auf dem Grundkörper unter Einschluss einer Druckmesskammer - One on the body including a pressure measuring chamber
angeordneten, von außen mit einem zu messenden Druck beaufschlagbaren, keramischen Messmembran,  arranged, externally charged with a pressure to be measured, ceramic measuring membrane,
die sich dadurch auszeichnet, dass which is characterized by the fact that
- der Grundkörper aus Metall besteht, und  - The base body consists of metal, and
- Grundkörper und Messmembran miteinander über einen die Druckmesskammer außenseitlich umschließenden Anpassungskörper verbunden sind, der einen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist, der entlang des Anpassungskörpers in vom Grundkörper zur Messmembran verlaufender Richtung von einem einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten auf einen einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Messmembran entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten abfällt. - The base body and measuring diaphragm are connected to each other via a pressure measuring chamber enclosing the outside fitting body having a coefficient of thermal expansion along the fitting body extending from the base body to the measuring diaphragm direction of a thermal expansion coefficient of the body corresponding expansion coefficient to a coefficient of thermal expansion of the diaphragm corresponding expansion coefficient drops.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Anpassungskörper durch eine erste Fügung, insb. eine Schweißung, insb. eine Elektronenstrahlschweißung oder eine Laserschweißung, mit dem Grundkörper und durch eine zweite Fügung mit einem äußeren Rand der Messmembran verbunden. According to one embodiment of the invention, the adaptation body is connected to the base body by a first joining, in particular a welding, in particular an electron beam welding or a laser welding, and to an outer edge of the measuring membrane by a second joint.
Eine erste Weiterbildung sieht vor, dass A first further training provides that
- die zweite Fügung eine Aktivhartlötung, insb. eine mittels eines ternären, eine Zr-Ni- Legierung und Titan aufweisenden, Aktivhartlots ausgeführte Aktivhartlötung ist, oder  the second joining is active brazing, in particular active brazing carried out by means of a ternary Zr-Ni alloy and titanium, active brazing solder, or
- der Anpassungskörper ein aus Schichten aufgebauter Sinterkörper ist und die zweite Fügung eine durch Aufsintern, insb. durch Lasersintern, einer der  the fitting body is a sintered body made up of layers, and the second joint is one by sintering, esp. by laser sintering, one of
Messmembran zugewandten äußersten Schicht des Anpassungskörpers auf der Messmembran gebildete Fügung ist.  Measuring membrane facing outermost layer of the adapter body formed on the measuring membrane Füge is.
Eine zweite Weiterbildung besteht darin, dass auf einer äußeren Mantelfläche des Anpassungskörpers eine Beschichtung aus einem korrosionsbeständigen Material, insb. aus Keramik oder aus Tantal, vorgesehen ist. Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ein kapazitiver elektromechanischer Wandler vorgesehen ist, der mindestens einen Kondensator umfasst, A second development consists in that a coating of a corrosion-resistant material, in particular of ceramic or of tantalum, is provided on an outer circumferential surface of the adaptation body. A further embodiment is characterized in that a capacitive electromechanical transducer is provided which comprises at least one capacitor,
- der eine elektrisch isoliert gegenüber dem Grundkörper auf einer der  - The one electrically isolated from the base body on one of
Messmembran zugewandten Stirnfläche des Grundkörpers, insb. einer Stirnfläche eines in Richtung der Messmembran vorstehenden, außenseitlich allseitig vom Anpassungskörper umgebenen und allseitig vom Anpassungskörper  Measuring membrane-facing end face of the body, esp. An end face of a projecting in the direction of the measuring diaphragm, outside on all sides surrounded by the adjustment body and on all sides of the fitting body
beabstandeten Absatzes, angeordnete, vom Anpassungskörper beabstandete Elektrode umfasst, und  spaced heel, arranged, spaced from the fitting body electrode comprises, and
- der eine auf einer dem Grundkörper zugewandten Seite der Messmembran angeordnete Gegenelektrode umfasst. - Which comprises a arranged on a side facing the base body side of the measuring membrane counter electrode.
Eine dritte Weiterbildung der letztgenannten Ausgestaltung sieht vor, dass A third development of the latter embodiment provides that
- eine durch den Grundkörper hindurch führende an die Elektrode angeschlossene elektrische Durchführung, insb. eine Glasdurchführung, vorgesehen ist, über die die Elektrode elektrisch anschließbar ist, und/oder  - Provided through the main body leading to the electrode electrical feedthrough, esp. A glass feedthrough, is provided, via which the electrode is electrically connected, and / or
- eine elektrisch leitfähige Beschichtung vorgesehen ist, die sich von der  an electrically conductive coating is provided, different from the
Gegenelektrode über eine innere Mantelfläche des Anpassungskörpers bis zum Grundkörper erstreckt, so dass die Gegenelektrode über den Grundkörper elektrisch anschließbar ist.  Counter electrode extends over an inner circumferential surface of the adapter body to the base body, so that the counter electrode is electrically connected via the base body.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass A preferred embodiment provides that
- der Anpassungskörper aufeinander angeordnete Schichten unterschiedlicher  - The matching body to each other arranged layers of different
Zusammensetzung, insb. durch Lasersintern von metallische und/oder keramische Anteile enthaltenden Pulverschichten aufeinander aufgebrachte Schichten, aufweist, und  Composition, in particular by laser sintering of metallic and / or ceramic portions containing powder layers applied to one another layers, and
- die Schichten einen Keramikanteil aufweisen, der größer gleich 0 % und kleiner gleich 100 % ist, und einen Metallanteil aufweisen, der größer gleich 0 % und kleiner gleich 100 % ist, wobei  - The layers have a ceramic content that is greater than or equal to 0% and less than 100%, and have a metal content greater than or equal to 0% and less than 100%, wherein
- der Keramikanteil in vom Grundkörper zur Messmembran hin verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht ansteigt, und - The proportion of ceramics increases in the running from the main body to the measuring diaphragm direction from layer to layer, and
- der Metallanteil in vom Grundkörper zur Messmembran hin verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnimmt. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass  - The metal content decreases in the running from the main body to the measuring diaphragm direction from layer to layer. A further preferred embodiment provides that
- der Anpassungskörper ein aus Schichten aufgebauter Anpassungskörper ist, the adaptation body is a fitting body made up of layers,
- eine Anzahl der Schichten größer gleich einer Differenz zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers und dem thermischen a number of layers greater than or equal to a difference between the thermal expansion coefficient of the base body and the thermal one
Ausdehnungskoeffizienten der Messmembran geteilt durch 2 ppm/K, insbesondere größer gleich der Differenz geteilt durch 1 ppm/K, insb. größer gleich dem zweifachen der Differenz geteilt durch Coefficient of expansion of the measuring membrane divided by 2 ppm / K, in particular greater than or equal to the difference divided by 1 ppm / K, in particular greater than or equal to twice the difference divided by
1 ppm/K, ist. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass  1 ppm / K. A further preferred embodiment provides that
- der Anpassungskörper ein aus Schichten aufgebauter Anpassungskörper ist, und the fitting body is a fitting body made up of layers, and
- die Schichten eine Schichtdicke von nicht weniger als 10 μιη, insbesondere nicht weniger als 20 μιη, insb. nicht weniger als 40 μιη aufweisen, und von nicht mehr als 400 μιη, insbesondere nicht mehr als 200 μιη, insb. nicht mehr als 100 μιη aufweisen. the layers have a layer thickness of not less than 10 μm, in particular not less than 20 μm, in particular not less than 40 μm, and of not more than 400 μm, in particular not more than 200 μm, in particular not more than 100 μm exhibit.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass A further preferred embodiment provides that
- der Anpassungskörper in vom Grundkörper zur Messmembran verlaufender  - The adjustment body extending from the main body to the measuring diaphragm
Richtung eine Höhe, und senkrecht dazu eine Breite aufweist, und  Direction a height, and perpendicular to a width, and
- ein Produkt aus einem Verhältnis von der Breite des Anpassungskörpers zur Höhe des Anpassungskörpers und dem Betrag der Differenz der thermischen a product of a ratio of the width of the fitting body to the height of the fitting body and the amount of the difference of the thermal
Ausdehnungskoeffizienten von Messmembran und Grundkörper kleiner als eine Konstante mit der Dimension 1/K ist, wobei  Coefficient of expansion of diaphragm and body is smaller than a constant of dimension 1 / K, where
- die Konstante kleiner als 0,1 %/K, insbesondere kleiner als 500 ppm/K, insb. kleiner als 250 ppm/K, insb. kleiner als 125 ppm/K, insb. kleiner als 60 ppm/K ist, und/oder  the constant is less than 0.1% / K, in particular less than 500 ppm / K, in particular less than 250 ppm / K, in particular less than 125 ppm / K, in particular less than 60 ppm / K, and / or
- die Konstante gleich einem Quotient aus einem dimensionslosen  - the constant is equal to a quotient of a dimensionless one
Verformungsparameter und einer Temperaturdifferenz zwischen einer maximalen und einer minimalen Temperatur, bei der die Druckmesszelle eingesetzt werden soll, ist, und der Verformungsparameter kleiner als 4%, insb. kleiner als 2%, insb. kleiner als 1 % ist.  Deformation parameters and a temperature difference between a maximum and a minimum temperature at which the pressure cell is to be used is, and the deformation parameter is less than 4%, esp. Less than 2%, esp. Less than 1%.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass A further preferred embodiment provides that
- der Anpassungskörper ein aus aufeinander angeordneten Schichten aufgebauter Anpassungskörper ist,  the adaptation body is a fitting body made up of layers arranged on one another,
- die einzelnen Schichten jeweils eine sich parallel zur Flächennormalen auf die  - The individual layers each one parallel to the surface normal to the
Schicht erstreckende Schichtdicke und eine sich senkrecht zur Flächennormalen auf die Schicht erstreckende Breite aufweisen, und  Have layer extending layer thickness and perpendicular to the surface normal to the layer extending width, and
- das Produkt aus dem Verhältnis der Breite der jeweiligen Schicht zu deren  - The product of the ratio of the width of each layer to their
Schichtdicke und dem Betrag der Differenz der thermischen  Layer thickness and the amount of difference of the thermal
Ausdehnungskoeffizienten der an diese Schicht angrenzenden Schichten kleiner als eine Konstante mit der Dimension 1/K ist, wobei  Expansion coefficient of the layers adjacent to this layer is smaller than a constant with the dimension 1 / K, where
- die Konstante kleiner als 0,1 %/K, insbesondere kleiner 500 ppm/K, insb. kleiner als 250 ppm/K, insb. kleiner als 125 ppm/K, insb. kleiner als 60 ppm/K ist, und/oder - die Konstante gleich einem Quotient aus einem dimensionslosen the constant is less than 0.1% / K, in particular less than 500 ppm / K, in particular less than 250 ppm / K, in particular less than 125 ppm / K, in particular less than 60 ppm / K, and / or - the constant is equal to a quotient of a dimensionless one
Verformungsparameter und einer Temperaturdifferenz zwischen einer maximalen und einer minimalen Temperatur, bei der die Druckmesszelle (3) eingesetzt werden soll, ist, und der Verformungsparameter kleiner als 4%, insb. kleiner als 2%, insb. kleiner als 1 % ist.  Deformation parameters and a temperature difference between a maximum and a minimum temperature at which the pressure measuring cell (3) is to be used, is, and the deformation parameter is less than 4%, esp. Less than 2%, esp. Less than 1%.
Weiter umfasst die Erfindung eine erfindungsgemäße Druckmesszelle, die sich dadurch auszeichnet, dass der Anpassungskörper Furthermore, the invention comprises a pressure measuring cell according to the invention, which is characterized in that the adaptation body
- ein durch Sintern eines in einem Siebdruckverfahren hergestellten Rohlings hergestellter Sinterkörper ist, und  a sintered body produced by sintering a blank produced in a screen printing process, and
- aus aufeinander angeordneten Schichten, insb. Schichten mit einer Schichtdicke in der Größenordnung von wenigen Mikrometern, besteht,  consisting of layers arranged on one another, in particular layers having a layer thickness of the order of a few micrometers,
- die entweder einen in vom Grundkörper zur Messmembran verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht ansteigenden Keramikanteil und einen in vom Grundkörper zur Messmembran verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnehmenden Metallanteil aufweisen, oder  have either a rising from layer to layer in the base body to the measuring membrane direction of ceramic component and a running in the base body to the measuring membrane direction from layer to layer decreasing metal content, or
- die in aufeinander angeordneten Schichtfolgen aus aufeinander angeordneten, jeweils entweder ausschließlich aus Metall oder ausschließlich aus Keramik bestehenden Schichten aufeinander angeordnet sind, wobei eine Anzahl der in den einzelnen Schichtfolgenden enthaltenen, ausschließlich aus Keramik bestehenden Schichten und eine Anzahl der in den einzelnen Schichtfolgenden enthaltenen, ausschließlich aus Metall bestehenden Schichten derart vorgegeben ist, dass ein Keramikanteil der Schichtfolgen in vom Grundkörper zur  arranged in successive layer sequences of mutually superimposed layers, each consisting either exclusively of metal or exclusively of ceramic, a number of the layers consisting exclusively of ceramic and a number of layers contained in the individual layer sequences, consisting exclusively of metal layers is specified such that a ceramic component of the layer sequences in the base body to
Messmembran verlaufender Richtung von Schichtfolge zu Schichtfolge ansteigt und ein Metallanteil der Schichtfolgen in vom Grundkörper zur Messmembran verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnimmt.  Measuring membrane extending direction increases from layer sequence to layer sequence and decreases a metal content of the layer sequences in the running from the base body to the measuring membrane direction from layer to layer.
Eine Weiterbildung der letztgenannten Druckmesszelle sieht vor, dass A development of the latter pressure measuring cell provides that
- der Anpassungskörper durch eine erste Fügung mit dem Grundkörper und durch eine zweite Fügung mit einem äußeren Rand der Messmembran verbunden ist, wobei  - The adjustment body is connected by a first joint with the base body and by a second joint with an outer edge of the measuring membrane, wherein
- die erste und die zweite Fügung insb. durch das Sintern des zwischen dem  - the first and the second addition esp. by the sintering of the between the
Grundkörper und der Messmembran angeordneten Rohlings erzeugte Fügungen sind.  Base body and the measuring diaphragm arranged blanks are produced joints.
Weiter umfasst die Erfindung eine Differenzdruckmesszelle mit einer Furthermore, the invention comprises a differential pressure measuring cell with a
erfindungsgemäßen Druckmesszelle, die sich dadurch auszeichnet, dass Pressure measuring cell according to the invention, which is characterized in that
- auf einer von der Messmembran abgewandten Rückseite der Druckmesszelle eine zweite Druckmesszelle, insb. eine identisch ausgebildete zweite Druckmesszelle, derart angeordnet ist, dass die Messmembranen der beiden Druckmesszellen nach außen weisen, und a second pressure measuring cell, in particular an identically designed second pressure measuring cell, on a rear side of the pressure measuring cell facing away from the measuring diaphragm, is arranged such that the measuring membranes of the two pressure measuring cells facing outward, and
- die Druckmesskammern der beiden Druckmesszellen über eine  - The pressure measuring chambers of the two pressure measuring cells via a
Druckübertragungsleitung miteinander verbunden sind.  Pressure transmission line are connected together.
Weiter umfasst die Erfindung eine erfindungsgemäße Differenzdruckmesszelle mit zwei Druckmesszellen gemäß der dritten Weiterbildung, die sich dadurch auszeichnet, dass auf der von der Messmembran abgewandten Rückseite jeder Druckmesszelle jeweils eine an die durch den jeweiligen Grundkörper hindurch verlaufende Durchführung anschließende weiterführende Durchführung vorgesehen ist, die seitlich aus der Differenzdruckmesszelle heraus führt. Furthermore, the invention comprises a differential pressure measuring cell according to the invention with two pressure measuring cells according to the third development, which is characterized in that on the side facing away from the measuring membrane back of each pressure measuring cell is provided in each case to the further through passage extending through the respective body through, the laterally out the differential pressure cell out.
Eine Weiterbildung der beiden erfindungsgemäßen Differenzdruckmesszellen sieht vor, dass A development of the two differential pressure measuring cells according to the invention provides that
- auf den von der jeweiligen Messmembran abgewandten Rückseiten der - On the remote from the respective measuring membrane backs of the
Grundkörper jeweils eine Isolationsschicht, insb. eine Glasschicht, vorgesehen ist, Basic body is provided in each case an insulating layer, in particular a glass layer,
- auf den vom jeweiligen Grundkörper abgewandten Oberflächen der - On the surface facing away from the respective body of the
Isolationsschichten jeweils eine Leiterbahn, insb. entlang der Oberfläche von einem Kontaktstift der Durchführung zu einer äußeren Mantelfläche der  Isolation layers each have a conductor track, esp. Along the surface of a contact pin of the implementation to an outer surface of the
Differenzdruckmesszelle verlaufende Leiterbahn, vorgesehen ist, und  Differential pressure measuring cell extending conductor track, is provided, and
- zwischen den beiden Leiterbahnen eine weitere, die beiden Leiterbahnen elektrisch gegeneinander isolierende Isolationsschicht, insb. eine die beiden  - Between the two interconnects another, the two interconnects electrically against each insulating insulating layer, esp. One the two
Druckmesszellen mechanisch miteinander verbindende Isolationsschicht, vorgesehen ist.  Pressure measuring cells mechanically interconnecting insulation layer is provided.
Des Weiteren umfasst die Erfindung einen Drucksensor mit einer Furthermore, the invention comprises a pressure sensor with a
erfindungsgemäßen Druckmesszelle, die sich dadurch auszeichnet, dass Pressure measuring cell according to the invention, which is characterized in that
- der Grundkörper in eine Ausnehmung eines Gehäuses oder eines  - The body in a recess of a housing or a
Gehäuseabschnitts, insb. eines mit einem Prozessanschluss ausgestatteten Gehäuses oder Gehäuseabschnitts eingesetzt, insb. eingeschweißt, ist, oder Housing section, esp. A used equipped with a process connection housing or housing section, in particular welded, is, or
- der Grundkörper und ein den Grundkörper enthaltender Gehäuseabschnitt, insb. ein mit einem Prozessanschluss ausgestatteter Gehäuseabschnitt, als einteiliges Bauelement ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Verbindung von Grundkörper und Messmembran über den Anpassungskörper ermöglicht es, die keramische Messmembran auf einem - The base body and a body containing the housing portion, esp. A housing equipped with a process connection housing portion are formed as a one-piece component. The connection according to the invention of base body and measuring diaphragm via the adapter body makes it possible to place the ceramic measuring diaphragm on a
Grundkörper aus Metall anzuordnen. Dabei werden die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Grundkörper und Messmembran über den Anpassungskörper schrittweise ineinander überführt. Hierdurch werden durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Grundkörper und Messmembran bedingte temperaturabhängige Spannungen betragsmäßig deutlich reduziert und in den Anpassungskörper hinein verlagert, über dessen gesamte Höhe verteilt sie dann schrittweise aufgenommen werden. Da Grundkörper und Messmembran jeweils an eine Stirnseite des To arrange body made of metal. The different coefficients of thermal expansion of the base body and the measuring diaphragm are gradually transferred into one another via the adapter body. This is due to the different expansion coefficients of the base body and Measured membrane conditioned temperature-dependent voltages in terms of amount significantly reduced and shifted into the adjustment body, distributed over the entire height, they are then gradually absorbed. Since basic body and measuring diaphragm each at one end of the
Anpassungskörpers angrenzen, die einen dem thermischen Adjacent adjustment body, the one thermal
Ausdehnungskoeffizienten des jeweiligen Bauteils entsprechenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, verbinden die Expansion coefficient of the respective component corresponding thermal expansion coefficient, connect the
Fügungen zwischen Anpassungskörper und Grundkörper, sowie zwischen Arrangements between the fitting body and the basic body, as well as between
Anpassungskörper und Messmembran jeweils Grenzflächen mit gleichem oder zumindest sehr ähnlichem thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Adaptation body and measuring membrane each interfaces with the same or at least very similar thermal expansion coefficient.
Dementsprechend sind die Fügungen nur sehr geringen temperaturabhängigen Belastungen ausgesetzt. Die erfindungsgemäßen Drucksensoren bieten den Vorteil, dass Gehäuse undAccordingly, the joints are exposed to only very small temperature-dependent loads. The pressure sensors according to the invention offer the advantage that housing and
Grundkörper aus Metall bestehen und somit unmittelbar, d.h. ohne Zwischenfügung von Dichtungen, mit einander verbunden, insb. verschweißt, werden können. Base body made of metal and thus directly, i. without the interposition of seals, connected to each other, especially welded, can be.
Darüber hinaus weisen Grundkörper und Gehäuse vergleichbare, vorzugsweise sogar identische thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Das bietet den Vorteil, dass sich zwischen Grundkörper und Gehäuse keine temperaturabhängigen Spannungen ausbilden, die sich auf die Messmembran und damit auf die In addition, base body and housing have comparable, preferably even identical thermal expansion coefficients. This offers the advantage that no temperature-dependent stresses develop between the base body and the housing, which affect the measuring diaphragm and thus the
Messgenauigkeit auswirken könnten. Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Could affect measurement accuracy. The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which two embodiments are shown. Identical elements are provided in the figures with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt: einen Drucksensor mit einer erfindungsgemäßen Druckmesszelle; Fig. 1 shows: a pressure sensor with a pressure measuring cell according to the invention;
und  and
Fig. 2 zeigt: einen Drucksensor mit einer erfindungsgemäßen Fig. 2 shows: a pressure sensor with an inventive
Differenzdruckmesszelle. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensors mit einer in ein Gehäuse 1 eingesetzten erfindungsgemäßen Druckmesszelle 3. Das Gehäuse 1 besteht aus einem Metall, z.B. einem Edelstahl, und weist vorzugweise einen Prozessanschluss 5 auf, über den der Drucksensor am Einsatzort auf einem hierzu komplementären Gegenstück montiert werden kann. Der Prozessanschluss 5 ist z.B. - wie hier dargestellt- ein Flansch, mit dem der Drucksensor auf einen entsprechenden Gegenflansch am Einsatzort montiert werden kann. Alternativ können auch andere in der industriellen Messtechnik verwendete Differential pressure measuring cell. 1 shows an embodiment of a pressure sensor according to the invention with a pressure measuring cell 3 according to the invention inserted in a housing 1. The housing 1 consists of a metal, eg a stainless steel, and preferably has a process connection 5 via which the pressure sensor at the place of use is complementary to one Counterpart can be mounted. The process connection 5 is eg - as shown here - a flange, with which the pressure sensor on a corresponding counterflange can be mounted on site. Alternatively, other used in industrial metrology
Prozessanschlussvarianten, wie z.B. Außengewinde oder Process connection variants, such as External thread or
Milchrohrverschraubungen, eingesetzt werden. Milk tube fittings are used.
Die Druckmesszelle 3 umfasst einen metallischen Grundkörper 7 und eine auf dem Grundkörper 7 unter Einschluss einer Druckmesskammer 9 angeordnete keramische Messmembran 1 1 . Der Grundkörper 7 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie das Gehäuse 1 , in das die Druckmesszelle 3 eingesetzt werden soll. Der metallische Grundkörper 7 bietet den Vorteil, dass er unmittelbar, ohne Zwischenfügung von Dichtungen, mit dem Gehäuse 1 verbunden werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 7 hierzu in einer formgleichen Ausnehmung im Gehäuse 1 angeordnet, und über eine - hier durch ein Dreieck symbolisierte - Schweißung mit dem Gehäuse 1 verbunden. The pressure measuring cell 3 comprises a metallic base body 7 and a ceramic measuring membrane 1 1 arranged on the base body 7, including a pressure measuring chamber 9. The main body 7 is preferably made of the same metal as the housing 1, in which the pressure measuring cell 3 is to be used. The metallic base body 7 offers the advantage that it can be connected directly to the housing 1 without the interposition of seals. In the illustrated embodiment, the base body 7 is arranged for this purpose in a form-identical recess in the housing 1, and connected via a - symbolized here by a triangle - welding with the housing 1.
Alternativ können der Grundkörper 7 und zumindest ein den Grundkörper 7 enthaltender Gehäuseabschnitt des Gehäuses 1 als einteiliges Bauteil ausgebildet sein. Alternatively, the base body 7 and at least one housing section containing the main body 7 of the housing 1 may be formed as a one-piece component.
Grundkörper 7 und Gehäuse 1 weisen zumindest sehr ähnliche, vorzugweise identische, thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Das bietet den Vorteil, dass im Übergangsbereich von Gehäuse 1 und Grundkörper 7 keine temperaturabhängigen Spannungen auftreten, die sich nachteilig auf die Druckmesszelle 3, insb. deren Messgenauigkeit, auswirken könnten. The base body 7 and the housing 1 have at least very similar, preferably identical, thermal expansion coefficients. This offers the advantage that no temperature-dependent voltages occur in the transition region of the housing 1 and the main body 7, which could adversely affect the pressure measuring cell 3, in particular its measuring accuracy.
Die Messmembran 1 1 besteht zum Beispiel aus Aluminiumoxid (Al203). Alternativ kann sie auch aus einem anderen keramischen Werkstoff, wie z.B. Siliziumcarbid- Keramik (SiC) oder Spinell bestehen. The measuring membrane 1 1 consists for example of alumina (Al 2 0 3 ). Alternatively, it may also consist of another ceramic material, such as silicon carbide ceramic (SiC) or spinel.
Im Messbetrieb wird die vom Grundkörper 7 abgewandte Seite der Messmembran 1 1 von außen mit einem zu messenden Druck p beaufschlagt, der eine vom zu messenden Druck p abhängige Durchbiegung der Messmembran 1 1 bewirkt. In measuring operation, the side facing away from the base body 7 side of the measuring diaphragm 1 1 is acted upon from the outside with a pressure to be measured p, which causes a dependent of the pressure to be measured p deflection of the measuring diaphragm 1 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Druckmesszelle 3 ist als Relativdruckmesszelle ausgebildet. Hierzu ist im Grundkörper 7 eine durch den Grundkörper 7 hindurch verlaufende in der Druckmesskammer 9 mündende Bohrung 13 vorgesehen, über die der The pressure measuring cell 3 shown in FIG. 1 is designed as a relative pressure measuring cell. For this purpose, in the main body 7 a through the base body 7 extending through in the pressure measuring chamber 9 opening bore 13 is provided, via which the
Druckmesskammer 9 ein Referenzdruck pref, z.B. der Atmosphärendruck, auf den der zu messende Druck bezogen werden soll, zugeführt wird. Alternativ kann die Druckmesszelle als Absolutdruckmesszelle ausgebildet sein. In dem Fall entfällt die Bohrung 13, und die unter der Messmembran 1 1 eingeschlossene Pressure measuring chamber 9, a reference pressure p ref , for example, the atmospheric pressure to which the pressure to be measured is to be supplied is supplied. Alternatively, the Pressure measuring cell be designed as absolute pressure measuring cell. In the case eliminates the bore 13, and enclosed under the measuring membrane 1 1
Druckmesskammer 9 ist evakuiert. Der metallische Grundkörper 7 ist mit der keramischen Messmembran 1 1 über einen die Druckmesskammer 9 außenseitlich umschließenden Anpassungskörper 15 verbunden. Der Anpassungskörper 15 ist hierzu vorzugsweise als zu einem Ring, insb. zu einem kreisförmigen Ring, geschlossener Steg ausgebildet. Der Anpassungskörper 15 weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der entlang des Anpassungskörpers 15 in vom Grundkörper 7 zur Messmembran 1 1 verlaufender Richtung von einem einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten aM des Grundkörpers 7 entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten auf einen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ακ der Messmembran 1 1 entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten absinkt. Pressure measuring chamber 9 is evacuated. The metallic main body 7 is connected to the ceramic measuring membrane 1 1 via a pressure measuring chamber 9 on the outside enclosing fitting body 15. The adaptation body 15 is for this purpose preferably designed as a ring, esp. To a circular ring, closed web. The adaptation body 15 has a coefficient of thermal expansion which decreases along the adaptation body 15 in the direction from the base body 7 to the measuring membrane 1 1 direction of a thermal expansion coefficient a M of the base body 7 corresponding expansion coefficient to the thermal expansion coefficient ακ of the measuring diaphragm 1 1 corresponding expansion coefficient.
Der Anpassungskörper 15 besteht hierzu vorzugsweise aus einer Anzahl N aufeinander angeordneten Schichten S, unterschiedlicher Zusammensetzung. Die einzelnen Schichten S, verlaufen parallel zueinander und parallel zur Messmembran 1 1. Die Zusammensetzung der einzelnen Schichten S, wird derart vorgegeben, dass die an den Grundkörper 7 angrenzende äußerste Schicht Si einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aSi aufweist, der dem Ausdehnungskoeffizienten aM des Grundkörpers 7 entspricht, und ausgehend von dieser äußersten Schicht Si von Schicht zu Schicht schrittweise derart auf den thermischen For this purpose, the adaptation body 15 preferably consists of a number N of layers S arranged on top of one another, of different composition. The individual layers S, parallel to each other and parallel to the measuring membrane 1 1. The composition of the individual layers S, is set such that the adjoining the base body 7 outermost layer Si has a thermal expansion coefficient a S i, the coefficient of expansion a M of Base body 7 corresponds, and starting from this outermost layer Si from layer to layer gradually in such a way to the thermal
Ausdehnungskoeffizienten ακ der Messmembran 1 1 abfällt, dass die an die Expansion coefficient ακ of the measuring membrane 1 1 drops that to the
Messmembran 1 1 angrenzende äußerste Schicht SN einen thermischen Measuring membrane 1 1 adjacent outermost layer S N a thermal
Ausdehnungskoeffizienten OSN aufweist, der dem thermischen Expansion coefficient OSN, the thermal
Ausdehnungskoeffizienten ακ der Messmembran 1 1 entspricht. Hierzu weisen die Schichten S, jeweils einen Keramikanteil auf, der größer gleich 0% und kleiner gleich 100 % ist, und einen Metallanteil auf, der größer gleich 0% und kleiner gleich 100 % ist. Die Anteile sind vorzugsweise derart vorgegeben, dass der Keramikanteil der Schichten S, in vom Grundkörper 7 zur Messmembran 1 1 verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht ansteigt, während der Metallanteil der Schichten S, in vom Grundkörper 7 zur Messmembran 1 1 verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnimmt. Ordnet man der dem Grundkörper 7 zugewandten äußersten Schicht Si des Anpassungskörpers 15 die Koordinate z=0, und der der Messmembran 1 1 zugewandten äußersten Schichte SN die Koordinate z=h zu, wobei h gleich der Höhe des Anpassungskörpers 15 ist, beträgt der Keramikanteil einer Schicht Si mit der mittleren axialen Koordinate z beispielsweise 100% x (z/h) und der Metallanteil dieser Schicht Si beträgt 100% x (1 - z/h). Expansion coefficient α κ of the measuring membrane 1 1 corresponds. For this purpose, the layers S, each having a ceramic fraction which is greater than or equal to 0% and less than or equal to 100%, and a metal content which is greater than or equal to 0% and less than or equal to 100%. The proportions are preferably predetermined in such a way that the ceramic proportion of the layers S increases from layer to layer in the direction extending from the main body 7 to the measuring membrane 11, while the metal portion of the layers S, in the direction extending from the main body 7 to the measuring membrane 11, extends from layer to layer Layer decreases. Assigning the main body 7 facing outermost layer Si of the matching body 15, the coordinate z = 0, and the measuring membrane 1 1 facing outermost layer SN the coordinate z = h, where h is equal to the height of the matching body 15, the ceramic component of a For example, layer Si having the central axial coordinate z is 100% × (z / h), and the metal content of this layer Si is 100% × (1-z / h).
Vorzugsweise ist der Anpassungskörper 15 ein Sinterkörper, dessen Schichten S, zum Beispiel durch Lasersintern von Pulverschichten entsprechender von Schicht zu Schicht unterschiedlicher Zusammensetzung erzeugt werden. Hierzu kann zum Beispiel das in der IMW- Industriemitteilung Nr. 29 (2004) von Trenke mit dem Titel „Selektives Lasersintern von metallisch/keramischen Schichtstrukturen" The adaptation body 15 is preferably a sintered body whose layers S are produced, for example, by laser sintering of powder layers corresponding from layer to layer of different composition. For this purpose, for example, in the IMW Industry Communication No. 29 (2004) by Trenke entitled "Selective laser sintering of metallic / ceramic layer structures"
beschriebene Laser-Sinterverfahren eingesetzt werden. described laser sintering method can be used.
Die Komponenten können hierzu in Form von mikroskaligen Granulaten bereitgestellt werden, deren Korngröße vorzugsweise nicht mehr als 20 μιη und besonders bevorzugt nicht mehr als 10 μιη beträgt. Zum Präparieren einer Schicht wird die koordinaten-abhängige Mischung derFor this purpose, the components can be provided in the form of microscale granules whose grain size is preferably not more than 20 μm and more preferably not more than 10 μm. For preparing a layer, the coordinate-dependent mixture of
Granulate auf die bereits verfestigten Schichten aufgetragen und durch Lasersintern verfestigt. Die gewünschte Zusammensetzung der jeweiligen Schicht S, kann dadurch erzeugt werden, dass eine Metallpulver und Keramikpulver im gewünschten Mischungsverhältnis in durchmischter Form enthaltende Pulverschicht aufgebracht und durch Lasersintern verfestigt wird. Alternativ kann die Zusammensetzung dadurch erzielt werden, dass die entsprechende Menge Metallpulver und die entsprechende Menge Keramikpulver jeweils als Pulverschicht entsprechender Dicke aufeinander aufgebracht werden, und die beiden Pulverschichten durch Lasersintern durchmischt und verfestigt werden. Granules applied to the already solidified layers and solidified by laser sintering. The desired composition of the respective layer S, can be produced by applying a metal powder and ceramic powder in the desired mixing ratio in powdery layer containing mixed form and solidified by laser sintering. Alternatively, the composition can be achieved by applying the appropriate amount of metal powder and the corresponding amount of ceramic powder in each case as a powder layer of appropriate thickness, and the two powder layers are mixed and solidified by laser sintering.
Ggf. kann der Sinterkörper nach erfolgter Präparation unter Druck bei hoher Possibly. can the sintered body after preparation under pressure at high
Temperatur gehalten werden, um das Gefüge zu verdichten. Temperature are kept to compact the structure.
Die Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten asi, asi+i aneinander angrenzender Schichten S,, Si+ des Anpassungskörpers 15 sind umso geringer, je größer die Anzahl N der Schichten S ist. Je geringer diese Unterschiede sind, umso geringer sind auch die sich aufgrund der unterschiedlichen thermischen The differences of the thermal expansion coefficients asi, asi + i of adjacent layers S ,, S i + of the matching body 15 are the lower, the larger the number N of the layers S is. The smaller these differences are, the lower are the differences due to the different thermal properties
Ausdehnungskoeffizienten ausbildenden temperarturabhängigen Spannungen. Die Anzahl N der Schichten wird daher in Abhängigkeit von der Differenz Δα = OM - ακ der über den Anpassungskörper 15 schrittweise aneinander anzupassenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten αΜ, ακ von Grundkörper 7 und Expansion coefficients forming temperarturabhängigen voltages. The number N of layers is therefore a function of the difference Δα = OM - ακ the stepwise each other to be fitted over the fitting body 15 thermal expansion coefficient α Μ, ακ of base body 7 and
Messmembran 1 1 vorzugsweise derart vorgegeben, das die Anzahl N nicht weniger als (Δα)/(2 ppm/K), insbesondere nicht weniger als Measuring diaphragm 1 1 preferably specified such that the number N not less than (Δα) / (2 ppm / K), in particular not less than
(Δα)/(1 ppm/K) und bevorzugt nicht weniger als (2Δα)/(1 ppm/K) beträgt. Der Anpassungskörper 15 weist im Querschnitt in einer parallel zur Flächennormalen auf die Schichten S, vom Grundkörper 7 zur Messmembran 1 1 verlaufenden Richtung eine Höhe h und in einer senkrecht zur Flächennormalen auf die Schichten Si verlaufenden Richtung eine Breite d auf. Diese Abmessungen des (Δα) / (1 ppm / K) and preferably not less than (2Δα) / (1 ppm / K). The adaptation body 15 has a height h in cross-section in a direction parallel to the surface normal to the layers S, from the base body 7 to the measuring membrane 1 1 extending direction and in a direction perpendicular to the surface normal to the layers Si direction extending to a width d. These dimensions of the
Anpassungskörpers 15 werden vorzugsweise derart vorgegeben, dass das Produkt aus dem Verhältnis von dessen Breite d zu dessen Höhe h und dem Betrag der Differenz Δα der thermischen Ausdehnungskoeffizienten ακ, αΜ von Grundkörper 7 und Messmembran 1 1 , kleiner als eine vorgegebene Konstante ξ mit der DimensionAdaptation body 15 are preferably set such that the product of the ratio of its width d to its height h and the amount of the difference Δα of the thermal expansion coefficient α κ , α Μ of the base body 7 and diaphragm 1 1, smaller than a predetermined constant ξ with the dimension
1/K ist, für die gilt: ξ < 0,1 %/K, insbesondere < 500 ppm/K, vorzugsweise < 250 ppm/K, weiter bevorzugt < 125 ppm/K und besonders bevorzugt < 60 ppm/K: 1 / K, for which the following applies: ξ <0.1% / K, in particular <500 ppm / K, preferably <250 ppm / K, more preferably <125 ppm / K and particularly preferably <60 ppm / K:
— · \Αα\ < ξ , - · \ Αα \ <ξ,
h 1 1 h 1 1
Die Konstante ξ wird vorzugsweise als Quotient aus einem dimensionslosen Verformungsparameter C und einer Tem raturdifferenz ΔΤ gemäß:
Figure imgf000013_0001
The constant ξ is preferably a quotient of a dimensionless deformation parameter C and a temperature difference ΔΤ according to:
Figure imgf000013_0001
bestimmt, wobei determined, where
- die Temperaturdifferenz ΔΤ gleich der Differenz Tmax - Tmin der maximalen und der minimalen Temperatur Tmax, Tmin ist, bei der die Druckmesszelle 3 eingesetzt werden soll, und - The temperature difference ΔΤ equal to the difference T max - T min of the maximum and the minimum temperature T max , T min , at which the pressure measuring cell 3 is to be used, and
- C ein dimensionsloser Verformungsparameter ist, für den gilt: C< 4%, insbesondere C< 2% und bevorzugt C<1 %. C is a dimensionless deformation parameter for which C <4%, in particular C <2% and preferably C <1%.
Dabei werden die einzelnen Schichten S, des Anpassungskörpers 15 vorzugsweise derart bemessen, dass das Produkt aus dem Verhältnis der Breite ds der jeweiligen Schicht S, zu deren Schichtdicke s und der Betrag der Differenz Δα5 der thermischen Ausdehnungskoeffizienten asi-i, asi+i der an diese Schicht S, angrenzenden In this case, the individual layers S, of the adaptation body 15 are preferably dimensioned such that the product of the ratio of the width d s of the respective layer S, to the layer thickness s and the amount of the difference Δα 5 of the thermal expansion coefficients asi-i, asi + i the to this layer S, adjacent
Schichten SM, Si+ ebenfalls kleiner als die oben genannte vorzugsweise als Quotient aus dem dimensionslosen Verformungsparameter C und der Layers SM, S i + also smaller than the above preferably as a quotient of the dimensionless deformation parameter C and the
Temperaturdifferenz ΔΤ bestimmten Konstante ξ ist. D. h.:
Figure imgf000013_0002
Temperature difference ΔΤ specific constant ξ is. D. h .:
Figure imgf000013_0002
Die einzelnen Schichten S, weisen vorzugsweise eine Schichtdicke s von nicht weniger als 10 μιη, insbesondere nicht weniger als 20 μιη und bevorzugt nicht weniger als 40 μιη auf, und von nicht mehr als 400 μιη, insbesondere nicht mehr als 200 μιη und bevorzugt nicht mehr als 100 μιη auf. Nimmt man als Beispiel einen metallischen Grundkörper 7 aus Edelstahl mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten aM von 16 ppm/K und eine Messmembran 1 1 aus Aluminiumoxid-Keramik mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ακ von 8 ppm/K, dann beträgt die Differenz Δα der thermischen The individual layers S, preferably have a layer thickness s of not less than 10 μm, in particular not less than 20 μm, and preferably not less than 40 μm, and of not more than 400 μm, in particular not more than 200 μm, and preferably no longer as 100 μιη on. Taking as an example a metallic base body 7 made of stainless steel with a thermal expansion coefficient a M of 16 ppm / K and a measuring membrane 1 1 of alumina ceramic with a thermal expansion coefficient ακ of 8 ppm / K, then the difference Δα is the thermal
Ausdehnungskoeffizienten 8 ppm/K. Hieraus ergibt sich eine bevorzugte Expansion coefficient 8 ppm / K. This results in a preferred
Mindestanzahl N > 2 Δα /(1 ppm/K) von Minimum number N> 2 Δα / (1 ppm / K) of
16 Schichten. Bei den oben angegebenen besonders bevorzugten Schichtdicken von 40 μιη bis 100 μιη ergibt sich hieraus eine bevorzugte Mindesthöhe h des  16 layers. In the above-mentioned particularly preferred layer thicknesses of 40 μm to 100 μm, this results in a preferred minimum height h of
Anpassungskörpers 15 von 640 μιη bis 1 ,6 mm. Geht man von einem Adaptation body 15 from 640 μιη to 1, 6 mm. If one goes from one
Temperaturbereich von - 40°C bis + 130 °C aus, in dem der Drucksensor eingesetzt werden soll, erhält man unter Anwendung des besonders bevorzugten Temperature range from - 40 ° C to + 130 ° C, in which the pressure sensor is to be used, is obtained using the most preferred
Verformungsparameters C von 1 % für die Konstante ξ gemäß ξ = C/ΔΤ einen Wert von 58,88 ppm/K. Damit liegt die über die oben angeführte Bemessungsregel d/h ΙΔαΙ < ξ berechenbare Breite d des Anpassungskörpers 15 bei einer Höhe h von 640 μιη vorzugweise unterhalb von 4,8 mm. Deformation parameter C of 1% for the constant ξ according to ξ = C / ΔΤ a value of 58.88 ppm / K. Thus, the width d of the adaptation body 15, which can be calculated via the above-mentioned design rule d / h ΙΔαΙ <ξ, is preferably below 4.8 mm at a height h of 640 μm.
Der Anpassungskörper 15 weist eine dem Grundkörper 7 zugewandte Stirnseite auf, die über eine erste Fügung 17 mit einer der Messmembran 1 1 zugewandten Stirnseite des Grundkörpers 7 druckdicht verbunden ist. Diese erste Fügung 17 ist vorzugsweise eine Schweißung, z.B. eine Elektronenstrahlschweißung oder eine Laserschweißung. The adaptation body 15 has an end face facing the base body 7, which is connected in a pressure-tight manner via a first joint 17 to an end face of the base body 7 facing the measuring membrane 1 1. This first joint 17 is preferably a weld, e.g. an electron beam welding or a laser welding.
Die gegenüberliegende, der Messmembran 1 1 zugewandte Stirnseite ist über eine zweite Fügung 19 mit einem äußeren Rand der dem Grundkörper 7 zugewandten Seite der Messmembran 19 druckdicht verbunden. Diese zweite Fügung 19 wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass der Anpassungskörper 15 schichtweise auf dem Rand der Messmembran 1 1 aufgebaut wird. Dabei bildet sich die zweite Fügung 19 beim Aufsintern der äußersten Schicht SN auf dem Rand der Messmembran 1 1 aus. The opposite, the measuring diaphragm 1 1 facing end face is connected via a second joint 19 with an outer edge of the main body 7 facing side of the measuring diaphragm 19 pressure-tight. This second joining 19 is preferably realized in that the adaptation body 15 is built up in layers on the edge of the measuring membrane 1 1. In this case, the second joining 19 forms during sintering of the outermost layer SN on the edge of the measuring membrane 1 1.
Alternativ kann der Anpassungskörper 15 als separates Bauteil vorgefertigt werden. In dem Fall ist die zweite Fügung 19 zwischen Messmembran 1 1 und Alternatively, the adaptation body 15 can be prefabricated as a separate component. In the case, the second joint 19 between measuring diaphragm 1 1 and
Anpassungskörper 15 vorzugsweise eine Aktivhartlötung. Die Aktivhartlötung wird vorzugsweise mit einem eine Zr-Ni-Legierung und Titan aufweisenden ternären Aktivhartlot ausgeführt. Derartige Aktivhartlote sind aus der EP 0 490 807 A2 bekannt, und weisen den Vorteil eines an den thermischen Adaptation body 15 preferably an active brazing. The active brazing is preferably carried out with a Zr-Ni alloy and titanium ternary active brazing. Such active hard solders are known from EP 0 490 807 A2, and have the advantage of a thermal
Ausdehnungskoeffizienten der Keramik angepassten thermischen Coefficient of expansion of ceramic matched thermal
Ausdehnungskoeffizienten auf. Alternativ kann der Anpassungskörper 15 ein durch Sintern eines in einem Expansion coefficients on. Alternatively, the fitting body 15 may be made by sintering one in one
Siebdruckverfahren hergestellten, aus aufeinander aufgedruckten Schichten bestehenden Rohlings hergestellter Sinterkörper sein. Die Herstellung des Rohlings erfolgt, indem die einzelnen Schichten in nacheinander ausgeführten Be produced by screen printing process, made of superimposed printed layers existing blanks sintered body. The production of the blank takes place by the individual layers in successive executed
Druckvorgängen aufeinander aufgedruckt werden, wobei die aufgedruckten Printing processes are printed on each other, with the printed
Schichten jeweils z.B. durch Trocknung verfestigt werden, bevor sie mit der nächsten Schicht überdruckt werden.  Layers each, e.g. are solidified by drying before being overprinted with the next layer.
Der im Siebdruckverfahren hergestellte Anpassungskörper 15 weist vorzugsweise Schichten mit einer Schichtdicke in der Größenordnung von wenigen Mikrometern auf.  The adaptation body 15 produced by the screen printing method preferably has layers with a layer thickness of the order of a few micrometers.
Durch Sintern von im Siebdruckverfahren hergestellten, aus aufeinander angeordneten Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung aufgebauten By sintering produced by screen printing, built up from each other layers of different composition
Rohlingen erzeugte dreidimensionale Sinterkörper sind zum Beispiel in der EP 0 627 983 B1 beschrieben. Darüber hinaus ist in einem Handout zu einem im Rahmen des am 2. und 3. Juli 2014 in Dresden abgehaltenen 9. Seminars für aktuelle Trends in der Aufbau und Verbindungstechnik von Herrn Riecker vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung gehaltenen Vortrag mit dem Titel: '3D Siebdruck - Ein Verfahren zur Bauteilherstellung' eine dreidimensionale gradierte Struktur aus Stahl und Keramik dargestellt, deren Keramikanteil in einer Raumrichtung kontinuierlich abnimmt, und deren Stahlanteil in der gleichen Blanks produced three-dimensional sintered bodies are described for example in EP 0 627 983 B1. In addition, in a handout to a 9th seminar held in Dresden on July 2 and 3, 2014 for current trends in the construction and connection technology by Mr. Riecker lecture entitled "Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Applied Materials" entitled : '3D screen printing - A process for component manufacturing' presented a three-dimensional graded structure of steel and ceramic, whose ceramic content decreases continuously in a spatial direction, and their steel content in the same
Raumrichtung entsprechend zunimmt. Spatial direction increases accordingly.
Der auf diese Weise hergestellte Anpassungskörper 15 kann genau wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel aus aufeinander angeordneten Schichten unterschiedlicher, in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebener Zusammensetzung aufgebaut sein, deren Keramikanteil in vom Grundkörper 7 zur Messmembran 11 verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht ansteigt, und deren Metallanteil in vom Grundkörper 7 zur Messmembran 1 1 verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnimmt. Für diese Ausführungsform gelten die oben angegebenen Bemessungsangaben für die Anzahl der Schichten N, das Verhältnis der Breite d des Anpassungskörpers 15 zu dessen Höhe h, sowie das Verhältnis der Breite ds der einzelnen Schichten zu deren Schichtdicke s The adaptation body 15 produced in this way can, as in the previous exemplary embodiment, be constructed of layers of different compositions described in connection with the previous exemplary embodiment whose proportion of ceramics increases from layer to layer in the direction extending from the main body 7 to the measuring membrane 11, and the same Metal content decreases from the base body 7 to the measuring membrane 1 1 extending direction from layer to layer. For this embodiment, the design data given above for the number of layers N, the ratio of the width d of the adaptation body 15 to its height h, and the ratio of the width d s of the individual layers to their layer thickness s apply
entsprechend, wobei sich die Bemessungsangaben hier auf die nach dem Sintern des Rohlings vorliegenden Abmessungen beziehen. Accordingly, the design data refer here to the present after sintering of the blank dimensions.
Alternativ kann der Anpassungskörper 15 aufeinander angeordnete Schichtfolgen aufweisen, die jeweils aus aufeinander angeordneten Schichten bestehen, die jeweils entweder ausschließlich aus Metall oder ausschließlich aus Keramik bestehen. Dabei wird die Anzahl der in den einzelnen Schichtfolgen enthaltenen, ausschließlich aus Keramik bestehenden Schichten und die Anzahl der in den einzelnen Schichtfolgenden enthaltenen, ausschließlich aus Metall bestehenden Schichten derart vorgegeben, dass der Keramikanteil der Schichtfolgen in vom Grundkörper 7 zur Messmembran 11 verlaufender Richtung von Schichtfolge zu Schichtfolge ansteigt und der Metallanteil der Schichtfolgen in vom Grundkörper 7 zur Messmembran 1 1 verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnimmt. Alternatively, the matching body 15 may have layer sequences arranged on each other, each consisting of layers arranged on one another, each consisting either exclusively of metal or exclusively of ceramic. Here, the number of contained in the individual layer sequences, consisting exclusively of ceramic layers and the number of contained in the individual Schichtfolgenden, consisting exclusively of metal layers specified such that the ceramic component of the layer sequences in the base body 7 to the measuring membrane 11 extending direction of layer sequence to layer sequence increases and the metal content of the layer sequences in from the body 7 to the measuring membrane 1 1 extending direction decreases from layer to layer.
Hierbei weisen die Schichten vorzugsweise eine möglichst geringe Dicke, insb. eine Dicke in der Größenordnung von wenigen Mikrometern, insb. 2 μιτι bis 3 μιη auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass nur zwei verschiedene Druckpasten, nämlich eine Keramik-Paste und eine Metall-Paste zur Erzeugung des Rohlings benötigt werden. Für das Aufdrucken der keramischen und der metallischen In this case, the layers preferably have the smallest possible thickness, in particular a thickness of the order of magnitude of a few micrometers, in particular 2 μm to 3 μm. This embodiment offers the advantage that only two different printing pastes, namely a ceramic paste and a metal paste are needed to produce the blank. For imprinting ceramic and metallic
Schichten wird somit jeweils nur ein Sieb benötigt, das zwischen aufeinander folgenden Druckvorgängen nicht gereinigt werden muss. In Verbindung mit einem im Siebdruckverfahren hergestellten Anpassungskörper 15 können die erste und die zweite Fügung 17, 19 dadurch erzeugt werden, dass der Rohling zwischen Grundkörper 7 und Messmembran 1 1 angeordnet und dort gesintert wird. Zur zusätzlichen Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Anpassungskörpers 15 kann auf einer äußeren Mantelfläche des Anpassungskörpers 15 eine Layers thus only one sieve is needed in each case, which need not be cleaned between successive printing operations. In connection with a matching body 15 produced by the screen printing process, the first and the second joint 17, 19 can be produced by arranging the blank between the base body 7 and the measuring membrane 11 and sintering it there. For additional improvement of the corrosion resistance of the matching body 15 may on an outer circumferential surface of the adapter body 15 a
Beschichtung 21 aus einem korrosionsbeständigen Material, insb. aus Keramik, vorzugsweise aus der Keramik der Messmembran 1 1 , oder aus Tantal, aufgebracht werden. Die Beschichtung 21 kann je nach Materialwahl z.B. durch Coating 21 of a corrosion-resistant material, esp. Made of ceramic, preferably from the ceramic of the measuring membrane 1 1, or tantalum, are applied. The coating 21 may, depending on the choice of material, e.g. by
Plasmabeschichtung oder durch Sputtern aufgebracht werden. Plasma coating or be applied by sputtering.
Über den Anpassungskörper 15 werden die unterschiedlichen thermischen About the adjustment body 15, the different thermal
Ausdehnungskoeffizienten von Messmembran 1 1 und Grundkörper 7 schrittweise ineinander überführt. Durch die unterschiedlichen thermischen Expansion coefficients of measuring diaphragm 1 1 and base body 7 gradually transferred into each other. Due to the different thermal
Ausdehnungskoeffizienten bedingte thermomechanische Spannungen werden somit über die gesamte Höhe h des Anpassungskörpers 15 verteilt, und über diesen abgebaut. Expansibility coefficients thermomechanical stresses are thus distributed over the entire height h of the adjustment body 15, and degraded over this.
Dies bewirkt eine deutliche Reduktion temperaturbedingter Spannungen im Bereich der ersten und der zweiten Fügung 17, 19 und im Bereich der Messmembran 1 1 .  This causes a significant reduction in temperature-induced stresses in the region of the first and second joints 17, 19 and in the region of the measuring membrane 11.
Damit ist es möglich, den metallischen Grundkörper 7 mit der keramischen This makes it possible, the metallic body 7 with the ceramic
Messmembran 1 1 zu verbinden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Fügungen 17, 19 aufgrund temperaturbedingter Spannungen über Gebühr belastet werden oder sogar brechen, und ohne dass die Messgenauigkeit durch sich auf die Messmembran 1 1 auswirkende temperaturabhängige Verspannungen wesentlich beeinträchtigt wird. To connect measuring diaphragm 1 1, without the risk that the joints 17, 19 are charged due to temperature-induced voltages over charge or even break, and without the measurement accuracy due to the Measuring membrane 1 1 impacting temperature-dependent tension is significantly impaired.
Die Druckmesszelle 3 umfasst einen elektromechanischen Wandler, der dazu dient, die vom zu messenden Druck p abhängige Durchbiegung der Messmembran 1 1 in ein vom zu messenden Druck p abhängiges elektrisches Signal umzuwandeln, und zur Anzeige und/oder zur weiteren Auswertung und/oder Verarbeitung zur Verfügung zu stellen. Als mögliches Ausführungsbeispiel eines solchen elektromechanischen Wandlers ist in Fig. 1 ein kapazitiver Wandler vorgesehen, der mindestens einen Kondensator mit einer von der Durchbiegung der Messmembran 1 1 abhängigen Kapazität aufweist. Der Kondensator umfasst eine auf einer der Messmembran 1 1 zugewandten Stirnfläche des Grundkörpers 7 angeordnete Elektrode 23, und eine auf der dem Grundkörper 7 zugewandten Seite der Messmembran 7 angeordnete The pressure measuring cell 3 comprises an electromechanical transducer which serves to convert the deflection of the measuring diaphragm 1 1 dependent on the pressure to be measured into an electrical signal dependent on the pressure to be measured, and for display and / or further evaluation and / or processing To make available. As a possible embodiment of such an electromechanical transducer, a capacitive transducer is provided in Fig. 1, which has at least one capacitor with a dependent of the deflection of the measuring membrane 1 1 capacity. The capacitor comprises an electrode 23 arranged on an end face of the main body 7 facing the measuring diaphragm 11, and a side of the measuring diaphragm 7 arranged on the side of the main body 7
Gegenelektrode 25. Counter electrode 25.
Die Elektrode 23 ist von dem Anpassungskörper 15 beabstandet, und damit diesem gegenüber elektrisch isoliert. Zur elektrischen Isolation der Elektrode 23 gegenüber dem Grundkörper 7 ist auf der Stirnseite des Grundkörpers 7 eine Isolationsschicht 27, z.B. eine Glasschicht oder eine Siliziumdioxid-Schicht (S1O2), vorgesehen, auf der die Elektrode 23 angeordnet ist. The electrode 23 is spaced from the matching body 15 and thus electrically insulated therefrom. For the electrical insulation of the electrode 23 with respect to the main body 7, an insulating layer 27, e.g. a glass layer or a silicon dioxide layer (S1O2), on which the electrode 23 is arranged.
Die druckabhängige Kapazität dieses Kondensators wird z.B. mittels einer an die Elektrode 23 und die Gegenelektrode 25 angeschlossenen Messelektronik 29 bestimmt, und beispielsweise anhand einer vorab im Rahmen eines The pressure dependent capacity of this capacitor is e.g. determined by means connected to the electrode 23 and the counter electrode 25 measuring electronics 29, and for example by means of a preliminary in the context of a
Kalibrationsverfahrens ermittelten Kennlinie einem auf die Messmembran 1 1 einwirkenden zu messenden Druck p zugeordnet. Der elektrische Anschluss der Elektrode 23 an die Messelektronik 29 erfolgt vorzugsweise über eine elektrische Durchführung 31 , die durch den Grundkörper 7 hindurch verläuft. Die Durchführung 31 ist z.B. eine Glasdurchführung mit einem bis zur Elektrode 23 geführten Kontaktstift 33, der z.B. über einen auf der Rückseite der Druckmesszelle 3 angeordneten Kontakt kontaktierbar ist. Calibration method determined characteristic assigned to a pressure on the measuring membrane 1 1 to be measured pressure p. The electrical connection of the electrode 23 to the measuring electronics 29 is preferably carried out via an electrical feedthrough 31 which extends through the main body 7 therethrough. The bushing 31 is e.g. a glass feedthrough with a contact pin 33 extending to the electrode 23, e.g. can be contacted via a arranged on the back of the pressure measuring cell 3 contact.
Der elektrische Anschluss der Gegenelektrode 25 an die Messelektronik 29 erfolgt vorzugsweise über eine die Gegenelektrode 25 mit dem Grundkörper 7 verbindende elektrisch leitfähige Beschichtung 35. Diese erstreckt sich von der Gegenelektrode 25 über eine innere Mantelfläche des Anpassungskörpers 15 zum Grundkörper 7. Über die Beschichtung 35 liegt die Gegenelektrode 25 auf dem gleichen Potential wie der Grundkörper 7, so dass der Anschluss der Gegenelektrode 25 über einen z.B. auf der Rückseite des Grundkörpers 7 angeordneten Kontakt erfolgen kann. The electrical connection of the counterelectrode 25 to the measuring electronics 29 preferably takes place via an electrically conductive coating 35 connecting the counterelectrode 25 to the base body 7. This extends from the counterelectrode 25 via an inner circumferential surface of the matching body 15 to the base body 7 the counter electrode 25 at the same potential As the base body 7, so that the connection of the counter electrode 25 can be made via a arranged for example on the back of the body 7 contact.
Die leitfähige Beschichtung 35 wird vorzugsweise nach dem Aufsintern des The conductive coating 35 is preferably after sintering the
Anpassungskörpers 15 auf der Messmembran 1 1 bzw. nach der Fügung vonAdaptation body 15 on the measuring membrane 1 1 or after the addition of
Messmembran 1 1 und Anpassungskörper 15 aufgebracht, bevor der Verbund aus Messmembran 1 1 und Anpassungskörper 15 mittels der ersten Fügung 17 auf dem Grundkörper 7 befestigt wird. Die leitfähige Beschichtung 35 ist vorzugsweise eine Metallisierung, die vorzugsweise in einem Arbeitsgang zusammen mit der hierzu ebenfalls als Metallisierung ausgebildeten Gegenelektrode 25 aufgebracht, z.B. aufgesputtert, wird. Measuring diaphragm 1 1 and fitting body 15 applied before the composite of measuring diaphragm 1 1 and fitting body 15 is fixed by means of the first joint 17 on the base body 7. The conductive coating 35 is preferably a metallization, which is preferably applied in one operation together with the counterelectrode 25 likewise designed as a metallization, e.g. sputtered, will.
Die mit dem kapazitiven elektromechanischen Wandler erzielbare Messgenauigkeit ist umso größer, je größer die Grundkapazität des durch die Elektrode 23 und die Gegenelektrode 25 gebildeten Kondensators ist. Diese Grundkapazität ist wiederum umso größer, je geringer der Elektrodenabstand zwischen Elektrode 23 und The measurement accuracy achievable with the capacitive electromechanical transducer is the greater, the larger the basic capacitance of the capacitor formed by the electrode 23 and the counter electrode 25. This basic capacity is in turn the greater, the smaller the electrode spacing between electrode 23 and
Gegenelektrode 25 ist. Counter electrode 25 is.
Bei mit einem kapazitiven elektromechanischen Wandler ausgestatten When equipped with a capacitive electromechanical transducer
erfindungsgemäßen Druckmesszellen 3 ist die Elektrode 23 daher vorzugsweise auf einem in Richtung der Messmembran 1 1 vorstehenden Absatz 37 des Grundkörpers 7 angeordnet. Der Absatz 37 ist außenseitlich allseitig vom Anpassungskörper 15 umgeben und allseitig von diesem beabstandet. Das bietet den Vorteil, dass über eine entsprechende Dimensionierung der Bauhöhe des Absatzes 37 ein geringer Elektrodenabstand erzielt werden kann, und die den Elektrodenabstand mitbestimmende Höhe h des Anpassungskörpers 15 zugleich entsprechend den oben beschriebenen Bemessungsregeln für eine optimale Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten ακ, OM von Messmembran 1 1 und Grundkörper 7 vorgegeben werden kann. According to the invention pressure measuring cells 3, the electrode 23 is therefore preferably arranged on a protruding in the direction of the measuring membrane 1 1 paragraph 37 of the base body 7. The shoulder 37 is on the outside surrounded on all sides by the adjustment body 15 and spaced from it on all sides. This has the advantage that a corresponding dimensioning of the height of the shoulder 37, a small electrode spacing can be achieved, and the electrode spacing co-determining height h of the matching body 15 at the same time according to the above-described design rules for an optimal adjustment of the thermal expansion coefficient ακ, OM of measuring diaphragm 1 1 and body 7 can be specified.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fig. 2 shows a further embodiment of an inventive
Drucksensors mit einer in einem metallischen Gehäuse 39 eingefassten Pressure sensor with a enclosed in a metallic housing 39
erfindungsgemäßen Differenzdruckmesszelle 41 . Aufgrund der weitgehenden Übereinstimmung mit dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor sind nachfolgend lediglich die bestehenden Unterschiede näher erläutert. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen. Differential pressure measuring cell 41 according to the invention. Due to the extensive agreement with the pressure sensor shown in Fig. 1, only the existing differences are explained in more detail below. Incidentally, reference is made to the description of FIG. 1.
Die Differenzdruckmesszelle 41 wird dadurch gebildet, dass auf der von der Messmembran 1 1 abgewandten Rückseite der erfindungsgemäßen Druckmesszelle 3, z.B. gemäß Fig. 1 , eine zweite, vorzugsweise identische Druckmesszelle 3 derart angeordnet wird, dass die Messmembranen 1 1 der beiden Druckmesszellen 3 nach außen weisen. Zusätzlich ist in der Differenzdruckmesszelle 41 eine The differential pressure measuring cell 41 is formed by the fact that on the side facing away from the measuring diaphragm 1 1 back of the pressure measuring cell according to the invention 3, for example, according to FIG. 1, a second, preferably identical pressure measuring cell 3 is arranged such that the measuring membranes 1 1 of the two pressure measuring cells 3 face outward. In addition, in the differential pressure measuring cell 41 a
Druckübertragungsleitung 43 vorgesehen, über die die beiden Druckmesskammern 9 miteinander verbunden sind. Die Druckmesskammern 9 und die Pressure transmission line 43 is provided, via which the two pressure measuring chambers 9 are interconnected. The pressure measuring chambers 9 and the
Druckübertragungsleitung 43 sind mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit, z.B. Silikonöl, gefüllt.  Pressure transmission line 43 are connected to a pressure transmitting liquid, e.g. Silicone oil, filled.
Im Messbetrieb wird eine der beiden Messmembranen 1 1 mit einem ersten Druck p-i , und die andere Messmembran 1 1 mit einem zweiten Druck p2 beaufschlagt. Diese Druckbeaufschlagung bewirkt eine vom zu messenden Differenzdruck Δρ zwischen dem ersten und dem zweiten Druck p-ι, p2 abhängige Durchbiegung der beiden Messmembranen 1 1 , die mittels eines elektromechanischen Wandlers In measuring operation, one of the two measuring membranes 1 1 is applied with a first pressure pi, and the other measuring membrane 1 1 with a second pressure p 2 . This pressurization causes the differential pressure to be measured Δρ between the first and the second pressure-p ι, p 2 dependent deflection of the measuring membrane 1 1, which by means of an electromechanical transducer
messtechnisch erfasst und in ein vom Differenzdruck Δρ= p p2 abhängiges measured and dependent on the differential pressure Δρ = pp 2 dependent
Messsignal umgewandelt wird. Measuring signal is converted.
Auch hier kann zur messtechnischen Erfassung der Durchbiegungen der Again, for metrological detection of the deflections of the
Messmembranen 1 1 jeweils der bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen kapazitive Wandler vorgesehen werden. Der Differenzdruck Δρ kann anhand der gemessenen Kapazität jedes der beiden Kondensatoren, oder anhand der differentiellen Änderung f der Kapazitäten C1 , C2 der beiden Kondensatoren bestimmt werden. Die differentiellen Änderung f der beiden Kapazitäten C1 , C2 wird hierzu z. B. als Verhältnis der Differenz der beiden Kapazitäten zu deren Summe gemäß: f = (C1 - C2)/C1 +C2) bestimmt. Measuring membranes 1 1 each of the capacitive transducer already described with reference to FIG. 1 are provided. The differential pressure Δρ can be determined on the basis of the measured capacitance of each of the two capacitors, or on the basis of the differential change f of the capacitances C1, C2 of the two capacitors. The differential change f of the two capacitances C1, C2 is z. B. determined as the ratio of the difference between the two capacitances to their sum according to: f = (C1 - C2) / C1 + C2).
Auch hier erfolgt der elektrische Anschluss der beiden Gegenelektroden 25 vorzugsweise jeweils über einen auf einer äußeren Mantelfläche des zugehörigen Grundkörpers 7 angeordnete Kontakt, der über den jeweiligen Grundkörper 7 und die jeweilige leitfähige Beschichtung 35 in elektrisch leitender Verbindung mit der jeweiligen Gegenelektrode 25 steht. Here, too, the electrical connection of the two counterelectrodes 25 preferably takes place in each case via a contact arranged on an outer circumferential surface of the associated base body 7, which is in electrically conductive connection with the respective counterelectrode 25 via the respective base body 7 and the respective conductive coating 35.
Der Anschluss der beiden Elektroden 23 erfolgt über die durch den jeweiligen Grundkörper 7 hindurch verlaufende Durchführung 31 und eine daran anschließend weiterführende Durchführung 45, über die der Anschluss seitlich aus der The connection of the two electrodes 23 via the through the respective base body 7 extending therethrough 31 and a subsequent further forward implementation 45, via which the connection laterally from the
Differenzdruckmesszelle 41 heraus geführt wird. Differential pressure measuring cell 41 out is performed.
Jede dieser weiterführenden Durchführungen 45 weist eine auf der von der Each of these secondary bushings 45 has a on the of the
Messmembran 1 1 abgewandten Rückseite des jeweiligen Grundkörpers 7 aufgebrachte Isolationsschicht 47, z.B. eine Glasschicht, auf, durch die der Measuring membrane 1 1 facing away from the back of the respective body 7 applied insulating layer 47, e.g. a layer of glass, through which the
Kontaktstift 33 der Durchführung 31 hindurch verläuft. Auf der vom jeweiligen Grundkörper 7 abgewandten Oberfläche der jeweiligen Isolationsschicht 47 ist jeweils eine Leiterbahn 49 vorgesehen, die entlang der Oberfläche vom Kontaktstift 33 zu einer äußeren Mantelfläche der Differenzdruckmesszelle 41 verläuft, wo sie über einen entsprechenden Kontakt kontaktierbar ist. Contact pin 33 of the bushing 31 passes therethrough. On the one of the respective Base body 7 facing away from the surface of the respective insulating layer 47, a conductor 49 is provided in each case, which extends along the surface of the contact pin 33 to an outer surface of the differential pressure measuring cell 41, where it can be contacted via a corresponding contact.
Zwischen den beiden Leiterbahnen 49 ist eine weitere Isolationsschicht 51 vorgesehen, über die die beiden Leiterbahnen 49 elektrisch gegeneinander isoliert sind. Diese weitere Isolationsschicht 51 wird vorzugsweise zugleich zur Between the two interconnects 49, a further insulating layer 51 is provided, via which the two interconnects 49 are electrically isolated from each other. This further insulation layer 51 is preferably at the same time for
mechanischen Verbindung der beiden rückseitig jeweils mit der Isolationsschicht 47 und der Leiterbahn 49 versehenen Grundkörper 7 genutzt. Hierzu kann sie z.B. als Glasschicht einer die Grundkörper 7 verbindenden Glaslötung ausgebildet sein. mechanical connection of the two back each provided with the insulating layer 47 and the conductor 49 main body 7 used. For this purpose it may e.g. be formed as a glass layer of the base body 7 connecting glass soldering.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Differenzdruckmesszelle 41 ohne Zwischenfügung von Dichtungen in das Gehäuse 39 eingesetzt, indem die Also in this embodiment, the differential pressure measuring cell 41 is used without interposing seals in the housing 39 by the
Grundkörper 7 unmittelbar mit dem Gehäuse 39 verbunden, insb. verschweißt, werden. Hierzu weist das Gehäuse 39 vorzugsweise zwei miteinander verbundene Gehäuseabschnitte 53 auf, die jeweils eine Ausnehmung zur Aufnahme eines der beiden miteinander verbundenen Grundkörper 7 aufweisen. Auf diese Weise kann jeder Gehäuseabschnitt 53 von außen über die jeweilige Messmembran 1 1 hinweg über den jeweiligen Grundkörper 7 geschoben und dort verschweißt werden. Base 7 directly connected to the housing 39, esp. Welded, are. For this purpose, the housing 39 preferably has two interconnected housing sections 53, each having a recess for receiving one of the two interconnected main body 7. In this way, each housing section 53 can be pushed over the respective base body 7 from the outside over the respective measuring diaphragm 1 1 and welded there.
Alternativ können die Grundkörper 7 und die den jeweiligen Grundkörper 7 enthaltenden Gehäuseabschnitte auch hier jeweils als einteiliges Bauelement ausgebildet sein. Alternatively, the base body 7 and the respective base body 7 containing housing sections can also be formed here as a one-piece component.
Zusätzlich weist das Gehäuse 39 eine die auf der äußeren Mantelfläche der Differenzdruckmesszelle 41 angeordneten Kontakte für den Anschluss der In addition, the housing 39 has a arranged on the outer surface of the differential pressure measuring cell 41 contacts for the connection of
Elektroden 23 und der Gegenelektroden 25 frei legende Ausnehmung 55 auf, durch die hindurch die Elektroden 23 und die Gegenelektroden 25 an eine Messelektronik 57 anschließbar sind. Electrodes 23 and the counter electrodes 25 exposed recess 55, through which the electrodes 23 and the counter electrodes 25 are connected to a measuring electronics 57.
Jeder Gehäuseabschnitt 53 ist mit einem Prozessanschluss 5 ausgestattet, über den der Differenzdrucksensor 41 am Einsatzort mit einem hierzu komplementären Gegenstück verbindbar ist, über das der jeweiligen Messmembran 11 im Each housing section 53 is equipped with a process connection 5, via which the differential pressure sensor 41 can be connected at the place of use with a counterpart complementary thereto via which the respective measuring diaphragm 11 in FIG
Messbetrieb der erste bzw. der zweiten Druck p-i , p2 zugeführt wird. 1 Gehäuse Measuring operation of the first and the second pressure pi, p 2 is supplied. 1 housing
3 Druckmesszelle  3 pressure measuring cell
5 Prozessanschluss 5 process connection
7 Grundkörper 7 basic body
9 Druckmesskammer 9 pressure measuring chamber
1 1 Messmembran 1 1 measuring diaphragm
13 Bohrung  13 hole
15 Anpassungskörper 15 adaptation body
17 Fügung 17 addition
19 Fügung  19 coincidence
21 Beschichtung  21 coating
23 Elektrode  23 electrode
25 Gegenelektrode  25 counter electrode
27 Isolationsschicht 27 insulation layer
29 Messelektronik 29 Measuring electronics
31 Durchführung  31 implementation
33 Kontaktstift  33 contact pin
35 Beschichtung  35 coating
37 Absatz  37 paragraph
39 Gehäuse  39 housing
41 Druckmesszelle  41 pressure measuring cell
43 Druckübertragungsleitung 43 pressure transmission line
45 Durchführung 45 implementation
47 Isolationsschicht 47 insulation layer
49 Leiterbahn 49 trace
51 Isolationsschicht 51 insulation layer
53 Gehäuseabschnitt53 housing section
55 Ausnehmung 55 recess
57 Messelektronik  57 Measuring electronics

Claims

Patentansprüche  claims
1 . Druckmesszelle, mit 1 . Pressure measuring cell, with
- einem Grundkörper (7), und  - A basic body (7), and
- einer auf dem Grundkörper (7) unter Einschluss einer Druckmesskammer (9) angeordneten, von außen mit einem zu messenden Druck (p)  - One on the base body (7) including a pressure measuring chamber (9) arranged, from the outside with a pressure to be measured (p)
beaufschlagbaren, keramischen Messmembran (1 1 ),  acted upon, ceramic measuring membrane (1 1),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- der Grundkörper (7) aus Metall besteht, und  - The base body (7) consists of metal, and
- Grundkörper (7) und Messmembran (1 1 ) miteinander über einen die  - Body (7) and measuring diaphragm (1 1) with each other via a
Druckmesskammer (9) außenseitlich umschließenden Anpassungskörper (15) verbunden sind, der einen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist, der entlang des Anpassungskörpers (15) in vom Grundkörper (7) zur  Pressure measuring chamber (9) on the outside enclosing fitting body (15) are connected, which has a thermal expansion coefficient along the adjustment body (15) in the base body (7)
Messmembran (1 1 ) verlaufender Richtung von einem einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (oM) des Grundkörpers (7) entsprechenden Measuring diaphragm (1 1) extending direction of a thermal expansion coefficient (o M ) of the base body (7) corresponding
Ausdehnungskoeffizienten auf einen einem thermischen  Expansion coefficients on a thermal
Ausdehnungskoeffizienten (ακ) der Messmembran (1 1 ) entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten abfällt.  Expansion coefficient (ακ) of the measuring diaphragm (1 1) corresponding expansion coefficient drops.
Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
der Anpassungskörper (15) durch eine erste Fügung (17), insb. eine Schweißung, insb. eine Elektronenstrahlschweißung oder eine Laserschweißung, mit dem Grundkörper (7) und durch eine zweite Fügung (19) mit einem äußeren Rand der Messmembran (1 1 ) verbunden ist.  the adaptation body (15) by a first joint (17), esp. A weld, esp. An electron beam welding or a laser welding, with the base body (7) and by a second joint (19) with an outer edge of the measuring membrane (1 1) connected is.
Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
- die zweite Fügung (19) eine Aktivhartlötung, insb. eine mittels eines ternären, eine Zr-Ni-Legierung und Titan aufweisenden, Aktivhartlots ausgeführte Aktivhartlötung ist, oder  the second joint (19) is an active brazing, in particular an active brazing, carried out by means of a ternary, Zr-Ni alloy and titanium, active brazing alloy, or
- der Anpassungskörper (15) ein aus Schichten aufgebauter Sinterkörper ist und die zweite Fügung (19) eine durch Aufsintern, insb. durch Lasersintern, einer der Messmembran (1 1 ) zugewandten äußersten Schicht (SN) des  the adaptation body (15) is a sintered body constructed from layers, and the second joint (19) has an outermost layer (SN) of the. by sintering, in particular by laser sintering, of one of the measuring membrane (11)
Anpassungskörpers (15) auf der Messmembran (7) gebildete Fügung ist.  Matching body (15) on the measuring diaphragm (7) formed Fufgung is.
4. Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 4. Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
auf einer äußeren Mantelfläche des Anpassungskörpers (15) eine Beschichtung (21 ) aus einem korrosionsbeständigen Material, insb. aus Keramik oder aus Tantal, vorgesehen ist.  on an outer circumferential surface of the adapter body (15) a coating (21) made of a corrosion-resistant material, esp. Made of ceramic or tantalum is provided.
5. Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein kapazitiver elektromechanischer Wandler vorgesehen ist, der mindestens einen Kondensator umfasst, 5. Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that a capacitive electromechanical transducer is provided which comprises at least one capacitor,
- der eine elektrisch isoliert gegenüber dem Grundkörper (7) auf einer der  - The one electrically isolated from the base body (7) on one of
Messmembran (11 ) zugewandten Stirnfläche des Grundkörpers (7), insb. einer Stirnfläche eines in Richtung der Messmembran (1 1 ) vorstehenden,  Measuring membrane (11) facing the end face of the base body (7), esp. An end face of a in the direction of the measuring diaphragm (1 1) above,
außenseitlich allseitig vom Anpassungskörper (15) umgebenen und allseitig vom Anpassungskörper (15) beabstandeten Absatzes (37), angeordnete, vom Anpassungskörper (15) beabstandete Elektrode (23) umfasst, und  on the outside on all sides of the fitting body (15) surrounded and on all sides by the adjustment body (15) spaced shoulder (37) arranged, from the adjustment body (15) spaced electrode (23) comprises, and
- der eine auf einer dem Grundkörper (7) zugewandten Seite der Messmembran (1 1 ) angeordnete Gegenelektrode (25) umfasst.  - Which on a the base body (7) facing side of the measuring diaphragm (1 1) arranged counter electrode (25).
6. Druckmesszelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 6. Pressure measuring cell according to claim 5, characterized in that
- eine durch den Grundkörper (7) hindurch führende an die Elektrode (23) angeschlossene elektrische Durchführung (31 ), insb. eine Glasdurchführung, vorgesehen ist, über die die Elektrode (23) elektrisch anschließbar ist, und/oder - One through the base body (7) leading to the electrode (23) connected to the electrical feedthrough (31), esp. A glass feedthrough, is provided, via which the electrode (23) is electrically connected, and / or
- eine elektrisch leitfähige Beschichtung (35) vorgesehen ist, die sich von der Gegenelektrode (25) über eine innere Mantelfläche des Anpassungskörpers (15) bis zum Grundkörper (7) erstreckt, so dass die Gegenelektrode (25) über den Grundkörper (7) elektrisch anschließbar ist. - An electrically conductive coating (35) is provided which extends from the counter electrode (25) via an inner circumferential surface of the adapter body (15) to the base body (7), so that the counter electrode (25) via the main body (7) electrically is connectable.
7. Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 7. Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
- der Anpassungskörper (15) aufeinander angeordnete Schichten (S,)  - The adaptation body (15) arranged on each other layers (S,)
unterschiedlicher Zusammensetzung, insb. durch Lasersintern von metallische und/oder keramische Anteile enthaltenden Pulverschichten aufeinander aufgebrachte Schichten, aufweist, und  of different composition, in particular by laser sintering of metallic and / or ceramic portions containing powder layers applied to each other layers, and
- die Schichten (S,) einen Keramikanteil aufweisen, der größer gleich 0 % und kleiner gleich 100 % ist, und einen Metallanteil aufweisen, der größer gleich 0 % und kleiner gleich 100 % ist, wobei  - The layers (S,) have a ceramic content that is greater than or equal to 0% and less than 100%, and have a metal content greater than or equal to 0% and less than or equal to 100%, wherein
- der Keramikanteil in vom Grundkörper (7) zur Messmembran (1 1 ) hin  - The ceramic part in from the base body (7) to the measuring diaphragm (1 1) out
verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht ansteigt, und  extending direction increases from layer to layer, and
- der Metallanteil in vom Grundkörper (7) zur Messmembran (1 1 ) hin  - The metal content in from the base body (7) to the measuring diaphragm (1 1) out
verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnimmt.  extending direction decreases from layer to layer.
8. Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 8. Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
- der Anpassungskörper (15) ein aus Schichten (S,) aufgebauter  - The adaptation body (15) one of layers (S,) built
Anpassungskörper ist,  Fitting body is,
- eine Anzahl (N) der Schichten (S,) größer gleich einer Differenz (Δα) zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (OM) des Grundkörpers (7) und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (ακ) der Messmembran (1 1 ) geteilt durch 2 ppm/K, insbesondere größer gleich der Differenz (Δα) geteilt durch 1 ppm/K, insb. größer gleich dem zweifachen der Differenz (Δα) geteilt durch 1 ppm/K, ist. a number (N) of the layers (S,) greater than or equal to a difference (Δα) between the thermal expansion coefficient (OM) of the main body (7) and the thermal expansion coefficient (α κ ) of the measuring diaphragm (1 1) divided by 2 ppm / K, in particular greater than or equal to the difference (Δα) divided by 1 greater than or equal to twice the difference (Δα) divided by 1 ppm / K.
9. Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 9. Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
- der Anpassungskörper (15) ein aus Schichten (S,) aufgebauter  - The adaptation body (15) one of layers (S,) built
Anpassungskörper ist, und  Fitting body is, and
- die Schichten (S,) eine Schichtdicke (s) von nicht weniger als 10 μιη,  - The layers (S,) a layer thickness (s) of not less than 10 μιη,
insbesondere nicht weniger als 20 μιη, insb. nicht weniger als 40 μιη aufweisen, und von nicht mehr als 400 μιη, insbesondere nicht mehr als 200 μιτι, insb. nicht mehr als 100 μιη aufweisen.  in particular not less than 20 μm, in particular not less than 40 μm, and of not more than 400 μm, in particular not more than 200 μm, in particular not more than 100 μm.
10. Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 10. Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
- der Anpassungskörper (15) in vom Grundkörper (7) zur Messmembran (1 1 ) verlaufender Richtung eine Höhe (h), und senkrecht dazu eine Breite (d) aufweist, und  - The adjustment body (15) extending from the base body (7) to the measuring diaphragm (1 1) extending direction a height (h), and perpendicular to a width (d), and
- ein Produkt aus einem Verhältnis von der Breite (d) des Anpassungskörpers (15) zur Höhe (h) des Anpassungskörpers (15) und dem Betrag der Differenz (Δα) der thermischen Ausdehnungskoeffizienten (ακ, αΜ) von Messmembrana product of a ratio of the width (d) of the fitting body (15) to the height (h) of the fitting body (15) and the amount of difference (Δα) of the thermal expansion coefficients (α κ , α Μ ) of the measuring diaphragm
(1 1 ) und Grundkörper (7) kleiner als eine Konstante ( ξ) mit der Dimension 1/K ist, wobei (1 1) and basic body (7) is smaller than a constant (ξ) with the dimension 1 / K, where
- die Konstante ( ξ) kleiner als 0,1 %/K, insbesondere kleiner als 500 ppm/K, insb. kleiner als 250 ppm/K, insb. kleiner als 125 ppm/K, insb. kleiner als 60 ppm/K ist, und/oder  the constant (ξ) is less than 0.1% / K, in particular less than 500 ppm / K, in particular less than 250 ppm / K, especially less than 125 ppm / K, in particular less than 60 ppm / K , and or
- die Konstante ( ξ) gleich einem Quotient aus einem dimensionslosen  - the constant (ξ) is equal to a quotient of a dimensionless one
Verformungsparameter (C) und einer Temperaturdifferenz (ΔΤ) zwischen einer maximalen und einer minimalen Temperatur (Tmax, Tmin), bei der die Deformation parameter (C) and a temperature difference (ΔΤ) between a maximum and a minimum temperature (T max , T min ) at which the
Druckmesszelle (3) eingesetzt werden soll, ist, und der Verformungsparameter kleiner als 4%, insb. kleiner als 2%, insb. kleiner als 1 % ist. 1 1. Druckmesszelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass  Pressure measuring cell (3) is to be used is, and the deformation parameter is less than 4%, esp. Less than 2%, esp. Less than 1%. 1 1. Pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that
- der Anpassungskörper (15) ein aus aufeinander angeordneten Schichten (S,) aufgebauter Anpassungskörper ist,  the adaptation body (15) is a fitting body made up of layers (S,) arranged on one another,
- die einzelnen Schichten (S,) jeweils eine sich parallel zur Flächennormalen auf die Schicht (S,) erstreckende Schichtdicke (s) und eine sich senkrecht zur Flächennormalen auf die Schicht (S,) erstreckende Breite (ds) aufweisen, und- The individual layers (S,) each have a parallel to the surface normal to the layer (S,) extending layer thickness (s) and perpendicular to the surface normal to the layer (S,) extending width (d s ), and
- das Produkt aus dem Verhältnis der Breite (ds) der jeweiligen Schicht (S,) zu deren Schichtdicke (s) und dem Betrag der Differenz (Δα5 ) der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der an diese Schicht (S,) angrenzenden Schichten (Si-i , Sj+i ) kleiner als eine Konstante ( ξ) mit der Dimension 1/K ist, wobei - die Konstante { ξ) kleiner als 0,1 %/K, insbesondere kleiner 500 ppm/K, insb. kleiner als 250 ppm/K, insb. kleiner als 125 ppm/K, insb. kleiner als 60 ppm/K ist, und/oder the product of the ratio of the width (d s ) of the respective layer (S,) to its layer thickness (s) and the amount of the difference (Δα 5 ) of the thermal expansion coefficients of the layers (S,) adjoining this layer (S,) i, Sj + i) is less than a constant (ξ) of dimension 1 / K, where the constant {ξ) is less than 0.1% / K, in particular less than 500 ppm / K, in particular less than 250 ppm / K, in particular less than 125 ppm / K, in particular less than 60 ppm / K, and or
- die Konstante ( ξ) gleich einem Quotient aus einem dimensionslosen  - the constant (ξ) is equal to a quotient of a dimensionless one
Verformungsparameter (C) und einer Temperaturdifferenz (ΔΤ) zwischen einer maximalen und einer minimalen Temperatur (Tmax, Tmin), bei der die Deformation parameter (C) and a temperature difference (ΔΤ) between a maximum and a minimum temperature (T max , T min ) at which the
Druckmesszelle (3) eingesetzt werden soll, ist, und der  Pressure measuring cell (3) is to be used is, and the
Verformungsparameter kleiner als 4%, insb. kleiner als 2%, insb. kleiner als 1 % ist.  Deformation parameter is less than 4%, esp. Less than 2%, esp. Less than 1%.
12. Druckmesszelle nach Anspruch 1 ,4, 5, oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungskörper (15) 12. Pressure measuring cell according to claim 1, 4, 5 or 6, characterized in that the adjustment body (15)
- ein durch Sintern eines in einem Siebdruckverfahren hergestellten Rohlings hergestellter Sinterkörper ist, und  a sintered body produced by sintering a blank produced in a screen printing process, and
- aus aufeinander angeordneten Schichten, insb. Schichten mit einer  - Of layers arranged on each other, esp. Layers with a
Schichtdicke in der Größenordnung von wenigen Mikrometern, besteht, Layer thickness of the order of a few microns, there is
- die entweder einen in vom Grundkörper (7) zur Messmembran (11 ) either the one in the base body (7) to the measuring membrane (11)
verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht ansteigenden Keramikanteil und einen in vom Grundkörper (7) zur Messmembran (11 ) verlaufender Richtung von Schicht zu Schicht abnehmenden Metallanteil aufweisen, oder  extending direction from layer to layer rising ceramic portion and in the base body (7) to the measuring diaphragm (11) extending direction from layer to layer decreasing metal content, or
- die in aufeinander angeordneten Schichtfolgen aus aufeinander angeordneten jeweils entweder ausschließlich aus Metall oder ausschließlich aus Keramik bestehenden Schichten aufeinander angeordnet sind, wobei eine Anzahl der in den einzelnen Schichtfolgenden enthaltenen, ausschließlich aus Keramik bestehenden Schichten und eine Anzahl der in den einzelnen  - Which are arranged in successive layer sequences of mutually arranged either exclusively made of metal or exclusively of ceramic layers to each other, wherein a number of contained in the individual Schichtfolgenden, consisting exclusively of ceramic layers and a number of in the individual
Schichtfolgenden enthaltenen, ausschließlich aus Metall bestehenden  Layer following contained, consisting exclusively of metal
Schichten derart vorgegeben ist, dass ein Keramikanteil der Schichtfolgen in vom Grundkörper (7) zur Messmembran (1 1 ) verlaufender Richtung von Schichtfolge zu Schichtfolge ansteigt und ein Metallanteil der Schichtfolgen in vom Grundkörper (7) zur Messmembran (1 1 ) verlaufender Richtung von Layers is predetermined such that a ceramic portion of the layer sequences in the base body (7) to the measuring membrane (1 1) extending direction of layer sequence to layer sequence increases and a metal portion of the layer sequences in the base body (7) to the measuring membrane (1 1) extending direction of
Schicht zu Schicht abnimmt. Decreases layer to layer.
13. Druckmesszelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass 13. Pressure measuring cell according to claim 12, characterized in that
- der Anpassungskörper (15) durch eine erste Fügung (17) mit dem Grundkörper (7) und durch eine zweite Fügung (19) mit einem äußeren Rand der  - The adjustment body (15) by a first joint (17) with the base body (7) and by a second joint (19) with an outer edge of the
Messmembran (1 1 ) verbunden ist, wobei  Measuring diaphragm (1 1) is connected, wherein
- die erste und die zweite Fügung (17, 19) insb. durch das Sintern des zwischen dem Grundkörper (7) und der Messmembran (1 1 ) angeordneten Rohlings erzeugte Fügungen (17, 19) sind. - The first and the second joint (17, 19) esp. By the sintering of the between the main body (7) and the measuring diaphragm (1 1) arranged blankings produced (17, 19).
14. Differenzdruckmesszelle mit einer Druckmesszelle (3) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 14. Differential pressure measuring cell with a pressure measuring cell (3) according to one of the preceding claims, characterized in that
- auf einer von der Messmembran (11 ) abgewandten Rückseite der  - On one of the measuring diaphragm (11) facing away from the back
Druckmesszelle (3) eine zweite Druckmesszelle (3), insb. eine identisch ausgebildete zweite Druckmesszelle (3), derart angeordnet ist, dass die Pressure measuring cell (3) a second pressure measuring cell (3), esp. An identically formed second pressure measuring cell (3), is arranged such that the
Messmembranen (1 1 ) der beiden Druckmesszellen (3) nach außen weisen, und Point the measuring diaphragms (1 1) of the two pressure measuring cells (3) outwards, and
- die Druckmesskammern (9) der beiden Druckmesszellen (3) über eine  - The pressure measuring chambers (9) of the two pressure measuring cells (3) via a
Druckübertragungsleitung (43) miteinander verbunden sind.  Pressure transmission line (43) are interconnected.
15. Differenzdruckmesszelle gemäß Anspruch 14 mit zwei Druckmesszellen (3) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der 15. Differential pressure measuring cell according to claim 14 with two pressure measuring cells (3) according to claim 6, characterized in that on the of
Messmembran (11 ) abgewandten Rückseite jeder Druckmesszelle (3) jeweils eine an die durch den jeweiligen Grundkörper (7) hindurch verlaufende  Measuring diaphragm (11) facing away from the rear of each pressure measuring cell (3) each one to the through the respective base body (7) extending therethrough
Durchführung (31 ) anschließende weiterführende Durchführung (45) vorgesehen ist, die seitlich aus der Differenzdruckmesszelle (41 ) heraus führt.  Implementation (31) subsequent further implementation (45) is provided which leads laterally out of the differential pressure measuring cell (41) out.
16. Differenzdruckmesszelle gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass 16. Differential pressure measuring cell according to claim 14 or 15, characterized in that
- auf den von der jeweiligen Messmembran (1 1 ) abgewandten Rückseiten der Grundkörpers (7) jeweils eine Isolationsschicht (47), insb. eine Glasschicht, vorgesehen ist,  - On the back of the main body (7) facing away from the respective measuring membrane (1 1) is provided in each case an insulating layer (47), in particular a glass layer,
- auf den vom jeweiligen Grundkörper (7) abgewandten Oberflächen der  - On the respective base body (7) facing away from the surfaces
Isolationsschichten (47) jeweils eine Leiterbahn (49), insb. entlang der Oberfläche von einem Kontaktstift (33) der Durchführung (31 ) zu einer äußeren Mantelfläche der Differenzdruckmesszelle (41 ) verlaufende Leiterbahn (49), vorgesehen ist, und  Isolation layers (47) each have a conductor track (49), esp. Along the surface of a contact pin (33) of the passage (31) to an outer surface of the differential pressure measuring cell (41) extending conductor track (49) is provided, and
- zwischen den beiden Leiterbahnen (49) eine weitere, die beiden Leiterbahnen (49) elektrisch gegeneinander isolierende Isolationsschicht (51 ), insb. eine die beiden Druckmesszellen (3) mechanisch miteinander verbindende  - Between the two interconnects (49) another, the two interconnects (49) electrically mutually insulating insulating layer (51), esp. One of the two pressure measuring cells (3) mechanically interconnecting
Isolationsschicht (51 ), vorgesehen ist.  Insulation layer (51) is provided.
17. Drucksensor mit einer Druckmesszelle (3) gemäß Anspruch 1 , dadurch 17. Pressure sensor with a pressure measuring cell (3) according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- der Grundkörper (7) in eine Ausnehmung eines Gehäuses (1 , 39) oder eines - The main body (7) in a recess of a housing (1, 39) or a
Gehäuseabschnitts (53), insb. eines mit einem Prozessanschluss (5) ausgestatteten Gehäuses (1 , 39) oder Gehäuseabschnitts (53) eingesetzt, insb. eingeschweißt, ist, oder - der Grundkörper (7) und ein den Grundkörper (7) enthaltender Housing portion (53), esp. A used with a process connection (5) housing (1, 39) or housing portion (53) inserted, esp., Is welded, is, or - The main body (7) and a base body (7) containing
Gehäuseabschnitt, insb. ein mit einem Prozessanschluss (5) ausgestatteter Gehäuseabschnitt, als einteiliges Bauelement ausgebildet sind.  Housing section, in particular one equipped with a process connection (5) housing portion, are formed as a one-piece component.
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