压力传感器制造技术

一种压力传感器，具有一支承部分和一与它连结的感应部分，感应部分具有一密封范围以使压力传感器与一测量孔相密封，为了避免极限应力或扭转应力引入感应元件中，支承部分凸肩与拧入测量孔的夹具的相互配合的表面呈现为圆锥面，其母线与支承部分的纵轴线相交，或呈现为球面的一部分，其中心点位于感应部分的纵轴线上，从而相配合的表面将压紧力传递给支承部分，并使支承部分纵轴相对测量孔内螺纹孔轴线的偏斜变得很小。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压力传感器(Druckaufnehmer)，特别是一种测量高压力的压力传感器，它由一固定在一构件的测量孔中的支承部分组成，并用与它固定结合的感应部分以安装一感应元件，该元件至少与一用于测量压力的加载膜间接接触，由此，感应部分有一密封范围，以使压力传感器与测量孔相密封。根据已知技术的压力传感器已例举于欧洲专利EP-A10230491(如附图说明图1)中，表明了其技术水平。压力传感器被固定在一围绕着一测量室的构件(如液压管道，喷射管道，爆炸或燃烧室)中的测量孔中，测量孔有一小直径的下方孔截面和一大直径的上方孔截面。孔截面的过渡区有一台阶，与它直接保持密封接触的是用于密封测量室的环绕感应部分凸缘的密封区或密封范围。密封区的密封可通过密封区自身或通过一附加的密封(垫)实现。台阶应精确地垂直于测量孔中的螺纹孔轴线。具有大直径的孔截面有一内螺纹，与它相应的有一压力传感器的支承部分的外螺纹，这样便于能将它固拧于测量孔中。感应部分内装有一特别的感应元件，这里最好是一个或多个合适的压电测量元件，其电负荷经过一通过支承部分延伸的信号导管向外引出。压力传感器的露置测量压力的介质的下端面上包住了一内部厚膜件，它将通过介质压力产生的力传到感应元件上。感应部分以其朝向支承部分的上方平端面与支承部分的一平面装置表面邻接，且两者焊合在一起。通过感应部分的平端面而限定的分界面垂直于压力传感器的中心轴线而延伸。为了达到足够的密封效果的目的，感应部分的密封表面要以高压力压配于测量孔的台阶。为此，当拧入压力传感器时，就会引起相应的较大的起动转矩，该转矩约大至60牛顿米。由此而引起的较大的密封力也作用于感应部分上，此时，值得注意的是开始提出的，测量孔中的台阶必须精确地垂直于螺纹轴线的这一要求，就不能始终满足其足够的精度要求，由此，就会在感应部分的凸缘上引起不均匀的力的分布。其结果是感应部分的承载情况是不相同的-首先，新安装的情况就不相同-这样，就产生误差信号。另外，在拧入压力传感器时，在感应范围内会产生较大的扭转应力，这也同样不利于测量结果。根据开始提及的欧洲专利EP-A10230491(如图2所示)，获悉另一种压力传感器，它可介决上述问题。为此，支承部分有一密封凸肩，它与测量孔中的台阶相接触而形成一特殊的密封位置。支承部分也有一沿轴向的、越过密封凸肩向外突出的管状台阶，感应部分就和该台阶相焊合。这样，安装和密封力传递到感应部分的感应器上的情况就因此而得以减少。然而，利用这种结构，也不能避免在密封围绕感应部分和与该部分焊合的管状台阶中的扭转力的杂散现象，或消除在密封凸肩区域中的不均匀的力的分布现象。上述本专利技术的任务是继续改进压力传感器的现有技术，这种改进后的压力传感器，其感应部分的密封表面的密封圆周面以比较恒定的力压配于测量孔的台阶上，从而能进一步消除扭转力对感应部分或感应元件的影响。按照本专利技术，该任务可通过如下设计解决，即支承部分的凸肩和拧入测量孔中的夹具的台阶的两相配合的台阶表面为圆锥面，其母线和支承部分的纵轴线相交，或是球体面的一部分，其中心点位于感应部分的纵轴线上。这样，相配合的两表面将夹具的压紧力传递到支承部分上，从而能使支承部分的纵轴相对于测量孔内壁的螺纹孔轴线的偏斜变得较小。由此，支承部分的一种微小的偏斜能与测量孔中的台阶的平面相配合，这样，压紧力就均匀地分布。由于支承部分及与它连结的感应部分装配时于密封状态下不发生转动，因此，在此位置时也不会产生扭转力。按照本专利技术的意图，下面情况是必然而可能的，即只有一个表面呈圆锥形或是球面的一部分，以及配置的、未作硬化处理的表面才能通过夹紧螺栓的拉紧变形为圆锥形或球面形表面。当按照本专利技术涉及在相互配合的表面之间置入一种耐高压的润滑剂膜之后，则夹具在支承部分上轻微拧入时产生的扭转力，能被此膜补偿掉。夹具可作为夹紧螺栓使用，其中心孔中穿进支承部分的一个凸肩部分，从而在夹紧螺栓与凸肩之间出现一个朝着补偿元件的方向变小的环状间隙。该圆锥状环形间隙使支承部分在夹紧螺栓中产生偏斜而运动的自由度很小。按照本专利技术，可在相互配合的表面之间置入一种塑性可变形的补偿元件，由此，本专利技术作了如下改进，与可变形的补偿元件相接触的夹具表面或支承部分的台阶呈现为半圆形或有棱角的高峰部分，而被压入补偿元件。例如密封环的持久的变形能按照压力传感器的结构考虑测量压力传感器在测量孔中的偏心或偏斜。也可采用一种较好的改进，即可变形的补偿元件，至少其与夹具相接触或与支承部分的台阶相接触的表面做成半圆形或有棱角的，且基本上沿径向或圆形延伸的高峰。由于补偿元件做成有棱角的或半圆形高峰部分，这种设计变化其制造费用不大。如果可变形的补偿元件做成Z形或H形横截面时，也是有利的。对于经常拆装压力传感器来说，重要的是可变形的补偿元件是可更换的，它可用一种铜合金，最好用一种黄铜，或低碳钢制作。本专利技术将在下面根据附图详细地予以说明。附图为图1至3是用纵剖面图表示按照本专利技术的压力传感器的不同的结构形式;图4a和4b是图1至图3所示的压力传感器的补偿元件的剖面图和顶视图;以及图5是按照图4a的结构改变的形式。图1表示的压力传感器有一支承部分1，位于垂直其纵轴线2的方向上的平面3和一感应部分4相接触并焊在一起。在密封平面6形成的感应部分4环绕的凸缘8上的密封范围7，随着将压力传感器置入于构件10的测量孔9中，而将它压在台阶11上，而其中带有内螺纹的孔截面分为大直径和小直径，从密封平面6上向外突出的感应部分4的膜部分15上有一中心部位增强的膜16，该膜与感应元件17相接触，并以一定的预应力压紧于支承部分1。加载后在感应元件17产生的负载不会经此引出再次形成的电流，该电流是流经支承部分1的中心孔18而导出。支承部分1最好不要直接拧到测量孔9中，而是利用一凸肩19上的表面27与一拧入测量孔9中用作夹紧螺栓的夹具21的共同作用，将支承部分固定住。与凸肩19配合的、夹具的表面为26。为了补偿支承部分1的纵轴线2与测量孔9的内螺纹的螺纹孔轴线22之间的偏移(此时，在附图中表示两轴线重合)，以及为使支承部分1在测量孔9中的偏斜最小，应使相对的表面26和27做成圆锥面，它们的母线31相交于支承部分1的纵轴线2上。在支承部分1的凸肩19与拧入的夹具21之间安装一可变形的补偿元件23，例如可变形的环。夹具21的中心孔28中插入一支承部分1的凸肩29，从而使在夹具21与凸肩29之间装有一朝着补偿元件23逐渐变小的环状间隙30，依靠该间隙可使支承部分1和感应部分4在测量孔9中的偏斜最小。在下述实施的结构形式中，相同部分采用相同的标号。另外，在图2和图3中表示出一压力传感器，其中面对支承部分1的、夹具21的表面26和与凸肩19相对的表面27均为球面形表面，它们的中心点位于感应部分4的纵轴线2上。在图2所示的结构中，球体中心位于密封平面6的范围中;在如图3所示的结构中-此时的弯曲方向相反-的球体中心位于凸肩29的范围内。在上述两种情况下，通过表面26与27之间的耐高压的润滑剂膜，可减轻偏斜。图4a和4b是用两个视图表示的，按图1的补偿元件23而改变的其中一截(段)，图4b是一顶视图，图4a是一沿着图4b中“A-A”线剖开的剖面图。这里可看到变形的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器，特别一种测量高压力的压力传感器，它由一固定在一构件的测量孔中的支承部分组成，并利用与它固定结合的感应部分安装一感应元件，该元件至少间接与一用于测量压力的加载膜接触，感应部分有一密封范围，以使压力传感器与测量孔相密封，其特征在于，支承部分１的凸肩１９和拧入测量孔９中的夹具２１的表面２６，２７为圆锥面，其母线３１与支承部分１的纵轴线２相交，或是球面的一部分，其中心点位于感应部分４的纵轴线２上，这样，两个相互配合的表面２６，２７将夹具２１的压紧力传递到支承部分１上，从而能使支承部分１的纵轴２相对于测量孔９的内螺纹轴线２２的偏斜变得较小。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗里德里希鲁肯鲍尔，约瑟夫温克勒，
申请(专利权)人：内燃发动机与测量技术有限公司AVL公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]