用于压力传感器的盖制造技术

本发明专利技术涉及用于压力传感器的盖。所述盖被构造为用于布置为覆盖传感器元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于压力传感器的盖
本专利技术涉及用于压力传感器的盖。该盖被构造为用于布置为覆盖传感器元件。
技术介绍
已经发现，当压力传感器在包含例如铁离子的介质中使用时，存在Fe氧化物在传感器端口内侧以及直接在压敏传感器模具(die)/芯片表面上聚积的风险。在含有C、Ca、O、Mn、S等的介质中也可以看到类似的效果。这些特定类型的沉积物/沉淀物主要由传感器中的例如通过介质输送的Fe离子与缓慢扩散通过封装传感器模具/芯片的小O形环以及通过其中布置有感测模具的传感器壳体或其它机械密封部件的氧气之间的局部反应而产生。这种沉淀物/沉积物可以改变传感器的压力灵敏度与偏移两者，并最终从传感器产生错误的压力测量。这将是巨大/主要的问题，因为压力测量被用于控制过程、泵、阀或其它类型的系统，其中精确和稳定的压力测量是关键。专利技术目的鉴于上面，更有效和/或可靠地使用压力传感器将是有利的。本专利技术的另一目的是提供现有技术的替代方案。
技术实现思路
因此，上面所述的目的和若干其它目的旨在通过提供用于压力传感器的盖在本专利技术的第一方面中实现，-所述盖被构造为覆盖压力传感器的压力传感器元件并且用于在所述盖与传感器元件之间提供内部腔；所述盖包括：-膜，其由柔性材料制成并且在内部腔与盖的外部之间限定壁构件的至少一部分，以用于通过使膜挠曲(flex)而将压力从盖的外部传递到内部腔中或者将压力从内部腔传递到盖的外部；-一个或多个排放口，其从盖的外部表面延伸并且延伸到内部腔中，其中，所述盖被构造为：在盖的使用期间，与压力传感器共同作用来用压力传感器流体性地(fluidicly)密封内部腔，从而允许在盖的外部与内部腔之间通过所述一个或多个排放口来流体连通。盖优选地至少部分地覆盖压力传感器。因此，本专利技术提供的解决方案可以视为旨在通过(一个或多个)排放口在靠近传感器元件的区域中进行少量流体交换。低的流体输送可以显著减少由流体输送到靠近传感器元件的区域的化学反应物和杂质的量。这最终可以减少在(一个或多个)传感器元件表面附近或直接在(一个或多个)传感器元件表面上累积的潜在危险的沉淀物/沉积物的量。作为另一结果，这可以显著地增加传感器在易受某些类型的沉淀和沉降(precipitation)的影响的应用中的寿命。具体地说，在包含Fe离子的介质中，本专利技术可以减少输送到紧邻传感器元件的Fe反应物的量。这意味着，也可以显著减少紧邻传感器元件的Fe-氧化物沉淀物/沉降物的产生，这又延长了传感器的寿命。即使在不显著改变扩散到传感器元件周围的区域中的氧气量的情况下，本专利技术也具有积极效果。刚好在传感器元件上方的较低的流体(例如水、冷却剂流体、乙二醇或其它流体)交换率可以提供整体上较高的氧气局部浓度。换句话说，与没有根据本专利技术的盖的传感器相比，内部腔可以包含总体上更大的氧气浓度。靠近传感器元件的氧气和Fe反应物二者的局部浓度的这种主要变化可以进一步改变潜在的Fe-氧气反应的局部分布。这最终可以使潜在的Fe-氧气反应的强点(primarypoint)更加远离传感器元件并朝向盖中的排放口移动。因此，如果发生沉降，则沉降可以从传感器元件区域移动到排放口。局部Fe-氧气反应模式的这种变化的副作用可能是，排放口可能在一定程度上被累积的Fe氧化物阻塞，这可能进一步减少腔室中的介质交换。柔性膜还可以确保潜在的沉积物不易粘附到膜的上表面。因此，在轻微湍流状况下，根据膜表面上的局部压力(由局部流动产生的小的局部压差)，膜的顶表面附近可以具有更大的移动/摆动自由度。此外，在温度改变期间，膜也可以更自由地膨胀或收缩。在操作中膜的这种潜在的小的动态移动将确保厚的沉积物在操作期间不易聚积到膜上。在本上下文中，术语以本领域技术人员常见的方式使用。然而，一些所使用的术语在下面详细阐述。“压力传感器”优选地用于指代容纳传感器元件的压力传感器壳体的组合。传感器元件通常位于相对于传感器壳体的外部表面的凹入位置，但可以被布置为与传感器壳体的表面齐平或者甚至在传感器壳体的表面上方延伸。“传感器元件”优选用于指代提供电信号或具有电导、电容等的电子元件，该电信号、电导、电容等表示施加到元件或跨元件的压力或压力差。传感器元件可以是所谓的压力模具。“膜”优选地用于指代盖的在一侧具有内部腔且另一侧是盖的外部的指定区段。在某一优选实施例中，膜可以具有比盖的其它区段更小的厚度，并且膜通常是通过盖的其它区段悬挂(suspended)在其周边的壁区段。“悬挂”还可以包括指定区段和该区段之外的区域、或者甚至整个盖被制造成一件并由相同材料或材料组合物制成。盖可以被模制或3D打印以包括指定区段。在其它实施例中，膜是由与膜之外的区域或甚至整个盖不同的材料制成的区段。膜的外部表面通常形成至待测量压力的流体的界面(interface)。膜的尺寸可以被选择为用于设计的最佳稳定性和性能，并且此外，确保膜的刚度不影响操作中传感器的整体性能和灵敏度。通常来说，膜本身将具有特定刚度。这通常可以经由(通常非常)刚性的材料(例如金属材料)来提供，然而这种材料具有低厚度和/或特殊形式(诸如波纹结构)以使其可变形，或者其可以经由具有较低刚度的材料(例如硅树脂)来提供。因此，整体膜刚度可以优选地由整体几何形状(厚度等)和膜材料的组合来限定。“柔性膜”优选地用于指代膜充分挠曲以将施加到膜的压力基本上不受影响地传递到传感器元件。“流体通道”优选地用于指代具有纵向延伸的通道，其可以是曲折的或直的。在一些实施例中，流体通道可以是敞开通道，在这个意义上，通道形成槽，并且在其它实施例中，通道可以是闭合的，以形成管状结构。如本文所述，目的之一是防止污垢颗粒沉积在传感器元件上，因此将排放口放置在传感器元件正上方可能优选地不是根据本专利技术的期望选项。内部腔的“深度”通常用于指代由腔的开口所限定的平面与膜之间的距离。因此，就其本身来说，深度并不是指特定的空间定向。“在使用期间”优选地用于指代盖被施加到传感器的情况，其还包括具有盖的压力传感器被用于获得压力测量的情况。“流体性地密封”优选地用于指代两个或更多个单独元件被相互布置为使得沿着两个或更多个单独元件之间的界面提供密封，以最小化或甚至防止流体沿着界面流动。在一些实施例中，使用诸如垫圈、o形圈等的密封元件，并且在其它实施例中，密封可以通过至少在界面处提供密封的至少一种材料的延展性来提供。流体性地密封包括通过排放口在内部腔与外部之间发生的流体输送。“流体”优选地用于指代液相和/或气相的流体。在一些实施例中，内部腔可以至少部分地在盖中形成为端部敞开的腔，其开口在使用期间面向压力传感器和传感器元件，并且在所述开口的相对端所述端部敞开的腔至少部分地由所述膜来界定(delimited)。由此，可以在压力传感器与盖之间提供容易的密封，该密封可以有利地沿着端部敞开的腔周围的周边来提供。根据本专利技术优选实施例的盖还可以包括设置在膜的内部表面上并延伸到内部腔中的一个或多个突出部。这样的一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有盖的压力传感器，其中，/n-所述压力传感器优选地包括压力传感器壳体，以容纳传感器元件；/n-所述盖被构造为覆盖所述压力传感器的压力传感器元件并且用于在所述盖与所述传感器元件之间提供内部腔；/n所述盖包括：/n-膜，其由柔性材料制成并且在所述内部腔与所述盖的外部之间限定壁构件的至少一部分，以用于通过使所述膜挠曲而将压力从所述盖的外部传递到所述内部腔中或者将压力从所述内部腔传递到所述盖的外部；/n-一个或多个排放口，其从所述盖的外部表面延伸并且延伸到所述内部腔中，/n其中，所述盖被构造为：与所述压力传感器共同作用以利用所述压力传感器流体性地密封所述内部腔，从而允许在所述盖的外部与所述内部腔之间通过所述一个或多个排放口流体连通。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181127 DK PA2018707831.一种具有盖的压力传感器，其中，
-所述压力传感器优选地包括压力传感器壳体，以容纳传感器元件；
-所述盖被构造为覆盖所述压力传感器的压力传感器元件并且用于在所述盖与所述传感器元件之间提供内部腔；
所述盖包括：
-膜，其由柔性材料制成并且在所述内部腔与所述盖的外部之间限定壁构件的至少一部分，以用于通过使所述膜挠曲而将压力从所述盖的外部传递到所述内部腔中或者将压力从所述内部腔传递到所述盖的外部；
-一个或多个排放口，其从所述盖的外部表面延伸并且延伸到所述内部腔中，
其中，所述盖被构造为：与所述压力传感器共同作用以利用所述压力传感器流体性地密封所述内部腔，从而允许在所述盖的外部与所述内部腔之间通过所述一个或多个排放口流体连通。


2.根据权利要求1所述的具有盖的压力传感器，其中，所述内部腔在所述盖中至少部分地被形成为端部敞开的腔，所述端部敞开的腔的开口面向所述压力传感器，并且在所述开口的相对端所述端部敞开的腔至少部分地通过所述膜来界定。


3.根据权利要求1或2所述的具有盖的压力传感器，还包括设置在所述膜的内部表面上并且延伸到所述内部腔中的一个或多个突出部。


4.根据权利要求3所述的具有盖的压力传感器，其中，所述一个或多个突出部被设置为不包围闭环的一个或多个分段。


5.根据权利要求3或4所述的具有盖的压力传感器，其中，设置在所述膜的内部表面上并且延伸到所述内部腔中的一个或多个突出部延伸到所述腔中的量小于所述腔的深度，诸如小于或等于所述深度的0.5倍，优选小于所述深度的0.4倍，诸如小于所述深度的0.3倍，诸如小于所述深度的0.2倍，优选小于所述深度的0.1倍，其中所述一个或多个突出部诸如是所有的突出部。


6.根据前述权利要求中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述盖被制造为具有膜的厚度，所述膜的厚度小于1.0mm，以及所述厚度大于0.25mm。


7.根据前述权利要求中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述盖形成用于容纳所述压力传感器或所述压力传感器的至少一部分的管状容纳部，诸如细长管状容纳部，优选地所述管状容纳部包括立方体形状的区段的管状容纳部。


8.根据权利要求7所述的具有盖的压力传感器，其中，所述盖在一端处具有开口，以用于将所述压力传感器或所述压力传感器的至少一部分插入所述管状容纳部中。


9.根据权利要求8所述的具有盖的压力传感器，其中，所述盖在用于插入所述压力传感器的开口远侧的端部处是敞开的或闭合的。


10.根据前述权利要求7至9中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述盖还包括沿着所述盖的纵向方向布置的一个或多个纵向延伸的密封轮缘。


11.根据前述权利要求7至10中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述盖还包括横向环绕所述传感器的一个或多个密封轮缘。


12.根据前述权利要求中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述膜由杨氏模量在0.0005GPa与0.5GPa之间、诸如在0.01GPa与0.2GPa之间的材料制成，所述膜诸如由从由橡胶、硅树脂、塑料、聚合物、复合材料或其组合物组成的组中选择的材料制成。


13.根据前述权利要求1至11中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述膜由波纹式金属片制成，所述波纹式金属片优选具有大约或大于200GPa的杨氏模量。


14.根据前述权利要求中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，设置有所述膜的盖的材料是由从由橡胶、硅树脂、塑料、聚合物、复合材料、一种或多种金属或其组合物组成的组中选择的材料制成的。


15.根据前述权利要求中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述一个或多个排放口中的一个或多个包括流体通道，所述流体通道在所述内部腔与设置在所述盖的外部中的孔口之间延伸，从而提供在所述内部腔与所述盖的外部之间延伸的流体通路。


16.根据权利要求15所述的具有盖的压力传感器，其中，所述孔口被布置成与所述膜存在距离。


17.根据前述权利要求15或16所述的具有盖的压力传感器，其中，所述流体通道在所述内部腔远侧(远离所述内部腔)的位置处通向所述孔口中。


18.根据前述权利要求15至17中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述流体通道具有小于所述内部腔的横截面积的横截面积，优选地所述内部腔的横截面积被定义为所述膜的表面积。


19.根据前述权利要求15至18中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，所述流体通道曲折地延伸。


20.根据前述权利要求中任一项所述的具有盖的压力传感器，其中，进入所述内部腔中的排放口被构造为通过包括比所述内部腔的体积变化更大的体积来提供通气管效应，所述体积变化通常在具有盖的压力传感器的使用期间被评估。

【专利技术属性】
技术研发人员：K·V·雅各布森，卡斯珀·彼得森，佩尔·埃勒摩斯·安诺生，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK