專利名稱：流體壓差測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于測量流體壓力的裝置，更具體涉及這樣的 裝置，其通過使用與相應(yīng)的高、低壓力源流體連通的兩個隔膜提供與 介質(zhì)隔離的壓差傳感器。
背景技術(shù)：
固態(tài)壓力檢測元件，諸如壓阻式壓力檢測元件，常常通過能夠耐 受介質(zhì)的柔性金屬隔膜與被檢測的介質(zhì)隔開以保護這種檢測元件。不 可壓縮的流體(一般是硅油)用于將壓力從隔膜傳遞給檢測元件。傳 統(tǒng)上是提供面向相反方向的第一和第二隔膜，檢測元件設(shè)置在第一和 第二隔膜之間。為了減少會損壞傳感器的從介質(zhì)冷凝在隔膜上的物質(zhì) (諸如煙灰、水)的積聚，常常要求相對于重力和壓力端口將隔膜放置
成可排水的取向。例如，在2007.4.3出版的美國專利No.7，197，936中， 隔膜表面的取向設(shè)置成與重力方向平行。這產(chǎn)生高的長寬比，該長寬 比可能還需要使用如在該專利中示出的龐大的安裝托架以提供需要的 剛性。另外，將隔膜安裝成面向相反方向會導致必須使用獨立的殼體 構(gòu)件，這些構(gòu)件的每一個需要能夠耐受被檢測的介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供一種流體壓差傳感器，其能夠被容易地定向 成使隔膜表面垂直于重力方向。本發(fā)明的另一目標是提供一種緊湊的 流體壓差傳感器，其可以由比通常需要的材料廉價的材料制造。本發(fā) 明的又一目標是提供一種流體壓差傳感器，其結(jié)構(gòu)允許采用節(jié)省時間 的組裝操作。
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，基底形成有在面向公共方
5向的兩個間隔開的隔膜安裝表面上的開口之間延伸的通路。 一個開口 被放大并且接收流體壓力響應(yīng)檢測元件，諸如壓阻檢測元件組件。隔 膜和通路形成兩個腔室，所述腔室填充有不可壓縮的油以將壓力傳遞 給檢測元件。
在基底的一側(cè)具有兩個隔膜使組裝過程得到簡化。例如，可以同 時對這兩個隔膜形成用于附連隔膜的粘合劑環(huán)、將隔膜定位在環(huán)上和 -使粘合劑固化。
在下面詳細描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，檢測元件通過導線與 端子插頭的一端結(jié)合，該插頭的另一端與具有調(diào)節(jié)電路的印刷電路板 結(jié)合，并且該印刷電路板又借助金屬彈簧與連接器端子相連。在插頭 周圍放置密封劑以防止油通過插頭/基底交界面的泄漏。


本發(fā)明的示例性實施例在附圖中呈現(xiàn)且在說明書中得到描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例制造的傳感器組件的頂視
圖2是沿圖1的線2-2截取的橫截面圖3是在圖2的組件中示出的檢測元件模塊的底視圖，但是在安 裝金屬隔膜之前示出的；
圖4是貫穿穿過模塊形成的通路截取的圖3的模塊的橫截面圖5是圖3的放大部分，其示出了檢測元件組件的細節(jié)；
圖6是沿圖5的線6-6截取的橫截面圖7是以縮小比例示出的檢測元件模塊的頂視圖8是沿圖7的線8-8截取的橫截面圖9是類似于圖4的放大橫截面圖，但是在隔膜已被附連并且油 腔室已被填充之后示出的；
圖IO是改進的檢測元件模塊的底視圖ll是沿圖10的線11-11截取的橫截面圖12是沿圖10的線12-12截取的橫截面6圖13是另一改進的檢測元件模塊的底視圖；以及 圖14是沿圖13的線14-14截取的橫截面圖。
具體實施例方式
具體參見圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例制造的流體壓 差傳感器組件10包括由諸如PEI (聚醚酰亞胺)這樣的合適的可模壓 材料制成的上殼體12，上殼體12形成有連接器部分12a，連接器部分 12a具有三個插入成型的端子12b (其中之一在圖2中示出)。上殼體 12形成有凹部，其用于在金屬襯套16之間接收檢測元件模塊14，其 中襯套16用于將該組件安裝到具有待檢測的高和低流體壓力源的端 口的支撐件上。由合適的可模壓材料(諸如PEI)制成的下殼體18在 壓力檢測模塊下方接收在上殼體12的凹部中，如在圖2中觀察到的那 樣。
周邊O形環(huán)20被設(shè)置在形成于電路腔室12c中的底座上，電路 腔室12c形成于上殼體12和檢測元件14的上表面之間。在腔室12c 內(nèi)，電路板22設(shè)置在檢測元件模塊14的頂部上。如在圖2中示出的 這樣一個彈簧所示的那樣，接觸彈簧24在端子12b的各相應(yīng)末端12d 與電路板22之間、在上殼體12的壁上的合適孔中延伸。在組裝和標 定之后，這些孔由合適材料(諸如RTV)密封。
檢測元件模塊14包括安裝并排布置并且大體圓形的第一和第二 金屬盤14a、 14b的主體，所述金屬盤將在下文中進一步地詳細討論。 下殼體18形成有用于接收O形環(huán)26的、與各個盤14a、 14b對準的 O形環(huán)底座。相應(yīng)端口 18a和18b優(yōu)選形成烤架狀構(gòu)造，諸如限定出 允許流體流過的開口的橫桿，其中圖2的橫截面貫穿橫桿之一形成。 環(huán)繞各端口 18a、 18b將外部O形環(huán)28放置在下殼體18的底表面上 的合適O形環(huán)底座中，以在傳感器組件10和包含高、低流體壓力源 的殼體(未示出)之間提供流體密封。
參見圖3和4，示出了安裝柔性金屬隔膜之前的檢測元件模塊14。 檢測元件模塊14通常形成為實心板(solid plate)狀基底，基底由諸如PPS (聚苯硫醚)的合適材料制成并且具有平坦底表面14c。凹部 14d形成于底表面14c中，且構(gòu)造成容納金屬盤14a、 14b以使盤14a、 14b的底表面面向同一方向且優(yōu)選位于^^共平面上。盤14a、 14b分別 形成有穿過相應(yīng)盤的窗口 14f,凹部14d構(gòu)造成伸入每個窗口 ，并且 形成完全圍繞各窗口周邊的、具有選定深度的通道14e;所述通道填 有彈性體密封物以防止漏油。
穿過模塊的基底形成有大體U形的通路14g，其從盤14a的窗口 14f中的表面14c上的開口通向盤14b的窗口 14f中的表面14c上的開 口。根據(jù)第一實施例的結(jié)構(gòu)，U形通路的彎曲部分由管子14h形成， 管子14h由黃銅或其它合適材料制成。在通路的位于盤14b的窗口 14f 中的一端上提供放大的開口 14k以放置壓力檢測元件，諸如通過硅基 粘合材料或其它合適的粘合材料15a附連到放大開口 14k的凸緣14j 的壓阻元件15,這在圖5和6中可以更清楚地看到。導線15c結(jié)合在 檢測元件15和相應(yīng)的電端子插頭15d之間。粘合劑和凝膠用于在端子 插頭和周圍的塑料之間提供受壓不露氣的密封。
通過在窗口 14f之上分布或模印(stencil)圓環(huán)或需要的其它幾 何形狀，向圖3所示的盤14a、 14b的外表面施加由環(huán)氧或硅基材料制 成的合適的粘合材料141，然后將柔性金屬隔膜14m附連到盤14a、 14b的對應(yīng)的安裝表面上。
參見圖7，其示出了在圖4中看到的檢測元件的頂表面，穿過基 底和相應(yīng)的每盤14a、 14b形成油裝填孔14n。通路通過油裝填孔14n 排空并填充不可壓縮的流體(諸如硅油)，然后通過例如焊接在相應(yīng)盤 14a、 14b上的球14o密封，參見圖8，以提供在圖9中示出的組件。
將意識到在基底的一側(cè)具有兩個隔膜使上述組裝過程得到簡化。 例如，可以同時對這兩個隔膜形成粘合劑環(huán)、對隔膜進行定位并使粘 合劑固化。必要時，為進一步簡化上述過程，可以使用單獨的金屬件 而不是使用兩個獨立的隔膜件。為獲得長期的可靠性，對于所檢測的 介質(zhì)(流體)，采用的隔膜必須是不可滲透和耐用的。例如，為了與酸 性廢氣介質(zhì)一同使用，合適的材料可包括鉭、鈮、鈦和不銹鋼。
8根據(jù)本發(fā)明，傳感器組件10可以安裝成使得隔膜表面位于與重力 垂直的平面上，即如圖2所示那樣。這樣形成更為緊湊的傳感器組件， 從而降低了對現(xiàn)有技術(shù)中使用的金屬托架的需求。本發(fā)明的傳感器裝 置只需要一個能夠耐受被檢測介質(zhì)的殼體部件(即，下殼體18)，因 此其它部件可以由更廉價的材料制造。
必要時，檢測元件模塊可以由與圖4的可模壓塑料不同的材料形 成。根據(jù)第二優(yōu)選實施例，檢測元件模塊可以由諸如不銹鋼的合適材 料制成，如在圖10-12中示出的那樣。在圖10中，模塊140包括由 不銹鋼440形成的基底構(gòu)件并且具有大體U形的通路142，通路142 在平面144上開口以便能夠?qū)⒏裟ぶ苯痈竭B在表面144上。通路142 由溝槽形成，其中所述溝槽在頂表面146上由不銹鋼440制成的板構(gòu) 件148或可焊接到模塊140的類似物封閉。通路142的一個開口被放 大以接收與圖l、 2的元件15相對應(yīng)的壓阻檢測元件。安裝端子插頭 152并且通過玻璃密封件154使其絕緣。油裝填孔156對應(yīng)圖7的油 裝填孔14n。
相對于陶瓷傳感器元件模塊240 (圖13和14)而言，它可以例如 由氧化鋁形成，并且形成有相應(yīng)的U形通路242,其中通路242以類 似模塊140實施例的方式穿過底表面244開口 。該通路由氧化鋁制成 的蓋246封閉，或者用可通過玻璃附連到模塊240的類似物封閉。油 裝填孔256對應(yīng)第二實施例的油裝填孔156。在這種情況下，油裝填 孔可由塑料塞密封。在此實施例中也可以采用由玻璃254安裝的端子 插頭252。
由于可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下在上述結(jié)構(gòu)中進行各種改 變，因此希望包含在上述描述中或者在附圖中示出的全部實體解釋為 說明性而非限制性的。
權(quán)利要求
1. 一種流體壓差傳感器裝置，其包括安裝檢測元件模塊的殼體；所述檢測元件模塊具有面向公共方向的第一和第二隔膜安裝表面；通路，其形成于所述檢測元件的模塊中并且在各個相應(yīng)的隔膜安裝表面之間延伸，并且在各個相應(yīng)的隔膜安裝表面內(nèi)形成開口；每個開口上方安裝于各個隔膜安裝表面上的相應(yīng)的柔性金屬隔膜；設(shè)置在通路的開口之一中的壓力響應(yīng)檢測元件；不可壓縮的流體，其填充所述通路并與所述隔膜接合，并且密封在所述通路中；電信號調(diào)節(jié)線路，其可操作地與所述壓力響應(yīng)檢測元件連接；以及第一和第二流體壓力連接裝置，其用于將相應(yīng)的高、低流體壓力呈現(xiàn)給所述柔性隔膜以便進行檢測。
2. 如權(quán)利要求l所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述第一和 第二隔膜安裝表面位于公共平面上。
3. 如權(quán)利要求1所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述檢測元 件模塊主要由樹脂材料構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求1所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述檢測元 件模塊主要由金屬構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求1所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述檢測元 件模塊主要由陶瓷構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求l所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述壓力檢 測元件是壓阻元件。
7. —種流體壓差傳感器裝置，其包括 殼體；安裝在所述殼體內(nèi)的檢測元件模塊；檢測元件安裝第一和第二金 屬隔膜安裝盤，每個安裝盤具有平坦的隔膜安裝表面；第一和第二安 裝表面面向公共方向；窗口，其穿過每個安裝盤形成，并延伸穿過所 述安裝表面， 一通路形成在所述檢測元件模塊中并且在每個相應(yīng)窗口 之間延伸；柔性金屬隔膜，其以流體密封的關(guān)系安裝到每個第一和第二安裝 表面，并且在各個相應(yīng)窗口之上延伸；不可壓縮的流體，其填充所述通路并與所述隔膜接合，并且密封 在所述通路中；壓力響應(yīng)檢測元件，其在一個盤的窗口處以接收壓力連通的方式 設(shè)置在所述通路內(nèi)，并且響應(yīng)于由相應(yīng)隔膜傳遞的流體壓力的壓差； 電信號調(diào)節(jié)線路，其可操作地與所述壓力響應(yīng)檢測元件相連；以及第一和第二流體壓力連接件，其安裝在所述殼體上，與相應(yīng)的第一 和第二隔膜流體相通。
8. 如權(quán)利要求7所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述檢測元 件模塊主要由可模壓的塑料構(gòu)成，所述通路大體為具有兩條支腿的U 形，并且在所迷兩條支腿之間具有彎曲部分，所述彎曲部分包括金屬管。
9. 如權(quán)利要求8所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述第一和 第二流體壓力連接件是鄰接所述檢測元件模塊設(shè)置的另一殼體的一部 分，并且所述另一殼體由耐受待由所述壓力傳感器裝置檢測的流體介 質(zhì)的材料形成。
10. 如權(quán)利要求7所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述檢測 元件模塊主要由金屬構(gòu)成。
11. 如權(quán)利要求7所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述檢測 元件模塊主要由陶瓷構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求7所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述壓力 檢測元件是壓阻元件。
13.如權(quán)利要求7所述的流體壓差傳感器裝置，其中所述第一 和第二盤的隔膜安裝表面位于公共平面上。
全文摘要
流體壓差傳感器(10)具有上殼體(12)，其安裝連接器部分(12a)且在凹部內(nèi)接收檢測元件模塊(14)。檢測元件模塊是其中形成有大體U形的油裝填通路(14h)的主體，所述通路(14h)在相對末端上具有開口，所述開口設(shè)置在相應(yīng)的第一和第二隔膜安裝表面上。諸如壓阻式檢測元件(15)這樣的流體壓力檢測元件設(shè)置在通路開口之一中，且柔性金屬隔膜(14a，14b)安裝在面向公共方向的模塊的相應(yīng)隔膜安裝表面上。具有用于相應(yīng)隔膜的第一和第二端口連接件的下殼體(18)設(shè)置在模塊的下表面上。
文檔編號G01L13/06GK101509817SQ200910005868
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月11日
發(fā)明者A·維爾納, A·阿馬特魯達, C·哈奇勞卡斯, G·克拉朱斯基 申請人:森薩塔科技公司