專利名稱：壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及權利要求1前序部分所述的一種壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器。
壓阻式壓力傳感器應用極為廣泛。
特別是用在測試侵蝕性介質(zhì)的壓力時，壓力測試盒可不直接受侵蝕性介質(zhì)的作用。為此，壓力測試盒最好裝在一個注滿油的殼體的壓力室中。侵蝕性介質(zhì)的被測壓力通過膜片傳遞到殼體中裝有壓力測試盒的壓力內(nèi)腔中。
圖4至圖6表示一種用來測試侵蝕性介質(zhì)壓力的常規(guī)壓阻式壓力檢測器，這是一種在下面要敘述的絕對壓力檢測器。
圖4和圖5所示的壓阻式壓力檢測器包括一個殼體1和一個在下面稱為連接殼體3的殼體前部，連接殼體上設置有外螺紋5。此外，殼體1還包括一傳遞膜片殼體7。
傳遞膜片殼體7具有一個相當于一個六角螺絲或螺母的六角扳手面9。
傳遞膜片殼體7在軸向內(nèi)連接在連接殼體3上并沿焊縫10與連接殼體焊接在一起。
從圖4看出，傳遞膜片殼體7裝有一個裝入注油的壓力室15中的壓阻式壓力測試盒13。該壓力室借助于一個柔性傳遞膜片17與設在連接殼體3中的液體壓力室19隔開，要測試壓力的可能是侵蝕的介質(zhì)通過一個設在連接殼體3中的壓力通孔20流入這個液體壓力室中。
注油的壓力測試盒-壓力室15與整個殼體軸向垂直延伸的傳遞膜片17對應的一端通過一個具有一個臺階的、在下面稱為后板的所謂玻璃引線板21封閉。電接觸導體或?qū)Ь€23通過玻璃引線板21引出。導線里端直接或例如通過一個包括一個柔性電路板的膜集成電路或印刷電路25與位于傳遞膜片殼體7測試盒-壓力室15中的壓力測試盒13電接通。這種帶有柔性導線板的膜集成電路25的應用如圖4裝配狀態(tài)和圖5的放大圖所示，圖6表示用金線或鋁線25′實現(xiàn)測試盒到接觸導體或?qū)Ь€23的電連接。
在向外即在通過玻璃引線板21向下伸出的導線23上的電連接按先有技術公知的實施例進行，在圖4至圖6中未示出。
此外，為了減少壓力內(nèi)腔中油的總體積，需要時還可裝入一個最好用陶瓷制成的最好具有油介質(zhì)密度的置換件27。這樣就把與油介質(zhì)的溫度相關的體積變化降低到最低限度。
在這種公知的壓力檢測器中，測試盒13裝入(有時裝到玻璃引線板21上)傳遞膜片殼體7內(nèi)是這樣進行的玻璃引線板21與測試盒不焊接裝在傳遞膜片殼體7前端下方通孔范圍內(nèi)的傳遞膜片殼體7上，以便整個裝置都位于所謂的油罐中。油罐首先抽真空然后注油。油可浸入裝壓力測試盒13的壓力室15中。當內(nèi)腔注滿油時，焊接測試盒-殼體段7的玻璃引線板21，從而將壓力室15密封。
實踐表明，在用一種不可壓縮的液體(在所示實施例中為油)注入的壓力室15通過焊接方法永久密封時，這種壓力檢測器就可達到最大的可靠性。
上述先有技術公知的壓力檢測器或壓力傳感器完全經(jīng)受住了實踐的考驗。但其缺點是，這種檢測頭的成本相當高，尤指用于侵蝕性介質(zhì)的壓力測試。
高成本主要攤在機件即殼體前部和測試盒殼體段的制造上。因為所有部件都必須相互焊接在一起，所以，所有部件都必須用不銹鋼或可焊鋼制造，從而再次增加了材料費和加工費。
例如為了降低成本，德國專利DE 26 30 640 B2原則上提出了用耐腐蝕的軟鐵的管座材料來制造所謂玻璃引線板。當然在這種壓力測試盒組件時，不能在裝測試盒的壓力室的密封焊接下進行注油，所以圖4以后所述的壓力檢測器的新一代產(chǎn)品比那時的壓力檢測器優(yōu)越得多。
本發(fā)明的任務是，提出一種同樣特別實用于侵蝕性介質(zhì)的壓力測量而又顯著比迄今為止的先有技術簡單和/或成本低的壓阻式壓力檢測器或壓力傳感器。
本發(fā)明是按權利要求1或權利要求10所述的特征來實現(xiàn)上述任務的。本發(fā)明的各種有利的結構形式在從屬權利要求中敘述。
本發(fā)明采用新式結構而可使機件的成本比常規(guī)結構減少直至80％這樣的驚人程度，從而可使整個壓力檢測器或壓力傳感器的成本降低大約40％。
通過采用本發(fā)明的結構，提出的壓力檢測器或壓力傳感器適用于侵蝕性介質(zhì)的壓力測量，而不比常規(guī)結構得出較差的測試結果，或整個結構的花費少于先有技術提出的結構。
本發(fā)明降低成本是采用價廉的材料例如黃銅、鈹青銅或類似材料即用易加工的材料來制造所謂殼體前部，而且殼體包括容納傳遞膜片殼體的連接殼體都可用這種價廉的材料制造。
只有在內(nèi)部嵌入的一根限定注油壓力室的套管才用不銹鋼材料制作。這根套管的加工費亦很便宜，即該套管用適當管子切斷而成。這樣，這種貴重的鋼件就不產(chǎn)生廢料，而且加工費也非常少。
通過使用這種價廉的可焊接的鋼件可使容納壓力測試盒的壓力內(nèi)腔通過焊接和后板即與玻璃引線板牢固密封焊接在一起。
本發(fā)明另一個顯著的優(yōu)點是，許多組件都可共同放入一個油爐中進行釬焊，然后注油，最后將注油的壓力室的氣密性密封在裝入壓力測量盒情況下進行焊接。同時焊接過程所需的可焊接材料減少到最低限度。
現(xiàn)在可將裝在殼體內(nèi)腔中的傳遞膜片與用不銹鋼材料制成的套管最好采用硬焊料過程進行連接。
在釬焊過程中，即在焊接爐中達到焊料溫度時，可實現(xiàn)焊料流入全部縫隙中，例如膜片和殼體前部之間的縫隙、膜片和套管之間的縫隙以及殼體前部和套管之間的縫隙。
本發(fā)明的結構可以容納包圍測試盒和測試盒壓力室的檢測器殼體以及位于殼體中的傳遞膜片的多種材料。難于焊接的材料如不銹鋼可通過表面鍍層例如鍍鎳便可焊接。
價廉的材料如黃銅或鈹青銅對許多使用場合的壓力檢測器殼體例如用于空調(diào)或制冷設備時已完全足夠。所以對特別嚴格的使用場合可把容納不銹鋼制成的套管的相應環(huán)形室在軸向內(nèi)延長超過傳遞膜片的整個高度。在本發(fā)明的這種優(yōu)選實施結構中到套管和傳遞膜片的邊緣的軸向延長就象在其間放置一塊象三明治那樣的套管延長件，這樣在傳遞膜片和壓力檢測器殼體材料之間不存在直接的材料接觸，從而避免了由于不同材料保持接觸而可能引起的腐蝕危險。
這里延長套管以及包圍壓力室的套管和傳遞膜片相鄰端面之間的嵌入邊緣都可相互焊接在一起。
此外，在本發(fā)明的改進結構中還可用一或多個O形密封圈來達到更好的密封效果。
在另一種優(yōu)選結構形式中，殼體用不可焊接的材料制成殼體件通過釬焊連接。這種相互釬焊的殼體同樣構成一個例如在容納一個壓力測試盒或一個基準壓力計的情況下的壓力室，并通過適當?shù)倪B接管使壓力室與測試盒連通。然后用可焊接的連接管與注油的壓力室進行密封焊接，這種連接管焊在殼體上相應的一個孔中，并在注油后用一個可焊接的塞子封閉。
所以，本發(fā)明在制造過程中不僅可用廉價的不可焊接的材料而且還可將這些材料在一次釬焊過程中相互牢固和可靠地連接在一起。這樣就不但在材料費上而且在制造費上具有了明顯的優(yōu)點，因為在一個焊接爐中的釬焊方法可同時進行幾百件焊接，然后用油注入相應的壓力室中。這樣不論是開始時還是最后述及的方案都可用經(jīng)濟的方法來把注油的壓力室最終焊接密封。而且為此所需的昂貴的可焊接材料不論它在整個殼體的使用量上還是在其結構、即特別是成形加工費用上都比常規(guī)的結構少得多和簡單得多。
但本發(fā)明的結構原理不限于絕對壓力測試用的壓力檢測器或壓力傳感器的使用場合，而且亦可適用于測試基準壓力或差壓的壓力傳感器或壓力檢測器。
下面結合附圖來進一步說明本發(fā)明。附圖是

圖1表示測量絕對壓力用的本發(fā)明壓力檢測器或壓力傳感器的軸向縱截面示意圖；圖2表示測量差壓用的本發(fā)明壓力檢測器或壓力傳感器相當于圖1的軸向截面圖；圖3表示放在玻璃引線板上的測試盒的軸向截面放大圖；圖4表示先有技術公知的壓力檢測器的部分軸向截面；圖5表示按圖4先有技術將壓力測試盒連接在導線上的放大圖；圖6表示與圖5不同的按先有技術將測試盒設置在玻璃引線板上的又一方案。
下面結合圖1至圖3來詳細說明本發(fā)明。其中與圖4至圖5先有技術公知的壓力檢測器的相同件用相同的參考號。
在圖1所示本發(fā)明壓力檢測器或壓力傳感器的第一實施例中，與圖4至圖6公知的壓力檢測器比較包括一個帶連接殼體3的殼體1，而且連接殼體3與傳遞膜片殼體7搭接。其中連接殼體用價廉的不可焊的材料如黃銅、鈹青銅等也即用易加工的材料制成。傳遞膜片可用適當?shù)娜我环N材料，特別是用可焊接的鋼材制成，以提高防腐性能。
在圖1所示實施中，在傳遞膜片殼體7的范圍內(nèi)有一個內(nèi)側向下敞口的環(huán)形槽31插入殼體1中，用不銹鋼材料制作的壓力室套管33嵌入殼體1中，此套管加工費極少并可用相應尺寸的管子切斷而成。
圖1中心線左右側包括兩個略有差別的實施例。下面首先介紹中心線右側表示的實施例。
傳遞膜片17放在限定環(huán)形槽31軸向長度和限定嵌入槽中壓力室套管33的軸向長度的殼體1的臺階35上。臺階35范圍的殼體1、測試膜片15和壓力室套管33用硬焊料過程連接。在制作壓力檢測器的過程中，將所需的焊料作成小丸37放在傳遞膜片17周圍邊緣上和殼體1的臺階35上，然后將整個組件放入焊接爐中。一旦達到焊接溫度，焊料便流入所有縫隙中，即流到傳遞膜片17和殼體1鄰接材料段之間，即流入臺階35的壁之間、流到傳遞膜片17和壓力室套管33之間，以及流到嵌入環(huán)形槽31范圍內(nèi)的殼體1圓筒形內(nèi)壁和嵌入其中的壓力室套管33的鄰接外壁之間。
為了在安裝后，玻璃引線板21不致由于可能的熱應力引起損壞，壓力室套管33最好用足夠的壁厚并在必要時在測試盒殼體段5的殼體1下前端里側設置一個具有足夠軸向深度的環(huán)形間隙39，這樣到壓力室套管33的圓筒表面段的間隙距離就具有足夠的軸向長度。
傳遞膜片17亦可象殼體1那樣用多種不同的材料作成。難于焊接的材料如不銹鋼可通過表面鍍鎳實現(xiàn)焊接。
在圖1左側軸向截面所示的另一個方案表示具有更好的防腐性能。
如圖1中心軸左側方案所示，環(huán)形槽31延長超過傳遞膜片17的高度，在該處在傳遞膜片17周邊的夾層支座下面在壓力室套管33延長方向內(nèi)還設置一段延長套管43。此套管亦用不銹鋼制作，最好用壓力室套管33和/或傳遞膜片17相同的材料制作。傳遞膜片17、壓力室套管33和延長套管43在裝入殼體1之前相互焊接在一起。然后可將這樣預加工和焊接的單元從下端推入延長環(huán)形槽31進入殼體1中，并按前面所述與殼體1釬焊。在這種情況中，焊接前將適當?shù)募毻韬噶?7放在殼體1內(nèi)壁上與高臺階35相鄰的延長套管43的端面套管環(huán)上。
即使殼體1和延長套管43采用不同的材料，但不同材料在這里可能存在的腐蝕對壓力測試盒特別是壓力測試膜片沒有或者根據(jù)沒有影響。
此外，如圖1中心軸左側實施例所示，還可至少設置一個O形密封圈47作為安全密封。該密封圈例如可從殼體1里邊嵌入在環(huán)形槽31上加工的一個環(huán)形槽45中，這個密封圈在周邊相應的高度內(nèi)對壓力室套管33起附加的密封作用。由壓力室套管33、延長套管43和膜片17組成的并焊接在一起的單元可在這種情況中只用O形密封圈47的情況下插入圓筒形槽中，然后這個單元例如通過一個鎖緊環(huán)49或通過另一種適當?shù)臋C械措施定位。
另一種辦法是，壓力室套管33和延長套管43也可在其上下相向的端面接觸區(qū)在至少部分傳遞膜片17邊緣的夾層支座上不用硬焊而用釬焊。最好在組裝好的狀態(tài)下同時對外殼體或連接殼體3的內(nèi)壁進行釬焊。
現(xiàn)在結合圖2和圖3來說明亦可用于測量差壓或基準壓力的本發(fā)明壓力檢測器或壓力傳感器的另一個實施例。
在這個實施例中，壓力室套管33也裝入殼體1的一個適當?shù)沫h(huán)形槽31中并用傳遞膜片的邊緣與殼體1臺階35釬焊。如果在殼體內(nèi)腔7中設置一個超出傳遞膜片高度的殼體1的環(huán)形槽31，在這里亦可不用圖中所示方案而可設置一個延長套管43來改善防腐蝕性能。
如圖2和圖3所示，最好以玻璃引線板21的形式構成的后板21具有引線51，管子53密封插入后板，最好粘接在后板上。
與圖1所示殼體1不同，此例在殼體外周上例如在裝有測試盒并注滿油的壓力室15的高度內(nèi)設置有另一個外螺紋55，在這個外螺紋上，固定環(huán)57可用一個在其下端面設置的即向內(nèi)徑向凸出的環(huán)形法蘭59固定。
環(huán)形法蘭59在朝管子53軸向延長方向內(nèi)與差壓殼體部分63的一個徑向向外凸出的環(huán)形法蘭61連接，從而可通過固定環(huán)擰緊而將差壓殼體部分與連接殼體3在軸向延長方向牢固連接。
如果不是在有侵蝕的介質(zhì)中測量差壓，則這種結構為在軸向延長方向內(nèi)在差壓殼體部分63上連接殼體下部65，即殼體下部通過端面臺階67的端面連接在差壓殼體部分63上。
在這個實施例中，在臺階的高度內(nèi)裝有另一個膜片69，此膜片69的邊緣也是象三明治那樣夾在差壓殼體部分63和殼體下部65相應端面之間。
差壓殼體段63，殼體下部65和測量膜片69都可用易加工和價廉的材料制成并用釬焊過程焊在一起。在釬焊爐中實施釬焊時，焊料也是流入測量膜片69和差壓殼體段63以及端面的殼體下部65之間并在這些地方實現(xiàn)整體封接。
圖2和圖3所示差壓或基準壓力檢測器的組裝是這樣進行的與圖1實施例比較，玻璃引線23較短或被切短，柔性電路板73與通過玻璃引線板向下伸的引線自由端在焊點75進行焊接。差壓殼體段63設有孔77使電路板73向外引出。由差壓殼體段63和殼體下部65組成的基準壓力殼體62在軸向端面延長方向內(nèi)連接在用來測試主壓力的殼體1下端上，并在這之前把一個O形密封圈79嵌入連接殼體3對面的差壓殼體3端面上設置的淺槽中。這個O形密封圈79圍住引入測試盒內(nèi)腔中用來測量基準壓力所需的管子53，此管被一根同軸管81圍住，在所示實施例中，同軸管81在軸向內(nèi)軸向伸出管53。其中，同軸管81配合裝在與注滿油的并通過第二傳遞膜片限定的壓力室83連通的差壓殼體段63的一個適當軸向孔中。
上述O形密封圈79密封注油的壓力室83。
然后用上述固定環(huán)57將基準壓力殼體62固定到主殼體1上，同時，固定環(huán)57在外螺紋55上不斷繼續(xù)轉動和擰緊。
為了使測試盒所需的上述作為電連接用的柔性電路板73在固定環(huán)57的機械固定和擰緊時不受損壞，在差壓殼體段63的外周上銑掉一個面或一個槽85，這樣在用工具擰緊固定環(huán)57時，向外徑向伸出的柔性電路板73就不受損壞。
然后將這種準備好的半成品結構放入上述油罐中、抽真空并將油注入基準壓力室83中，徑向注油槽87帶有一根嵌入的連接鋼管89，這根鋼管同樣也與基準壓力殼體段63的材料釬焊。
可焊材料制成的連接鋼管89的釬焊與膜片69的釬焊或差壓殼體段63與殼體下部的釬焊同時進行。
當基準壓力室83注滿油時(此時油流入測試盒13的內(nèi)部)，注油孔87用一個塞子91密封。由于塞子91和連接鋼管89都用可焊材料制成，所以兩者可理想地焊在一起。
然后可將外邊的電路板93焊到向內(nèi)引入殼體中的柔性電路板73的外部自由端上。
權利要求
1.壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器具有-一個壓力測試盒(13)；-一個容納該壓力測試盒(13)并最好用油作為壓力傳遞介質(zhì)注滿的傳遞膜片殼體(7)，此殼體(7)由一個外殼段、一個傳遞膜片(17)和一個最好構成玻璃引線板的從壓力測試盒(13)引出的接觸導線(23)穿過的后板(21)組成；-一個設置在測試膜片側的連接殼體(3)帶有一個位于測試膜片側的液體壓力室(19)；其特征是，-傳遞膜片殼體(7)的外殼段包括一個壓力室套管(33)；-壓力室套管(33)和后板(21)用可焊的鋼材制成；-傳遞膜片殼體(7)和壓力室套管(33)都密封地嵌入或可嵌入連接殼體(3)的一個環(huán)形槽(31)中；-連接殼體(3)用不可焊或難焊的材料制成；-壓力室套管(33)和后板(21)在構成的測試盒-壓力內(nèi)腔(15)中的壓力傳遞介質(zhì)的密封狀態(tài)下進行永久性的密封焊接。
2.按權利要求1的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，傳遞膜片(17)和壓力室套管(33)相互釬焊。
3.按權利要求1或2的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，傳遞膜片(17)和壓力室套管(33)特別是在朝向傳遞膜片(17)并與之連接的環(huán)形端面上在連接殼體(3)的內(nèi)腔中用一個環(huán)形臺階(35)和/或用其外周面至少部分地與連接殼體(3)鄰接的圓筒形內(nèi)壁釬焊。
4.按權利要求1至3任一項的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，在壓力室套管(33)的軸向延長方向內(nèi)，在傳遞膜片(17)邊緣的夾層支座的下邊設置有一個延長套管(43)，而且由延長套管(43)、傳遞膜片(17)和壓力室套管(33)構成的單元密封裝入連接殼體(3)的一個適當環(huán)形槽(31)中。
5.按權利要求4的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，由壓力室套管(33)、傳遞膜片(17)和延長套管(43)構成的單元在連接殼體(3)的適當環(huán)形槽(31)中與連接殼體(3)釬焊。
6.按權利要求4的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，由壓力室套管(33)、傳遞膜片(17)和延長套管(43)構成的單元相互焊接并作為焊接單元密封嵌入連接殼體(3)的環(huán)形槽(31)中。
7.按權利要求6的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，由壓力室套管(33)、傳遞膜片(17)和延長套管(43)構成的焊接單元通過臺階(35)前端限定的適當環(huán)形槽(31)與連接殼體(3)釬焊。
8.按權利要求4的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，由壓力室套管(33)、傳遞膜片(17)和延長套管(43)構成的焊接單元用一個至少在壓力室套管高度內(nèi)放入環(huán)繞連接殼體(3)的環(huán)形槽內(nèi)的O形密封圈(37)密封。
9.按權利要求1至8任一項的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，延長套管(43)用一根切斷的管材制成。
10.按權利要求1至9任一項的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，注滿壓力傳遞介質(zhì)和必要時容納壓力測試盒(13)或與此壓力測試盒(13)連通的殼體(62)用不可焊的材料制成，此殼體(62)包括一個必要時設置的膜片(69)用釬焊封接，而且在此殼體中設置有一個通入殼體內(nèi)側的注油槽(87)，此槽中焊接有一個連接管(89)，此連接管用可焊材料制成并用一個可焊材料制成的密封塞子(91)進行密封。
11.按權利要求1至10任一項的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，設置有注油槽(87)的殼體(62)構成基準壓力或差壓殼體(62)，此殼體在軸向延長方向內(nèi)與連接殼體(3)配裝并用一個固定裝置(59)與連接殼體(3)牢固連接。
12.按權利要求1至11任一項的壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是，壓力測試盒(13)的內(nèi)側用一根穿過后板(21)的管子與基準壓力殼體(62)中構成的壓力室(83)連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有一個壓力測試盒(13)，一個由一外殼段、一個傳遞膜片(17)和一塊后板(21)組成的傳遞膜片殼體(7)和一個位于測試膜片側的液壓室(19)的改進型壓阻式壓力傳感器或壓力檢測器，其特征是傳遞膜片殼體(7)外殼段包括一段壓力室套管(33)，壓力室套管(33)和后板(21)都用可焊鋼材制作，傳遞膜片殼體(7)和壓力室套管(33)密封嵌入或可嵌入連接殼體(3)的環(huán)形槽(31)中，連接殼體(3)用不可焊或難焊的材料制作，而壓力室套管(33)和后板(21)則在這樣構成的測試盒—壓力內(nèi)腔(15)中注滿壓力傳遞介質(zhì)的密封情況下進行永久性的密封焊接。
文檔編號G01L9/06GK1146808SQ96190105
公開日1997年4月2日 申請日期1996年1月18日 優(yōu)先權日1995年2月21日
發(fā)明者H·W·凱勒 申請人:凱勒壓力測量技術公開股份有限公司