CN100443873C - 用于固定在容器上的传感器，特别是压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力传感器，其包括一壳体(20、22)、一前面的传感器装置(24)和一传感器-固定装置(25、26、27、28)，用于传感器装置(24)在壳体(20、22)上和/或其中的固定。传感器装置(24)的一大的直径(d_s)相对于壳体-固定装置(23)的直径的有利的比例关系这样达到，即，传感器装置-固定装置(25、26)从前面在至少前面的边缘区域的部分中支承地周围嵌接传感器装置(24)，并且连接在壳体上。

Description

用于固定在容器上的传感器，特别是压力传感器

技术领域

本发明涉及一种用于固定在容器上的传感器，特别是压力传感器，其具有权利要求1和7的前序部分的特征，以及用于安装传感器的方法。

背景技术

一般地，一传感器在一容器上的固定是已知的，以便测定关于容器内含物或容器内腔的参数。例如在造纸工业中采用特别是测压装置作为压力传感器，用以测定容器的内腔中的压力。

至今已知的传感器在作为测压装置的构造上具有一包括螺纹连接的壳体，通过螺纹连接将壳体拧紧于从外面向容器内面的容器通孔内。其中已知作为多硅压力传感器的压力传感器，其结合一压力传递密封液体使用，或压力传感器，其构造有一陶瓷的电容压力传感器元件。

包括多硅压力传感器的***具有不大的抗压力冲击的过载强度，因为不可能充分地支承传感器元件。此外，对于针对容器内的介质这样的压力传感器结合一压力传递密封装置的应用存在日益增大的疑虑，因为不断地提高抗通过测量装置或其压力传递密封液体的介质的可能的污染的要求。

包括陶瓷的电容器压力传感器元件的***构成使压力传感器元件通过一固定装置从容器的外面向容器的内面即向过程连接那边安装，并由此抵抗通过待检测的容器内的介质的压力作用地被支承。这样的实施形式的缺点在于，通过容器通孔和通过装入其中的传感器壳体的端面的孔只适合具有相应的显著较小的直径的压力传感器元件，因此降低测量精度，测量精度的降低是由于比在较大直径时处于不利的基本电容与测量电容的比值。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种压力传感器，其具有这样的构造，即与传感器壳体的前面的外径相比，可以使实际的传感器元件有比传感器装置尽可能大的直径。此外，特别是针对传感器的各个部件在壳体内的设置要提出一种改进的装置，其也可使壳体具有总体上不大的尺寸确定的结构。有利地还建议用于制造这样的传感器的方法。

该目的通过具有权利要求1的特征的压力传感器以及包括独立发明的具有权利要求7的特征的构造的压力传感器来达到。用于制造这样的传感器的有利的方法是权利要求9及12的主题。

有利地，压力传感器包括一具有一纵轴线的壳体、一前面的或端面的并在安装状态下伸入容器通孔内的传感器装置和一传感器装置-固定装置，用于传感器装置在壳体上或内的固定。为了得到节省空间的构造，传感器装置-固定装置从前面在至少传感器装置的前面的边缘区域的部分中周围嵌接传感器装置，借此使其受到前面的支承。传感器装置-固定装置有利地设有因为在壳体内的相应的固定而加大外圆周。此时合乎目的的固定是一接缝，特别是一热接缝。

在传感器装置的后面的区域内在壳体的圆周壁上构成外螺纹，用于壳体在容器通孔的内螺纹中的固定。其中合乎目的的是，传感器装置-固定装置的外圆周小于或等于螺纹的根径，从而就传感器装置的外径来说可以几乎完全利用容器通孔的直径。只有传感器装置-固定装置在传感器装置侧面引导的壁和在前面周围嵌接的支承元件限制传感器装置可有效利用的表面。

在方法中，传感器装置有利地从前面安装在壳体或位于其中的其他的部件上并连接之，其中为了支承传感器装置从前面盖上传感器装置-固定装置并固定在壳体上。此时合乎目的地作为接缝实现固定，其中应该发生尽可能少的热能和尽可能小的电磁场，有利地甚至没有电磁场的作用，以使组合的传感器装置-固定装置和壳体的材料熔合在一起。借此避免陶瓷材料制的压力传感器元件和直接邻接的弹体密封件的损坏。

按照一特别优选的和有利的尺寸确定，通过这样的设置或方法可以制造一传感器，其中传感器装置的外径与传感器壳体-固定装置的外螺纹的根径相比只略微小一些。在这种情况下，可以实现优选标准压力传感器元件作为传感器装置的外径与标准螺纹根径的这个比例关系，其中，间距尽可能小，并且具有一壁厚为直径差一半的传感器装置-固定装置。例如已知一压力传感器元件的典型的外径为28mm，其中这样的传感器元件可以所述的设置安装在具有根径30.29mm的传感器壳体上，该根径以外螺纹的形式作为典型的孔根径用于容器通孔或相应的壳体的固定装置。在该实例中传感器装置或传感器元件的外径相对于用于传感器在容器通孔中的固定的螺纹根径之比例关系为90％或更大，特别是92.4％。

为了减少部件的数量和为了减小部件的尺寸和最终减小全部传感器的尺寸，按照独立发明的设计还建议，一模件式壳体例如具有可钎焊的涂层或表面的电子***壳体的材料设计成使其与一固定元件或另一元件的压紧、特别是压合，使可钎焊的涂层的部分的熔解和排挤并因此在其固化以后形成电接触以便保护电子***免受电磁影响和/或确保电位平衡。这避免了提供单独的触点、接线元件和连接元件。

有利的设计是各从属权利要求的主题。

附图说明

以下借助于附图更详细地说明一个实施例，其中，

图1一传感器的至少局部的横剖面，其螺纹拧紧于一容器的容器通孔内。

具体实施方式

图1示出容器1的局部剖面，其上特别是可再拆卸地固定一传感器2。容器1具有一壁11，其中所示的部分例如也可以构成一凸缘或其他的螺纹连接固定作为原来的容器1的一个元件。

一容器通孔13通过壁11从容器内面12通向外面。容器通过13向容器1的外面那边具有容器内螺纹14，其用于传感器2的螺纹连接。为了装入的传感器2的密封，容器通孔13还在内面具有一环形的容器凹槽15，其中安装一弹性密封件，例如O型圈，而使从容器内面12没有任何介质通过容器通孔13与装入其中的传感器2之间的间隙流向外面那边。

传感器2包括一壳体20，其在所示实施例中由多个单件组成。示例的壳体20具有一后面壳体部分21和一前面的壳体部分22，其中在安装好的状态下在前面表示各构件向容器内面12方向之取向或一面而在后面表示相反的方向。其中有关方位的说明只用于直观地表示各个部件彼此间的定位。在前面的壳体部分22的前部的侧面的圆周区域内构成外螺纹23形式的壳体-固定装置23。借助于该外螺纹23将传感器2螺纹拧紧入容器通孔13的内螺纹14中，以便将传感器2固定在容器1上。

实际的传感器装置24、特别是一陶瓷的压力传感器元件24安装在前面的壳体部分22的端面或前面的一端。一传感器装置-固定装置25用于传感器装置24的固定，其基本上构成环形的并且在侧面从前面的壳体部分22的端面起直到越过传感器装置24的前面向外延伸地周围嵌接传感器装置24。其中尽可能保持传感器装置-固定装置的厚度很薄，以便一方面为传感器装置24提供可靠的在壳体20、22上的支承而另一方面使传感器装置24的直径d_s能够构成几乎如容器通孔13的内径d_B一样大。这使得能够采用具有最优大小的直径d_s的传感器装置24，这最终防止测量精度的通常的降低并且提高测量容量。

为了将传感器装置24固定在壳体20、22上和容器通孔13中，传感器装置-固定装置25具有一个或多个向内伸入容器通孔13中或向内指的凸出部26。在所示实施形式中，其向内指的凸出部26构成为另外圆柱形或环形的传感器装置-固定装置25的弯曲的和环形的凸缘26。为了一方面能够相对壳体20、22的内腔密封容器内面12而另一方面保持传感器装置24的前面的表面免受机械损伤，一个或多个密封件27、优选一环形的密封圈27安装在向内指的凸出部26与传感器装置24的前面之间。

为了传感器装置-固定装置25在前面的壳体部分22上端面部分上的固定，设一接缝连接28。作为传感器装置-固定装置25的壳体环的接缝28在组装时以如此少的热能例如以光波的形式实现，一方面使两部分熔合在一起，而不导致特别是构成为陶瓷的压力传感器元件或直接邻接的弹体密封件27的损坏，而另一方面不发生任何的电磁场，这种电磁场可能损坏传感器2中连接的传感器电子***33。相应地，待组合的元件25、22优选金属件，其利用特别是光波作为热能熔合在一起。也可以采用其他的材料用相应适当的方法使其熔合在一起或在必要时用胶合材料使之连接。

或者代替这样设计的传感器装置24在壳体20上的固定，还可提供一种传感器固定装置用来将传感器固定在容器1上而没有其他的所示的部件，其除了简单的组装外对于可利用的传感器装置24的表面也具有空间的优点。例如利用这样的装置可以如此固定一陶瓷的电容作用的、具有例如28mm直径的标准压力传感器元件，其中通用的螺纹G1(按照德国工业标准DIN ISO 228-1)的根径可以确定有壳体外螺纹23的或容器通孔13内的容器内螺纹14的30.29mm。对于传感器装置-固定装置25保持一足够的壁厚1-1.14mm，以便周围嵌接传感器装置24。尽管如此，前面的壳体部分22的在传感器装置24后面构成的壁具有足够的厚度，以便在容器内螺纹14的区域内为传感器2提供足够的稳定性和支承。这最终由此能够将压力传感器元件从过程面向固定装置或前面的壳体部分22内安装并且在其外面的方向加以支承，其中压力传感器元件24由接缝的壳体环作为具有特别是30mm外径的传感器装置-固定装置25和密封件27被支承。

在所示实施例中，从传感器装置24引出一压力平衡导管30通过壳体20的内腔和其他的部件，特别是传感器电子***33以便确保向压力传感器元件的空气平衡，其如同本已公知的那样。

此外，从传感器装置24引出一个或多个导线作为向传感器电子***33的电接线32，传感器电子***33容纳于壳体20-22内的电子***壳体34中。其中电接线或多个电接线32引向第一薄板35并在其上引向相应的线路和/或电子构件。向第二薄板36的连接，其与第一薄板35间隔开安装于电子***壳体34中，在所示实施例中经由第一与第二薄板35、36之间的连接和/或经由电子***壳体34作为这样的连接来实现。

如所提到的，可以经由电子***壳体34实现两薄板35与36之间的电连接。为此适当地在电子***壳体34上设置必要数量的相互绝缘的线路。这些线路，其在图1中以标记38表示，可以例如通过在边侧电接触在薄板35和36上设置的接点，例如滑动接点。借以确保上薄板36与下薄板35之间的电连接。在这样的实施形式中可以有利地取消单独的插塞连接。

为了确保传感器装置24和传感器电子***33的最优的电磁屏蔽，在电子***壳体34的下端面与前面的壳体部分22上的阶梯形的凸出部之间***一可钎焊的材料。由于传感器模件式壳体34和壳体22由金属制成，两部件的足够强的挤压导致可钎焊的材料37在模件式壳体34与前面的壳体部分22之间形成加强的导电连接。从而封闭模件式壳体34与前面的壳体部分22之间本来存在的接缝。

对于这样的导电的压合连接，电子***壳体不一定需要完全由金属制成。足够的是，电子***壳体34和前面的壳体部分22至少在外表面上具有可钎焊的材料或可钎焊的涂层。通过电子***壳体34和前面的壳体部分22的压合。必要时利用伴送的加热或可钎焊的材料的加热将两者彼此靠紧固定，此时多余的可钎焊的材料被排挤。在压紧特别是在压合和冷却以后，构成导电的牢固的连接。

保护壳体20的内腔和前面的壳体部分22或传感器装置24用的其他的具有螺纹连接的固定装置免受因从容器内面12通过可焊接的或焊接的传感器装置-固定装置25、26中的密封件27进入的介质的污染。因此也不可能有任何污染的介质进入剩余的壳体20的内腔中，因为环形的密封件27已经相对传感器装置24密封了构成传感器装置-固定装置25的壳体环。

所示的实施例可以以各种各样的方式和方法加以改型。这样，例如壁11构成为在从传感器2看前面的容器内面12与容器1的外面之间的壁。自然，相反的设置也是可能的，即，其中包括传感器装置24的传感器2的前面从容器出来指向一外面开放的环境。

附图标记清单

1容器                    30压力平衡导管

11容器壁                 32电接线

12容器内面               33电感器电子***

13容器通孔               34电子***壳体

14容器内螺纹             35第一薄板

15容器凹槽               36第二薄板

16密封件(容器/传感器)    37接点

2传感器                  38线路

20壳体

21后面的壳体部分

22前面的壳体部分

23壳体的固定装置(外螺纹)

24传感器装置/压力传感器元件

25传感器装置-固定装置

26向内指的凸出部

27密封件(24对25)

28接缝

d_s传感器装置24的直径

d_B内螺纹14的根径

Claims (6)

1.传感器(2)，包括：

一壳体(20)，该壳体具有外螺纹(23)，用以固定在一容器中；

一传感器装置(24)和

一传感器装置-固定装置(25)，用于传感器装置(24)在壳体(20)的前面的部分(22)上和/或内的固定；

其中，传感器装置-固定装置(25)从前面至少在前面的边缘区域的一部分中支承地周围嵌接传感器装置(24)；

其特征在于，所述壳体(20)和所述传感器装置-固定装置(25)设计为分体的部件，其中，传感器装置-固定装置(25)借助于一接缝(28)固定在壳体(20、22)上，并且，传感器装置-固定装置(25)的外圆周小于或等于所述外螺纹(23)的根径(d_B)。

2.按照权利要求1所述的传感器，其特征在于，接缝(28)为一热熔融接缝。

3.按照权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，在传感器装置(24)与传感器装置-固定装置(27、26)之间，有一密封件(27)相对壳体(20)的内腔密封传感器装置(24)之前的一个前面的空间。

4.用于安装按照权利要求1至3之一项所述的传感器(2)的方法，其特征在于，

在前面将一传感器装置(24)安装在一壳体(20)上；

借助于一传感器装置-固定装置(25)周围嵌接传感器装置(24)并将其压向壳体(20)的前面，其中，传感器装置-固定装置(25)做有至少一个在前面向内指的凸出部(26)和至少一个沿传感器装置(24)一直延伸到壳体(20)的前面的圆周壁(25)；以及

传感器装置-固定装置(25)利用一牢固的接缝(28)固定在壳体(20)的前面上。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接缝通过热形成，其中选择足够小的能量，以使传感器装置(24)不受热损伤。

6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述接缝没有形成可能会损伤传感器(2)的电子部件的电磁场。

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