CN1596367A - 压力传感器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的压力传感器具有一用于传送压力的内部液压***，并且具有一密封，使得能够保证液压***的精确填充体积。压力传感器包括：一基体；至少一个隔膜，与该基体一起封闭压力腔；基体内的液压路径，其与压力腔相连；在基体表面中的基体盲孔，通道由此从基体盲孔的前面侧延伸并且与液压路径相连，并且通道的直径小于基体盲孔的直径，从而在基体盲孔和通道之间形成第一止动面；可以***基体盲孔的密封元件，其具有与第一止动面互补的第二止动面和径向挠性外表面；和膨胀体，可以令其与密封元件接合，以径向膨胀密封元件的外表面。

Description

压力传感器
技术领域
本发明涉及压力传感器，特别地，填充了液体的压力传感器。
背景技术
一种压力传感器，特别是差压传感器，包括：一基体，在其两端各自安装了优选的环形膜或孔板，在基体端面和膜之间形成压力腔。两个压力腔通过液压路径相连，压力腔、液压路径、以及与它们相连的其它可能的部分被液压液体填充。为了操作压力传感器，在由两个压力腔、液压路径以及可能存在的连接部分构成的液压***中放置的液体的量必须尽可能精确。为此，例如，液压***完全由液压液体填充，并且钢球被压入填充管嘴，钢球的直径大于填充管嘴的内直径，钢球在填充管嘴中在壁的弹性形变之下保持停留。这样，液压***被密封，但是球位置和被封闭液体的量存在变化。另外，压力传感器的这种密封不太适合陶瓷制成的基体的情况。
在现有技术的另一解决方案中，液压***的填充管嘴具有第一部分和第二部分，第一部分拥有大于密封球的半径的第一半径，第二部分的半径小于密封球的半径，这样，在第一部分和第二部分之间的过渡处，形成止动面，其能够由球密封。球由螺杆固定在这个位置，该螺杆与在填充管嘴的第一部分的壁中形成的螺纹接合。
关于螺纹的提供，这种解决方案构造复杂。另外，由于球表面或止动面可能按照螺杆承受的压力的函数而而发生弹性或塑性形变，所以它导致在封闭体积中的微小变化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种压力传感器，其具有改进的密封***。
根据本发明，这个目的通过权利要求1的压力传感器得以实现。本发明的其它方面根据从属权利要求、说明书以及附图而得到。
本发明的压力传感器包括：
基体；
至少一个隔膜，与基体一起封闭压力腔；
基体内的液压路径，其与压力腔相连；
在基体表面中的基体盲孔，通道由此从基体盲孔的末端延伸并且与液压路径相连，其中通道的直径小于基体盲孔的直径，从而在基体盲孔和通道之间形成第一止动面；
可以***基体盲孔的密封元件，其具有与第一止动面互补的第二止动面；和
膨胀体，可以令其与密封元件接合，以径向膨胀密封元件的外表面。
基体盲孔优选地基本为圆柱形。
密封元件的外表面的外径优选地小于基体盲孔的内径，密封元件进一步优选地在其远离密封表面的后侧面上具有盲孔，膨胀体可以***该盲孔。膨胀体的外径大于密封元件盲孔的内径，使得密封元件的外表面通过膨胀体的***而压向基体盲孔的外表面。
压力传感器的填充优选地通过管道发生，直至液位上升到第一止动面之上进入基体盲孔。然后，密封元件***基体盲孔，由于在所选择的半径下在密封元件的外表面和盲孔壁之间保持间隙，所以密封元件容易地将过量的液体推向旁边。在第二止动面接触第一止动面之后，对于给定的温度，精确的预定量的液体被封闭入类似的精确的预定体积中。现在，当膨胀体***密封元件的盲孔中时，不再有密封元件的任何轴向偏移，而是仅有其部分外表面的径向膨胀。这将密封元件牢固地固定在基体盲孔中，而不改变封闭体积。
为了改进密封机能，密封元件的外表面优选地被弹性构造。为了实现这一点，一种选择是在刚性支撑上涂覆一弹性层，另一种选择是由合适的弹性材料形成整个密封元件。密封元件的精确细节是任意的并且基本上依赖于期望的压力负荷。在最简单的实施例中，密封元件基本上由基体盲孔中的摩擦支承。然而，如果期望更大的压力负荷，可以提供额外的合适的密封装置。
在最简单的实施例中，基体盲孔具有完全的圆柱形，其在基体盲孔和通道之间具有优选的基本平坦的第一止动面。然而，为了适应给定应用的精确细节而作出的改动也是可能的。例如，第一止动面可以是截锥或平截体外表面的形式，在这种情况中，第二止动面具有互补的形式。第二止动面的平截体或圆锥形使得气体杂附物在密封元件***基体盲孔期间易于移动。
然而，在这种情况中，圆锥的外表面的倾角要被选择为使得膨胀元件***期间的轴向力不会导致密封元件在轴向方向上的移位。
为了密封元件的绝对密封，可以在基体盲孔的壁中提供凹口。这种凹口优选地是环形。这些凹口应当优选地形成轴向止动面，由于该轴向止动面，密封元件的合适的锁定装置可以在膨胀体的***时根据形状而在机械上互锁。
附图说明
现在根据实施例以及附图详细解释本发明，在附图中：
图1是本发明的差压传感器的截面图；和
图2是本发明的压力传感器的密封***的改进形式。
具体实施方式
差压传感器20包括优选为圆柱形的基体26。在基体26的两个端面都密封有膜24、25，以分别形成压力腔21、22。在该实施例中，两个压力腔由压力通道23相连。压力腔21、22和压力通道23通过通道13填充传递液体，于是包括两个压力腔21、22、压力通道23和通道13的液压***被压封密封。
在差压传感器的指定使用中，两个膜24、25各自在它们远离基体的表面上分别负荷有第一和和第二测量压力，其中膜24、25从它们静止位置的偏移是第一和第二测量压力之间的差的函数。
压力差可以以合适的方式记录，例如电容式或压阻式，由于本领域熟练技术人员很熟悉其原理，所以这里不作具体阐释。
特别对于差压传感器，为了膜24、25位于平衡位置且处于预定工作点处的参考温度，液压***的填充量尽可能精确地对应于预定值是很重要的。
液压***中液压液体的预定填充量的加注由前面所述的密封***实现。基体在其外表面中具有孔或基体盲孔10，通道13通入其端面，其中通道13的直径小于盲孔10的直径。
在以液压液体加注液压***之后，杯形密封元件被***基体盲孔。该密封元件的底部与在通道13的开口和外壳盲孔的壁之间形成的第一止动面14互补。密封元件的端面用作第二止动面51，其位于第一止动面14之上。在这个实施例的情况中，密封元件在其外表面上具有一弹性层，优选地是人造橡胶。密封元件5被这样测定，首先在密封元件5的外表面和基体盲孔10的壁之间保持环形间隙，使得当密封元件***基体盲孔10时液压液体能够流经密封元件。在第二止动面51落在第一止动面14上之后，液压***和环境之间的液体交换终止。密封元件5在其远离通道的后侧面52中具有一盲孔53，膨胀体3被压入该盲孔53。膨胀体3的外表面的外半径比密封元件盲孔53的半径大。至少在膨胀体3的端部中具有平截体部分，当膨胀体3压入密封元件5的盲孔53时，该平截体部分将密封元件5的外表面在其后部中径向地向外推压，使得在基体盲孔的壁和密封元件5的外表面之间实现摩擦阻力传递。
在膨胀体3的中部，提供了具有圆柱形外表面的部分。在这个部分中，膨胀体3具有最大半径。当膨胀体完全压入盲孔53中时，基本上只有径向力作用于它，使得它再也不能被向回推出盲孔。除了上述实施例，膨胀体也可以为球形，这导致相同的性能。球形的优点在于，可以廉价地在商业上使用任意直径的球。
优选地，膨胀体3关于其反射面对称，该反射面与其对称轴垂直，即，在膨胀体3的后部上也提供了平截体。残余轴向力的影响可以被相应的轴向反作用力平衡，其中，残余轴向力可以作用于前平截体，相应的轴向反作用力作用于膨胀体后部的平截体。
根据需要，可以在基体盲孔10的壁内提供凹口11，当膨胀体3压入密封元件盲孔53时，密封元件5的外表面上的突出可以与该凹口11接合。这样，密封元件变为不仅由摩擦力而且由基于形状的机械互锁而支撑。
密封元件5和基体26的芯可以由不同材料制成；例如，密封元件可以具有钢芯，而基体26可以包括陶瓷，例如金刚砂。在这种情况中，密封元件的一个特别优选的实施例的外表面具有弹性密封，其适于吸收由不同的热膨胀引起的机械应力。
图2显示了经轻微改动的密封装置的实施例，其中基体盲孔10的圆柱壁具有环形槽11。另外，第一端面是平截体的形式，由此便于完全清除液压液体中的气泡，密封元件5的末端上的第二止动面51类似地为圆锥形，使得气泡可以在密封元件***期间基于它们的浮力而逃逸。为了使密封元件居中，可以在其前部提供径向叶片。密封元件5具有弹性金属制成的杯形芯，其涂覆了弹性密封材料优选为橡胶制成的外套54。外套54的材料厚度大小被定为，在膨胀元件3压入密封元件5的盲孔53之后，外套填充密封盲孔的壁中的环形槽11。
在所有实施例中，膨胀体3都可以沿其对称轴具有螺孔，以能够利用旋入的螺钉而从密封元件中拆卸膨胀体，例如为了维护压力传感器。除了螺孔，也可以提供具有至少一个止动面的孔用于接收轴向力，例如以卡口连接器的形式。

Claims (9)

1.压力传感器(20)，包括：
基体(26)；
至少一个隔膜(24，25)，其与基体(26)一起封闭压力腔；
基体内的液压路径(23)，其与压力腔(21，22)相连；
在基体(26)表面中的基体盲孔(10)，通道(13)从基体盲孔(10)的末端延伸并且与液压路径(23)相连，其中通道(13)的直径小于基体盲孔(10)的直径，从而在基体盲孔(10)和通道(13)之间形成第一止动面(14)；
可以***基体盲孔(10)的密封元件(5)，其具有用于支持在第一止动面(14)上的密封元件(5)的第二止动面(51)，还具有径向挠性的外表面；和
膨胀体(3)，可以令其与密封元件(5)接合，以径向膨胀密封元件(5)的外表面。
2.根据权利要求1的压力传感器，其中密封元件(5)的外表面是径向弹性的，并且在平衡位置中外表面的外径小于基体盲孔(10)的内径。
3.根据权利要求1或2的压力传感器，其中密封元件(5)在其远离第二止动面(51)的后侧面(52)上具有盲孔(53)，膨胀体(3)可以***该盲孔。
4.根据权利要求3的压力传感器，其中膨胀体(3)的外径大于密封元件盲孔(53)的内径，使得密封元件(5)的外表面通过膨胀体(3)的***而压向基体盲孔(10)的外表面。
5.根据前述任一权利要求的压力传感器，其中膨胀体(3)具有至少一个锥端部分。
6.根据前述任一权利要求的压力传感器，其中基体盲孔(10)在其外表面上具有至少一个凹口(11)，并且密封元件具有至少一个锁定装置(12)，可以利用膨胀体(3)令其与至少一个凹口(11)接合。
7.根据前述任一权利要求的压力传感器，其中基体具有陶瓷材料。
8.根据前述任一权利要求的压力传感器，其中第二止动面(51)的形状与第一止动面(14)的形状互补。
9.根据前述任一权利要求的压力传感器，其中压力传感器是绝对压力传感器、相对压力传感器或差压传感器。
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