CN1004376B - 压力传感器以及安装压力传感器的方法 - Google Patents

Abstract

用玻璃熔接方法将管形金属构件的凸缘耦连到玻璃基座上，在这个玻璃基座上的应变仪和一个外壳的外壳截口中形成的容座台相接触，同时，在外壳截口中压入一个金属箍，从而使箍体材料的一部分产生塑性变形，以耦连到外壳截口的内圆周表面所形成的耦合螺纹上，从而实现外壳与金属箍的耦连。

Description

压力传感器以及压力传感器的装配方法

本发明涉及一种压力传感器及其装配方法，该传感器用于检测输入应变仪反端的流体压力，本发明涉及的压力传感器尤其适用于控制传动系统或悬挂系统的流体压力，并同样适于控制施工机械的运行。

现有的传统式压力传感器，其结构是将外壳密封在一个玻璃托架上，这个托架通过阳极焊接固定在半导体应变仪上。

例如，这种传感器曾于1972年10月10日以“半导体压力传感器结构”为标题在美国专利第3，697，919号上公布。

在该项先有技术中，玻璃托架是用楔形密封垫与外壳密封的，其方法是用楔形密封垫的楔形内壁固定玻璃托架，这个密封垫是面对着外壳的楔形内壁的。楔形密封垫的楔形内壁必须沿着它的轴线方向加长。因为，如果楔形密封垫的楔形内壁偏短的话，测量压力所导致的应力集中作用于外壳内壁的小块面积上，半导体应变仪必须和楔形密封垫的楔形内壁离开，以避免器壁的固定应力。因此，该先有技术的玻璃托架沿轴线方向采取了长结构。

如日本专利申请JP-A-57101736、JP-A-57108632、JP-A-59159573所揭示的，“采用短玻璃基座”、“利用玻璃密封剂将玻璃部件和金属部件相粘接”等技术也在现有技术中应用过。

本发明的目的是提供一个小型压力传感器及其装配方法。

本发明的特点是，安装在半导体应变仪上的玻璃基座，或称玻璃托架是采用玻璃熔合方法由玻璃基座底部的管形金属构件支撑的，并且，管形金属构件的凸缘是靠塑性流质加工的方法使用金属箍体固定在外壳上的。

根据本发明，由于使用玻璃熔合方法将管形金属构件固定在玻璃基座的底部，所以不必使用先有技术中展示的长结构玻璃基座，即可避免由测量压力引起的对外壳的集中压力和对半导体应变仪的集中压力。因此，本发明能够达到其预定目的。

图1是根据本发明展示的压力传感器的局部剖面正视图。

图2的剖面图展示了固定应变器部分的详图。

参看图1，压力传感器10有一金属外壳12，在图中以大致的T形剖面图表示，还有一个罩盖16，以嵌塞方式固定在外壳12上。罩盖16配有导线14。金属外壳12有一伸出部分18，在伸出部分18的外圆周表面形成螺纹20，借助螺纹20，在压力源上安装压力传感器10。金属外壳12的中央部位有一个沿轴线延伸的压力输入孔22。金属外壳12中的压力输入孔的端面50在金属外壳12中形成的外壳截口24处扩展开。

杯形弹性金属筒26被固定在外壳截口24上，同时，玻璃基座28被固定在弹性金属筒26中，玻璃基座28的一端有一压力测量孔30，该孔被固定在玻璃基座28的同一端上的半导体应变仪32所覆盖。

从图2中可以看到，弹性金属筒26在其边端形成凸缘34，并紧挨着玻璃基座28的输入孔。在弹性金属筒26的另一端是承受玻璃基座28的底座36。底座36的底部有一底孔38，它将压力输入孔22和压力测量孔30接通。

弹性金属筒26的凸缘34紧压在容座台40上，容座台40位于金属外壳12的外壳截口24的内圆周表面。正如从图2中可以看到的，在容座台40上部的外壳截口24的内圆周表面形成了很多耦合螺纹42。螺纹的螺距和深度分别为0.15至0.3毫米和0.05至0.15毫米，金属箍44置于弹性金属筒26的凸缘34上。金属箍44适于用来压在外圆周部分，例如，将凸缘34压在容座台40上，由于压力的作用，金属箍44在46处局部地凹入，并且，箍体的一部分实际上已塑入耦合螺纹42，以使金属箍44牢固地耦合于钢制的金属外壳12。玻璃基座28的底端用玻璃密封剂48密封式地熔合于弹性金属筒26。

本实施例的压力传感器10可按照下述过程生产。

第一步，将玻璃基座28插入弹性金属筒26中，并通过熔化玻璃密封剂48将其密封地熔合于后者之上。制作弹性金属筒26的材料最好具有近似于玻璃基座28的热膨胀系数，例如，使用硼硅酸玻璃制造玻璃基座28时，便使用铁镍钴合金，即柯伐合金制造弹性金属筒26。

然后，将半导体应变仪32置于与弹性金属筒相耦合的玻璃基座28上，并用阳极焊接技术将应变仪32与玻璃基座28连为一体。此后，将弹性金属筒26插入金属外壳12的外壳截口24，金属外壳12是用预先制作的模具浇铸而成的。将金属箍44插入外壳截口24，并置于凸缘34之上，用环形压力工具压迫金属箍的外缘（这种环形压力工具图中未予展示）例如，通过所述凸缘部位施加每平方毫米80至95公斤的模槽压力，致使金属箍44的材料产生塑性变形。凸缘34的上面和下面可加放密封件。

金属箍44最好用软金属制作，以便易于塑性变形。这类软金属是铜，铝，银-铜合金等等。

用金属箍44将弹性金属筒26固定在金属外壳12上之后，即可安装电线，并将罩盖16固定于金属外壳12上。

压力传感器10装配完成以后，半导体应变仪32不产生变形，并可避免由于热传导引起的半导体应变仪内阻抗的任何变化。此外，由于是依靠金属箍44材料的塑性变形而将弹性金属筒26固定在金属外壳12上的，因而不必担心密封玻璃48的损坏，任何由于热而引起的密封玻璃的软化和变形都可避免。弹性金属筒26是由凸缘34固定在金属外壳12上的，而且其制作材料具有近似于玻璃基座28的热膨胀系数，所以它对热影响表现足够高的阻抗。

密封在压力输入孔22和压力测量孔30中的油，作为压力测量的对象通过金属外壳12中的压力输入孔22进入压力测量孔30，以使油压作用于半导体应变仪32的反端，由此避免半导体应变仪表面的污染。玻璃基座28和弹性金属筒26之间的密封熔合由玻璃密封剂48完成，同时，金属箍44靠紧耦合力的作用耦合到金属外壳12上，该紧耦合力是金属箍44耦合到金属外壳12中形成的耦合螺纹上时所产生的材料塑性变形而产生的。同时，弹性金属筒26的凸缘34和容座台40紧密接触。由于这些原因，本实施例的压力传感器能够区别气密压力阻抗和对热与振动的阻尼。

为了证实压力传感器10中相邻部分之间的熔合和耦合的可靠性而进行了耐久性试验，将传感器置于-40和+150摄氏度的热/冷循环以及10公斤/平方厘米的压〈＆＆〉结果，证实了它具有足够高的可靠性。

Claims (7)

1、压力传感器包括：一个通过压力输入孔引入测量压力的外壳;一个封闭在所述外壳中，并被压力测量孔贯穿的玻璃基座;以及一个覆盖在所述压力测量孔一边上，并以阳极焊接技术固定于所述玻璃基座一端的应变仪;

其特征在于，还包括一个由玻璃熔合方法连接在所述玻璃基座另一端的管形金属构件，以及一个固定所述外壳的所述管形金属构件上的凸缘;所述外壳具有一个在其内圆周表面上形成的容座台，用于安装所述凸缘，还具有一个使用所述箍的塑性流质加工技术而固定在所述容座台的内圆周表面上的金属箍，该金属箍将所述凸缘夹在所述箍与所述容座台表面之间;所述箍被固定在所述台的内圆周表面，而其内圆周部分不触及所述玻璃基座。

2、根据权利要求1所定义的压力传感器，其特征在于，所述管形金属构件由铁-镍-钴合金制成。

3、根据权利要求1所定义的压力传感器，其特征在于，所述玻璃基座由硼硅酸玻璃制成。

4、根据权利要求1所定义的压力传感器，其特征在于，所述外壳由钢制成，而所述箍由铜制成。

5、根据权利要求1所定义的压力传感器，其特征在于，对所述箍施加80至95公斤/平方毫米的压力而将其通过所述凸缘部分固定在所述外壳上。

6、根据权利要求1所定义的压力传感器，其特征在于，所述箍在圆盘上形成，所述台在沿着其外圆周的很多螺纹上形成，并且，所述螺纹的螺槽距和纹深分别为0.15至0.3毫米和0.05至0.15毫米，其中，所述箍经塑性流质加工耦连到所述螺纹中。

Images