CN104854437A - 用于感测介质的压力和温度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于感测介质的压力和温度的装置(10)以及用于制造这种装置(10)的方法。该装置(10)具有布置在公共的壳体(16)中的温度传感器(26)和压力传感器(28),该壳体(16)包括至少一个测量室(24)。所述测量室(24)通过压力接管(20)与容纳该介质的室(22)相连接,所述压力传感器(28)布置在测量室(24)中。所述温度传感器(26)还具有连接导线(32)。为了所述温度传感器(26)的连接导线(32)的接触,在壳体(16)中还设置有相应的连接触头(38)。此外,为了接收温度传感器(26),在所述壳体(16)设置有至少一个通入压力接管(20)中的锥形通道(30),所述锥形通道(30)朝向压力接管(20)扩宽。还提出,在该锥形通道(30)中至少区段式地设置有包围所述温度传感器(26)的连接导线(32)的密封料(40)。
Description
技术领域
本方面涉及一种用于感测介质的压力和温度的装置。
背景技术
从现有技术已知多种用于在测量室中感测流体介质的至少一个特性的传感器。该流体介质例如可以是气体和/或液体。可以被定量地或定性地感测的所述至少一个特性可以该流体介质任意或其流体介质流的任意的物理和/或化学特性。尤其已知设置用于感测流体介质的至少一个温度的传感器。下面主要参考除了流体介质的温度外还能感测其压力的所谓组合传感器(压力-温度传感器)来说明本发明。这种传感器例如在康拉德奈夫(Konrad Reif)的“机动车中的传感器”,2010年第一版,134-135页,图3和图4中描述过。此外这种组合式压力-温度传感器也在DE 102006043324A1和DE 19731420A1中描述过。
压力-温度传感器的一个重要应用领域是机动车技术。例如由于使用其它替代燃料如天然气、CNG(压缩天然气)、乙醇或类似的其它燃料而需要使用适配的传感器,以感测进气管和燃料系统中的物理参量如压力和温度。例如所谓平均压力传感器能够测量用压缩天然气驱动的燃料系统的压力和温度。这种压力-温度传感器通常具有螺纹接管形式的壳体,该螺纹接管能够例如借助与其连接的六角头拧入到燃料系统中。在该螺纹接管上施加有压力传感器元件,它通过压力孔与燃料系统相连。此外还从该螺纹接管伸出一个温度测量头到流体介质中,在该温度测量头中接收有呈NTC电阻(负温度系数电阻)形式的温度传感器。该温度传感器拉深套筒的内部被嵌入粘接剂中,使得温度传感器的馈给导线在壳体侧端部处从深拉套筒出来伸入到螺纹中并从螺纹出来伸入到压力-温度传感器的电子区域中。该拉深套筒通常钎焊在螺纹接管中。带有焊入的拉深套筒的螺纹接管和六角螺栓焊接。压力传感器元件通常钎焊在螺纹接管上。此外,压力-温度传感器一般还包括印制电路板和用于与传感器接触的插头。进气管压力传感器使得能够测量进气冲程中的温度和压力,不管是否使用涡轮增压器,并且也与它连线在涡轮增压器的前面还是后面无关。这些传感器通常具有带O型环密封装置的接管,用于安装到合适的孔中。
在构建这种传感器时有很多技术上的挑战。通常要将温度传感器元件的馈给导线焊接到所谓的引线框上,即一个插接构件。在制造该传感器时通常在第一步骤中将粘接剂借助计量施加到拉深套筒中。粘接剂承担温度传感器在拉深套筒上的机械固定和热耦合的功能。在下一步骤中将温度传感器模块,包括温度传感器元件和引线框,接合到拉深套筒和螺纹接管中。在将拉深套筒焊接到螺纹接管中时可能会出现偏差,例如拉深套筒相对于壳体的额定取向和实际取向之间的角度误差。这种情况会在后续的制造步骤中对计量过程产生影响,因为例如计量针定位必须适配于该取向。此外一般在将计量针定位和导入到拉深套筒中时在例如约30mm的长度上存在接触到拉深套筒壁面的危险。这种接触可能会由于上文所提到的角度误差以及可能存在的计量针位置偏差引起。这会导致计量针弯曲和计量过程的过程可靠性受损。此外一般还会由于针出口处的弯月面形成以及由于计量针接触壁面而污染计量针。由于计量针与压力传感器元件的距离小,还存在不允许的、粘接剂转移到压力传感器元件上的危险。但这些影响在实际生产过程中很难被证实,因此对计量结果的控制突出只能间接地通过对例如温度传感器和/或压力传感器元件的相应特性的测量来进行。
在已知的生产过程中通过温度传感元件的定位产生进一步的技术挑战。温度传感器元件通常具有成所谓“丸”形的测量区域,它相对于上文提到的引线框的定位是可变的。这种可变性源于:在将温度传感器焊接到引线框上的焊接过程之后,温度传感器的馈给导线的金属丝不被导向。由此可能出现该丸的位置波动。由于部件丸和引线框的位置波动,需要费事的测量和定位过程,以使温度传感模块自动地接合到螺纹接管和拉深套筒中。由于压力传感器元件和温度传感器模块之间的紧密位置关系,在结合过程中还存在压力传感元件被损坏的危险。因此,总体来说希望一种构建方案,它能够避免上述缺点并且尤其保证高的过程可靠性,并且在组合传感器、特别是压力-温度传感器位置紧凑的情况下也能够可靠并自动化地使用。
发明内容
与现有技术相对,提出一种根据本发明的用于感测介质的压力和温度的装置,其中,在一个公共的壳体中布置有温度传感器和压力传感器。在此,该壳体具有至少一个测量室,该测量室通过压力接管与一容纳介质的室相连。对于测量室在此仅一般性地理解为一个在壳体中形成的空腔,在该空腔中可以布置有至少一个用于感测该空腔中的介质的至少一个特性的传感器。该压力接管在此可以优选旋转对称地、例如以空心柱的形式构造。该压力接管优选设置用于伸入到容纳该介质的室中。再优选,该压力接管为此与一布置在引导介质的室的一个壁段中的开口协作,该开口在压力接管装配后通过该压力接管优选压力密封地相对于外部环境密封。
优选测量室通过压力接管与容纳介质的室这样连接,使得介质能够通过压力接管进入测量室。根据本发明的装置还设置,压力传感器布置在测量室中,以便优选至少感测测量室中的介质的压力。此外,该装置所包括的温度传感器优选具有连接导线,而在壳体中还设置有连接触头,用于与温度传感器的连接导线接触。在此尤其可以设置,用于与连接触头电连接的连接导线具有露出的端部,尤其是未设有电绝缘的端部区段。因此,连接触头既能够用于使温度传感器的连接导线与可能设置的、也与连接触头相连的电子装置的电连接,也能用于通过连接导线的固定而保持住温度传感器。
此外,本发明提出的壳体为了接收温度传感器而具有至少一个通入接管中的锥形通道,该锥形通道朝向压力接管扩宽。此外,在所提出的装置中还设置,在锥形通道中至少区段式地设置包围温度传感器的连接导线的密封料。
通过该通道的具有朝向压力接管扩宽的造型的锥形形状,能够优选地实现,温度传感器简单地从壳体的下侧安装。此外提供了这样的可能性:尤其在温度传感器装入锥形通道后,在锥形通道中包围温度传感器的连接导线的密封料也能够从壳体的下侧施加到锥形通道中。尤其对于将密封料施加到锥形通道中特别有利的是,从该通道的较大的口施加使得能够较快地将密封料施加至锥形通道的尖端处,例如特别是在施加到锥形通道中的密封料硬化之前。锥形通道用密封料来密封还有这样的优点:能够实现压力引导介质和与连接触头相连的电子装置的区域中的气体氛围的气体分隔。这样能够避免电子装置被加载以可能损害该电子装置的介质,并且不必要在电子装置上单独设置钝化层和/或保护层。
温度传感器可以例如是常见的热导体(NTC),或者是其它的与温度相关的电阻,优选具有负温度系数。
在本发明所提出的装置的另一实施方式中有利的是,温度传感器伸入到压力接管的内部。优选温度传感器一直伸入到压力接管的背离压力传感器的端部区域中。还可以有利地设置,压力接管在它的背离压力传感器的端部中在压力接管的壁中具有开口,所述开口有助于优选流体介质在温度传感器周围流过。这样能够实现温度传感器和介质温度之间的特别快速的温度平衡,使得能够有利地无延迟地感测介质的实时温度。
此外还可以设置,所述密封料是使温度传感器与机械应力脱耦的密封胶连接装置。由此一个方面得到这样的优点:通过温度传感器的连接导线按照本发明被包围而实现的温度传感器固定使得温度传感器在其运动自由度方面被局限于压力接管内部,由此以希望的方式使在连接导线的不被密封料包围的区段区域中可能出现的机械弯矩最小化。由此尤其避免通常金属制成的连接导线的变形以及和由此引起的温度传感器在压力接管中的位置变化。此外以同样方式避免温度传感器的运动,例如振动或颤动,它们例如可能由介质流动方向的脉动式变化引起。
密封胶连接装置形式的密封料的另一功能优点是,密封料能够实现温度传感器的连接导线和锥形通道的内壁之间的形状锁合的以及材料锁合的连接。
补充地或替换地进一步有利的是,密封料至少包围温度传感器的连接导线的一半长度。
本装置的另一有利实施方式可以由此提供:密封料基本上压力密封地封闭锥形通道。由此以特别简单的方式保证,连接导线的自由端部以及壳体中的连接触头不与介质产生接触,这种接触可能在功能上对它们产生不利影响。因而相应地不需要通过专门的隔离和/或钝化来保护连接导线的自由端部以及连接触头和其它可能被接收在壳体中的电子装置和/或电路不与介质接触。
还可以有利的是,密封料基本完全填满锥形通道。由此有利地优化密封料的保持功能和密封功能。
按照本装置的另一可选构型可以设置,为了温度传感器的连接导线与连接触头的接触可以选择式地设置导电胶连接、钎焊连接或者熔焊连接。也可以想到将这些连接方式中的多种相组合。
此外可想到,连接触头基本平行于压力接管的纵长方向或者也可以成一角度地布置。由此还产生在个别情况下在生产技术上有利的多种布置。
补充地或替换地还可设置,连接触头以接触销和/或一个或多个接触套的形式构成,连接触头还可与分析计算电子装置相连。为此还可设置,可能的分析计算电子装置例如设置在另外布置在壳体中的电子室中。该电子室在此优选与测量室分开布置。特别是不存在该测量室与电子室之间的连接,使得压力引导介质不会侵入到电子室中。还有利地设置,电子室相对于环境、特别是相对于具有压力引导介质的环境是密封的。还可想到,用于温度传感器的分析计算电子装置与用于压力传感器的另外的分析计算电子装置是分开的,或者也可以是温度传感器和压力传感器共用一个分析计算电子装置。
此外提出一种根据本发明的方法,用于制造用于感测介质的温度和压力的装置,该方法包括以下步骤:
-将温度传感器装入到壳体的压力接管中的锥形通道中;
-将密封料施加到锥形通道的敞开端部中,以使锥形通道至少部分地被密封料填充,其中,选择式地在施加密封料之前或之后建立连接导线与布置在壳体中的连接触头的电接触。
用于制造其前面说明的装置的任意实施方式的方法相应地也具有对应的各个特征的同样优点。
附图说明
本发明的优选实施方式在附图示出并在下面的说明书中详细解释。
附图示出:
图1本发明装置的一种优选实施方式。
具体实施方式
图1中示出根据本发明的装置10的一种优选实施方式,该装置优选装配在一壁段14的通孔12中。该装置10还具有壳体16,该壳体基本上在壁段14的区域中伸入外部环境18中并且基本上仅以优选旋转对称的压力接管20通过为此设置的通孔12穿过壁段14伸入到引导介质的室22中。压力接管20在此优选具有空心柱形的形状,因此优选建立室22与介质和布置在壳体16中的测量室24的连接。装置10的壳体16在此优选通过没有显示的固定元件,特别是螺钉和/或螺栓,固定在壁段14上。此外压力接管20在壁段14的区域中在该壁段的外周面上具有未设标号的槽,用来例如容纳密封圈,以便在装置10装配后对通孔12进行压力密封的密封。
如从图1的描述中还可以看出,装置10还具有布置在壳体16中的温度传感器26和布置在测量室24中的压力传感器28。装置10的壳体16还具有根据本发明的至少一个通入到压力接管20中的锥形通道30,该通道朝向压力接管的方向扩宽。
温度传感器26还具有连接导线32,连接导线32从布置在压力接管的开口的区域中的温度传感器26穿过锥形通道30伸入到布置在壳体16中的电子室34中。连接导线32的自由端部36优选如图所示与布置在壳体中的连接触头38导电连接。
此外按照本发明的优选方式,在锥形通道30中设置有密封料40,密封料40至少区段式地、但优选通过完全充满锥形通道30而全面地包围温度传感器26的连接导线32并且将连接导线32在锥形通道30内部固定。此外,所述装置10具有布置在电子室34中的分析计算电子装置42,它优选通过连接触头38与温度传感器26的连接导线32连接,并且提供用于对温度传感器的测得的数据进行分析计算的电路。此外在图1的描述中示出,压力接管20在它的布置在引导介质的室22中的端部处具有在周边布置的开口44,它们使得流体能够垂直于压力接管20的纵长方向穿过压力接管20流动,以使温度传感器26被增多的介质在周围流过并达到与温度传感器26处于接触中的介质的活跃更替。
Claims (10)
1.用于感测介质的压力和温度的装置(10),其中,在一个公共的壳体(16)中布置有温度传感器(26)和压力传感器(28),该壳体(16)包括至少一个测量室(24),所述测量室(24)通过压力接管(20)与容纳该介质的室(22)相连接,所述压力传感器(28)布置在测量室(24)中,所述温度传感器(26)具有连接导线(32),其中,为了所述温度传感器(26)的连接导线(32)的接触,在壳体(16)中还设置有连接触头(38),其特征在于,所述壳体(16)为了接收温度传感器(26)而具有至少一个通入压力接管(20)中的锥形通道(30),所述锥形通道(30)朝向压力接管(20)扩宽,其中,在该锥形通道(30)中至少区段式地设置有包围所述温度传感器(26)的连接导线(32)的密封料(40)。
2.如前述权利要求所述的装置(10),其特征在于,所述温度传感器(26)伸入到压力接管(20)的内部。
3.如前述权利要求之一所述的装置(10),其特征在于,所述密封料(40)是使温度传感器(26)与机械应力脱耦的密封胶连接装置。
4.如前述权利要求之一所述的装置(10),其特征在于,所述密封料(40)至少包围上述温度传感器(26)的连接导线(32)的一半长度。
5.如前述权利要求之一所述的装置(10),其特征在于,所述密封料(40)基本压力密封地封闭所述锥形通道(30)。
6.如前述权利要求之一所述的装置(10),其特征在于,所述密封料(40)基本完全填充所述锥形通道(30)。
7.如前述权利要求之一所述的装置(10),其特征在于,为了温度传感器(26)的连接导线(32)与连接触头(38)的接触,设置有导电胶连接和/或钎焊连接和/或熔焊连接。
8.如前述权利要求所述的装置(10),其特征在于,所述连接触头(38)基本平行于所述压力接管(20)的纵长方向或相对于该纵长方向成一角度地布置。
9.如前述权利要求之一所述的装置(10),其特征在于,所述连接触头(38)是与分析计算电子装置(42)连接的插接接触销。
10.用于制造尤其是如前述权利要求之一所述的用于感测介质的压力和温度的装置(10)的方法,包括以下步骤:
-将温度传感器(26)装入到壳体(16)的压力接管(20)中的锥形通道(30)中;
-将密封料(40)施加到锥形通道(30)的敞开端部中,以使锥形通道(30)至少部分地被密封料(40)填充,
其中,选择式地在施加密封料(40)之前或之后建立连接导线(32)与布置在壳体中(16)的连接触头(38)的电接触。
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Date | Code | Title | Description |
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |