CN111289170A - 具有紧固区段的传感元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有紧固区段的传感元件,其包括支承体(2)和传感体(3),其中,所述传感体(3)构造成面状的,该传感体(3)由弹性材料构成,并且该传感体(3)的第一表面(4)和第二表面(5)被可导电地涂覆,其中,所述传感体(3)具有测量区段(6)和紧固区段(7),其中,所述紧固区段(7)的层厚比所述测量区段(6)的层厚大。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感元件,其包括支承体和传感体,其中,所述传感体构造为面状的,所述传感体由弹性材料构成,并且所述传感体的第一表面和第二表面被可导电地涂层。
背景技术
由EP 2 113 760 A1已知:膜片状的传感元件构造成压力传感器。传感元件在此包括传感体,该传感体局部构造成面状的。所述传感体容纳在管状壳体中,其中,第一空间的压力作用在所述传感体的第一表面上,并且第二空间的压力作用到传感体的第二表面上。
传感体在此检测两个空间之间的压差。这通过以下方式完成,即,传感体基于不同压力而变形,其中,基于传感体的弹性构造,在第一表面与第二表面之间的间距、即传感体的壁厚改变。
传感体的可导电的第一表面和可导电的第二表面在此构成电容器板,其中,由此构成的电容器的电容由于两个表面相对彼此的间距的改变而改变。由此可以借助变化的电容来求得邻接第一表面的第一空间的压力与邻接第二表面的第二空间的压力之间的压差。
在这样的传感元件中,特别是可导电地装备的传感体的两个可导电的表面的电触点接通是复杂的。为此导致:在测量低压差时需要两个可导电地装备的表面的小间距,以便获得有效力的测量信号。这样的传感体与此相应地具有形式为薄膜片的特别薄的层并且由此难以装配。
发明内容
任务
本发明的目的是:提供一种传感元件,该传感元件能够实现对低压差的测量并且同时能够低成本且简单地装配。
解决方案
所述目的利用权利要求1的特征得以实现。从属权利要求涉及有益的设计方案。
根据本发明的传感元件包括支承体和传感体,所述传感体构造成面状的并且由弹性材料构成。面状的传感体具有两个表面。传感体的第一表面和第二表面被可导电地涂覆。两个表面彼此电绝缘,也就是说不可导电地相互连接。所述涂覆优选利用相同的材料在两个表面上进行,这是因为这在加工技术上特别有益。
为了实现所述目的,所述传感体具有测量区段和紧固区段,其中,所述紧固区段的层厚比所述测量区段的层厚大、特别是大多倍。
在第一简单的设计方案中,传感体构造成盘状的。测量区段在此同样构造成盘状的并且由环状的紧固区段包围。紧固区段和测量区段的材料在此是相同的并且一体地由弹性体材料构成。环状的紧固区段的层厚在此比盘状的测量区段的层厚大。层厚在此表示在第一表面与第二表面之间的间距。
在测量区段与紧固区段之间的过渡在此可以是阶梯状的,其中,所述层厚突变式地升高。
优选地,所述层厚从测量区段出发直到紧固区段的层厚为止线性增大。由此获得倾斜的过渡区域,该过渡区域构成测量区段与紧固区段之间的过渡。
测量区段和过渡区段可以相对彼此设置成,层厚在两侧并且从测量区段的第一表面和第二表面出发增大,使得测量区段居中地设置在紧固区段中。
有益地,测量区段和紧固区段沿着一个表面设置在一个径向平面中。在这种设计方案中,紧固区段的层厚仅沿着一个表面增大。这样构造的传感体能够更简单地装配。
在根据本发明的传感元件中有益的是:传感体能够较简单地制造,这是因为传感体具有材料厚度比膜片状的测量区段更大的紧固区段,该紧固区段能够比膜片状的测量区段更容易地从制造模具中脱模,所述测量区段仅具有小的层厚。此外,膜片状构造的传感体的装配也得到简化,这是因为操作基于紧固区段的较大的材料厚度而得到简化。此外对于两个可导电的表面的触点接通而言所需的电极能够简单地集成到紧固区段的区域中。
传感体的第一表面和第二表面可以被全面地可导电地涂覆。这简化了传感体的两个可导电地装备的表面的触点接通。在此特别是不需要的是:将分开的电极置入到、例如硫化到传感体中。
可导电的第一表面和可导电的第二表面构成电容器的板,其中,由此构成的电容器的电容主要通过两个表面相对彼此的间距获得。传感元件在此可安置在一种组件中,该组件设置成,使得第一空间的压力作用在第一表面上并且第二空间的压力作用在第二表面上。第一空间的压力与第二空间的压力的区别在于:膜片体向着具有较小压力的空间方向向前拱起并且弹性构造的传感体同时变形,其中,传感体的层厚同时由于所述变形而改变。第一表面与第二表面的间距同时发生改变并且通过两个表面构成的板式传感器的电容也发生改变。就此而言,可以通过对板式电容器的改变的电容的测量来确定压差。
紧固区段具有比测量区段更大的层厚,由此在紧固区段的区域中进行比测量区段的区域中小得多的变形。优选地将紧固区段的层厚选择成,使得紧固区段具有减小的偏移电容(Offsetkapazitaet)。紧固区段由此不影响测量结果。当紧固区段的层厚是测量区段的层厚的至少两倍大时,出现有益的效果。优选地,所述紧固区段的层厚是测量区段的层厚的三倍。
对于小压差的测量有益的是:测量区段的层厚为0.3mm至0.8mm、优选0.5mm。
支承体与传感器可以形状锁合地相互连接。由此简化了装配并且传感体更可靠地固定在支承体上。
传感体可以构造成盘状的并且具有轴向凸缘。在这种设计结构中,传感体构造成罩的形式,这伴随有在传感体的可装配性和强度方面的优点。
支承体可以构造成管状的。在此,支承体例如可以构造成管接头的形式。传感体可以特别简单地装配到这样构造的支承体上,该传感体构造成盘状的并且具有轴向凸缘。在这种设计方案中,传感体的轴向凸缘在外周侧贴靠在管状的支承体上。由此获得传感体的形状锁合的连结。基于由弹性材料构成的传感体的设计结构在此获得在管状的支承体上的固定保持。在此,传感体同时作为密封元件起作用并且防止在第一空间与第二空间之间的压力补偿。
传感体在其紧固区段的区域中在其面朝支承体的一侧上可以具有至少部分环绕的形状锁合元件。支承体在其面朝传感体的紧固区段的一侧上具有凹深部,该凹深部构造成与传感体的形状锁合元件互补。传感体可被简单地推到支承体上并且为了更安全地紧固而借助形状锁合元件卡锁或者夹紧。这能够实现传感体在支承体上的形状锁合的锁紧。
传感体可以设置在支承体与闭锁体之间,其中,所述闭锁体构造为环状的并且可以具有第二轴向凸缘。这样构造的传感元件是特别坚固的。
在优选的改进方案中,在支承体上设置有接触元件,用于建立可导电的涂层与测量装置的传导信号的连接。
支承体可以设有用于与传感体的可导电的第一表面和/或可导电的第二表面可导电地触点接通的至少一个接触元件。支承体为此同样可以设有可导电的涂层、例如印制的导体电路。可选地,支承体可以构造成由可导电的金属材料构成的插入元件。这些接触元件由此设置在支承体的表面与支承体的涂层之间。因此在为支承体涂层时自动建立了在接触元件与可导电的涂层之间的可导电的连接。
优选地,支承体装备有用于连接线缆或电缆接线夹的元件。这些元件与所述至少一个接触元件电接触。
闭锁体可以装备有用于与传感体的可导电的第一表面和/或可导电的第二表面可导电地触点接通的至少一个另外的接触元件。在此必须保障的是:不仅完成第一表面的电触点接通而且完成第二表面的电触点接通。
附图说明
在下文借助附图进一步阐述根据本发明的传感元件的一些设计方案。附图分别示意性地示出:
图1示出第一传感元件的剖视图;
图2示出具有闭锁体的另外的传感元件;
图3示出具有带径向凸缘的支承体的传感元件。
具体实施方式
附图示出用于检测两个相互邻接的空间的压差的传感元件1。这些空间处于传感元件1的上部和下部并且未详细示出。传感元件1包括支承体2和传感体3,其中,所述传感体3构造成面状的并且由弹性材料构成。在本设计方案中,传感体3由三元乙丙橡胶(EPDM)构成。另外的弹性体材料是可考虑的并且可以按照应用情况和作用的介质来选出。
传感体3的第一表面4和第二表面5被可导电地涂层,其中,相应如下地选择涂层,即,传感体3的第一表面4和第二表面5被全面地可导电地涂覆。可导电的涂层例如可以气相蒸镀到第一表面4和第二表面5上。然而所述涂层也可以构造成具有可导电颗粒的漆的形式。
传感体3具有测量区段6和紧固区段7。在此,紧固区段7的层厚比测量区段6的层厚大。
可导电的第一表面4和可导电的第二表面5构成板式电容器的板,其中,板式电容器的电容基本上通过两个表面4、5的间距获得。由于传感体3的弹性构造,当在第一表面4上作用第一空间的压力而在第二表面5上作用第二空间的压力时,该传感体3变形,其中,第一空间的压力不同于第二空间的压力。如果在二者之间具有压差,那么测量区段6向着具有较小压力的空间方向向前拱起,其中,传感体3的测量区段6变形,并且第一表面4与第二表面5的间距同时改变,这伴随有板式电容器的电容的变化。因此可以通过对板式电容器的电容的测量求得两个作用在传感体3上的压力的压差。
紧固区段7的层厚在此选择成,使得这个区域具有减小的偏移电容,并且由此不明显地、特别是不可觉察地影响在测量区段6中求得的电容变化。为此,紧固区段7的层厚在当前设计方案中以三倍大于测量区段6的层厚。测量区段6的层厚是0.5mm。
图1示出传感元件1的第一设计方案。在此,传感体3构造成盘状的并且具有轴向凸缘8。支承体2构造成管状的并且传感体3的轴向凸缘8在外周侧贴靠在管状的支承体2上。支承体2与传感体3由此相互形状锁合地连接。
传感体3的轴向凸缘8在内周侧具有至少部分环绕的形状锁合元件9。这个形状锁合元件在当前设计方案中在横截面中观察构造为半圆形的并且环绕轴向凸缘8的内周。支承体2在外周侧具有凹深部10,该凹深部构造为与传感体3的形状锁合元件9一致。为此,支承体2在外周侧具有环绕的形式为槽的半圆形的凹深部10。轴向凸缘8的形状锁合元件9结合到所述凹深部10中。
图2示出图1所示的传感元件1的改进方案。在当前设计方案中,传感体3设置在支承体2与闭锁体11之间,其中,所述闭锁体11构造成环状的并且具有第二轴向凸缘12。该第二轴向凸缘12在外周侧在传感体3的轴向凸缘8上延伸并且由此将传感体3锁紧在支承体2与闭锁体11之间。
支承体2装备有用于与可导电的第一表面4电触点接通的接触元件13。闭锁体11装备有用于与传感体3的可导电的第二表面5可导电地触点接通的另外的接触元件14。两个接触元件13、14具有用于容纳用于与测量装置电触点接通的缆线的连接件。
图3示出传感元件1,在该传感元件中,传感体3的轴向凸缘8在自由端部处U形弯曲。支承体2在配置给传感体3的边棱上又具有径向凸缘15,传感体3的轴向凸缘8的U形弯曲的区段包围该径向凸缘,以便因此形状锁合地锁紧在支承体2上。
支承体2的径向凸缘15在面朝传感体3的一侧上具有用于与传感体3的可导电的第一表面4可导电地触点接通的接触元件13。支承体2还具有另外的接触元件14,该另外的接触元件设置在支承体2的管状区段的外周上。所述另外的接触元件14在此触点接通传感体3的轴向凸缘8的U形弯曲的区段,其中,传感体3的可导电的第二表面5贴靠到所述另外的接触元件14上。两个接触元件13、14具有用于容纳用于与测量装置电触点接通的线缆的连接件。
Claims (11)
1.传感元件(1),所述传感元件包括支承体(2)和传感体(3),所述传感体(3)构造成面状的,该传感体(3)由弹性材料构成,并且该传感体(3)的第一表面(4)和第二表面(5)被可导电地涂覆,其特征在于:所述传感体(3)具有测量区段(6)和紧固区段(7),其中,所述紧固区段(7)的层厚比所述测量区段(6)的层厚大。
2.如权利要求1所述的传感元件,其特征在于:所述传感体(3)的第一表面(4)和第二表面(5)被全面地可导电地涂覆。
3.如权利要求1或2所述的传感元件,其特征在于:所述支承体(2)和传感体(3)彼此形状锁合地连接。
4.如权利要求1至3之一所述的传感元件,其特征在于:所述传感体(3)构造成盘状的并且具有轴向凸缘(8)。
5.如权利要求1至4之一所述的传感元件,其特征在于:所述支承体(2)构造成管状的。
6.如权利要求5所述的传感元件,其特征在于:所述传感体(3)的轴向凸缘(8)在外周侧贴靠在管状的支承体(2)上。
7.如权利要求1至6之一所述的传感元件,其特征在于:所述传感体(3)在其紧固区段(7)的区域中在其面朝支承体(2)的一侧上具有至少部分环绕的形状锁合元件(9)。
8.如权利要求7所述的传感元件,其特征在于:所述支承体(2)在其面朝所述传感体(3)的紧固区段(7)的一侧上具有凹深部(10),该凹深部构造成与传感体(3)的形状锁合元件(9)互补。
9.如权利要求1至8之一所述的传感元件,其特征在于:所述传感体(3)设置在支承体(2)与闭锁体(11)之间,其中,所述闭锁体(11)构造成环状的。
10.如权利要求1至9之一所述的传感元件,其特征在于:所述支承体(2)装备有用于与所述传感体(3)的可导电的第一表面(4)和/或可导电的第二表面(5)可导电地触点接通的至少一个接触元件(13)。
11.如权利要求9或10所述的传感元件,其特征在于:所述闭锁体(11)装备有用于与所述传感体(3)的可导电的第一表面(4)和/或可导电的第二表面(5)可导电地触点接通的至少一个另外的接触元件(14)。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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