CN114746734A - 用于制作差压传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制作差压传感器的方法，该方法包括以下方法步骤：a)提供传感器组件(2)；b)提供具有用于接收传感器组件(2)的基本上旋转对称的空腔(23)的主体(1)；c)将传感器组件(2)引入到主体(23)的空腔；d)借助于脉冲电阻焊接方法将传感器组件(2)焊接到主体的空腔；e)在空腔(23)的开口区域(24)中，优选地通过压进在传感器组件(2)与主体的空腔(23)之间引入焊接环(10)；f)在空腔(23)的开口区域(24)中进行轴向激光焊接，使得主体(2)借助于焊接环(10)变得或被圆周地焊接到传感器组件(2)。

Description

用于制作差压传感器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制作差压传感器的方法。
背景技术
差压传感器用于检测差压并且用于工业测量技术。例如，它们用于填充液位测量或流量测量。例如，对于填充液位测量，测量容器底部的第一压力与填充材料上方的第二压力之间的差。该差与容器中取决于填充液位的静水压力成比例，并且因此与填充液位成比例。例如，在流量测量的情况下，在管线中使用流动阻力，并且借助于差压传感器来测量阻力之前的第一压力与阻力之后的第二压力之间的差。该差压是对通过管线的流量的度量。
在压力测量技术中，通常使用所谓的半导体传感器——例如，带有掺杂电阻元件的硅芯片——作为压力敏感元件。对应的差压传感器通常包括测量膜，在测量操作期间，测量膜的一侧暴露于第一压力而测量膜的另一侧暴露于第二压力。所涉及的压力会创建测量膜的偏转，这对应于要测量的差压。通常，压力传感器芯片非常敏感并且因此不会直接暴露于压力将得到检测的介质。相反，将充满液体的膜密封件安装在上游。
差压传感器通常以巨大的、通常由多部分组成的传感器块为主体，在其外部布置有与其平行和相对的第一分离膜和第二分离膜。第一分离膜封闭第一压力接收室，该第一压力接收室经由压力传输线连接到第一压力测量室。第二分离膜对应地封闭第二压力接收室，该第二压力接收室经由压力传输线连接到第二压力测量室。第一压力测量室和第二压力测量室通过差压传感器的测量膜彼此分开。
这种差压传感器的制作被证明是相对困难的并且因此也是相对昂贵的，因为它由大量的个别元件或组件制成。
发明内容
因此，本发明基于提出一种比已知的差压传感器更简单和/或更便宜地制作的差压传感器的目标。
本发明通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求1所述的设备来达成该目标。
根据本发明的用于制作差压传感器的方法设想了以下方法步骤：
a)提供具有基本上旋转对称的外轮廓的传感器组件，其中，传感器组件具有至少一个差压传感器以用于检测第一压力与第二压力之间的差压；
b)提供主体，所述主体具有布置在其上的第一分离膜和第二分离膜，在测量操作期间第一压力或第二压力作用在所述第一分离膜和第二分离膜的外侧上，其中，主体设置有用于接收传感器组件的基本上旋转对称的空腔，其中，所述空腔的内轮廓与所述传感器组件的外轮廓相匹配，使得所述传感器组件能够从外部插入到所述空腔中；
c)将传感器组件引入到主体的空腔中，其中，传感器组件以支承面插入到空腔，直到主体的止动面至多达到预先指定的深度；
d)借助于电阻脉冲焊接方法将传感器组件焊接到主体的空腔中，使得传感器组件的至少支承面通过焊缝焊接到主体的止动面；
e)在所述空腔的开口区域中，优选地通过压进在所述传感器组件与所述主体的空腔之间引入焊接环；
f)在空腔的开口区域中进行轴向激光焊接，使得主体借助于焊接环在圆周上焊接到传感器组件。
本发明的有利实施例提供了传感器组件由具有优选地附加应用的陶瓷基板的玻璃-金属衬套制成，其中，在提供传感器组件之前将差压传感器应用到基板上。特别地，该实施例能够提供玻璃-金属衬套的一端处设置有圆周焊接箍，并且将传感器组件引入到空腔中，使得焊接箍抵靠在空腔的开口区域上，使得在轴向激光焊接期间，在焊接环的帮助下将带有焊接箍的主体在圆周上焊接到传感器组件。
本发明的另一实施例提供了在提供主体之前，将第一和/或第二分离膜焊接到主体，其中将第一分离膜焊接到主体的第一外侧上，并且首先优选地将第二分离膜焊接到载体上，随后将该载体焊接到主体的与第一外侧相对的第二外侧上。
进而，本发明的另一实施例提供了传感器组件具有由支承面形成并且具有外区域和内区域的阶梯式外轮廓，其中，外区域具有比内区域更大的直径，并且其中，在将传感器组件引入到主体的空腔之前，优选地通过转动已经将第二径向圆周空腔引入到传感器组件的外区域中，使得径向圆周空腔用于在传感器组件已经被焊入之后将焊缝隔断。
本发明还涉及一种根据前述实施例中的一个实施例制作的差压传感器。
附图说明
基于以下附图更详细地解释本发明。如下所示：
图1是通过根据本发明制作的差压传感器的剖视图，并且
图2是通过根据本发明制作的差压测量传感器的细节的剖视图。
具体实施方式
图1示出了通过根据本发明制作的压力传感器的剖视图。所述压力传感器具有其上布置有第一分离膜3的主体1。主体1为基本上圆柱形的实心块，该实心块优选地由金属制成，特别是钢或不锈钢。分离膜3封闭第一压力接收室5，该第一压力接收室在外部一体地形成到主体1中。
在主体1上，第一分离膜3附接到其与第二分离膜9相对的外侧上。在这种情况下，第二分离膜能够最初已经被应用到基本上盘状的载体7上，该载体7随后被焊接到主体上。第二分离膜9布置在载体的背离主体的外侧上并且平行于第一分离膜延伸。第二分离膜9封闭第二压力接收室11，该第二压力接收室在外部一体地形成在载体7中。在测量操作中，在图1中由箭头示出的第二压力p2作用在第二分离膜9的背离载体7的外侧上。
第一压力p1和第二压力p2经由连接件(图1中未示出)被供应给差压传感器，在常规差压传感器的情况下也是如此。为此目的，例如，配备有对应过程连接件的两个凸缘是合适的，所述两个凸缘安装在差压传感器上，使得相应的压力p1、p2经由过程连接件作用在相应的分离膜3、9上。例如，借助于螺栓安装所述凸缘。将第一压力接收室5一体地形成到主体1中的优点在于，这种设计减少了传感器块在两个连接件之间的夹紧对测量精度的影响，因为由于部件的数量减少，个别部件之间能够出现较少的张力。
差压传感器能够可选地具有过载保护，该过载保护包括布置在主体1与载体7之间的环形过载膜13。过载膜13的面向主体1的第一侧邻接到第一过载室15，该第一过载室15一体地形成到主体1中并且被过载膜13封闭，所述室经由第一压力传输线17连接到第一压力接收室5。第一压力传输线17是穿过主体1从第一压力接收室5到达第一过载室15的直孔。直孔提供的优点在于它能够很容易地制作，并且由于直线布线能够达成压力的最佳传输。另一优点在于仅需要很少的液体来进行压力传输。
另外，过载膜13的面向载体7的第二侧邻接到第二过载室19，该第二过载室19一体地形成到载体7中并且被过载膜13封闭，所述室经由第二压力传输线21连接到第二接收室11。在此，同样地，第二压力传输线21是穿过载体7并且将第二压力接收室11连接到第二过载室19的直孔。上面提及的直线布线的优点在这里完全适用。
在主体1中提供了空腔23，传感器组件能够从外部插入到所述空腔中。空腔23被设计成使得空腔的内轮廓具有至少一个台阶。阶梯式空腔23例如能够已经经由具有不同直径的两个孔而被引入主体1中。借助于该台阶形成了止动面6，传感器组件2在引入状态下靠在该止动面上。另外，限定的深度由止动面6指定或限定，传感器组件2能够被插入或引导到空腔23中至多达到该限定的深度。用于传感器组件2的空腔23优选地在主体的外表面中开口，所述主体的平面垂直于分离膜3、9在其中延伸的平面。另外，能够在开口区域24中提供第二台阶，其用于接收在传感器组件的一端处沿圆周地形成的焊接箍。
传感器组件2在制造期间被插入到空腔23中。为了能够将传感器组件2引入到至多限定的深度，传感器组件2被设计成使得其具有基本上旋转对称的圆柱形外轮廓，该外轮廓具有对应于空腔23的台阶的至少一个台阶，使得在已安装状态下，具有由台阶形成的支承面4的传感器组件2靠在由空腔23的台阶形成的止动面6上。另外，传感器组件2的外轮廓和空腔23的内轮廓能够彼此匹配，使得在已安装状态下，如图2中所示，在外轮廓与内轮廓之间形成中空圆柱形间隙14。
传感器组件2优选地由玻璃-金属衬套32形成或制作作为基本元件。用于将热和/或内部机械应力隔断的优选陶瓷基板33被应用到玻璃-金属衬套32。用于检测第一压力与第二压力之间的差压的差压传感器25被应用到基板33。差压传感器25优选的是开头所述的半导体传感器中的一个，例如具有测量膜的硅芯片差压传感器25，其中掺杂有用作压敏元件的电阻元件。差压传感器25的电连接是经由至少一个连接线53、54实现的，该连接线通过玻璃-金属衬套32向外布线。另外，罩盖16被应用于玻璃-金属衬套32以保护差压传感器25。在差压传感器25中，在测量膜的限制下形成了两个压力测量室29、31，第一压力或第二压力被供应给所述两个压力测量室。
第一压力测量室29通过第三压力传输线41连接到第一过载室15。所述第三压力传输线由以下组成：第一直孔，所述第一直孔专门地在主体1中延伸并且在空腔23的侧壁中开口；以及第二孔，该第二孔垂直于该第一直孔，并且第一压力测量室29经由该第二孔液压地连接到第一过载室15的下游。
差压传感器的由基板33和测量膜27封闭的内部形成第二压力测量室31，所述第二压力测量室31通过测量膜27与第一压力测量室29分开。第二压力测量室31经由传感器组件中的孔43连接到第四压力传输线45，第二压力测量室31经由该第四压力传输线45在下游液压地连接到第二过载室19。
另外，在已安装状态下，传感器组件能够在面向空腔的开口区域的端部处具有圆周焊接箍，所述圆周焊接箍将两个焊缝(电阻脉冲焊缝和轴向激光焊缝)隔断。
另外，如图2中所示，传感器组件2可以具有在圆周上延伸的隔断空腔或凹槽12，其用于对以已安装和已焊接状态位于止动面与支承面4之间的焊缝8进行应力隔断。
在差压传感器的制造期间，首先将传感器组件2引入主体1的空腔23中，使得传感器组件与支承面4一起靠在主体的止动表面6上。另外，传感器组件2被定位成使得焊接箍靠在空腔的开口区域中。
根据本发明，在传感器组件已经被引入到主体的空腔中之后，首先借助于电阻脉冲焊接方法将支承面焊接到止动面6，使得产生圆周焊缝8。
在下一步骤中，在开口区域24中的传感器组件与主体1的空腔23之间引入焊接环10。然后，在开口区域24中经由焊接环并且可能经由借助于轴向激光焊接方法的焊接箍将传感器组件2焊接到主体。在此实施/实现轴向激光焊接方法，使得产生深度大于1mm、优选地大于1.5mm、特别优选地大约为2mm的轴向接缝。
最后，使差压传感器充满压力传输液体。
附图标记列表
1 主体
2 传感器组件
3 第一分离膜
4 传感器组件的支承面
5 第一压力接收室
6 主体的止动面
7 载体
8 止动面与支承面之间的焊缝
9 第二分离膜
10 焊接环
11 第二压力接收室
12 传感器组件的圆周空腔
13 过载膜
14 外轮廓与内轮廓之间的中空圆柱形间隙
15 第一过载室
16 罩盖
17 第一压力传输线
19 第二过载室
21 第二压力传输线
23 主体中的空腔
24 空腔的开口区域
25 差压传感器
27 测量膜
29 第一压力测量室
31 第二压力测量室
32 玻璃-金属衬套
33 基板
34 焊接箍
41 第三压力传输线
43 传感器组件中的孔
45 第四压力传输线
53、54 电连接线
p1 第一压力
p2 第二压力

Claims (6)

1.一种用于制作差压传感器的方法，所述方法具有以下方法步骤：
g)提供具有基本上旋转对称的外轮廓的传感器组件(2)，其中，所述传感器组件(2)具有至少一个差压传感器(25)以用于检测第一压力与第二压力(p1、p2)之间的差压；
h)提供主体(1)，所述主体具有布置在其上的第一分离膜和第二分离膜(2、9)，在测量操作期间所述第一压力或所述第二压力(p1、p2)作用在所述第一分离膜和所述第二分离膜的外侧上，其中，所述主体(1)设置有用于接收所述传感器组件(2)的基本上旋转对称的空腔(23)，其中，所述空腔的内轮廓与所述传感器组件(2)的所述外轮廓相匹配，使得所述传感器组件(2)能够从外部插入到所述空腔(23)中；
i)将所述传感器组件(2)引入到所述主体(23)的所述空腔中，其中，所述传感器组件(2)以支承面(4)插入到所述空腔(23)，直到所述主体(1)的止动面(6)至多达到预先指定的深度；
j)借助于电阻脉冲焊接方法将所述传感器组件(2)焊接到所述主体的所述空腔中，使得所述传感器组件的至少所述支承面(4)通过焊缝(8)焊接到所述主体的所述止动面(6)；
k)在所述空腔(23)的开口区域(24)中，优选地通过压进在所述传感器组件(2)与所述主体的所述空腔(23)之间引入焊接环(10)；
l)在所述空腔(23)的所述开口区域(24)中进行轴向激光焊接，使得所述主体(2)借助于所述焊接环(10)圆周地被焊接到所述传感器组件(2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器组件(2)由具有优选地附加应用的陶瓷基板(33)的玻璃-金属衬套(32)制成，其中，在提供所述传感器组件之前将所述差压传感器应用到所述基板(33)。
3.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述玻璃-金属衬套(32)的一端处设置有圆周焊接箍(34)，并且将所述传感器组件(2)引入到所述空腔(23)，使得所述焊接箍(34)抵靠在所述空腔(23)的所述开口区域(24)，使得在轴向激光焊接期间，在所述焊接环(10)的帮助下将带有所述焊接箍的所述主体(2)圆周地焊接到所述传感器组件(2)。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，在提供所述主体(1)之前，将所述第一分离膜和/或所述第二分离膜(3、9)焊接到所述主体(1)，其中，将所述第一分离膜(3)焊接到所述主体(1)的第一外侧上，并且首先优选地将所述第二分离膜(9)焊接到载体(7)上，随后将所述载体焊接到所述主体(1)的与所述第一外侧相对的第二外侧上。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，所述传感器组件(2)具有由所述支承面形成并且具有外区域和内区域的阶梯式外轮廓，其中，所述外区域具有比所述内区域更大的直径，并且其中，在将所述传感器组件引入所述主体(1)的所述空腔之前，优选地通过转动已经将第二径向圆周空腔(12)引入到所述传感器组件(2)的所述外区域中，使得所述径向圆周空腔(12)用于在所述传感器组件已经被焊入之后将所述焊缝(8)隔断。
6.一种根据前述权利要求中的至少一项制造的差压传感器。
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