CN116601473A - 用于生产差压传感器的方法和对应的差压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产差压传感器(1)的方法以及由所述方法生产的差压传感器(1)。所述方法至少包括以下步骤：提供基本上旋转对称的电子模块(2)，所述电子模块(2)设置有主体(3)、电子单元(6)和差压传感器元件(7)，其中所述主体(3)的外侧夹套表面被生产为对应于壳体(4)的壳体适配器(5)；以及提供机械模块(8)，所述机械模块(8)设置有：至少一个测量机构(9)，其中第一分离隔膜(10)和第二分离隔膜(11)设置在所述测量机构(9)上，和所述测量机构(9)的基本上旋转对称的凹部(12)，用于接纳所述电子模块(2)，其中所述凹部(12)的内轮廓与所述电子模块(2)的外轮廓匹配，使得所述电子模块(2)能够被引入到所述凹部(12)中。

Description

用于生产差压传感器的方法和对应的差压传感器

技术领域

本发明涉及一种用于生产差压传感器的方法以及由所述方法生产的差压传感器。

背景技术

差压传感器用于工业计量中，以测量差压。特别地是，差压测量装置用于连续测量测量介质中(例如液体、蒸气、气体和灰尘中)的压差。例如，根据差压，可以确定储罐中的内容物的填充水平高度或通过管道导管的测量介质的流量。

在压力测量技术中，所谓的半导体传感器元件(例如，具有掺杂电阻元件的硅芯片)通常用作压敏元件。对应的差压传感器元件通常具有测量膜，该测量膜的第一面在测量操作期间暴露于第一压力，并且该测量膜的第二面暴露于第二压力。作用在两个面上的压力导致测量膜的偏转，这对应于待测量的差压。通常，压力传感器芯片非常敏感，因此不直接暴露于将被检测压力的介质。相反，第一压力和第二压力通过压力传输液体从第一分离膜和第二分离膜传递到差压传感器元件的两个面。此外，有时使用过载膜形式的过载保护，以便保护差压传感器元件免受过高的压力。

差压传感器由多个单独的部件组成，这些部件通常顺序地并且通过手动工作集成到差压传感器中。各个单独的步骤的至少部分自动化将是期望的，但是通常难以利用差压传感器的常见设计来实现。

从尚未公开的专利申请DE 10 2019 132 867中已经知道差压传感器的简化构思。差压传感器基本上由传感器组件和主体组成，其中该传感器组件具有至少一个差压传感器元件，并且在该主体上设置有两个分离膜和可选的过载膜。传感器组件被引入到主体的腔体中并且借助于焊接环被焊接。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种模块化构造的差压传感器，其可以比能够比较的差压传感器更容易且更经济地制造出来，并且提出一种用于生产这种差压传感器的对应方法。

本发明的目的是通过一种用于生产差压传感器的方法实现的，所述方法至少具有以下方法步骤：

-提供基本上旋转对称的电子模块，其中，所述电子模块至少设置有

○主体，其中所述主体的外侧面被生产为对应于壳体的壳体适配器，

○电子单元，所述电子单元设置在所述主体的内部，

○差压传感器元件，所述差压传感器元件用于确定第一压力p1和第二压力p2之间产生的差压，

-提供机械模块，其中所述电子模块至少设置有

○测量单元，其中第一分离膜和第二分离膜设置在所述测量单元上，其中所述第一压力p1施加到所述第一分离膜并且所述第二压力p2施加到所述第二分离膜，

○所述测量单元的基本上旋转对称的腔体，所述腔体用于接纳所述电子模块，其中所述腔体的内轮廓与所述电子模块的外轮廓匹配，使得所述电子模块能够插入到所述腔体中，

-将所述电子模块引入到所述机械模块的腔体中，其中所述电子模块插入到所述腔体中，直至所述电子模块的接触面撞击所述机械模块的止动面，

-将所述电子模块焊接或胶合到所述机械模块中，其中至少所述接触面焊接或胶合到所述止动面，

-在所述腔体的开口区域中进行轴向焊接，使得所述机械模块通过所述焊接完全围绕地焊接到所述电子模块，

-用压力传输液体填充至少两条压力传输管线，其中所述至少两条压力传输管线被设置用于将来自所述第一分离膜和所述第二分离膜的所述第一压力p1和所述第二压力p2分别传递到所述差压传感器元件的两个相对的面，以及

-将所述壳体放置到所述壳体适配器上。

根据本发明的方法规定，提供了一种电子模块和机械模块，其可以彼此独立地制造出来并且包含差压传感器的所有必要部件。随后，电子模块被插入到机械模块中，并且该两个模块优选地是通过焊接连接到彼此的，但是也通过粘合剂结合连接到彼此。止动面优选地是通过电阻焊接连接到接触面的。随后，差压传感器必须仍然填充有压力传输液体(通常是硅油)并且壳体必须放置到壳体适配器上。壳体用于保护电子器件，并且优选地是具有显示单元。

由于差压传感器的模块化，电子模块和机械模块可以并行且同时进行生产，并且随后在几个步骤内组装起来，以形成完整的差压传感器。

在根据本发明的方法的进一步发展中，电子模块由玻璃金属馈通件(feedthrough)生产。

在根据本发明的方法的另一个进一步发展中，电子模块生产有优选地是附加施加的陶瓷基盘，其中，在提供电子模块之前，将差压传感器元件施加到基盘。基盘例如用作差压传感器元件的支撑件并且用作减少对差压传感器元件的机械影响的装置。

根据本发明的方法的另一个进一步的发展规定，电子模块生产有至少一个、优选地是附加施加的绝缘体，其中，在提供电子模块之前，将绝缘体施加到差压传感器元件。绝缘体特别保护差压传感器元件免受外部电气影响。

优选地是，机械模块在测量单元中设置有过载膜。在提供机械模块之前，第一分离膜焊接到测量单元的第一外表面上，并且第二分离膜最初优选地是焊接到支撑件上的，该支撑件随后焊接到测量单元的与第一外表面相对的第二外表面上。

该目的还通过利用根据本发明的方法生产的差压传感器来实现。由于本发明的模块化构思，因此根据本发明的差压传感器可以比常规差压传感器更容易且更经济地生产出来。特别地是，所述两个模块(电子模块和机械模块)彼此独立地进行制造。

附图说明

下面参考附图1至图5更详细地解释本发明。图中：

图1示出了电子模块的示意性实施例。

图2示出了机械模块的示意性实施例。

图3示出了根据本发明的差压传感器的示意性实施例。

图4示出了根据本发明的方法的第一示意图。

图5示出了根据本发明的方法的第二示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的差压传感器1的电子模块2的示意性实施例。电子模块2基本上是旋转对称的，并且例如由玻璃金属馈通件组成。差压传感器元件7附接到电子模块2的主体3。作为示例，差压传感器元件已经例如通过结合而施加到基盘17。此外，可选地是，附接有绝缘体18，以保护差压传感器元件7免受不期望的电子影响。电子单元6被引入到电子模块2的内部并且与差压传感器元件7接触。此外，电子模块2的外侧面成形为壳体适配器5，使得在电子模块2已经与机械模块8组装之后，壳体4可以放置到对应的壳体适配器5上。压力传输管线16还引导通过电子模块2，以将第一压力p1和第二压力p2施加到差压传感器元件7。接触面13稍后用于将电子模块2插入到机械模块8的腔体12中至限定的深度。电子模块2最初单独进行制造并被提供给差压传感器1的进一步生产工艺。

所提供的机械模块8在图2中的示例性实施例示出。测量单元9例如由两个载体盘21组成，第二分离膜11和第一分离膜10分别焊接到所述两个载体盘21。该两个载体盘21形成机械模块8的测量单元9，该测量单元还具有焊接在该两个载体盘21之间的可选的过载膜19。压力传输管线16分别从第一分离膜10和第二分离膜11通过过载膜19通向差压传感器元件7，以便向其施加第一压力p1和第二压力p2，并且由此确定差压。基本上旋转对称的腔体12用于接纳电子模块2。结合接触面13，止动面14限定电子模块2能够插入到机械模块8中的深度。

图3示出了根据本发明的差压感测装置1的可能的实施例。电子模块2已经插入到机械模块8的腔体12中，直至止动面14撞击接触面13。该两个模块2、8在两个位置彼此焊接，以便将两个压力侧彼此分离：一次是在止动面14和接触面13的区域中(参见焊缝22)，并且一次是在腔体12的开口区域中，从而产生轴向焊缝20。替代性地是，止动面14可以胶合到接触面13。壳体4最终附接到壳体适配器5。

图4示意性地示出了根据本发明的方法。在第一步骤101中，提供电子模块2，如图1所示，该电子模块2已经生产有主体3、壳体适配器5、位于主体3内部的电子单元6和差压传感器元件7。在第二步骤102中，提供机械模块8，根据图2中的实施例，该机械模块8已经生产有测量单元9和设置在其上的两个分离膜10、11以及腔体12。第一步骤101和第二步骤102可以同时开始，使得电子模块2和机械模块8被并行生产和提供，如图5中示意性所示的那样。

由于电子模块2的外轮廓与腔体12的内轮廓匹配，使得电子模块2可以插入到腔体12中，因此现在在第三步骤103中将电子模块2引入到机械模块8的腔体12中。电子模块2插入到腔体12中达到接触面13撞击机械模块8的止动面14的深度。

在根据本发明的方法的第四步骤104中，至少将电子模块2的接触面13焊接或胶合到止动面14。在第五步骤105中，在腔体12的开口区域15中，将电子模块2轴向地且完全围绕地焊接到机械模块8。由于两个压力侧现在彼此分离，因此在第六步骤106中，所述至少两个压力传输管线16可以填充有压力传输液体。最后，在最后的步骤107中，将壳体4放置在壳体适配器5上。

附图标记列表

1差压传感器

2电子模块

3主体

4壳体

5壳体适配器

6电子单元

7差压传感器元件

8机械模块

9测量单元

10第一分离膜

11第二分离膜

12腔体

13接触面

14止动面

15腔体的开口区域

16压力传输管线

17基盘

18绝缘体

19过载膜

20轴向焊缝

21载体盘

22止动面和接触面之间的焊缝

Claims (6)

1.一种用于生产差压传感器(1)的方法，所述方法至少具有以下方法步骤：

-提供基本上旋转对称的电子模块(2)，其中，所述电子模块(2)至少设置有

○主体(3)，其中所述主体(3)的外侧面被生产为对应于壳体(4)的壳体适配器(5)，

○电子单元(6)，所述电子单元(6)设置在所述主体(3)的内部，

○差压传感器元件(7)，所述差压传感器元件(7)用于确定第一压力(p1)和第二压力(p2)之间产生的差压，

-提供机械模块(8)，其中所述电子模块(2)至少设置有

○测量单元(9)，其中第一分离膜(10)和第二分离膜(11)

设置在所述测量单元(9)上，其中所述第一压力(p1)施加到所述第一分离膜(10)并且所述第二压力(p2)施加到所述第二分离膜(11)，

○所述测量单元(9)的基本上旋转对称的腔体(12)，所述腔体(12)用于接纳所述电子模块(2)，其中所述腔体(12)的内轮廓与所述电子模块(2)的外轮廓匹配，使得所述电子模块(2)能够插入到所述腔体(12)中，

-将所述电子模块(2)引入到所述机械模块(8)的所述腔体(12)中，其中所述电子模块(2)插入到所述腔体(12)中，直至所述电子模块(2)的接触面(13)撞击所述机械模块(8)的止动面(14)，

-将所述电子模块(2)焊接和/或胶合到所述机械模块(8)中，其中至少所述接触面(13)焊接或胶合到所述止动面(14)，

-在所述腔体(12)的开口区域(15)中进行轴向焊接，使得所述机械模块(8)通过所述焊接完全围绕地焊接到所述电子模块(2)，

-用压力传输液体填充至少两条压力传输管线(16)，其中所述至少两条压力传输管线(16)被设置用于将来自所述第一分离膜(10)和所述第二分离膜(11)的所述第一压力(p1)和所述第二压力(p2)分别传递到所述差压传感器元件(7)的两个相对的面，以及

-将所述壳体(4)放置到所述壳体适配器(5)上。

2.根据权利要求1所述的用于生产差压传感器(1)的方法，

其中，所述电子模块(2)由玻璃金属馈通件生产。

3.根据前述权利要求中的至少一项所述的用于生产差压传感器(1)的方法，

其中，所述电子模块(2)生产有优选地是附加施加的陶瓷基盘(17)，其中，在提供所述电子模块(2)之前，将所述差压传感器元件(7)施加到所述基盘(17)。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的用于生产差压传感器(1)的方法，

其中，所述电子模块(2)生产有至少一个、优选地是附加施加的绝缘体(18)，其中，在提供所述电子模块(2)之前，将所述绝缘体(18)施加到所述差压传感器元件(7)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于生产差压传感器(1)的方法，

其中，所述机械模块(8)在所述测量单元(9)中设置有过载膜(19)。

6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法生产的差压传感器(1)。