CN1221794C - 压力测量装置 - Google Patents

Abstract

一个压力测量装置，一个接收管(1)，其中压力传感器元件(3)在轴向利用螺旋元件(7)夹紧。在螺旋元件(7)和压力传感器元件(3)之间布置传动元件(4)来传递轴向夹紧力。压力测量装置(1)具有至少一个第一止动部件(21)，它不能相对于接收管(1)转动，其中传动元件具有至少一个第二止动部件(41)，它与至少一个第一止动部件接合，以达到防止传动元件转动的目的。这样就防止了在安装过程中扭矩传递给压力传感器元件(3)。优选第一止动部件(21)布置在衬套(2)上，衬套(2)将压力传感器元件(3)在接收管中对中。

Description

压力测量装置

本发明涉及压力测量装置。

更具体地说，本发明涉及具有压力传感器元件的压力测量装置，它在端面具有膜片型变形体。压力传感器元件放置在接收管中，其中膜片型变形体对着传感器开口，在压力测量装置运行时开口中有测量介质。台肩限定了传感器开口，它从接收管的壁沿径向向内延伸并且限定了传感器元件的轴向接合面。

在压力传感器元件远离测量介质的一侧，优选在接收管内部设有用于处理主要传感器信号的电子电路。在压力传感器元件的端面和接收管的轴向接合面之间通常设有密封元件以防止测量介质进入接收管的内部。

对于这种类型的压力测量装置，由于机械应力的原因，已经证明在不影响传感器测量精度的前提下很难在压力传感器元件和接收管之间得到可靠的密封。

因此本发明的一个目的是提供一种可以克服所述问题的压力测量装置。

这个目的通过在独立权利要求中所述的压力测量装置来解决。

本发明披露了一种压力测量装置，包括：

具有膜片型变形体的压力传感器元件，其中膜片型变形体布置在压力传感器元件的端面；

一个具有第一螺纹和承受轴向力的台肩的大致圆柱形的接收管，其中台肩从接收管的圆柱形壁沿径向向内延伸并且限定了传感器开口；

一个螺旋元件，它具有与第一螺纹相配合的第二螺纹，并且在端侧具有至少一个夹紧面以承接轴向力，其中螺旋元件可以旋进接收管以将压力传感器元件轴向夹紧在夹紧面和台肩之间；

其中压力测量装置进一步具有：

圆柱形衬套，该衬套放置在接收管内并且使压力传感器元件与接收管的圆柱形壁相隔开而定位，其中，衬套包括至少一个第一止动部件，所述至少一个第一止动部件不能相对接收管被转动；和传动元件，它夹紧在螺旋元件和压力传感器元件之间，用来传递轴向夹紧力，其中传动元件具有至少一个第二止动部件，它与所述至少一个第一止动部件接合，从而防止传动元件的转动。

所描述的结构保证在压力测量装置的装配过程中不会有力矩传递到压力传感器元件上，如果有力矩传递到压力传感器元件上，会引起压力传感器元件中的扭转应力并且对测量精度有负面影响。

根据本发明的另一个方面，圆柱形衬套可以放置在接收管内从而使压力传感器元件离开接收管的圆柱形壁一段距离而定位或对中。

通过恰当选择材料，压力传感器元件与接收管电和/或热绝缘并且避免了径向机械载荷，例如震动或冲击。衬套优选由热塑性塑料或热弹性聚合体构成。

衬套优选通过力配合固定在接收管内，但是，也可以选择在衬套和接收管之间提供键形连接。但是，利用合适的尺寸，力配合已经足以防止衬套在接收管中的转动。

优选至少提供一个第一止动部件作为衬套的一部分或使之位于衬套上面。例如，这可以通过一个从衬套轴向或径向伸出的舌状物来实现。另外，这个至少一个第一止动部件可以形成为位于衬套内侧表面或端面上的凹槽。第一止动部件用作与之相配形成的在传动元件上的至少一个第二止动部件的旋转止动件。

止动部件的形成必须能够限制传动元件的转动同时又不能影响它的轴向移动，所谓的轴向移动是指至少传动元件可以不受限制地接触压力传感器元件并且能够将压力传感器元件压紧到接收管的台肩上。

优选地，为了提供形状配合以防止衬套相对于接收管的转动，衬套具有第一接合装置并且接收管具有相配合的第二接合装置。

尽管本发明基本上可以通过一个第一止动部件和一个相配的第二止动部件实现，考虑到更均匀的力分布，优选提供多组配对的第一和第二止动部件，并且最好根据它们的数目使它们对称布置。例如，如果有两对，环绕接收管的对称轴它们彼此分开180度，如果有三对或四对的话，它们分别彼此分开120度和90度。

尽管在上面的考虑中倾向对称布置，有可能为了在这里没有更详细讨论的原因优选偏离对称的分布，例如为了使传动元件相对于接收管或衬套具有明确的定位。有一些方法可以实现偏离对称的布置，例如改变止动部件配对之间的角度或者改变止动部件配对的外形，如它们的宽度等。

概括地讲，本发明的结构使用于任何以其端侧暴露地向测量介质夹紧的压力传感器元件。但是，本发明特别适用于具有陶瓷膜片的电容测量压力盒、具有硅膜片的压电压力盒或者电感测量压力盒。

尽管压力传感器元件的端侧可以直接夹紧在接收管的台肩上，目前优选在压力传感器元件的端侧和台肩之间放置密封元件，如O-环。

根据下面的附图将更详细地解释本发明，这些附图分别给出：

图1：穿过本发明压力测量装置的纵向截面图；和

图2：本发明压力测量装置构件的分解视图。

图1和图2提供了本发明压力测量装置的一个实施例的构件的全貌视图和这些构件相互之间的布置。

接收管1具有一个后开口，衬套2可以通过这个开口插进接收管1。在本发明的这个实施例中，衬套2通过力配合固定在接收管1中。从图1可以看出，衬套位于接收管1的前端部分并且它的第一端侧紧靠着由台肩12形成的轴向接合面。台肩12从接收管1的管壁沿径向向内伸出并且限定了传感器开口11。

一个大致圆柱形的压力传感器元件3利用衬套2参考传感器开口11对中，其中，密封元件8夹在压力传感器元件3的端面和台肩12的轴向接合面之间。密封元件8优选为弹性材料构成的O-环。在示出的实施例中衬套2具有轴向接合面，它从衬套的内壁沿径向向内部伸出。利用这种布置，减小了压力传感器元件3的侧表面和衬套之间的接触面积，所以提高了压力传感器元件3的电和/或热绝缘。尽管这个实施例是具有优势的，但是可以不利用这个特点实现本发明。

为了将压力传感器元件3进行轴向固定，在接收管1内置入一个传动元件4。传动元件4在朝向压力传感器元件3的端侧具有轴向接合面，该接合面靠着压力传感器元件3的远离传感器开口11的端侧。优选轴向接合面是一个连续的、圆环表面。在可选的实施例中，将轴向接合面分成几个分开的表面部分，它们接触着传感器元件3。

传动元件4在它远离压力传感器元件的端侧具有第二轴向接合面，靠着它有一个螺旋元件7，它旋进接收管1中从而利用传动衬套4以在轴向夹紧压力传感器元件3。

优选螺旋元件7至少在其朝向传动元件4的末端区域具有圆柱形衬套的形式，它的端侧沿着环形接触面靠着传动元件的第二轴向接合面。

只要轴向的夹紧力以法向力作用在接触面上，就会在螺旋元件7和传动元件4之间引起摩擦力，在螺旋元件7被旋进时，这个摩擦力引起扭矩。扭矩随着夹紧力的增加而增加。如果不采取其它的防护措施，这个扭矩会使得传动元件4旋转并且在压力传感器元件3中引入伴随扭矩。这个扭矩会传到正对传感器开口11的、压力传感器元件3的端侧，并且传给膜片型变形体。为了防止这种现象的发生，提供了成对的相互配合的第一和第二止动部件，它们起到阻碍传动元件4在接收管1中转动的作用。

在所描述的实施例中，第一个止动部件是一个舌状物21，它从衬套2的端面轴向伸出。

第二止动部件以相配的凹槽41形成在传动元件4的第一圆柱部分的侧表面上。第一圆柱部分与第二圆柱部分相接，第一圆柱部分的半径比第二圆柱部分的半径大，所以在两个圆柱部分之间形成了肩状表面42。第一部分侧表面中的凹槽41在轴向延伸到第一和第二部分之间的肩状表面上并且其开口朝向肩状表面42。

舌状物21穿过肩状表面42与凹槽41配合并且由此阻碍了传动元件4相对于衬套2的转动。只要衬套2不能在接收管1中转动，传动元件4也在所描述的布置中固定而不会相对于接收管转动。这样，就保证了在压力测量装置的装配过程中不会有干扰性的扭矩引进到压力传感器元件中。

除了所描述的凹槽和舌状物装置以外，还可以想到其它止动部件的实施例。例如，突出部分可以从传动元件的表面延伸出来并且和衬套2上或者管1的壁上的相配凹槽接合。

作为进一步的详细描述，图2示出了电路板6，它固定在传动元件4的支座上。在这个实施例中同时还布置在传动元件上的是线5，它用来传递参考压力。但是，这些东西仅仅是本发明具有优势或有利的构成，而不是实施本发明的本质。

本发明的压力测量装置特别适用于测量流体静压的浸入型传感器，但是决不限于这种应用。

接收管1除了可以是示于图中的这种狭义的管状，同样可以实现为在一实心物体中的基本为圆柱形的孔，而不会偏离本发明的基本思路。

参考标号表

1接收管

2衬套

3压力传感器元件

4传动元件

5参考压力线

6电路板

7螺旋元件

8密封环

11传感器开口

12台肩

21止动部件

41凹槽

42肩状表面

Claims (7)

1.压力测量装置，包括：

压力传感器元件(3)，在压力传感器元件的端面布置有膜片型变形体；

圆柱形的接收管(1)，它具有在管壁上的第一螺纹和承受轴向力的台肩，其中台肩从接收管的圆柱形壁沿径向向内延伸并且限定了传感器开口；

螺旋元件(7)，它具有与第一螺纹相配合的第二螺纹，并且在端侧具有至少一个夹紧面以承接轴向力，其中螺旋元件可以旋进接收管(1)以将压力传感器元件(3)轴向夹紧在夹紧面和台肩之间；

其中压力测量装置进一步具有：圆柱形衬套(2)，该衬套放置在接收管(1)内并且使压力传感器元件(3)与接收管(1)的圆柱形壁相隔开而定位，其中，衬套(2)包括至少一个第一止动部件(21)，所述至少一个第一止动部件(21)不能相对接收管(1)被转动；和传动元件(4)，它夹紧在螺旋元件(7)和压力传感器元件(3)之间，用来传递轴向夹紧力，其中传动元件(4)具有至少一个第二止动部件(41)，它与所述至少一个第一止动部件(21)接合，从而防止传动元件(4)的转动。

2.根据权利要求1所述的压力测量装置，其中，至少一个第一止动部件(21)的形式是从衬套(2)的一端面在轴向伸出的舌状物。

3.根据权利要求1所述的压力测量装置，其中，至少一个第一止动部件的形式是从衬套(2)在径向向内伸出的突出部分。

4.根据权利要求1所述的压力测量装置，其中，至少一个第一止动部件的形式是衬套(2)内的凹槽。

5.根据权利要求1到4任何一项权利要求所述的压力测量装置，其中，衬套(2)利用力配合固定在接收管(1)内。

6.根据权利要求5所述的压力测量装置，其中，为了提供形状配合以防止衬套相对于接收管的转动，衬套(2)具有第一接合装置并且接收管(1)具有相配合的第二接合装置。

7.根据权利要求6所述的压力测量装置，进一步包括密封环(8)，它夹紧在传感器元件(3)的端面和径向台肩(12)的轴向接合面之间。

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