CN209197962U

CN209197962U - 压力传感器组件

Info

Publication number: CN209197962U
Application number: CN201821705180.3U
Authority: CN
Inventors: S·科尔本施拉格; R·奥贝海姆
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2028-10-19
Also published as: DE102017125333A1

Abstract

本实用新型涉及一种压力传感器组件。它具有通过膜组件(6；46)被分隔开的两个压力腔(2,4；42,44)和用于限制该膜组件(6；46)的偏移的过载件(12；52)，其中该膜组件(6；46)包括用于第一压力腔(2；42)或第二压力腔(4；44)的第一柔性膜(8；48)和第二柔性膜(10；50)，该过载件(12；52)安置在所述膜(8,10；48,50)之间的空间(18；58)内并且从该压力腔(2,4；42,44)的环周凸缘(20,21；60,61)延伸至该膜组件(6；46)的中央部(22)，并且这两个压力腔(2,4；42,44)、该膜组件(6；46)的膜(8,10；48,50)和过载件(12；52)在该压力腔(2,4；42,44)的环周凸缘(20,21；60,61)上相互螺栓连接。

Description

压力传感器组件

技术领域

本实用新型涉及压力传感器组件，其具有通过膜组件被分隔开的两个压力腔以及用于限制膜组件的偏移的过载件。

背景技术

DE102015223784Al涉及一种具有管的压力传感器组件，在该管的横截面中设有承受待测压力的膜。膜在中央部具有高的抗弯强度并且在边缘部借助两个腿弹动支承在管内。用于测量轴向位移的机构可从外面接近的设置在管的外表面上且不接触工作介质。因为所述膜在中央部具有高的抗弯强度，故只能测量膜的轴向位移，因此压力传感器组件的测量范围和测量精度都有限。

DE102015216624A1也涉及一种具有管的压力传感器组件，在管的横截面中设有承受待测压力的膜。该膜在中央部具有高的抗弯强度并且在边缘部轴向弹动的支承在管内。两腿最好用于弹性支承，所述两腿在其彼此相向的侧面具有用于测量所述膜的与待测压力有关的轴向位移的应变传感器。在该压力传感器组件中也只能测量所述膜的轴向位移，测量参数通过所述腿的变形在下述部位被量取，该部位只可预期有小的测量值，因此测量精度不是最佳。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种具有容易组装的且相对于外界影响是稳定的结构的压力传感器组件。

为了完成该任务，根据本实用新型的具有通过膜组件被分隔开的两个压力腔以及具有用于限制膜组件偏移的过载件的压力传感器组件的特点是，该膜组件包括用于第一压力腔或第二压力腔的第一柔性膜和第二柔性膜。另外，该过载件安置在所述膜之间的空间内并且从压力腔的环周凸缘延伸至该膜组件的中央部。这两个压力腔、膜组件的膜和过载件在压力腔的环周凸缘上彼此螺栓连接。通过这种结构，影响测量的压力传感器组件部分通过这两个压力腔被可靠保持。压力传感器组件组装简单且相对于外界影响是稳定的。

本实用新型的压力传感器组件的一个有利设计方案的特点是，这两个压力腔、膜和过载件被设计成关于过载件的中央平面是镜像对称的，从而所需零部件的数量被减小。

本实用新型的压力传感器组件的另一个有利设计方案的特点是，所述膜和过载件通过在压力腔的凸缘上的凸缘突出部被定中并且相对于压力腔被定位，其中该压力传感器组件所需要的部分在压力传感器组件组装时被自动置入最终位置，这简化了压力传感器组件的结构。

本实用新型的压力传感器组件的另一个有利设计方案的特点是，该过载件由关于过载件的中央平面呈镜像对称的两个半部组成，在此，设置用于测量的电路板的组装且尤其是装入该过载件中被进一步简化。

本实用新型压力传感器组件的另一个有利设计方案的特点是，在压力腔的凸缘与膜之间设置多个密封环，其中该压力腔被附加密封，因而得到了密封作用，该密封作用此外通过压力腔的凸缘与由柔性材料构成的膜的接触来产生。

根据本实用新型压力传感器组件的一个实施方式，在所述第一柔性膜和过载件之间以及在所述第二柔性膜和过载件之间，在该膜组件的中央部上分别设有传感器机构，传感器机构中的第一传感器部安置在该柔性膜上，第二传感器部安置在该过载件上，从而在膜组件隆起时实现第一传感器部相对于第二传感器部的相对移动。在此压力传感器组件中，不仅可以测量在其中一个压力腔内的压力与在另一个压力腔内的压力之间的压差，因为该膜组件由两个相互无关地起反应的膜组成。此外，在膜组件的中央部测量所述膜组件的反应，在该中央部，膜组件的偏移或反应是最大的，在此保证了所述测量。

本实用新型的压力传感器组件的一个有利设计方案的特点是，每个膜具有突入膜之间空间中的凸起，并且该传感器机构总是设置在所述膜的凸起和过载件之间，使得传感器机构以简单的结构且节省地方地安装。此时也有利的是每个传感器机构在所述柔性膜的凸起和过载件之间在无压空间内直接安置在柔性膜内表面上，其中该传感器机构的结构被进一步简化。

本实用新型的压力传感器组件的一个有利设计方案的特点是，第一传感器部具有在该膜上的磁体，第二传感器部具有在该过载件上的磁敏传感器，在此获得了有效稳定的传感器机构。

根据本实用新型的压力传感器组件的另一个实施方式，这两个柔性膜在该膜组件的中央部通过连接机构相互连接，该过载件设置在所述柔性膜之间的空间内并且从压力传感器组件的环周凸缘延伸到膜组件的中央部。另外，在所述连接机构和过载件之间设有传感器机构，其中的第一传感器部设置在该连接机构上，第二传感器部设置在该过载件上，其中在膜组件隆起情况下进行第一传感器部相对于第二传感器部的相对移动。在压力传感器组件中，可以测量在其中一个压力腔内的压力与另一个压力腔内的压力之间的压差，因为该膜组件由两个相互连接的柔性膜组成。另外，在这里也在膜组件的中央部测量膜组件的反应，该膜组件的偏移或反应在该中央部处最大，在此保证测量精度。

本实用新型的压力传感器组件的一个有利设计方案的特点是，该连接机构包括套筒，套筒在所述膜之间延伸且具有环形凸缘并且套筒通过螺栓被固定在该膜上，螺栓穿过膜中心内的相应孔并被拧入套筒内的相应的内螺纹中。套筒以结构简单方式一方面用作两个膜之间的间隔件，另一方面，获得相应的传感器部在套筒上的可靠支承。

本实用新型的压力传感器组件的一个有利设计方案的特点是，第一传感器部是在该连接机构上的齿结构，第二传感器部是在过载件上的用磁体预紧的磁敏传感器。

或者，第一传感器部可以具有在该连接机构上的磁体，第二传感器部具有在过载件上的磁阻传感器如AMR传感器(各向异性磁阻)，其中又获得有效稳定的传感器机构。在具有齿结构传感器的压力传感器组件中，原则上可以采用所有的磁敏传感器如霍尔效应传感器、AMR传感器、GMR传感器和TMR传感器，其中该传感器系统包括直接固定安装在传感器上的磁体，且磁场变化通过活动的齿结构被测量。该齿结构最好由铁氧体材料构成，其很好地偏移磁场。

当在过载件内安装带有一传感器部的电路板时，获得了第一传感器部的可靠的接触导通和有利的定位，其中，存在于过载件内的空间可以有利地被用来节省地方地安装测量电路的部分。

附图说明

本实用新型的其它优点、特征和应用可能来自以下结合附图所示的实施例的说明。在说明书、权利要求书和附图中采用了在下述附图标记列表中所用的术语和对应的附图标记，附图示出：

图1是处于在两个压力腔内存在同样大小的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第一实施例的剖视图；

图2是处于存在于其中一个压力腔内的压力高于另一个压力腔内的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第一实施例的剖视图；

图3是处于在两个压力腔内存在同样大小的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第二实施例的剖视图；

图4是处于存在于其中一个压力腔内的压力高于另一个压力腔内的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第二实施例的剖视图；

图5是本实用新型压力传感器组件的第二实施例的细节的剖视图；和

图6是处于在两个压力腔内存在同样大小的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第三实施例的剖视图。

附图标记列表

2 压力腔；

3 入口；

4 压力腔；

5 入口；

6 膜组件；

8 膜；

9 过载件半部；

10 膜；

11 过载件半部；

12 过载件；

13 电路板；

14 表面；

15 连接螺栓；

16 表面；

18 空间；

20 环周凸缘；

20A 凸缘突出部；

21 环周凸缘；

21A 凸缘突出部；

22 中央部；

24 传感器机构；

26 传感器机构；

28 24的第一传感器部；

30 24的第二传感器部；

32 26的第一传感器部；

34 26的第二传感器部；

36 凸起；

38 凸起；

42 压力腔；

43 入口；

44 压力腔；

45 入口；

46 膜组件；

48 膜；

49 过载件半部；

50 膜；

51 过载件半部；

52 过载件；

53 电路板；

54 表面；

55 连接螺栓；

56 表面；

58 空间；

60 环周凸缘；

60A 凸缘突出部；

61 环周凸缘；

61A 凸缘突出部；

62 中央部；

64 传感器机构；

66 传感器机构；

68 64的第一传感器部；

70 64的第二传感器部；

72 66的第一传感器部；

74 66的第二传感器部；

76 连接机构；

78 套筒；

80 环形凸缘；

82 螺栓；

84 螺栓；

86 孔；

88 孔；

90 内螺纹；

92 开口；

94 密封环；

96 密封环。

具体实施方式

根据图1和图2，根据第一实施方式的本实用新型压力传感器组件包括各有一个入口3或5的两个压力腔2、4，压力腔通过由两个柔性膜8、10构成的膜组件6被分隔开，其中，膜组件6包括用于第一压力腔2或第二压力腔4的第一膜8和第二膜10。在两个膜8、10之间有用于限制膜组件6的偏移的过载件12，其中过载件12具有表面14、16，所述表面与膜8、10的内表面相对。

过载件12设置在膜8、10之间的空间内且从压力腔2、4的环周凸缘20、21延伸到膜组件6的中央部22。

两个压力腔2、4、膜组件6的膜8、10和过载件12的半部9、11在压力腔2、4的环周凸缘20、21处通过连接螺栓被螺栓连接，其中的连接螺栓15如图所示。两个压力腔 2、4、膜8、10和过载件12因此设计成关于在过载件12的半部9、11之间的平面是镜像对称的。膜8、10和过载件12通过压力腔2、4的凸缘20或21上的凸缘突出部20A、21A 被定中并相对于压力腔2、4被定位。

图1示出了处于存在于两个压力腔2、4内的压力同样大小的状态的本实用新型压力传感器组件的第一实施例的剖视图，而图2示出了处于其中一个压力腔2、4如压力腔4内存在的压力高于另一压力腔2内的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第一实施例的剖视图。

在第一柔性膜8和过载件12之间以及在第二柔性膜10和过载件12之间分别设有传感器机构24或传感器机构26，其中传感器机构24、26安置在膜组件6的中央部22内。传感器机构24包括第一传感器部28和第二传感器部30。传感器机构26包括第一传感器部32和第二传感器部34。第一传感器部28、32安置在膜8、10上，第二传感器部30、 34安置在过载件12上。

在根据图1和图2的实施例中，膜8具有突入膜8、10之间空间中的凸起36，且传感器机构24安置在膜8的凸起36与过载件12之间。膜10具有突入膜8、10之间的空间18 中的凸起38，且传感器机构26安置在膜10的凸起38和过载件12之间。这两个传感器机构24、26测量两个膜8、10的彼此相对运动或隆起。通过这种方式，压力腔2、3内的压差和/或绝对压力可以被测量。

根据图1和图2，传感器机构24作为第一传感器部28包括在膜8上的磁体并作为第二传感器部30包括在过载件12上的AMR传感器。传感器机构26作为第一传感器部32具有在膜10上的磁体并且作为第二传感器部34具有在过载件23上的AMR传感器。但是，传感器机构也可以作为第一传感器部28、32具有在膜8、10上的齿结构，并作为第二传感器部30、34具有在过载件12上的齿结构传感器，如图3和图4所示。在具有齿结构传感器的压力传感器组件中，原则上可以采用所有的磁敏传感器例如霍尔效应传感器、AMR传感器、GMR传感器和TMR传感器，其中该传感器系统包括直接固定安装在传感器上的磁体，并且磁场变化通过活动的齿结构来测量。齿结构最好由铁氧体材料构成，其很好地偏移磁场。

在图1和图2所示的实施例中，电路板13位于过载件12当中，在电路板末端上安装这两个第一传感器部30或34。第一传感器部30或34如此布置，即可以测量膜8、10相对于过载件12上的第二传感器部28或32的运动，由此可以确定压力腔2、4内的压差和绝对压力。

根据图3和图4，本实用新型的压力传感器组件根据第二实施方式包括两个各有入口43或45的压力腔42、44，所述压力腔通过膜组件46被分隔开，膜组件包括用于第一压力腔42或第二压力腔44的第一柔性膜48和第二柔性膜50，其中膜48、50界定各自的压力腔42、44。

两个压力腔42、44、膜组件46的膜48、50和过载件52的半部49、51通过连接螺栓 55在压力腔42、44的环周凸缘60、61上相互螺栓连接，附图示出了其中的连接螺栓55。两个压力腔42、44、膜48、50和过载件52的半部49、51因此设计成关于在过载件52 的半部49、51之间的一个平面是镜像对称的。膜48、50和过载件52通过在压力腔42、 44的凸缘60、61上的凸缘突出部60A、61A被定中且对于压力腔42、44被定位。

两个膜48、50在膜组件46的中央部62处通过连接机构76相互连接。

过载件52又设置在膜48、50之间的空间内并且从压力腔42、44的环周凸缘60、61延伸到膜组件46的中央部62。在连接机构76和过载件52之间设有传感器机构64，其中该传感器机构64安置在膜组件46的中央部62内。传感器机构64包括第一传感器部68 和第二传感器部70。第一传感器部68安置在连接机构76上，第二传感器部70安置在过载件52上，从而当膜组件46隆起时实现第一传感器部68相对于第二传感器部70的相对移动。

连接机构76包括套筒78，套筒在膜48、50之间延伸且具有环形凸缘80。套筒78 通过螺栓82、84被固定在膜48、50的中央部62上，螺栓穿过在膜48、50中心的孔86、 88并且被拧入在套筒78上的内螺纹90中。在拧入状态中，螺栓82、84将由柔性材料构成的膜48、50推压至套筒78上，由此所述孔86、88被密封。

图3示出了处于在两个压力腔42、44内存在同样大小的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第二实施例的剖视图，而图4示出了处于其中一个压力腔42、44如压力腔44内有高于另一个压力腔42的压力的状态的本实用新型压力传感器组件的第二实施例的剖视图。图5示出了本实用新型压力传感器组件的第二实施例细节的剖视图，借此实现具有传感器部68、70的传感器机构64的布置。

图5所示的实施例表示一个有所改动的实施方式，即，过载件52具有增大的中央开口92，其尺寸被设定为带有环形凸缘80的连接机构76在过载件52一件式构成时也能被插入过载件52中。

在图3和图5所示的实施例中，第一传感器部68是在连接机构76上的齿结构，而第二传感器部是在过载件52上的齿结构传感器。

在图6所示的实施例中，传感器机构作为第一传感器部68包括在连接机构76上的磁体，作为第二传感器部70包括在过载件52上的AMG传感器25。

根据图6，在压力腔42、44的凸缘60、61与膜48、50之间设有密封环94、96，其中压力腔42、44被附加密封。这种密封环也可设置在图1至图5的实施例中。

在如图3至图6所示的实施例中，电路板53位于过载件52中央，在电路板的末端安装有第一传感器部68，其可以是磁阻传感器如AMR传感器、TMR传感器、GMR传感器或霍尔效应传感器。如此布置第一传感器部68，即包括膜48、50的膜组件46相对于过载件52的运动被测量，所述运动与出现在膜组件46上的压差成比例。

在所示实施例中，过载件12或52的朝向膜8、10或48、50的表面14、16或54、56 根据膜8、10或48、50的变形曲线而变形。

本实用新型不局限于所示的实施例。例如压力传感器组件也可以包括电容传感器机构或感应传感器机构。

Claims

1.一种压力传感器组件，该压力传感器组件具有通过膜组件(6；46)被分隔开的两个压力腔(2,4；42,44)和用于限制所述膜组件(6；46)的偏移的过载件(12；52)，其特征是，所述膜组件(6；46)包括用于第一压力腔(2；42)或第二压力腔(4；44)的柔性的第一膜(8；48)和柔性的第二膜(10；50)，所述过载件(12；52)安置在所述膜(8,10；48,50)之间的空间(18；58)内并且从所述压力腔(2,4；42,44)的环周凸缘(20,21；60,61)延伸至所述膜组件(6；46)的中央部(22)，且这两个压力腔(2,4；42,44)、所述膜组件(6；46)的所述膜(8,10；48,50)和所述过载件(12；52)在所述压力腔(2,4；42,44)的环周凸缘(20,21；60,61)上相互螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征是，这两个压力腔(2,4；42,44)、所述膜(8,10；48,50)和所述过载件(12；52)设计成关于所述过载件(12；52)的半部(9,11；49,51)之间的一个平面是镜像对称的。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器组件，其特征是，所述膜(8,10；48,50)和过载件(12:52)通过所述压力腔(2,4；42,44)的凸缘(20,21；60,61)上的凸缘突出部(20A,21A；60A,61A)被定中并且相对于所述压力腔(2,4；42,44)被定位。

4.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征是，所述过载件(12；52)由关于所述过载件(12；52)的中央平面是镜像对称的两个半部(9,11；49,51)组成。

5.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征是，在所述压力腔(2,4；42,44)的凸缘与所述膜(8,10；48,50)之间设有多个密封环(94,96)。

6.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征是，在所述第一膜(8)和所述过载件之间以及在所述第二膜和所述过载件之间，在所述膜组件(6；46)的中央部(22)上分别设有传感器机构(24,26)，其中的第一传感器部(28,32)设置在各个膜(8,10)上并且第二传感器部(30,34)设置在所述过载件上，从而在所述膜组件隆起时进行所述第一传感器部(28,32)相对于第二传感器部(30,34)的相对移动。

7.根据权利要求6所述的压力传感器组件，其特征是，每个柔性膜(8,10)具有突入所述膜(8,10)之间的空间中的凸起(36,38)，且每个所述传感器机构(24,26)设置在所述柔性膜(8,10)的所述凸起(36,38)与所述过载件之间。

8.根据权利要求7所述的压力传感器组件，其特征是，每个所述传感器机构(24,26)在所述柔性膜(8,10)的凸起(36,38)与所述过载件之间在无压空间内直接设置在所述柔性膜(8,10)的内表面上。

9.根据权利要求7所述的压力传感器组件，其特征是，所述第一传感器部(28,32)具有在所述柔性膜(8,10)上的磁体，所述第二传感器部(30,34)具有在所述过载件上的磁敏传感器。

10.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征是，在连接机构(76)和所述过载件之间设有传感器机构，其中的第一传感器部安置在所述连接机构(76)上，第二传感器部安置在所述过载件上，从而在所述膜组件隆起时进行所述第一传感器部相对于所述第二传感器部的相对移动。

11.根据权利要求10所述的压力传感器组件，其特征是，所述连接机构(76)包括套筒(78)，该套筒延伸于所述膜(48,50)之间并且具有环形凸缘(80)，该套筒(78)通过螺栓(82,84)被固定在所述膜(48,50)上，所述螺栓穿过在所述膜(48,50)的中央的孔(86,88)并且被拧入所述套筒(78)上的内螺纹(90)中。

12.根据权利要求10所述的压力传感器组件，其特征是，所述第一传感器部具有在所述连接机构(76)上的齿结构，所述第二传感器部具有在所述过载件上的预紧的磁传感器。

13.根据权利要求6所述的压力传感器组件，其特征是，在所述过载件(12；52)中设有带有所述第一传感器部的电路板(13；55)。