DE102019209033A1 - Pressure sensor device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drucksensoreinrichtung (1) zum Messen eines Drucks, die ein zylindrisches Gehäuse (2) und einen Drucksensor (4) aufweist, der in das Gehäuse (2) eingesetzt ist und der einen Sensorkörper (14) mit einem Ringbereich (15) und mit einem Membranbereich (16) aufweist. Das Gehäuse (2) weist eine Druckmessöffnung (17) auf, die einerseits im Gehäuseinneren am Membranbereich (16) und andererseits außen am Gehäuse (2) mündet.Ein effizienter Schutz des Gehäuseinneren wird erreicht,- wenn das Gehäuse (2) im Gehäuseinneren eine ringförmige Sensoraussparung (34) aufweist, die durch einen Aussparungsboden (35) begrenzt ist und in die der Drucksensor (4) mit seinem Ringbereich (15) eingesetzt ist,- wenn das Gehäuse (2) einen Vorsprung (36) aufweist, der in das Gehäuseinnere axial vorsteht und durch den sich die Druckmessöffnung (17) erstreckt,- wenn radial zwischen dem Vorsprung (36) und dem Ringbereich (15) eine Ringdichtung (39) angeordnet ist, die den Drucksensor (4) gegenüber dem Gehäuse (2) radial dichtet, und- wenn in der Sensoraussparung (34) axial zwischen dem Ringbereich (15) und dem Aussparungsboden (35) eine Scheibendichtung (41) angeordnet ist, die den Drucksensor (4) gegenüber dem Gehäuse (2) axial dichtet.The present invention relates to a pressure sensor device (1) for measuring a pressure, which has a cylindrical housing (2) and a pressure sensor (4) which is inserted into the housing (2) and which has a sensor body (14) with an annular region (15 ) and with a membrane area (16). The housing (2) has a pressure measurement opening (17) which opens on the one hand in the interior of the housing on the membrane area (16) and on the other hand on the outside of the housing (2). Efficient protection of the interior of the housing is achieved if the housing (2) has a has ring-shaped sensor recess (34) which is delimited by a recess base (35) and into which the pressure sensor (4) is inserted with its ring area (15), - if the housing (2) has a projection (36) which into the The interior of the housing protrudes axially and through which the pressure measurement opening (17) extends, if an annular seal (39) is arranged radially between the projection (36) and the annular region (15), which radially connects the pressure sensor (4) with respect to the housing (2) seals, and if a disk seal (41) is arranged in the sensor recess (34) axially between the ring area (15) and the recess base (35), which seals the pressure sensor (4) axially with respect to the housing (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drucksensoreinrichtung zum Messen eines Drucks.The present invention relates to a pressure sensor device for measuring a pressure.
Druckmessungen sind in vielen Bereichen der Technik erforderlich. In den meisten Fällen muss dabei ein Druck in einem Raum bzw. in einem Fluid gemessen werden, das sich in besagtem Raum befindet. Hierbei kommen Drucksensoren zum Einsatz. Um den jeweiligen Drucksensor an einer Druckmessstelle bzw. Messstelle, an welcher der Druck erfasst werden soll, einfach montieren zu können, kann eine Druckmesseinrichtung bereitgestellt werden, die ein Gehäuse sowie einen Drucksensor umfasst, der im Gehäuse untergebracht ist. Je nach Medium bzw. Fluid, dessen Druck erfasst werden soll, muss ein mehr oder weniger hoher Aufwand betrieben werden, um eine Leckage innerhalb des Gehäuses und/oder eine Kontamination bzw. Verunreinigung einer Elektronik am Drucksensor bzw. im Gehäuse zu verhindern. Diese Anforderungen erhöhen die Herstellungskosten und erschweren insbesondere eine Serienfertigung.Pressure measurements are required in many areas of technology. In most cases, a pressure has to be measured in a space or in a fluid that is located in said space. Pressure sensors are used here. In order to be able to easily mount the respective pressure sensor at a pressure measuring point or measuring point at which the pressure is to be recorded, a pressure measuring device can be provided which comprises a housing and a pressure sensor which is accommodated in the housing. Depending on the medium or fluid whose pressure is to be recorded, more or less effort has to be made to prevent leakage within the housing and / or contamination or contamination of electronics on the pressure sensor or in the housing. These requirements increase the manufacturing costs and in particular make series production more difficult.
Sofern ein Drucksensor zum Einsatz kommt, der einen Sensorkörper mit einem Ringbereich und einem Membranbereich aufweist, lässt sich der Drucksensor gegenüber dem Gehäuse der Drucksensoreinrichtung besonders einfach beispielsweise dadurch abdichten, dass im Gehäuse eine ringförmige Sensoraussparung und konzentrisch dazu ein axial in das Gehäuseinnere vorstehender Vorsprung ausgebildet werden. Der Drucksensor lässt sich mit seinem Ringbereich in die Sensoraussparung axial einsetzen. Dabei ragt der Vorsprung axial in den vom Ringbereich umschlossenen Innenraum des Drucksensors hinein. Eine Druckmessöffnung des Gehäuses kann sich nun durch diesen Vorsprung hindurcherstrecken und relativ nahe am Membranbereich münden. Für die Abdichtung kann ferner eine Ringdichtung vorgesehen sein, die radial innen am Vorsprung des Gehäuses und radial außen am Ringbereich des Drucksensors abgestützt ist. Diese Ringdichtung trennt im Gehäuseinneren einen der Druckmessöffnung zugewandten Teilbereich des Gehäuseinnenraums von einem von der Druckmessöffnung abgewandten Teilbereich des Gehäuseinnenraums. Auf diese Weise kann eine Kontamination bzw. Verunreinigung durch das Fluid, das über die Druckmessöffnung mit dem der Druckmessöffnung zugewandten Teilbereich fluidisch verbunden ist, bzw. durch im Fluid mitgeführte Verunreinigungen des von der Druckmessöffnung abgewandten Teilbereichs des Gehäuseinnenraums geschützt werden. In diesem geschützten Teilbereich ist die Sensorschaltung angeordnet. Ferner können in diesem geschützten Teilbereich des Gehäuseinnenraums auch weitere Elektronikkomponenten, wie z.B. eine Auswerteelektronik, untergebracht sein.If a pressure sensor is used which has a sensor body with an annular area and a diaphragm area, the pressure sensor can be particularly easily sealed off from the housing of the pressure sensor device, for example by forming an annular sensor recess in the housing and concentrically with it, a projection protruding axially into the interior of the housing will. The pressure sensor can be inserted axially into the sensor recess with its ring area. The projection protrudes axially into the interior of the pressure sensor, which is enclosed by the ring area. A pressure measurement opening in the housing can now extend through this projection and open relatively close to the membrane area. For the seal, a ring seal can also be provided which is supported radially on the inside on the projection of the housing and radially on the outside on the ring area of the pressure sensor. In the interior of the housing, this ring seal separates a sub-area of the housing interior facing the pressure measurement opening from a sub-area of the housing interior facing away from the pressure measuring opening. In this way, contamination or soiling by the fluid that is fluidically connected to the sub-area facing the pressure measuring opening via the pressure measuring opening or by contaminants carried along in the fluid in the sub-area of the housing interior facing away from the pressure measuring opening can be protected. The sensor circuit is arranged in this protected area. Furthermore, further electronic components, such as e.g. an evaluation electronics to be housed.
Problematisch bei dieser an sich effizienten Abdichtung ist der Umstand, dass in dem Raum bzw. Fluid, dessen Druck überwacht werden soll, negative Druckstö-ße also Unterdruckimpulse auftreten können. Ein derartiger Unterdruckimpuls kann dazu führen, dass die Ringdichtung entlang des Vorsprungs axial in Richtung auf den Membranbereich verstellt wird. Im Extremfall kann sich die Ringdichtung dabei axial soweit verstellen, dass ihr dichter Kontakt radial innen am Vorsprung zumindest bereichsweise verloren geht. Bei einem nachfolgenden positiven Druckstoß bzw. Überdruckimpuls kann die Ringdichtung wieder axial zurück verstellt werden, bis sie ihre optimale Dichtungsposition wieder erreicht. Allerdings besteht bis dahin die Gefahr einer Leckage, so dass im Falle eines Überdruckimpulses oder auch bei einem stationären Druck Verunreinigungen bzw. aggressives Fluid durch die Druckmessöffnung und an der Ringdichtung vorbei in den von der Druckmessöffnung abgewandten Teilbereich gelangen kann, der an sich durch die Ringdichtung geschützt sein soll. Hierdurch besteht die Gefahr einer Beschädigung und/oder Verunreinigung der im Gehäuse angeordneten Elektronikkomponenten.The problem with this per se efficient seal is the fact that negative pressure surges, i.e. negative pressure pulses, can occur in the space or fluid whose pressure is to be monitored. Such a negative pressure pulse can lead to the ring seal being displaced axially along the projection in the direction of the membrane area. In the extreme case, the ring seal can be adjusted axially to such an extent that its tight contact is lost at least in some areas radially on the inside on the projection. In the event of a subsequent positive pressure surge or overpressure pulse, the ring seal can be moved back again axially until it reaches its optimum sealing position again. However, until then there is a risk of leakage, so that in the event of an overpressure pulse or even at steady pressure, contaminants or aggressive fluid can get through the pressure measuring opening and past the ring seal into the sub-area facing away from the pressure measuring opening, which is actually through the ring seal should be protected. This creates the risk of damage and / or contamination of the electronic components arranged in the housing.
Theoretisch ist denkbar, diese Ringdichtung in einer am Vorsprung ausgebildeten, ringförmig umlaufenden Ringnut unterzubringen. Dies kommt praktisch allerdings nicht in Betracht oder ist zu teuer, da der Vorsprung im Hinblick auf eine besonders kompakt bauende Ausführungsform der Druckmesseinrichtung nur einen vergleichsweise kleinen Durchmesser besitzt. In diesem Fall müsste die Ringdichtung über ihre Elastizitätsgrenze hinaus aufgeweitet werden, um sie in die Ringnut einsetzen zu können. Auch scheidet die Anbringung einer Ringnut innerhalb des Ringbereichs des Drucksensors aus, wenn aus Kostengründen ein Drucksensor verwendet wird, der aus einer Keramik hergestellt ist. Das nachträgliche Einbringen einer Ringnut in ein solches Keramikbauteil ist extrem kostenintensiv.Theoretically, it is conceivable to accommodate this ring seal in a ring-shaped circumferential groove formed on the projection. In practice, however, this does not come into consideration or it is too expensive, since the projection has only a comparatively small diameter with regard to a particularly compact embodiment of the pressure measuring device. In this case, the ring seal would have to be expanded beyond its elastic limit in order to be able to insert it into the ring groove. The application of an annular groove within the annular region of the pressure sensor is also ruled out if, for reasons of cost, a pressure sensor made from ceramic is used. The subsequent introduction of an annular groove in such a ceramic component is extremely cost-intensive.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Drucksensoreinrichtung der vorstehend genannten Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten Schutz von Elektronikkomponenten im Gehäuse vor Verunreinigungen und/oder Beschädigungen auszeichnet. Des Weiteren ist eine einfache und/oder preiswerte Herstellbarkeit angestrebt.The present invention deals with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a pressure sensor device of the type mentioned above, which is characterized in particular by an improved protection of electronic components in the housing from contamination and / or damage. Furthermore, simple and / or inexpensive producibility is sought.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zusätzlich zur Ringdichtung, die radial wirkt und zwischen dem Vorsprung und dem Ringbereich angeordnet ist, eine Scheibendichtung vorzusehen, die axial wirkt und zwischen dem Ringbereich und dem Aussparungsboden angeordnet ist. Die Scheibendichtung besitzt im Vergleich zur Ringdichtung einen flachen Profilquerschnitt und besitzt dadurch einen flächigen axialen Kontakt zum Aussparungsboden und zum Ringbereich. Die Scheibendichtung dichtet dadurch mit hoher Effizienz. Des Weiteren ist die Scheibendichtung so angeordnet, dass sie den Vorsprung ringförmig umschließt. Dadurch wird ein extremer kleiner Ringraum zwischen der Scheibendichtung und der Ringdichtung im Gehäuseinneren eingesperrt. Insbesondere ist die Scheibendichtung bezüglich eines von der Druckmessöffnung zum Gehäuseinnenraum führenden Pfads der Ringdichtung nachgeordnet. Sofern es zu einem Unterdruckimpuls kommt, der die Ringdichtung in Richtung Membranbereich antreibt, bewegt sich die Ringdichtung von der Scheibendichtung weg, wodurch das zwischen Ringdichtung und Scheibendichtung eingeschlossenen kleine Volumen vergrößert wird. In der Folge sinkt darin der Druck stark ab, so dass sich quasi ein Gegenunterdruck ausbildet, der die Ringdichtung zurückzieht. Die Gefahr, dass die Ringdichtung aufgrund eines Unterdruckimpulses soweit entlang des Vorsprungs verstellt wird, dass sie den dichten Kontakt zum Vorsprung verliert, ist dadurch reduziert. Selbst wenn eine Leckage zwischen Ringdichtung und Vorsprung auftritt, kann das jeweilige, an der Ringdichtung vorbeiströmende Medium nur bis zur Scheibendichtung gelangen und dementsprechend nicht in den übrigen geschützten Gehäuseinnenraum eintreten, in dem die empfindlichen Komponenten angeordnet sind. Dementsprechend sind diese Komponenten bei der hier vorgeschlagenen Bauform besonders effizient vor dem Medium bzw. darin mitgeführten Verunreinigungen geschützt, dessen Druck mit Hilfe der Druckmesseinrichtung überwacht werden soll.The invention is based on the general idea, in addition to the ring seal, which acts radially and between the projection and the Ring area is arranged to provide a disc seal which acts axially and is arranged between the ring area and the recess bottom. In comparison to the ring seal, the disk seal has a flat profile cross-section and therefore has a flat axial contact with the recess base and the ring area. The disc seal thus seals with high efficiency. Furthermore, the disk seal is arranged in such a way that it encloses the projection in an annular manner. This traps an extremely small annulus between the disc seal and the ring seal inside the housing. In particular, the disk seal is arranged downstream of the ring seal with respect to a path leading from the pressure measurement opening to the housing interior. If there is a negative pressure pulse that drives the ring seal in the direction of the diaphragm area, the ring seal moves away from the disk seal, thereby increasing the small volume enclosed between the ring seal and the disk seal. As a result, the pressure in it drops sharply, so that a counter-negative pressure is created, which pulls the ring seal back. The risk of the ring seal being adjusted along the projection so far as a result of a vacuum pulse that it loses tight contact with the projection is thereby reduced. Even if a leak occurs between the ring seal and the projection, the respective medium flowing past the ring seal can only reach the disk seal and accordingly cannot enter the rest of the protected housing interior in which the sensitive components are arranged. Accordingly, in the case of the design proposed here, these components are protected particularly efficiently from the medium or impurities carried along therein, the pressure of which is to be monitored with the aid of the pressure measuring device.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Drucksensoreinrichtung einen Halter aufweisen, der in das Gehäuse eingesetzt ist und der an einer der Druckmessöffnung zugewandten Innenseite eine Sensoraufnahme aufweist, an oder in welcher der Drucksensor angeordnet ist. Der Halter kann außerdem eine Sensorstützfläche aufweisen, an welcher der Drucksensor axial abgestützt ist. Vorzugsweise befindet sich diese Sensorstützfläche an oder in der Sensoraufnahme. Das Gehäuse kann im Gehäuseinneren eine Halterstützfläche aufweisen, an welcher der Halter axial abgestützt ist. Des Weiteren ist nun gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine axiale Höhe des Sensorkörpers im Bereich der Sensorstützfläche kleiner als ein axialer Abstand zwischen der Sensorstützfläche und dem Aussparungsboden, so dass axial zwischen dem Drucksensor und dem Aussparungsboden ein Axialspalt ausgebildet ist. Die zuvor genannte Scheibendichtung besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material und ist in diesem Axialspalt angeordnet. Dabei ist eine axiale Dicke der Scheibendichtung so dimensioniert, dass die Scheibendichtung im montierten Zustand im Axialspalt axial komprimiert ist. Mit anderen Worten, die Dicke der Scheibendichtung ist im nicht komprimierten Zustand der Scheibendichtung größer als die lichte Weite des besagten Axialspalts. Zum einen wird durch die Kompression der Scheibendichtung deren Dichtungswirkung verbessert. Zum anderen hat die elastische und kompressible Scheibendichtung zur Folge, dass die Gefahr einer Beschädigung des Sensorkörpers durch das Eindrücken des Sensorkörpers in das Gehäuse reduziert werden kann. Üblicherweise besteht der Sensorkörper aus einer Keramik. Insbesondere kann der Sensorkörper mit dem Ringbereich und dem Membranbereich als keramischer Monolith ausgestaltet sein. Eine direkte Abstützung unter axialer Vorspannung zwischen dem keramischen Sensorkörper und dem üblicherweise aus einem Metall hergestellten Gehäuse kann zu einer Beschädigung des keramischen Sensorkörpers führen. Durch die nunmehr zwischen dem Sensorkörper und dem Gehäuse angeordnet elastische Scheibendichtung kann die Gefahr einer solchen Beschädigung reduziert werden.According to an advantageous embodiment, the pressure sensor device can have a holder which is inserted into the housing and which has a sensor receptacle on an inside facing the pressure measurement opening, on or in which the pressure sensor is arranged. The holder can also have a sensor support surface on which the pressure sensor is axially supported. This sensor support surface is preferably located on or in the sensor receptacle. The housing can have a holder support surface in the housing interior, on which the holder is axially supported. Furthermore, according to a preferred embodiment, an axial height of the sensor body in the area of the sensor support surface is smaller than an axial distance between the sensor support surface and the recess base, so that an axial gap is formed axially between the pressure sensor and the recess base. The aforementioned disk seal is preferably made of an elastic material and is arranged in this axial gap. An axial thickness of the disk seal is dimensioned in such a way that the disk seal is axially compressed in the axial gap in the assembled state. In other words, the thickness of the disk seal in the uncompressed state of the disk seal is greater than the clear width of the said axial gap. On the one hand, the compression of the disk seal improves its sealing effect. On the other hand, the elastic and compressible disk seal has the consequence that the risk of damage to the sensor body by pressing the sensor body into the housing can be reduced. The sensor body usually consists of a ceramic. In particular, the sensor body with the ring area and the membrane area can be designed as a ceramic monolith. A direct support under axial pretension between the ceramic sensor body and the housing, which is usually made of a metal, can lead to damage to the ceramic sensor body. The elastic disk seal now arranged between the sensor body and the housing can reduce the risk of such damage.
Eine andere Ausführungsform geht ebenfalls davon aus, dass die Drucksensoreinrichtung einen Halter aufweist, der in das Gehäuse eingesetzt ist und an seiner der Druckmessöffnung zugewandten Innenseite eine Sensoraufnahme aufweist, an oder in welcher der Drucksensor angeordnet ist. Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Drucksensoreinrichtung eine Auswerteelektronik aufweist, die Auswertekontakte besitzt. Der Halter weist an seiner von der Druckmessöffnung abgewandten Außenseite eine Elektronikaufnahme auf, an oder in welcher die Auswerteelektronik angeordnet ist. Darüber hinaus kann der Halter mehrere Verbindungsöffnungen aufweisen, die einerseits an der Sensoraufnahme und andererseits an der Elektronikaufnahme münden. In wenigstens einer dieser Verbindungsöffnungen kann ein elektrisch leitendes Kontaktelement angeordnet sein, das bezüglich des Halters ein separates Bauteil ist und das einerseits an einem Sensorkontakt und andererseits an einem Auswertekontakt anliegt. Hierdurch wird eine besonders einfache Montierbarkeit für die Drucksensoreinrichtung realisiert. Insbesondere kann mit Hilfe des Halters eine Vormontagegruppe geschaffen werden, die sich einfach vormontieren lässt und die den Halter, den Drucksensor, die Auswerteelektronik und die Verbindungselemente umfasst. Diese Vormontagebaugruppe kann besonders einfach komplett bzw. als Einheit in das Gehäuse eingesetzt werden.Another embodiment also assumes that the pressure sensor device has a holder which is inserted into the housing and has a sensor receptacle on its inside facing the pressure measurement opening, on or in which the pressure sensor is arranged. In addition, it is provided in this embodiment that the pressure sensor device has evaluation electronics that have evaluation contacts. On its outside facing away from the pressure measurement opening, the holder has an electronics receptacle on or in which the evaluation electronics are arranged. In addition, the holder can have several connection openings, which open on the one hand at the sensor receptacle and on the other hand at the electronics receptacle. In at least one of these connection openings, an electrically conductive contact element can be arranged, which is a separate component with respect to the holder and which rests on the one hand against a sensor contact and on the other hand against an evaluation contact. This makes it particularly easy to assemble the pressure sensor device. In particular, the holder can be used to create a pre-assembly group which can be easily pre-assembled and which comprises the holder, the pressure sensor, the evaluation electronics and the connecting elements. This pre-assembly assembly can be inserted completely or as a unit into the housing particularly easily.
Weiterhin vereinfacht sich die Montage, wenn der Halter am Gehäuse mittels einer Bördelverbindung oder mittels einer Crimpverbindung oder mittels einer Verklebung fixiert wird. Insbesondere kann auf andere aufwendige Fixierungsmaßnahmen verzichtet werden. Außerdem eignen sich diese Verbindungstechniken auch für einen aus Kunststoff hergestellten Halter.Furthermore, assembly is simplified if the holder is fixed to the housing by means of a flanged connection or by means of a crimp connection or by means of adhesive bonding. In particular, can other complex fixation measures can be dispensed with. In addition, these connection techniques are also suitable for a holder made of plastic.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das jeweilige Kontaktelement am jeweiligen Sensorkontakt und am jeweiligen Auswertekontakt lose, insbesondere axial vorgespannt und/oder lötfrei, anliegen. Insbesondere lässt sich somit ohne Lötprozess eine sicher elektrische Kontaktierung zwischen der Sensorschaltung und der Auswerteelektronik über die Kontaktelemente realisieren. Beispielsweise kann das jeweilige Kontaktelement als Schraubenfeder ausgestaltet sein.According to an advantageous embodiment, the respective contact element can rest loosely on the respective sensor contact and on the respective evaluation contact, in particular axially pretensioned and / or without soldering. In particular, reliable electrical contact between the sensor circuit and the evaluation electronics can thus be implemented via the contact elements without a soldering process. For example, the respective contact element can be designed as a helical spring.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Sensoraufnahme als axiale Sensoraufnahmevertiefung ausgestaltet ist, in welche der Drucksensor eingesetzt ist. Hierdurch lässt sich der Drucksensor zumindest teilweise im Halter versenken, was eine kompakte Bauweise unterstützt.An embodiment is particularly advantageous in which the sensor receptacle is designed as an axial sensor receptacle recess into which the pressure sensor is inserted. This allows the pressure sensor to be at least partially sunk into the holder, which supports a compact design.
Vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der an der Sensoraufnahmevertiefung wenigstens ein Sensorausrichtelement ausgebildet ist, das mit einem am Drucksensor ausgebildeten Sensorgegenausrichtelement zusammenwirkt, derart, dass sich der Drucksensor nur in einer vorbestimmten Sensordrehlage zwischen Drucksensor und Halter in die Sensoraufnahmevertiefung einsetzen lässt, wobei in dieser Sensordrehlage die Verbindungsöffnungen auf die Sensorkontakte axial ausgerichtet sind. Durch diese Maßnahme kann eine Fehlmontage verhindert werden. Gleichzeitig wird eine sichere Kontaktierung der Verbindungselemente mit den Sensorkontakten vereinfacht.A further development is advantageous in which at least one sensor alignment element is formed on the sensor receiving recess, which cooperates with a sensor counter aligning element formed on the pressure sensor, in such a way that the pressure sensor can only be inserted into the sensor receiving recess in a predetermined sensor rotational position between the pressure sensor and holder, in which case the sensor rotational position the connection openings are axially aligned with the sensor contacts. This measure can prevent incorrect assembly. At the same time, secure contact between the connecting elements and the sensor contacts is simplified.
Zusätzlich oder alternativ kann die Elektronikaufnahme als axiale Elektronikaufnahmevertiefung ausgestaltet sein, in welche die Auswerteelektronik axial eingesetzt ist. Hierdurch lässt sich die Auswerteelektronik teilweise oder vollständig versenkt im Halter unterbringen, was eine kompakte Bauform für die Druckmesseinrichtung begünstigt.Additionally or alternatively, the electronics receptacle can be designed as an axial electronics receptacle recess into which the evaluation electronics are axially inserted. This allows the evaluation electronics to be partially or completely sunk in the holder, which favors a compact design for the pressure measuring device.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann an der Elektronikaufnahmevertiefung wenigstens ein Elektronikausrichtelement ausgebildet sein, das mit einem an der Auswerteelektronik ausgebildeten Elektronikgegenausrichtelement zusammenwirkt, derart, dass sich die Auswerteelektronik nur in einer vorbestimmten Auswertedrehlage zwischen Auswerteelektronik und Halter in die Elektronikaufnahmevertiefung einsetzen lässt, wobei in dieser Auswertedrehlage die Verbindungsöffnungen auf die Auswertekontakte axial ausgerichtet sind. Auch diese Maßnahme vermeidet eine fehlerhafte Montage und begünstigte eine sichere Kontaktierung der Verbindungselemente mit den Auswertekontakten. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der beiden vorstehenden Ausführungsformen, so dass die sichere elektrische Kontaktierung der Sensorschaltung mit der Auswerteelektronik vereinfacht ist.According to an advantageous development, at least one electronics alignment element can be formed on the electronics receptacle recess, which interacts with an electronics counter-alignment element formed on the evaluation electronics, such that the evaluation electronics can only be inserted into the electronics receptacle recess in a predetermined evaluation rotational position between evaluation electronics and holder, in this evaluation rotational position the Connection openings are axially aligned with the evaluation contacts. This measure also avoids incorrect assembly and promotes reliable contacting of the connecting elements with the evaluation contacts. A combination of the two above embodiments is particularly advantageous, so that the reliable electrical contact between the sensor circuit and the evaluation electronics is simplified.
Die Ausrichtelemente und die Gegenausrichtelemente lassen sich außerdem so anordnen und/oder konzipieren, dass der Drucksensor nur mit den Sensorkontakten voraus in die Sensoraufnahmevertiefung einsetzbar ist und/oder dass die Auswerteelektronik nur mit den Auswertekontakten vorausgehend in die Elektronikaufnahmevertiefung einsetzbar ist. Auch diese Bauform vermeidet eine Fehlmontage.The alignment elements and the counter alignment elements can also be arranged and / or designed in such a way that the pressure sensor can only be inserted into the sensor receptacle recess with the sensor contacts in advance and / or that the evaluation electronics can only be inserted into the electronics receptacle recess with the evaluation contacts in advance. This design also avoids incorrect assembly.
Bei beiden Ausführungsformen können das jeweilige Ausrichtelement und das zugehörige Gegenausrichtelement nach Art einer Nut-Feder-Verbindung zusammenwirken, die axial ausgerichtet ist, so dass die jeweilige Feder axial in die jeweilige Nut einführbar ist.In both embodiments, the respective alignment element and the associated counter-alignment element can interact in the manner of a tongue and groove connection which is axially aligned so that the respective tongue can be inserted axially into the respective groove.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Drucksensoreinrichtung außerdem einen Elektroanschluss aufweist, der in das Gehäuse eingesetzt ist, so dass der Elektronikanschluss an einer vom Drucksensor abgewandten Seite an den Halter anschließt. Ferner kann dieser Elektroanschluss an seiner vom Halter abgewandten Außenseite eine externe Schnittstelle zum Übertragen von elektrischen Signalen und elektrischer Leistung aufweisen. Beispielsweise lässt sich an diese externe Schnittstelle ein Kabel anschließen, um die Druckmesseinrichtung im Allgemeinen mit einem Rechner und im speziellen mit einer Steuerung zu verbinden. Der Elektroanschluss kann ferner an seiner dem Halter zugewandten Innenseite einen mit der externen Schnittstelle gekoppelte interne Schnittstelle zum Übertragen von elektrischen Signalen und elektrischer Leistung aufweisen, die im montierten Zustand mit einer dazu komplementären Auswerteschnittstelle der Auswerteelektronik gekoppelt ist. Hierdurch wird es möglich, die Auswerteelektronik und auch die Sensorschaltung mit elektrischer Energie zu versorgen. Auch lassen sich elektrische Signale, die von der Auswerteeinrichtung generiert werden und die beispielsweise mit dem aktuellen Druckwert korrelieren, auf diese Weise an der externen Schnittstelle bereitstellen.Another embodiment provides that the pressure sensor device also has an electrical connection which is inserted into the housing, so that the electronic connection connects to the holder on a side facing away from the pressure sensor. Furthermore, this electrical connection can have an external interface for transmitting electrical signals and electrical power on its outside facing away from the holder. For example, a cable can be connected to this external interface in order to connect the pressure measuring device in general to a computer and in particular to a controller. The electrical connection can also have on its inside facing the holder an internal interface coupled to the external interface for transmitting electrical signals and electrical power, which in the assembled state is coupled to an evaluation interface of the evaluation electronics that is complementary thereto. This makes it possible to supply the evaluation electronics and the sensor circuit with electrical energy. Electrical signals that are generated by the evaluation device and that correlate, for example, with the current pressure value, can also be provided in this way at the external interface.
Bevorzugt erfolgt die Kopplung zwischen der internen Schnittstelle des Elektroanschlussbereichs und der komplementären Auswerteschnittstelle der Auswerteelektronik wieder lötfrei und insbesondere axial vorgespannt. Beispielsweise kann die interne Schnittstelle federbelastete Kontaktstifte aufweisen, die entsprechende Kontaktstellen der Auswerteelektronik axial vorgespannt kontaktieren.The coupling between the internal interface of the electrical connection area and the complementary evaluation interface of the evaluation electronics takes place again without soldering and in particular axially pretensioned. For example, the internal interface can have spring-loaded contact pins which contact the corresponding contact points of the evaluation electronics in an axially pretensioned manner.
Zweckmäßig ist eine Weiterbildung, bei welcher der Elektroanschluss am Gehäuse mittels einer Bördelverbindung oder mittels einer Crimpverbindung oder mittels einer Verklebung fixiert ist und dabei den Halter axial im Gehäuse fixiert. Bei dieser Ausführungsform ist der Halter nicht mehr unmittelbar sondern nur noch mittelbar, nämlich über den Elektroanschluss am Gehäuse fixiert. Insbesondere kann auf eine separate Fixierung des Halters am bzw. im Gehäuse verzichtet werden, was die Herstellung der Drucksensoreinrichtung vereinfacht.A further development is useful in which the electrical connection to the housing by means of a crimped connection or by means of a crimp connection or by means of an adhesive bond and thereby fixes the holder axially in the housing. In this embodiment, the holder is no longer fixed directly but only indirectly, namely via the electrical connection on the housing. In particular, a separate fixation of the holder on or in the housing can be dispensed with, which simplifies the manufacture of the pressure sensor device.
Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass das Gehäuse im Bereich der Druckmessöffnung an seiner axialen Außenseite einen axial abstehenden Druckanschlussbereich aufweist, durch den sich die Druckmessöffnung hindurch erstreckt, insbesondere konzentrisch. Ferner kann die Drucksensoreinrichtung außerdem einen bezüglich des Gehäuses separaten Adapter aufweisen, der eine zum Druckanschlussbereich komplementäre Druckanschlussaufnahme, einen Druckmessanschluss und einen Verbindungskanal aufweist. Dabei kann der Verbindungskanal zweckmäßig vom Druckmessanschluss zur Druckanschlussaufnahme führen. Ferner ist der Adapter an der Außenseite des Gehäuses angeordnet, so dass der Druckanschlussbereich in die Druckanschlussaufnahme eingesetzt ist und die Druckmessöffnung durch den Verbindungskanal mit dem Druckmessanschluss fluidisch verbunden ist. Der Adapter repräsentiert bezüglich des Gehäuses ein separates Bauteil und ermöglicht eine individuelle Anpassung der Druckmesseinrichtung an unterschiedliche Messstellen. Dabei ist es möglich, den optimierten Aufbau der Druckmesseinrichtung für alle Varianten im Wesentlichen gleich zu belassen, so dass die Anpassung an unterschiedliche Messstellen bevorzugt ausschließlich über den jeweiligen Adapter erfolgt. Somit lässt sich das Gehäuse mit einer Vielzahl unterschiedlicher Adapter kombinieren, die sich insbesondere durch unterschiedliche Druckmessanschlüsse voneinander unterscheiden, die an unterschiedliche Messstellen angepasst sind. Beispielsweise lässt sich dadurch eine Art Baukastensystem realisieren, bei dem baugleiche Drucksensoreinrichtungen ohne Adapter und wenigstens zwei unterschiedlichen Adaptern bereitgestellt werden, wobei sich die unterschiedlichen Adapter durch verschiedene Druckmessanschlüsse voneinander unterscheiden, wobei jeder dieser Adapter an das Gehäuse anschließbar ist.Another embodiment suggests that the housing in the area of the pressure measuring opening has an axially protruding pressure connection area on its axially outer side, through which the pressure measuring opening extends, in particular concentrically. Furthermore, the pressure sensor device can also have an adapter which is separate from the housing and which has a pressure connection receptacle that is complementary to the pressure connection area, a pressure measurement connection and a connection channel. The connecting channel can expediently lead from the pressure measurement connection to the pressure connection receptacle. Furthermore, the adapter is arranged on the outside of the housing so that the pressure connection area is inserted into the pressure connection receptacle and the pressure measurement opening is fluidically connected to the pressure measurement connection through the connection channel. The adapter represents a separate component with respect to the housing and enables the pressure measuring device to be individually adapted to different measuring points. It is possible to leave the optimized structure of the pressure measuring device essentially the same for all variants, so that the adaptation to different measuring points preferably takes place exclusively via the respective adapter. The housing can thus be combined with a large number of different adapters, which differ from one another in particular through different pressure measurement connections that are adapted to different measurement points. For example, this enables a type of modular system to be implemented in which structurally identical pressure sensor devices are provided without an adapter and at least two different adapters, the different adapters differing from one another by different pressure measurement connections, each of these adapters being connectable to the housing.
Grundsätzlich kann der jeweilige Adapter lösbar am Gehäuse angeordnet werden. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei welcher der Adapter unlösbar am Gehäuse befestigt ist. Dies hat den Vorteil, dass sich die Verbindung zwischen Adapter und Gehäuse nicht unerwünscht lösen lässt. Insbesondere kann somit eine sichere und dichte Verbindung zwischen Gehäuse und Adapter auf Dauer gewährleistet werden. Unter einer unlösbaren Verbindung wird im vorliegenden Zusammenhang eine Verbindung verstanden, bei der das Trennen der beiden Verbindungspartner üblicherweise mit der Zerstörung wenigstens eines der Verbindungspartner einhergeht. Im vorliegenden Fall würden also der Adapter und/oder das Gehäuse beschädigt, wenn der Adapter vom Gehäuse getrennt würde, wodurch der Adapter oder das Gehäuse oder beide unbrauchbar wäre/wären.In principle, the respective adapter can be detachably arranged on the housing. However, an embodiment is preferred in which the adapter is permanently attached to the housing. This has the advantage that the connection between the adapter and the housing cannot be loosened undesirably. In particular, a secure and tight connection between the housing and adapter can thus be guaranteed in the long term. In the present context, a non-detachable connection is understood to be a connection in which the separation of the two connection partners is usually accompanied by the destruction of at least one of the connection partners. In the present case, the adapter and / or the housing would be damaged if the adapter were separated from the housing, as a result of which the adapter or the housing or both would / would be unusable.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 einen Längsschnitt einer Druckmesseinrichtung bei einer ersten Ausführungsform, -
2 ein vereinfachter Längsschnitt der Druckmesseinrichtung aus1 in einer auseinander gezogenen Darstellung, -
3 ein Längsschnitt der Druckmesseinrichtung, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform, -
4 ein Längsschnittder Druckmesseinrichtung aus 3 in einer auseinander gezogenen Darstellung, -
5 ein vergrößertesDetail V aus 3 , -
6 eine Seitenansicht eines Adapters bei drei verschiedenen Ausführungsformen A, B und C, -
7 eine Axialansicht auf eine Außenseite eines Halters der Druckmesseinrichtung, -
8 eine Axialansicht auf eine Innenseite des Halters, -
9 eine Axialansicht auf eine Innenseite einer Auswerteelektronik der Druckmesseinrichtung, und -
10 eine Axialansicht auf eine Innenseite eines Drucksensors der Druckmesseinrichtung.
-
1 a longitudinal section of a pressure measuring device in a first embodiment, -
2 a simplified longitudinal section of thepressure measuring device 1 in an exploded view, -
3 a longitudinal section of the pressure measuring device, but in a second embodiment, -
4th a longitudinal section of thepressure measuring device 3 in an exploded view, -
5 an enlarged detail V.3 , -
6th a side view of an adapter in three different embodiments A, B and C, -
7th an axial view of an outside of a holder of the pressure measuring device, -
8th an axial view of an inside of the holder, -
9 an axial view of an inside of an electronic evaluation system of the pressure measuring device, and -
10 an axial view of an inside of a pressure sensor of the pressure measuring device.
Gemäß den
Die Drucksensoreinrichtung
Der Drucksensor
Das Gehäuse
Der Halter
In wenigstens einer dieser Verbindungsöffnungen
Gemäß
Vorzugsweise kann das jeweilige Kontaktelement
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen der
Des Weiteren kann gemäß den
Zweckmäßig sind die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert, so dass sich der Drucksensor
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen besitzt das Gehäuse
Ferner kann nun in der Sensoraussparung
Der Drucksensor
Im Beispiel der
Der Elektroanschluss
Im Beispiel der
Gemäß den Ausführungsformen der
Die
Die beiden Ausführungsformen der
Zweckmäßig ist der Adapter
Beispielsweise kann der Druckanschlussbereich
Der Druckanschlussbereich
Im Adapter
Wie sich insbesondere
Bevorzugt kommen die vorstehend genannten Dichtungsmaßnahmen, nämlich O-Ring
Beim hier vorgestellten Ausführungsbeispiel der
Durch die Verwendung des Adapters
In den
Abhängig vom jeweiligen Einsatz der Druckmesseinrichtung
Sofern diese weiter oben genannte Scheibendichtung
Bei den hier gezeigten Beispielen weist der Halter
Claims (15)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019209033.8A DE102019209033A1 (en) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | Pressure sensor device |
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DE102019209033.8A DE102019209033A1 (en) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | Pressure sensor device |
Publications (1)
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---|---|
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ID=73654097
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DE (1) | DE102019209033A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19547890A1 (en) * | 1995-12-21 | 1997-06-26 | Bosch Gmbh Robert | Sealing unit for a fuel pressure sensor |
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EP3128305A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-08 | Sensata Technologies, Inc. | A hermetic pressure sensor |
-
2019
- 2019-06-21 DE DE102019209033.8A patent/DE102019209033A1/en active Pending
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