ES2294648T3 - Sensor de presion y metodo para fabricar el mismo. - Google Patents

Abstract

Un sensor de presión, incluyendo: una unión (1) en la que se forma un agujero de guía de presión (1a); un diafragma (3) para detectar una presión de fluido introducido por el agujero de guía de presión (1a); y un adaptador (2) dispuesto entre la unión (1) y el diafragma (3), donde el adaptador (2) está provisto de una porción de eje (21) en la que se forma un agujero de comunicación (21a) para comunicación entre el agujero de guía de presión (1a) y una porción de guía de presión formada en el diafragma (3) y una pestaña (22) que sobresale en una dirección radial de la porción de eje (21), y la unión (1) es calafateada con un borde periférico de la pestaña (22), donde la porción de eje (21) del adaptador (2) está situada de modo que su extremo se coloque sin contacto lejos de la unión (1) y el otro extremo se suelda al diafragma (3).

Description

Sensor de presión y método para fabricar el mismo.

La presente invención se refiere a un sensor de presión provisto de una unión y un diafragma, y un método de fabricarlo.

Se ha usado convencionalmente varios tipos de sensores de presión con el fin de detectar la presión de un fluido. Entre los sensores de presión se conoce un sensor de presión que convierte la presión de fluido en deformación a través de un diafragma, y posteriormente toma señales de la deformación como cambios de la resistencia eléctrica por medio de un extensímetro en el diafragma.

Se demanda una reducción del tamaño, poco peso y bajo costo para los sensores de presión en los campos donde se precisan alta exactitud y alta resistencia medioambiental como en aplicaciones en vehículos y aplicaciones de maquinaria de construcción.

W000/63665 describe un dispositivo de freno para sistemas de freno de vehículo que incorpora un sensor de presión del tipo convencional.

Un sensor de presión convencional está provisto de una unión montada en un tubo en la que fluye un fluido a medir y un diafragma soldado a la unión (por ejemplo, véase la referencia: Publicación de Patente japonesa número 11-173930, figuras 1 y 2).

La figura 5 representa una vista esquemática del ejemplo convencional.

Con referencia a la figura 5, el sensor de presión está provisto de una unión 101 hecha de acero inoxidable y un diafragma 102 hecho de acero inoxidable, y un agujero de guía de presión 101A que sobresale en la dirección axial está formado en la porción central de la unión 101. Un paso 101B está formado en la parte media de la unión 101.

El diafragma 102 está dispuesto para detectar presión del fluido introducido a través del agujero de guía de presión 101A e incluye un cuerpo de diafragma 102A en el que se ha formado un extensímetro (no representado) y una porción tubular 102B formada en un borde periférico del cuerpo de diafragma 102A.

Al montar el diafragma 102, un extremo de agujero de la porción tubular 102B apoya en una cara de extremo de la unión 101 y se efectúa soldadura manteniendo al mismo tiempo el estado de unión. Se forma una porción soldada 103 a lo largo de una periferia del diafragma 102.

Según la referencia, dado que se realiza soldadura con un montaje predeterminado situado cerca de una porción de unión entre la unión 101 y el diafragma 102, la proximidad de la porción periférica exterior de la porción de soldadura tiene que ser un espacio para la soldadura. Además, la porción soldada 103 necesita una holgura suficiente en altura del paso 101B de la unión 101 para operación de soldadura.

Por lo tanto, un sensor de presión requiere el espacio alrededor de la unión 101 para soldar el diafragma 102 a la unión 101, lo que limita la reducción del tamaño de un sensor de presión.

Además, tanto la unión 101 como el diafragma 102 se hacen de acero inoxidable, lo que restringe la reducción de peso de un sensor de presión y no obstante produce un incremento del costo.

La Patente de Estados Unidos número 5.939.637 y la solicitud de patente europea número 1.336.830 describen sensores de presión de tres piezas incluyendo un orificio de presión de una pieza formado de acero laminado en frío, un elemento sensor de acero inoxidable que tiene una pared lateral anular alargada y una junta tórica.

Una finalidad de la presente invención es proporcionar un sensor de presión que permite reducir el tamaño y el peso, y un método de fabricarlo.

Un sensor de presión según un aspecto de la presente invención incluye: una unión en la que se forma un agujero de guía de presión; un diafragma para detectar la presión de un fluido introducido a través del agujero de guía de presión; y un adaptador dispuesto entre la unión y el diafragma, en el que el adaptador está provisto de una porción de eje incluyendo un agujero de comunicación formado para intercomunicar el agujero de guía de presión y una porción de guía de presión dispuesta en el diafragma, y una pestaña que sobresale en una dirección radial de la porción de eje, estando dispuesta la porción de eje de tal manera que su extremo se coloque sin contacto lejos de la unión y su otro extremo se suelde firmemente al diafragma, y calafateándose el borde periférico de la pestaña con la unión.

Según otro aspecto de la presente invención, un método de fabricar el sensor de presión incluye los pasos de: soldar el diafragma al adaptador; a continuación, disponer la porción soldada entre el diafragma y el adaptador a colocar en el interior de una cara de extremo de la unión; y calafatear la pestaña del adaptador al que se suelda el diafragma con la unión.

En la disposición anterior de la presente invención, el diafragma se suelda al adaptador en una posición predeterminada; a continuación, el adaptador se pone en una posición predeterminada en la unión, y se empuja una parte predeterminada de la unión contra un borde periférico exterior de la pestaña por un montaje de calafateo, por lo que se efectúa calafateo con la unión.

Según la presente invención, el diafragma no se une directamente a la unión, sino que el diafragma se suelda primero al adaptador, y a continuación el adaptador se fija a la unión por calafateo. Por lo tanto, la operación de soldadura puede ser realizada en una posición lejos de una posición de la unión. Además, dado que la operación de calafateo de la unión al adaptador se realiza presionando una parte predeterminada formada con anterioridad en la unión contra el borde periférico exterior de la pestaña, no se precisa un espacio ancho cerca del adaptador para la operación de calafateo. Como resultado, dado que el espacio ancho no es necesario cerca del diafragma para fabricar el sensor de presión, se elimina un espacio desperdiciado, lo que permite reducir el tamaño del sensor de presión. Además, dado que es la unión la que se calafatea al adaptador, no es necesario que la unión sea de inoxidable. Se puede emplear un material barato y ligero para la unión, de modo que se pueda lograr la reducción de peso así como la reducción del costo del sensor de presión propiamente dicho.

Además, dado que el calafateo de la unión no se realiza directamente en el diafragma, se puede evitar el problema de que el esfuerzo se transmita al diafragma en la operación de calafateo.

Según la disposición de la presente invención, aunque se transmita una fuerza grande desde el adaptador a la unión para aproximar la porción de eje al agujero de guía de presión en la operación de calafateo, un extremo de la porción de eje del adaptador se coloca lejos de la proximidad del agujero de guía de presión. Por lo tanto, se puede hacer que el esfuerzo no sea transmitido al diafragma.

Además, es preferible que una junta tórica esté dispuesta entre la pestaña del adaptador y la unión.

Según la disposición de la presente invención, dado que un espacio entre la pestaña y la unión está sellado por la junta tórica, el fluido introducido en el agujero de guía de presión no escapa a un espacio en el lado del diafragma de la unión a través del espacio entre la pestaña y la unión. Por lo tanto, se puede evitar el deterioro del rendimiento del sensor de presión debido a escape del fluido.

La pestaña está constituida preferiblemente de modo que la relación entre la dimensión sobresaliente de la pestaña en una dirección radial y el grosor de la pestaña sea 1 o más para liberar el esfuerzo aplicado al diafragma por el calafateo.

Según la disposición anterior de la presente invención, dado que la dimensión sobresaliente de la pestaña en la dirección radial se puede hacer grande con relación a la dimensión de la pestaña en la dirección axial, la porción de calafateo de la pestaña puede estar situada en su borde periférico exterior más bien que cerca de la porción de eje de la pestaña. Por lo tanto, se reduce la transmisión a la porción de eje del esfuerzo debido a calafateo y se puede eliminar el problema de que se transmita al diafragma a través del adaptador el esfuerzo producido por la operación de calafateo.

Realizaciones de la presente invención se describirán ahora a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:

La figura 1 es una vista en sección transversal que representa un sensor de presión en una realización preferida de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal que representa un adaptador incluido en el sensor de presión.

La figura 3 es una vista en sección ampliada transversal de una porción principal en la figura 1.

La figura 4 es una vista que representa un ejemplo de modificación de la presente invención, correspondiente a la figura 3.

La figura 5 es una vista en sección transversal que representa una técnica relacionada.

A continuación se describirá una realización de la presente invención con referencia a los dibujos acompañantes.

Las figuras 1 a 3 muestran un sensor de presión en una realización de la presente invención.

La figura 1 es una vista en sección transversal que representa el sensor de presión. La figura 2 es una vista en sección transversal que representa un adaptador incluido en el sensor de presión. La figura 3 es una vista en sección transversal ampliada de una porción principal en la figura 1.

La figura 1 representa toda la disposición; el sensor de presión incluye una unión 1 dispuesta de manera que se pueda unir a un tubo (no representado) en el que fluye fluido a medir, un adaptador 2 dispuesto en la unión 1, un diafragma cilíndrico 3 con una parte inferior dispuesta en el adaptador 2, y una junta tórica 4 dispuesta entre el adaptador 2 y la unión 1.

La unión 1 incluye una porción roscada 11 dispuesta en su extremo y enroscada al tubo (no representado), y un cuerpo de unión en forma de copa 12 formado integralmente con la porción roscada 11, teniendo la unión 1 un agujero de guía de presión 1A formado a lo largo del eje central.

El cuerpo de unión 12 está provisto de una porción de colocación de junta tórica 12A que tiene una forma sustancialmente anular formada cerca de un extremo de agujero del agujero de guía de presión 1A.

Una porción de colocación de adaptador 12B en la que se coloca el adaptador 2, está formada en una porción periférica exterior de la porción de colocación de junta tórica 12A, estando en paralelo con la porción de colocación de junta tórica 12A. Una porción de calafateo 12C está formada en un borde periférico exterior de la porción de colocación de adaptador 12B, siendo la porción de calafateo deformable plásticamente por calafateo. La porción de calafateo 12C se forma en un estado vertical antes de calafatear el adaptador 2 (véase una línea imaginaria en la figura 3), por lo que el adaptador 2 se coloca lejos de la porción de calafateo 12C cuando el adaptador 2 se coloca en la porción de colocación de adaptador 12B. Una porción vertical 12D está formada en una porción periférica exterior de la porción de calafateo 12C y un borde periférico exterior 12E está formado en un borde periférico exterior de la porción vertical 12D.

Cualquier tipo de material se puede adaptar a la unión 1 a condición de que sea ligero de peso y suficientemente resistente, pero una aleación de aluminio es preferible en términos de peso ligero, y una aleación de cobre es preferible en términos de refuerzo de la porción roscada 11.

La figura 2 representa una estructura detallada del adaptador 2.

Con referencia a las figuras 1 y 2, el adaptador 2 está provisto de una porción de eje 21 dispuesta concéntricamente con la unión 1, una pestaña 22 que sobresale en la dirección radial en la posición casi media de la porción de eje 21, y una porción de colocación de diafragma 23 en la que se coloca el diafragma 3, todos los cuales se forman integralmente y hacen de acero inoxidable.

La porción de eje 21 está provista de un agujero de comunicación 21A que comunica con el agujero de guía de presión 1A de la unión 1, y el agujero de comunicación 21A se forma coaxialmente con el agujero de guía de presión 1A. Un extremo de la porción de eje 21 se coloca lejos de la porción de colocación de junta tórica 12A una dimensión predeterminada de modo que un extremo no interfiera con la porción de colocación de junta tórica 12A de la unión 1, y el otro extremo se suelda al diafragma 3.

Una cara de extremo de la porción periférica de la pestaña 22 se coloca en la porción de colocación de adaptador 12B y la otra cara de extremo de la porción periférica se fija por calafateo a la porción de calafateo 12C de la unión 1.

En la pestaña 22, una relación de una dimensión d que sobresale en la dirección radial a una dimensión t de la dirección axial deberá ser del rango de 1 a 3, más preferiblemente del rango de 1,5 a 2,5. En el caso de que la relación sea inferior a 1, el calafateo de la unión 1 origina el problema de la transmisión de esfuerzo a la porción de eje 21 porque la porción de calafateo 12C está excesivamente cerca de la porción de eje 21. En el caso de que la relación sea superior a 3, no se puede lograr satisfactoriamente la reducción del tamaño de los sensores de presión.

La porción de colocación de diafragma 23 está fijada a una cara de extremo del diafragma cilíndrico 3 por soldadura. En otros términos, se ha formado una porción de soldadura 5 a lo largo de una dirección circunferencial entre el diafragma 3 y la porción de colocación de diafragma 23.

El diafragma 3 está provisto de una porción tubular 31 unida a la porción de colocación de diafragma 23 en una cara de extremo y un cuerpo en forma de disco 32 hecho de acero inoxidable formado integralmente con la porción tubular 31 en la otra cara de extremo, y un espacio interior del diafragma 3 sirve como una porción de guía de presión 3A.

Un diámetro interior de la porción tubular 31 es igual a un diámetro exterior de la porción de eje 21 del adaptador 2, y la porción de guía de presión 3A comunica con el agujero de guía de presión 1A a través del agujero de comunicación 21A.

Un extensímetro (no representado) está dispuesto en la cara exterior de extremo del cuerpo en forma de disco 32. La deformación del cuerpo 32 correspondiente a la presión de fluido guiado a la porción de guía de presión 3A del agujero de guía de presión 1A es reconocida por el extensímetro y se detecta un valor de presión.

La junta tórica 4 está interpuesta entre la porción de colocación de junta tórica 12A de la unión 1 y la pestaña 22 del adaptador 2. La sección transversal de la junta tórica es de forma circular. La junta tórica 4 se dispone de manera que un extremo de la porción de eje 21 se introduzca en la junta tórica 4.

Obsérvese que la junta tórica 4 puede tener cualquier forma en sección transversal a condición de que la junta tórica 4 selle un espacio entre la porción de colocación de junta tórica 12A de la unión 1 y la pestaña 22 del adaptador 2, y se puede emplear, por ejemplo, una elipse, un cuadrángulo o análogos.

A continuación, se describirá un método de fabricación del sensor de presión de la presente realización.

En primer lugar, se forman con anterioridad la unión 1, el adaptador 2 y el diafragma 3 en formas predeterminadas y posteriormente se unen el adaptador 2 y el diafragma 3 y se suelda la porción de unión.

A continuación, la junta tórica 4 se coloca en la porción de colocación de junta tórica 12A de la unión 1 y además, la pestaña 22 del adaptador 2 se coloca en la porción de colocación de adaptador 12B de la unión 1.

En este estado, la porción de soldadura 5 del diafragma 3 con el adaptador 2 se coloca dentro de la unión 1. Entonces, la porción de calafateo 12C de la unión 1 es empujada en la pestaña 22 del adaptador 2 para calafateo usando una plantilla de calafateo o análogos (no representado) para fijar la pestaña 22 del adaptador 2 a la unión 1.

Se puede obtener las ventajas siguientes según la realización anterior.

(1) En un sensor de presión según la presente realización, el adaptador 2 dispuesto entre la unión 1 y el diafragma 3 se dispone de manera que tenga la porción de eje 21 y la pestaña 22 sobresaliendo en la dirección radial de la porción de eje 21, en la que la porción de eje 21 se sitúa de manera que un extremo de la misma se coloque lejos de la unión 1 y su otro extremo se suelda para fijarlo al diafragma 3, y el borde periférico de la pestaña 22 es calafateado por la unión 1. Debido a la disposición descrita anteriormente, el diafragma 3 no se une directamente a la unión 1, por lo que la operación de soldadura puede ser realizada en una posición ampliamente espaciada donde el equipo se dispone adecuadamente más bien que cerca de la unión 1. Además, la operación de calafateo no requiere un espacio ancho porque la operación de calafateo de la unión 1 al adaptador 2 se realiza presionando la porción de calafateo 12C formada con anterioridad en la unión 1 contra el borde periférico exterior de la pestaña 22. Además, dado que la soldadura no se tiene que realizar cerca de la unión 1, la posición de la porción soldada 5 se puede bajar. Consiguientemente, no se precisa un espacio ancho cerca del diafragma 3 para fabricar el sensor de presión; por lo tanto, se puede eliminar un espacio desperdiciado, lo que permite reducir el tamaño del sensor de presión. Además, el método de fijar el adaptador 2 a la unión 1 emplea calafateo en lugar de soldadura, lo que permite usar materiales baratos y ligeros tal como aleación de aluminio, aleación de cobre o análogos para las juntas, más bien que acero inoxidable, lo que permite reducir el peso y el costo del sensor de presión propiamente dicho.

Además, aunque se produce un esfuerzo grande y se transmite a la porción de eje 21 mediante la pestaña 22 en la operación de calafateo y, como resultado, la porción de eje 21 se deforma elásticamente, no hay posibilidad de que la porción de eje 21 choque con la unión 1 transmitiendo el esfuerzo al diafragma 3 dado que la porción de eje 21 del adaptador 2 se dispone de modo de su extremo se coloque lejos de la unión 1. Por lo tanto, se puede asegurar una exactitud alta y estabilidad a largo plazo del sensor de presión. Por el contrario, en el caso de que la operación de calafateo se realice en un estado en el que la porción de eje 21 del adaptador 2 contacte con la unión 1, la porción de eje
21 se deforma elásticamente interfiriendo con la unión 1, por lo que el esfuerzo puede ser transmitido al diafragma 3.

(2) La porción de eje 21 del adaptador 2 está dispuesta de modo que su extremo se coloque lejos de la unión 1. Por lo tanto, aunque se transmite una fuerza grande desde el adaptador 2 a la unión 1 en la operación de calafateo, y la porción de eje 21 se deforma elásticamente y se aproxima al agujero de guía de presión 1A, un extremo de la porción de eje 21 del adaptador 2 se inserta en el agujero de guía de presión 1A de la unión 1 y no contacta la unión 1. Consiguientemente, se puede asegurar una alta exactitud y estabilidad a largo plazo del sensor de presión.

(3) La junta tórica 4 dispuesta entre la pestaña 22 del adaptador 2 y la unión 1 sella el espacio entre la pestaña 22 y la unión 1, por lo tanto el fluido introducido en el agujero de guía de presión 1A no escapa al espacio interior de la unión 1 a través del espacio entre la pestaña 22 y la unión 1. En consecuencia, se puede evitar el deterioro de las prestaciones del sensor de presión debido a escape del fluido.

(4) Dado que la relación de una dimensión sobresaliente de la pestaña 22 en una dirección radial a una dimensión de la pestaña 22 en la dirección axial es 1 o más, la porción de calafateo de la pestaña 22 se puede colocar en el borde periférico exterior más bien que cerca de la porción de eje 21 de la pestaña 22. Por lo tanto, se reducen las ocasiones de transmisión del esfuerzo de calafateo a la porción de eje 21, lo que permite eliminar el problema de que el esfuerzo se transmite al diafragma 3 a través del adaptador 2 en la operación de calafateo. Por lo tanto, se puede asegurar alta exactitud y estabilidad a largo plazo del sensor de presión.

(5) Dado que la porción de colocación de adaptador 12B está dispuesta en la unión 1 para colocar la pestaña 22 del adaptador 2, la colocación del adaptador 2 con relación a la unión 1 se puede realizar fijamente, y así la operación de calafateo se puede realizar fácilmente.

Obsérvese que la presente invención se describe con referencia a la realización preferida, pero la presente invención no se limita a la realización anterior, y se incluyen en la presente invención las modificaciones dentro del alcance donde se pueda lograr una finalidad de la presente invención.

Por ejemplo, según la realización anterior, la porción de colocación de junta tórica 12A de la unión 1 se forma en paralelo con la porción de colocación de adaptador 12B, pero en la presente invención, la porción de colocación de junta tórica 12A de la unión 1 puede estar ahusada con relación al agujero de guía de presión 1A como se representa en la figura 4.

Además, en la realización preferida, la pestaña 22 se forma sustancialmente en la porción media de la porción de eje 21 y la porción de eje 21 sobresale de la pestaña 22, pero en la presente invención, la pestaña 22 se puede formar desde una cara de extremo de la porción de eje 21 a la porción media, de modo que una cara de extremo del adaptador 2 puede tener una forma sin escalones.

Claims (4)

1. Un sensor de presión, incluyendo:

una unión (1) en la que se forma un agujero de guía de presión (1a);

un diafragma (3) para detectar una presión de fluido introducido por el agujero de guía de presión (1a); y

un adaptador (2) dispuesto entre la unión (1) y el diafragma (3), donde

el adaptador (2) está provisto de una porción de eje (21) en la que se forma un agujero de comunicación (21a) para comunicación entre el agujero de guía de presión (1a) y una porción de guía de presión formada en el diafragma (3) y una pestaña (22) que sobresale en una dirección radial de la porción de eje (21), y

la unión (1) es calafateada con un borde periférico de la pestaña (22), donde

la porción de eje (21) del adaptador (2) está situada de modo que su extremo se coloque sin contacto lejos de la unión (1) y el otro extremo se suelda al diafragma (3).

2. El sensor de presión según la reivindicación 1, donde una junta tórica (4) está dispuesta entre la pestaña (22) del adaptador (2) y la unión (1).

3. El sensor de presión según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde una relación de una dimensión de la pestaña (22) que sobresale en la dirección radial a una dimensión de la pestaña (22) en la dirección axial se pone de manera que sea 1 o más para liberar el esfuerzo aplicado al diafragma (3) por calafateo.

4. Un método de fabricación del sensor de presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, incluyendo los pasos de

soldar el diafragma (3) al adaptador (2);

a continuación disponer la porción soldada (5) entre el diafragma (3) y el adaptador (2) a colocar dentro de una cara de extremo de la unión (1); y

calafatear la unión (1) con la pestaña (22) del adaptador (2) a la que se suelda el diafragma (3).