[发明专利]压力传感器

说明书

本发明涉及一种压力传感器（Druckanfnehmer），特别是一种测量高压力的压力传感器，它由一固定在一构件的测量孔中的支承部分组成，并用与它固定结合的感应部分以安装一感应元件，该元件至少与一用于测量压力的加载膜间接接触，由此，感应部分有一密封范围，以使压力传感器与测量孔相密封。

根据已知技术的压力传感器已例举于欧洲专利EP-A10230491（如图1）中，表明了其技术水平。压力传感器被固定在一围绕着一测量室的构件（如液压管道，喷射管道，爆炸或燃烧室）中的测量孔中，测量孔有一小直径的下方孔截面和一大直径的上方孔截面。孔截面的过渡区有一台阶，与它直接保持密封接触的是用于密封测量室的环绕感应部分凸缘的密封区或密封范围。密封区的密封可通过密封区自身或通过一附加的密封（垫）实现。台阶应精确地垂直于测量孔中的螺纹孔轴线。

具有大直径的孔截面有一内螺纹，与它相应的有一压力传感器的支承部分的外螺纹，这样便于能将它固拧于测量孔中。

感应部分内装有一特别的感应元件，这里最好是一个或多个合适的压电测量元件，其电负荷经过一通过支承部分延伸的信号导管向外引出。压力传感器的露置测量压力的介质的下端面上包住了一内部厚膜件，它将通过介质压力产生的力传到感应元件上。

感应部分以其朝向支承部分的上方平端面与支承部分的一平面装置表面邻接，且两者焊合在一起。通过感应部分的平端面而限定的分界面垂直于压力传感器的中心轴线而延伸。

为了达到足够的密封效果的目的，感应部分的密封表面要以高压力压配于测量孔的台阶。为此，当拧入压力传感器时，就会引起相应的较大的起动转矩，该转矩约大至60牛顿米。由此而引起的较大的密封力也作用于感应部分上，此时，值得注意的是：开始提出的，测量孔中的台阶必须精确地垂直于螺纹轴线的这一要求，就不能始终满足其足够的精度要求，由此，就会在感应部分的凸缘上引起不均匀的力的分布。其结果是：感应部分的承载情况是不相同的-首先，新安装的情况就不相同-这样，就产生误差信号。另外，在拧入压力传感器时，在感应范围内会产生较大的扭转应力，这也同样不利于测量结果。

根据开始提及的欧洲专利EP-A10230491（如图2所示），获悉另一种压力传感器，它可解决上述问题。为此，支承部分有一密封凸肩，它与测量孔中的台阶相接触而形成一特殊的密封位置。支承部分也有一沿轴向的、越过密封凸肩向外突出的管状台阶，感应部分就和该台阶相焊合。这样，安装和密封力传递到感应部分的感应器上的情况就因此而得以减少。然而，利用这种结构，也不能避免在密封围绕感应部分和与该部分焊合的管状台阶中的扭转力的杂散现象，或消除在密封凸肩区域中的不均匀的力的分布现象。

上述本发明的任务是继续改进压力传感器的现有技术，这种改进后的压力传感器，其感应部分的密封表面的密封圆周面以比较恒定的力压配于测量孔的台阶上，从而能进一步消除扭转力对感应部分或感应元件的影响。

按照本发明，该任务可通过如下设计解决，即支承部分的凸肩和拧入测量孔中的夹具的台阶的两相配合的台阶表面为圆锥面，其母线和支承部分的纵轴线相交，或是球体面的一部分，其中心点位于感应部分的纵轴线上。这样，相配合的两表面将夹具的压紧力传递到支承部分上，从而能使支承部分的纵轴相对于测量孔内壁的螺纹孔轴线的偏斜变得较小。

由此，支承部分的一种微小的偏斜能与测量孔中的台阶的平面相配合，这样，压紧力就均匀地分布。由于支承部分及与它连结的感应部分装配时于密封状态下不发生转动，因此，在此位置时也不会产生扭转力。

按照本发明的意图，下面情况是必然而可能的，即只有一个表面呈圆锥形或是球面的一部分，以及配置的、未作硬化处理的表面才能通过夹紧螺栓的拉紧变形为圆锥形或球面形表面。

当按照本发明在相互配合的表面之间置入一种耐高压的润滑剂膜之后，则夹具在支承部分上轻微拧入时产生的扭转力，能被此膜补偿掉。

夹具可作为夹紧螺栓使用，其中心孔中穿进支承部分的一个凸肩部分，从而在夹紧螺栓与凸肩之间出现一个朝着补偿元件的方向变小的环状间隙。该圆锥状环形间隙使支承部分在夹紧螺栓中产生偏斜而运动的自由度很小。

按照本发明，可在相互配合的表面之间置入一种塑性可变形的补偿元件，由此，本发明作了如下改进，与可变形的补偿元件相接触的夹具表面或支承部分的台阶呈现为半圆形或有棱角的高峰部分，而被压入补偿元件。例如密封环的持久的变形能按照压力传感器的结构考虑测量压力传感器在测量孔中的偏心或偏斜。