專利名稱：測定液壓壓力的壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于測定液壓壓力的壓力傳感器，包括一可連接在壓力傳感接頭上的連接元件和一傳感器殼體，在其內部設有一液電式壓力換能器，所述壓力換能器由靠緊壓力傳感接頭的液壓壓力加載并將液壓壓力轉換為壓力的電信號。按照本發明的壓力傳感器特別用于采礦液壓裝置，其處于固有安全的功率范圍內，并且優選用于水壓或油壓的裝置。
背景技術：
這種型式的壓力傳感器在采礦中用于測定采礦液壓裝置的壓力，例如移動式支架的支柱的或其他液壓系統或液壓傳動的壓力，這些在井下屢見不鮮的裝置或系統。借助于壓力傳感器可以將測定的壓力值送向例如在一遠處的遙控臺等等上的遙控顯示。
這種型式的壓力傳感器例如由DE 39 37 573 A1或DE 296 15 534 U中是已知的。在這些已知的壓力傳感器中，作為壓力換能器采用包括一電阻應變片裝置的金屬膜片。這樣的構造的缺點是，在要測定的壓力很高時和環境溫度的溫度波動時可能較快地喪失壓力換能器的校準，因為在出現壓力峰值或溫度波動時金屬膜片本身發生形狀變化和/或位置變化，從而其可能導致從電阻應變片提供的測定結果一直到測量信號的虛假。其結果是，壓力換能器在已知的壓力傳感器中必須較經常地更換或必須很費事地重新校準。
發明內容
本發明的目的是，避免這些缺點并提供一種壓力傳感器，其在很長的使用期限內確保高的測量精度，而不必為此更換壓力換能器或重新校準。
該目的利用本發明這樣來達到，即壓力換能器具有一陶瓷的測壓單元。
采用陶瓷的測壓單元的優點是，其對溫度波動畢竟只是在很小的程度上產生反應，沒有永久變形，而且對大的壓力峰值也是沒有永久變形地作出反應。此外在采用本發明的陶瓷測壓單元時通常不會導致測量信號的漂移。因此為了確保具有高測量精度的長的使用期限，在首次投產前對傳感器進行一次校準就足夠了。
優選地，陶瓷測壓單元主要包括一陶瓷體與至少一個在其上設置的應變測量元件。陶瓷體合乎目的地可拆式固定于傳感器殼體中，從而在需要時易于將其拆出和再裝入。為此，業已證明有利的是，將傳感器殼體構造成多件式的并具有兩個可相互螺紋連接的殼體部件，在它們之間夾緊陶瓷體或容納它的連接元件。
可以將陶瓷體設置成使其安裝于傳感器殼體的容納孔中或者是連接元件插入傳感器殼體內的部分中。其中，若陶瓷體借助于一螺紋環固定于容納孔則是特別有利的。為了考慮到不利的環境條件，如一般在井下所呈現的，有利的是將陶瓷體借助于時效硬化的澆鑄物料鑄于容納孔中。
在傳感器殼體中可以設置一(高集成的)放大電路和/或一前置電子系統。其中前置電子系統的任務特別是為高集成的放大電路提供恒定的電壓并且確保整個電路的固有安全性。放大電路和/或前置電子系統合乎目的地優選與陶瓷體一起鑄于傳感器殼體中或者是連接元件插入傳感器殼體內的部分中。
傳感器殼體可以按本身已知的方式設有一可由其外面接近的電插接件，其與至少一個應變測量元件或其上連接的放大電路相連接。當在傳感器殼體內設置一可從外面接近的放大電子系統的信息接口時，得到本發明的非常有利的構造。由此就有可能為前置電子系統配置其他的功能。這樣，例如可以通過從壓力傳感器的外面可接近的信息接口重新數字調節傳感器的測量范圍，該信息接口可以是總線(BUS)。
優選地，陶瓷體相對于連接元件借助于至少一個O型密封圈等密封，以便防止濕氣和灰塵達到敏感的測量元件。一種非常有利的構造是，其中連接元件具有一導入壓力液體的圓柱孔，在該圓柱孔內可移動式安裝一介質抑制裝置，例如用螺紋連接于圓柱孔內。如果在壓力傳感器的使用過程中例如在超過系統中的最大壓力時可能導致陶瓷測量單元破裂，那么突然通過圓柱孔流動的壓力液體就會撕掉介質抑制裝置的一封口元件，于是該圓柱孔在一為此設置的狹窄位置緊密地關閉并有效地阻止壓力液體向壓力傳感器內部的繼續流動。
本發明的其他的特征和優點可由以下描述和附圖得出，其中以實例更詳細地說明本發明的一優選的實施形式。該附圖示出本發明的壓力傳感器的縱剖面圖。
具體實施例方式
圖中10表示壓力傳感器總體，如用于測定井下的采礦液壓系統的液壓壓力，其處于固有安全的電功率范圍內。壓力傳感器10具有一可連接在(未示出的)液體缸等的壓力傳感接頭上的連接元件11和一傳感器殼體12，在其內部設有一液電式壓力換能器13。該壓力換能器經由沿通過連接元件11延伸的壓力通道14由緊靠壓力傳感接頭的液壓壓力加載并將壓力值轉換為電測量信號，可以將該信號導向一控制裝置、一遠處的測量臺或一遙控顯示。
按照本發明，壓力換能器13具有一陶瓷的測壓單元15，其主要包括一大致圓形的陶瓷體16與其上設置的多個電阻應變片17，后者以適合的方式安裝在陶瓷體16上。為了陶瓷體16在傳感器殼體12內的固定，連接元件11在其插入殼體內部的一端設有一沉孔式延伸部18，其直徑在底部符合陶瓷體的外徑，在該延伸部內插入陶瓷體16與其上固定的電阻應變片17；一在該延伸部的上部設置的螺紋19和擰入其中的防護環20，其一直擰到與陶瓷體16的上面接觸，由此使陶瓷體軸向固定于延伸部18中而不可能掉落并且承受介質的壓力。
陶瓷體相對于壓力通道14用橡膠或其他彈性材料制成的O型密封圈或R形密封圈密封。借此確保；沒有任何在通道14中的液體能在陶瓷體的側面進入陶瓷體與延伸部的壁之間并可能繼續流入傳感器殼體的內部，而只能進入陶瓷體的中心測量室22。一在壓力通道中可軸向移動式安裝的并通過螺紋連接(未示出)固定于其中的介質抑制元件23防止在陶瓷測量單元失效的情況下壓力液體可能流入壓力傳感器的內部并由那里流入周圍環境。如果陶瓷測量單元發生破裂，則突然的壓力液體以高速并在高壓下流過壓力通道并且此時撕掉介質抑制元件的前部頂端。撕掉的頂端由流動的壓力液體一直帶向壓力通道的狹窄部分24，于是其噴嘴針式地持久關閉該狹窄部分24，從而壓力液體不再能進入壓力傳感器的內部并因此也不能由其流出。
如由圖可清楚看到的，在陶瓷體的上面除電阻應變片17外還用未更詳示出的適合的裝置固定一測量放大電路25。為了防止濕氣和灰塵以及提高機械承載能力，壓力換能器與其上安裝的放大電路一起用適合的澆鑄劑例如合成樹脂鑄于延伸部18中。
在澆鑄劑26和延伸部的螺紋19的上面嵌入一薄板27連同一前置電子系統28，其經由多個接觸針29與測壓單元或其放大電路相連接。由前置電子系統將多個連接導線30引向一在壓力傳感器10的后(上)端設置的、可從外面接近的電插接件31，其上可連接常用的連接電纜(未示出)。
為了保持處于傳感器殼體內部的各部件是可接近的，將傳感器殼體12做成多件式的，其包括一后面的具有電插頭件的插頭蓋32，此插頭蓋從后面套裝到連接元件11上，一直與止擋凸緣34接觸，其間設置有一O型密封圈33；還包括一鎖緊螺母35，其從前面越過連接元件11套裝并且在止擋凸緣夾緊的情況下擰緊到插頭蓋32上的外螺紋36上。
通過將一陶瓷體用作為電阻應變片的支承元件，以特別有效的方式避免了在本發明的傳感器的環境溫度中的溫度波動對壓力測定的測量結果的不利影響。同樣不會導致由于測壓單元上的永久的材料變形引起的誤差，這歸因于陶瓷支承體的特別有利的材料選擇，也部分歸因于介質抑制活塞，其可以有效地阻止系統中不允許的過高壓力峰值。
在有利的進一步設計中，壓力傳感器還可以設有一可從傳感器外面接近的、連接前置電子系統的信息接口，例如一數字的接口，從而其不需打開傳感器殼體就可以重新為前置電子系統的調節參數編程序。
權利要求
1.用于測定液壓壓力的壓力傳感器，包括一可連接在壓力傳感接頭上的連接元件和一傳感器殼體，在其內部設有一液電式壓力換能器，所述壓力換能器由靠緊壓力傳感接頭的液壓壓力加載并將液壓壓力轉換為壓力的電信號，其特征在于，所述壓力換能器(13)具有一陶瓷的測壓單元(15)。
2.按照權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器用于采礦液壓裝置，其處于固有安全的功率范圍內。
3.按照權利要求1或2所述的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器用于水壓或油壓的裝置。
4.按照權利要求1至3之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，所述陶瓷測壓單元(15)主要包括一陶瓷體(16)與至少一個在其上設置的應變測量元件(17)。
5.按照權利要求1至4之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，所述陶瓷體(16)可拆式固定于傳感器殼體(12)中。
6.按照權利要求5所述的壓力傳感器，其特征在于，傳感器殼體(12)做成多件式的并具有兩個可相互固定的殼體部件(32、35)，在它們之間夾緊陶瓷體(16)或容納陶瓷體的連接元件(11)。
7.按照權利要求1至6之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，陶瓷體(16)安裝于傳感器殼體的容納孔(18)中或者是連接元件(11)插入傳感器殼體內的部分中。
8.按照權利要求7所述的壓力傳感器，其特征在于，陶瓷體(16)借助于一安全元件(19)固定于容納孔(18)中。
9.按照權利要求7或8所述的壓力傳感器，其特征在于，陶瓷體(16)借助于時效硬化的澆鑄物料(26)鑄于容納孔(18)中。
10.按照權利要求1至9之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，在傳感器殼體(12)中設有一放大電路(25)和/或一前置電子系統(28)。
11.按照權利要求10所述的壓力傳感器，其特征在于，放大電路(25)和/或前置電子系統(28)優選與陶瓷體(16)一起鑄于傳感器殼體中或者是連接元件(11)插入傳感器殼體內的部分中。
12.按照權利要求1至11之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，傳感器殼體(12)設有一可從其外面接近的電插接件(31)，其與至少一個應變測量元件(17)或者是其上連接的放大電路(25)或前置電子系統(28)相連接。
13.按照權利要求1至12之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，在傳感器殼體(12)上設有一可從外面接近的前置電子系統(28)的信息接口。
14.按照權利要求1至13之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，陶瓷體(16)相對于連接元件(11)借助于至少一個O型密封圈(21)等等密封。
15.按照權利要求1至14之一項所述的壓力傳感器，其特征在于，連接元件(11)具有一加入了壓力液體的圓柱孔(14)，該圓柱孔中裝有一介質抑制裝置(23)。
全文摘要
本發明涉及一種壓力傳感器(10)，用于在采礦液壓裝置上測定液壓壓力，其處于固有安全的功率范圍內。所述壓力傳感器設有一可連接在壓力傳感接頭上的連接元件(11)和一傳感器殼體(12)，在其內部設有一液電式壓力換能器(13)，后者由靠緊壓力傳感接頭的液壓壓力加載并將液壓壓力轉換為壓力的電信號。為了確保在很長的使用期限內具有高的測量精度，而不必為此更換壓力換能器(13)或重新校準，本發明規定壓力換能器(13)具有一陶瓷的測壓單元(15)。
文檔編號G01L7/02GK1508525SQ200310101270
公開日2004年6月30日 申請日期2003年10月16日 優先權日2002年12月18日
發明者塞巴斯蒂安·M·蒙德里, 賴納·福蘭克, 延斯·蒂舍特, 于爾根·徹佩, 徹佩, 塞巴斯蒂安 M 蒙德里, 福蘭克, 蒂舍特 申請人:Dbt自動化有限公司