ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК G01L9/06 G01L13/02 

Изобретение относится к измерительному преобразователю разницы давлений с разделенным поперек его продольной оси на две части внутренним корпусом, между двумя частями корпуса которого закреплена несущая датчик давления центральная мембрана и одна часть корпуса которого содержит в отверстии электрический ввод, который внешней насадкой лежит в расширении отверстия.

В известном измерительном преобразователе разницы давлений [1] принимающее электрический ввод отверстие проходит поперек продольной оси измерительного преобразователя снаружи внутрь. Отверстие расширено в направлении наружу, так что электрический ввод внешней насадкой может прижиматься относительно внутреннего выступа. Между внешней насадкой и выступом вложено - кольцо, чтобы осуществить надежное уплотнение наружу. Так как в известном измерительном преобразователе разницы давлений на электрический ввод воздействует полное статическое давление внутри измерительного преобразователя, против внешней насадки электрического ввода внутри отверстия навинчена массивная гайка.

В основе изобретения лежит задача создания измерительного преобразователя разницы давлений, который может сравнительно легко изготовляться относительно расположения электрического ввода.

Для решения этой задачи в измерительном преобразователе разницы давлений описанного выше вида согласно изобретению отверстие проходит параллельно относительно продольной оси и содержит на своем обращенном к другой части корпуса конце расширение; на своем обращенном от другой части корпуса конце отверстие переходит в ведущее наружу поперечное отверстие; между датчиком давления и электрическим вводом проходит ленточная проводящая пленка, которая проложена с помощью изгиба рядом с датчиком давления вплотную к центральной мембране и образует петлю в области электрического ввода.

Из [2] хотя и известно измерительное устройство для измерения давления с размещенным в параллельном продольной оси измерительного преобразователя отверстии электрическим вводом, который внешней насадкой лежит в обращенном к сжимающей нагрузке расширении отверстия, которое со своей стороны на своей обращенной от сжимающей нагрузки стороне переходит в ведущее наружу поперечное отверстие, однако в этом измерительном устройстве на центральной мембране не установлено никакого датчика давления. Более того, в известном устройстве датчики давления и разности давлений закреплены параллельно продольной оси измерительного преобразователя так, что их электрические выводы лежат рядом друг с другом в одной плоскости. Своими электрическими выводами датчики соответственно через ленточный проводник соединены с расположенным также параллельно оси рядом с датчиками электрическим вводом.

Далее из [3] известно соединение пьезорезистивного датчика давления относительно его проволочных выводов непосредственно с подводящими проводами на отрезке материала пластмассовой пленки, однако там не идет речь о том, чтобы простым образом соединять с электрическим вводом полностью изготовленный, снабженный контактной платой и корпусом датчик давления.

Преимущество соответствующего изобретению измерительного преобразователя разницы давлений заключается в том, что, несмотря на крепление датчика давления на центральной мембране путем расположения отверстия и его выполнения, электрический ввод своей внешней насадкой прижимается статическим внутренним давлением относительно образованного расширением отверстия выступа, за счет чего сжимающая нагрузка электрического ввода статическим внутренним давлением может улавливаться частью корпуса. Массивное привинчивание для улавливания воздействующего на электрический ввод статического давления поэтому в случае соответствующего изобретению измерительного преобразователя разницы давлений не является необходимым. При этом за счет петли ленточной проводящей пленки ленточная проводящая пленка после ее гальванического соединения с датчиком давления простым образом может также спаиваться с электрическими выводами электрического ввода, поскольку доступ к этому месту пайки особенно хорошо обеспечивается путем раскрытия петли.

Расположение воспринимающего электрический ввод отверстия и размещение самого электрического ввода позволяют в случае соответствующего изобретению измерительного преобразователя разницы давлений выгодным образом сваривать электрический ввод в области его внешней насадки с частью корпуса. Сварное соединение служит при этом исключительно для уплотнения наружу внутреннего пространства соответствующего изобретению измерительного преобразователя разницы давлений; сжимающим нагрузкам место сварки не подвергается, так что оно не должно удовлетворять требованиям высокого качества.

Другое преимущество соответствующего изобретению измерительного преобразователя разницы давлений усматривается в том, что за счет изгиба рядом с датчиком давления простым образом могут исключаться воздействия свободы движения центральной мембраны или соответственно размещенного на ней датчика давления.

На фиг. 1 показано продольное сечение соответствующего изобретению измерительного преобразователя разницы давлений; на фиг. 2 - в разобранном виде область частей внутреннего корпуса измерительного преобразователя разницы давлений согласно фиг. 1.

Представленный на фиг. 1 измерительный преобразователь разницы давлений имеет внутренний корпус 1, который содержит верхнюю (на фиг. 1) часть корпуса 2 и нижнюю (на фиг. 1) часть корпуса 3. Часть корпуса 2 содержит центральную выемку 4; также и другая часть корпуса 3 снабжена другой центральной выемкой 5. В образованном центральными выемками 4 и 5 полом пространстве находится датчик давления 6, который закреплен на центральной мембране 7. Центральная мембрана 7 закреплена известным образом с помощью сварки между частями корпуса 2 и 3 внутреннего корпуса 1 на внешнем крае 8.

Датчик давления 6 может быть, например, выполнен так, как это описано в публикации G.Ehrler. Пьезорезистивные кремниевые элементарные датчики давления. АМА-семинар по микромеханике, - Хайдельберг, 14.-15.03.89, с. 81 - 95. Датчик давления состоит из известного чувствительного элемента 9 и также известным образом размещен на контактной плате 10. Его электрические выводы, как это подробно поясняется в связи с фиг. 2, соединены через ленточную проводящую пленку 11 с электрическим вводом 12.

Центральная выемка 4 одной части корпуса 2 через внутренний канал 13 известным образом соединена с передачей давления через разделительную мембрану 14 с форкамерой 15, к которой через отверстие 16 подводится давление. Форкамера 15 образована выемкой во внешней крышке корпуса 17.

Соответственно следующая центральная выемка 5 другой части корпуса 3 через следующий внутренний канал 18 и следующую разделительную мембрану 19 соединена с передачей давления со следующей форкамерой 20, в которую через отверстие 21 вводится дополнительное давление. Форкамера 20 образована следующей крышкой корпуса 22, которая зажата через стяжные шпильки 23 и 24 с другой крышкой корпуса 17 с промежуточным вложением -колец 25 и 26.

Внутри внутренних каналов 13 и 18 обеих частей корпуса 2 и 3 находится известным образом масло, которое заполняется известным образом через каналы 27 и 28; эти каналы 27 и 28 затем плотно закрываются с помощью только схематически представленных запирающих устройств 29 и 30.

Как видно из фиг. 1, часть корпуса 2 содержит отверстие 31 параллельно продольной оси 32 измерительного преобразователя разницы давлений. Это отверстие 31 снабжено на обращенном к другой части корпуса 3 конце расширением 33. Электрический ввод 12 содержит соответствующую насадку 34 на внешнем металлическом цилиндре 35 электрического ввода 12. Внешней насадкой 34 электрический ввод 12 прижимается относительно выступа 36, который образован расширением 33.

Электрический ввод 12 содержит заделанные в стеклянном теле 37 электрические контактные штифты 38, которые с обеих сторон выступают из электрического ввода 12. Поэтому существует возможность соединять нижние на фиг. 1 концы 39 контактных штифтов 38 с ленточной проводящей пленкой 11, которая после изгиба проходит в плоскости параллельно к центральной мембране 7 и образует вокруг керамического тела 40 петлю 41, чтобы своим ведущим обратно в направлении к датчику давления 6 концом быть припаянной к контактным штифтам 38. Другую керамическую деталь 42 предварительно вдвигают над концами 39 контактных штифтов 38. На верхнем конце (фиг. 1) контактные штифты 38 также соединены пайкой с проводящими дорожками на следующей ленточной проводящей пленке 43. Эта следующая ленточная проводящая пленка 43 ведет наружу через поперечное отверстие 44, которое простирается до отверстия 31.

В представленном на фиг. 1 измерительном преобразователе разницы давлений пространство ниже электрического ввода 12 нагружено статическим давлением, которое вследствие этого воздействует также на электрический ввод 12. Воздействующая тем самым на электрический ввод 12 нагрузка передается через внешнюю насадку 34 на часть корпуса 2, так что простой сварной шов в области внешней насадки является достаточным, чтобы обеспечить здесь только уплотнение внутреннего пространства измерительного преобразователя разницы давлений наружу. Дальнейшие меры для улавливания статического давления в области электрического ввода не требуются.

Из фиг. 2, на которой совпадающие с фиг.1 детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями, можно видеть, что с центральной мембраной 7 связан датчик давления 6, после того как он уже снабжен контактной платой 10. Для изоляции датчика давления б, снабженного, как правило, металлическим корпусом, относительно ленточной проводящей пленки 11 служит керамическая плата 50, которая имеет выемки в соответствии с расположением электрических присоединительных штифтов 51 датчика давления 6.

После припаивания ленточной проводящей пленки 11 в ее области 52 с присоединительными штифтами 51 датчика давления 6 устанавливают керамическую защитную плату 53, чтобы достигнуть изоляции датчика давления 6 при сильных отклонениях центральной мембраны 7 относительно части корпуса 2.

С другой стороны перед дальнейшим соединением частей корпуса 2 и 3 внутреннего корпуса 1 в отверстие 31 части корпуса 2 вставляют электрический ввод 12, а с концом 54 следующей проводящей пленки 43 спаивают контактные штифты 38. В заключение следующую керамическую деталь 42 надвигают на не показанные на фиг. 2 концы 39 контактных штифтов 38 электрического ввода 12 и после этого производят припаивание другого конца 55 ленточной проводящей пленки 11. При этом размещение предпринимают таким образом, что вокруг керамической шайбы 40 образуется петля 41 ленточной проводящей пленки 11; шайба 40 служит при этом для того, чтобы предотвратить сминание ленточной проводящей пленки 11 в области петли.

Когда монтаж настолько продвинут, части корпуса 2 и 3 внутреннего корпуса при закреплении центральной мембраны 7 с датчиком давления 6 можно соединять с помощью сварки.

Изобретение относится к измерительному преобразователю разности давлений с разделенным на две части поперек его продольной оси внутренним корпусом, между двумя частями корпуса которого закреплена несущая датчик давления 6 центральная мембрана 7. Одна часть корпуса содержит в отверстии электрический ввод, который внешней насадкой лежит в расширении отверстия и соединен ленточной проводящей пленкой 11 с электрическими выводами датчика давления 6. Для упрощения изготовления такого измерительного преобразователя относительно электрического ввода отверстие 31 расположено параллельно продольной оси 32 измерительного преобразователя. Отверстие 31 имеет на своем обращенном к другой части корпуса 3 конце расширение 33 и переходит на своем обращенном от другой части корпуса 3 конце в ведущее наружу поперечное отверстие 44. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Измерительный преобразователь разности давлений, содержащий разделенный на две части поперек к его продольной оси внутренний корпус, закрепленную между двумя частями корпуса центральную мембрану с закрепленным на ней датчиком давления с электрическими выводами и электрический ввод с внешней насадкой, расположенный в отверстии, выполненном в одной из частей корпуса, при этом отверстие снабжено на конце расширением, образующим выступ, к которому прижата внешняя насадка электрического ввода, отличающийся тем, что в него введена ленточная проводящая пленка, размещенная между датчиком давления и электрическим вводом и соединяющая электрические выводы датчика с электрическим вводом, а отверстие, выполненное в одной из частей корпуса, расположено параллельно продольной оси преобразователя, расширение выполнено на конце отверстия, обращенном к другой части корпуса, при этом отверстие на другом своем конце переходит в ведущее наружу поперечное отверстие, причем ленточная проводящая пленка расположена вплотную к центральной мембране и с помощью изгиба проходит рядом с датчиком давления, а в области электрического ввода образует петлю. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в нем электрический ввод в области своей внешней насадки сварен с частью корпуса.