專利名稱：包括相對(duì)于測(cè)量區(qū)的密封的傳感器，特別是壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是壓力傳感器，包括具有權(quán)利要求1前序部分的特征的在一傳感器裝置與一殼體之間的空間中的密封件，用以相對(duì)于測(cè)量區(qū)密封面在其間的空間，并涉及一種用于組裝這樣的傳感器的方法。
背景技術(shù)：
一種這樣的傳感器例如由DE 42 34 290 A1是已知的。
一般已知的傳感器，特別是壓力傳感器具有一殼體，其中裝有一傳感器裝置用以測(cè)定一測(cè)量區(qū)內(nèi)的參數(shù)，該測(cè)量區(qū)一般是一容器的內(nèi)腔，其中容器具有一通孔，傳感器通過該通孔，使前面的傳感器裝置伸入容器的內(nèi)腔或與其接觸。為了相對(duì)于容器的內(nèi)腔中的介質(zhì)密封傳感器殼體的內(nèi)腔，在殼體的一前壁與實(shí)際的傳感器裝置之間安裝一密封件。常用的特別是圓柱形壓力傳感器元件的密封件例如由陶瓷材料制成，其中是彈性體制成的O型圈或成型密封件。
在O型圈密封件的應(yīng)用中例如將一彈性體徑向夾緊在兩個(gè)平行的圓柱面之間，亦即傳感器殼體的內(nèi)壁與傳感器裝置的側(cè)面外壁之間。為了在負(fù)壓條件下O型圈不被從作為傳感器裝置的壓力傳感器元件上吸進(jìn)測(cè)量區(qū)，即容器的內(nèi)腔，這樣的殼體具有一用于密封件的擋肩。通過由擋肩使密封件相對(duì)于傳感器前面復(fù)位，但在傳感器裝置的外面的前壁與面對(duì)其的殼體側(cè)擋肩的壁之間形成一不符合要求的空的間隙。該間隙妨礙這樣的密封方案可應(yīng)用于無菌的應(yīng)用，即不允許沉積任何的細(xì)菌。
用于無菌的過程連接或測(cè)量區(qū)的已知密封利用所謂的成型密封件來實(shí)現(xiàn)，其中成型密封件構(gòu)成為使得在傳感器裝置與傳感器的殼體之間不形成任何間隙，在該間隙內(nèi)可能沉積細(xì)菌菌落。但其缺點(diǎn)在于，該成型密封件在溫度升高時(shí)由于溫度引起的體積膨脹從間隙內(nèi)擠進(jìn)測(cè)量區(qū)而在冷卻時(shí)再次復(fù)位，因此損壞彈性體。另一缺點(diǎn)是，對(duì)于密封件取決于確定相應(yīng)的可供使用性的彈性體混合物，每一彈性體混合物在收縮程度上是不同的，因此對(duì)每一具有改變的收縮特性的新混合物必須制造一自身的模具，用以制造特定的成型密封件或在關(guān)于尺寸標(biāo)準(zhǔn)化的成型密封件時(shí)相應(yīng)地用于制造傳感器部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)在實(shí)際的傳感器裝置與殼體之間在向測(cè)量區(qū)的過渡區(qū)內(nèi)的密封改進(jìn)一種傳感器的構(gòu)造。特別是應(yīng)為無菌目的提供一種壓力傳感器元件的密封件，其實(shí)現(xiàn)無間隙的要求。此外目的應(yīng)在于可以具有簡(jiǎn)單的密封件的密封。
該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的傳感器，特別是壓力傳感器來達(dá)到。按方法以權(quán)利要求11的步驟制造這樣的傳感器。
一特別優(yōu)選的壓力傳感器具有一殼體，在其前面的部分借助于一傳感器裝置的固定裝置來固定一傳感器裝置，其中傳感器裝置在前面面向一測(cè)量區(qū)，特別是與測(cè)量區(qū)或過程連接(Prozessanschluβ)連通。在傳感器裝置的一圓周壁與殼體的一內(nèi)面的殼體壁之間構(gòu)成一自由空間，其中安裝一密封件，用以相對(duì)于測(cè)量區(qū)密封傳感器的內(nèi)腔。其中該自由空間向前面的那邊成圓錐形縮小，其中將密封件借助于一設(shè)置在密封件后面的夾緊裝置向前，亦即向測(cè)量區(qū)的方向壓入逐漸縮小的空間內(nèi)。成圓錐形縮小的空間的壁因此構(gòu)成密封件的支座，從而密封件只能以一要求的許可的尺寸突入測(cè)量區(qū)。通過這樣的裝置以簡(jiǎn)單的方法達(dá)到間隙的完全密封，同時(shí)在測(cè)量過程中或結(jié)合測(cè)量過程中密封件的膨脹和收縮時(shí)同樣避免密封件的損壞。特別是在將一具有圓柱形傳感器裝置的傳感器用在這樣的裝置中時(shí)，作為密封件可以采用商業(yè)通用的密封件作為O型圈密封件。
有利的構(gòu)造是各從屬權(quán)利要求的目標(biāo)。
有利的是，夾緊裝置具有一間隔元件，其在一特別優(yōu)選的實(shí)施形式中構(gòu)成為間隔環(huán)。其中該間隔元件可以是夾緊裝置的整體部分。但優(yōu)選間隔元件作為獨(dú)立的構(gòu)件，因?yàn)檫@樣的間隔元件可以針對(duì)在傳感器裝置的側(cè)壁與殼體內(nèi)壁之間構(gòu)成的自由空間尺寸確定和成型加以匹配。同樣按照可供使用的密封件，特別是密封件的材料、尺寸和形狀，可以采用一相應(yīng)適合的間隔元件，其安裝在夾緊裝置與密封件之間。然后在組裝傳感器時(shí)夾緊裝置擠壓間隔元件本身或經(jīng)由裝入的間隔元件壓向密封件，借此密封件被壓入傳感器裝置與殼體之間的空間的前面的區(qū)域內(nèi)，而使向過程面，即向測(cè)量區(qū)那邊不留下任何的間隙，在這樣的間隙內(nèi)可能沉積分子，特別是活細(xì)胞。
除兩個(gè)限定自由空間的壁成圓錐形向傳感器前面方向縮小的實(shí)施形式以外，也可采用這樣的實(shí)施形式，即其中一個(gè)壁不縮小，特別是傳感器裝置的側(cè)面的圓周壁。針對(duì)縮小可以采用直線的壁形狀也可采用弧形的壁形狀。
有利的是，所述空間的壁向相應(yīng)的向過程區(qū)的前面的壁那邊的過渡，亦即一方面從傳感器裝置的側(cè)壁向其前面而另一方面內(nèi)面的殼體壁向殼體前面的過渡這樣構(gòu)成，即使密封件在膨脹和收縮時(shí)不受損傷。因此帶有與測(cè)量區(qū)或過程連接接觸的密封件的傳感器也可用于這種情況，即在由傳感器檢測(cè)的過程中熱變化是允許的，由于該熱變化密封件和/或在一定情況下殼體壁和傳感器裝置膨脹或收縮。通過這樣的裝置還可以補(bǔ)償壓力變化，亦即例如一在容器內(nèi)出現(xiàn)的負(fù)壓，它使密封件比其在標(biāo)準(zhǔn)壓力下從傳感器裝置的與殼體的壁之間的自由空間中的突出進(jìn)一步地吸入測(cè)量區(qū)內(nèi)。相應(yīng)地也可補(bǔ)償超壓，即，使密封件在標(biāo)準(zhǔn)壓力下過度遠(yuǎn)地突入測(cè)量區(qū)內(nèi)并且在施加超壓時(shí)仍達(dá)到要求的突入測(cè)量區(qū)內(nèi)的尺寸。
構(gòu)成包括密封件的自由空間的各壁向相應(yīng)的前面那邊的過渡按有利的方式構(gòu)成為倒圓角的。其中有利的是，從自由空間的前端起的兩前面的壁張角小于180°，特別是小于170°。按照第一方面考慮，在由空間凸出的密封件部分與傳感器裝置的或殼體的前面的壁之間出現(xiàn)向著測(cè)量區(qū)形成的角度，其有利地大于90°，特別是大于100°。
因此按本方法，在前面的殼體部分內(nèi)組裝一傳感器時(shí)有利地將一傳感器裝置這樣安裝，即，使得在傳感器裝置的側(cè)壁與殼體的內(nèi)側(cè)壁之間保留一自由空間，其向前面那邊成圓錐形逐漸縮小地延伸。在該自由空間內(nèi)裝入一密封件，接著借助一夾緊裝置將其向過程連接那邊，即向前面的測(cè)量區(qū)那邊推壓或擠壓。其中夾緊裝置適當(dāng)?shù)赝瑫r(shí)構(gòu)成用于傳感器裝置，特別是一壓力傳感器元件的固定而構(gòu)成一后面的支座。
然后將這樣組裝好的傳感器旋入一容器開口中，以便測(cè)定在過程面上的一相應(yīng)的參數(shù)。


以下借助于附圖更詳細(xì)地說明一個(gè)實(shí)施例。附圖中圖1一裝入一容器壁中的傳感器的前面的部分的局部剖視圖；以及圖2一傳感器裝置向一殼體壁的過渡區(qū)包括一在其間安裝的密封件的放大的局部剖面圖。
具體實(shí)施例方式
如其由圖1中顯而易見的，在容器1的壁中經(jīng)由傳感器殼體3裝入一傳感器2。例如由相互嚙合的殼體螺紋31和容器螺紋11構(gòu)成的螺紋連接用于連接所示的殼體3和容器1的壁，如其本來就是已知的。
傳感器2包括許多單個(gè)部件，其中以下基本上只列舉針對(duì)實(shí)施例的理解所需要的部件。
在殼體3的前面的區(qū)域內(nèi)有一孔洞，其中安裝一實(shí)際的傳感器裝置20，特別一壓力傳感器元件。在所示實(shí)施例中，傳感器裝置20與一在后面安置于殼體3中的傳感器電子系統(tǒng)21經(jīng)由連接裝置22相連接。其中連接裝置22可以是機(jī)械連接與固定元件，但優(yōu)選也具有用于供電和/或信號(hào)傳輸?shù)碾娺B接和壓力補(bǔ)償導(dǎo)管等。傳感器裝置20的前面23與容器的過程面或測(cè)量區(qū)10連通。所謂前面和后面的概念基本上只用來直觀地描述傳感器的各個(gè)部件的設(shè)置和定位。
在傳感器裝置20的側(cè)壁，特別是圓周壁24和一與其對(duì)置的內(nèi)面的殼體壁32之間形成一自由空間40。傳感器裝置20或殼體3的上述對(duì)置的壁24、32之一個(gè)或兩個(gè)向前面那邊這樣構(gòu)成，使前面的空間40的橫截面向前面那邊成圓錐形縮小。
在自由空間40的前面的部分中安裝一密封件4，有利地安裝一商業(yè)通用的彈性體制的密封件，其在傳感器2或至少傳感器裝置20為圓柱形構(gòu)造時(shí)可以是一商業(yè)通用的圓形密封圈或商業(yè)通用的O形密封圈。作為密封件4的材料可以考慮一種彈性體，它彈性補(bǔ)償不同的溫度引起的或壓力引起的膨脹，以避免應(yīng)力和由此引起的虛假的測(cè)量值。為了傳感器可用于無菌的應(yīng)用，其中將密封件向前面的方向壓到使向測(cè)量區(qū)那面不留下任何的自由間隙。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，既不在密封件4的前面與傳感器裝置20的前面23之間又不在密封件4與殼體3的前面33之間留下一間隙。
為了將密封件4安裝于正確的位置，亦即足夠遠(yuǎn)地向前壓入自由空間40，采用一夾緊裝置，其可以構(gòu)成為獨(dú)立的夾緊元件并且只用于夾緊密封件4。
在所示實(shí)施形式中，夾緊裝置包括多個(gè)部件并且也同時(shí)用于其他的傳感器部件的夾緊。夾緊裝置41具有一側(cè)面的螺紋42，其與殼體的內(nèi)螺紋35相嚙合，以便夾緊裝置41相對(duì)于殼體3的內(nèi)面的壁可以前后移動(dòng)和夾緊。夾緊裝置41的前面的至少一部分壓向一間隔元件43，在傳感器2的所示圓柱形實(shí)施形式中壓向一間隔環(huán)。該間隔元件43和在一定情況下夾緊環(huán)44的前面的部分伸入自由空間40。間隔元件43以前面壓向密封件4的后面。因此通過夾緊裝置41相對(duì)于殼體3的向前夾緊，將間隔元件43并由其將密封件4向前壓入空間40，并且在相應(yīng)的向前移動(dòng)或夾緊壓力下通過向前部分地仍是空的空間40壓入測(cè)量區(qū)10內(nèi)。在所示實(shí)施形式中，夾緊裝置同時(shí)還用于為傳感器裝置20構(gòu)成向后方向的支座。與傳感器裝置20的固定的連接也是可能的，從而夾緊裝置41構(gòu)成一具有一傳感器裝置的固定裝置的部件。在所示實(shí)施形式中，相應(yīng)地一夾緊環(huán)44作為另一元件安裝在構(gòu)成為壓緊螺栓的夾緊裝置41與間隔元件43之間。
如這在圖2中顯而易見的，可以以各種各樣的方式和方法構(gòu)成自由空間或向傳感器裝置20或殼體3的前面23、33的過渡，其中也可變?yōu)槠渌膶?shí)施形式。
如這特別是借助圖2顯而易見的，將密封件4通過夾緊裝置41、夾緊環(huán)44和最后間隔元件43向前壓入空間40內(nèi)，使密封件4在前面稍微伸入或突入過程連接或測(cè)量區(qū)內(nèi)。
按照優(yōu)選的實(shí)施形式，其中傳感器裝置20的前面23或殼體3的前面33向密封件4的表面的過渡選擇為徑向過渡。
在優(yōu)選的實(shí)施形式中，傳感器裝置20的前面23相對(duì)于殼體3的前面33的張角或過渡角β有利地小于180°，特別是小于170°，以便保護(hù)傳感器裝置在裝入和拆除時(shí)免受機(jī)械損傷。
組裝時(shí)基本上按已知的方式和方法組合傳感器2的各個(gè)元件。因此將傳感器裝置20裝入殼體3的前面的開孔中，使得在傳感器裝置20的側(cè)面的圓周壁24與殼體3的內(nèi)面的殼體壁32之間保留一空間40，其向前面或過程面10那邊成圓錐形逐漸縮小地延伸。在該空間內(nèi)裝入密封件4，接著借助于夾緊裝置將其向前擠壓，直到其優(yōu)選稍微從保留的間隙中突入測(cè)量區(qū)10內(nèi)。在優(yōu)選的方式中，借助于一間隔元件43向前擠壓密封件4，其中該間隔元件伸入空間40中并且借助于夾緊裝置將其預(yù)壓緊。
為了容納間隔元件43和一構(gòu)成為特別是傳統(tǒng)的O型密封圈的密封件，在該實(shí)施形式和方式中將空間40有利地構(gòu)成為甚至寬于在本來已知的裝置中的。通過適當(dāng)?shù)剡x擇適合的間隔元件43和一適合的密封件4，也可以無問題地補(bǔ)償尺寸確定中的誤差。
在所示優(yōu)選的實(shí)施形式中，因此將一圓形的密封圈裝入空間40內(nèi)，并且其中借助于間隔元件43使其變形而充滿作為傳感器裝置20的壓力傳感器元件與傳感器殼體3之間保留的間隙或空間40，此時(shí)利用傳感器裝置的固定裝置41將作為密封件4的圓形密封圈擠在壓力傳感器元件的圓柱形圓周與作為內(nèi)面的殼體壁的或在傳感器殼體3上的獨(dú)立構(gòu)件的圓錐形表面32之間。在這種情況下密封圈從傳感器裝置20的介質(zhì)面或前面被向前移到使在密封件4的切向的平面表面內(nèi)實(shí)現(xiàn)密封。
環(huán)形密封件有利地也可以在大的溫差下用于無菌的應(yīng)用，因?yàn)槊芊饧?從間隙或空間40中向外膨脹和收縮而不損壞。
不同于本來已知的裝置，密封件4即使對(duì)于具有過程連接內(nèi)的負(fù)壓的應(yīng)用也必定保持不通過沉積物，因?yàn)槊芊饧?通過在傳感器裝置與傳感器殼體之間向介質(zhì)那邊保持緊密形成的間隙或空間40。
對(duì)于密封圈的材料選擇也不必提供顧客專用的工具，因?yàn)榭刹捎脙r(jià)廉的商業(yè)通用的密封件，特別是一O型密封圈。
附圖標(biāo)記清單1 容器43 間隔元件10 測(cè)量區(qū)/過程連接 44 夾緊環(huán)11 容器固定例如螺紋2 傳感器20 傳感器裝置/壓力傳感器元件21 傳感器-電子系統(tǒng)22 連接裝置23 20的前面24 20的圓周壁25 過渡區(qū)23-243 殼體31 殼體螺紋32 內(nèi)面的殼體壁33 3的前面34 過渡32-3335 41、42的殼體螺紋4 密封件40 24、32、10、43向的空間/間隙41 夾緊裝置42 41的螺紋
權(quán)利要求
1.一種傳感器(2)，特別是壓力傳感器，包括一傳感器裝置(20)，用以檢測(cè)測(cè)量值；一殼體(3)；一傳感器裝置的固定裝置(22、41、42)，用于將傳感器裝置(20)固定在殼體(3、35)的前面的區(qū)域內(nèi)；一在傳感器裝置(20)的圓周壁(40)與殼體(3)的內(nèi)面的壁(32)之間的自由空間(40)；以及一在傳感器裝置(20)與殼體(3)間的空間(40)內(nèi)的密封件(4)，用以相對(duì)于測(cè)量區(qū)(10)密封該空間；其特征在于，所述空間(40)向前面那邊成圓錐形逐漸縮小地構(gòu)成，并且一夾緊裝置(41、43)設(shè)置在密封件(4)的后面并將密封件(4)向前壓入所述逐漸縮小的空間(40)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，夾緊裝置(41、43)具有一間隔元件(43)，特別是一間隔環(huán)。
3.按照權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于，夾緊裝置(41)設(shè)計(jì)用于在傳感器(2)組裝時(shí)將間隔元件(43)壓向密封件(4)。
4.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，夾緊裝置(41)和/或間隔元件(43)按照傳感器裝置(20)的圓周壁(24)和殼體壁(32)在空間(40)中的變化成型。
5.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，呈圓錐形逐漸縮小的空間(40)的至少其中一個(gè)壁(24、32)逐漸縮小地構(gòu)成為，使其為密封件(4)構(gòu)成為向前面的方向的支座。
6.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，空間(40)的壁(24、32)向傳感器裝置(20)或殼體(3)的前面的壁(23、33)的過渡構(gòu)成為使密封件(4)在其膨脹和/或其收縮時(shí)不被損壞(損傷)。
7.按照權(quán)利要求6所述的傳感器，其特征在于，各前面的壁(23、33)之間的張角(β)小于180°，特別是小于170°。
8.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，密封件(4)在前面部分地從空間(40)中突入、特別是被壓入測(cè)量區(qū)(10)內(nèi)。
9.按照權(quán)利要求8所述的傳感器，其特征在于，在密封件(4)的從空間(40)中突出的部分與傳感器裝置(20)和/或殼體(3)的前面的壁(23、33)之間面向測(cè)量區(qū)(10)構(gòu)成的角度(α)大于90°，特別是大于100°。
10.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，密封件(4)是一商業(yè)通用的密封件，特別是一彈性體制的O型密封圈。
11.用于制造特別是按照權(quán)利要求1-10之一項(xiàng)所述的傳感器的方法，其特征在于，將一傳感器裝置(20)在前面裝入一殼體(3)中，其中在傳感器裝置(20)與殼體(3)之間保留一空間(40)，并且在空間(40)內(nèi)裝入一密封件(4)并且借助于一夾緊裝置(41、42、43、44)將其向一前面的測(cè)量區(qū)(10)的方向擠壓，使得在密封件(4)與傳感器裝置(20)之間和在密封件(4)與殼體(3)之間向測(cè)量區(qū)(10)那邊不留下任何的間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，包括一傳感器裝置(20)、一殼體(3)、一傳感器裝置的固定裝置(22、41、42)用于將傳感器裝置(20)固定在殼體(3、35)的前面的區(qū)域內(nèi)，其中傳感器裝置(20)在前面面向一測(cè)量區(qū)(10)、一在傳感器裝置(20)的圓周壁(24)與殼體(3)的內(nèi)面的壁(32)之間的自由空間(40)以及一在傳感器裝置(20)與殼體(3)間的空間(40)內(nèi)的密封件(4)用以相對(duì)于測(cè)量區(qū)(10)的密封。為了為在無菌的條件下的應(yīng)用提供一無間隙的傳感器并同時(shí)可以采用一傳統(tǒng)的O型密封圈作為密封件(4)，將傳感器(2)構(gòu)成為，使空間(40)向前面那邊成圓錐形縮小地構(gòu)成，并在密封件(4)的后面設(shè)置一夾緊裝置(41、43)而將密封件(4)向前壓入逐漸縮小的空間(40)內(nèi)。
文檔編號(hào)G01L9/00GK1749720SQ20041007915
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者托馬斯·科普 申請(qǐng)人:Vega格里沙貝兩合公司