专利名称：测定液压压力的压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定液压压力的压力传感器，包括一可连接在压力传感接头上的连接元件和一传感器壳体，在其内部设有一液电式压力换能器，所述压力换能器由靠紧压力传感接头的液压压力加载并将液压压力转换为压力的电信号。按照本发明的压力传感器特别用于采矿液压装置，其处于固有安全的功率范围内，并且优选用于水压或油压的装置。
背景技术：
这种型式的压力传感器在采矿中用于测定采矿液压装置的压力，例如移动式支架的支柱的或其他液压系统或液压传动的压力，这些在井下屡见不鲜的装置或系统。借助于压力传感器可以将测定的压力值送向例如在一远处的遥控台等等上的遥控显示。
这种型式的压力传感器例如由DE 39 37 573 A1或DE 296 15 534 U中是已知的。在这些已知的压力传感器中，作为压力换能器采用包括一电阻应变片装置的金属膜片。这样的构造的缺点是，在要测定的压力很高时和环境温度的温度波动时可能较快地丧失压力换能器的校准，因为在出现压力峰值或温度波动时金属膜片本身发生形状变化和/或位置变化，从而其可能导致从电阻应变片提供的测定结果一直到测量信号的虚假。其结果是，压力换能器在已知的压力传感器中必须较经常地更换或必须很费事地重新校准。
发明内容
本发明的目的是，避免这些缺点并提供一种压力传感器，其在很长的使用期限内确保高的测量精度，而不必为此更换压力换能器或重新校准。
该目的利用本发明这样来达到，即压力换能器具有一陶瓷的测压单元。
采用陶瓷的测压单元的优点是，其对温度波动毕竟只是在很小的程度上产生反应，没有永久变形，而且对大的压力峰值也是没有永久变形地作出反应。此外在采用本发明的陶瓷测压单元时通常不会导致测量信号的漂移。因此为了确保具有高测量精度的长的使用期限，在首次投产前对传感器进行一次校准就足够了。
优选地，陶瓷测压单元主要包括一陶瓷体与至少一个在其上设置的应变测量元件。陶瓷体合乎目的地可拆式固定于传感器壳体中，从而在需要时易于将其拆出和再装入。为此，业已证明有利的是，将传感器壳体构造成多件式的并具有两个可相互螺纹连接的壳体部件，在它们之间夹紧陶瓷体或容纳它的连接元件。
可以将陶瓷体设置成使其安装于传感器壳体的容纳孔中或者是连接元件插入传感器壳体内的部分中。其中，若陶瓷体借助于一螺纹环固定于容纳孔则是特别有利的。为了考虑到不利的环境条件，如一般在井下所呈现的，有利的是将陶瓷体借助于时效硬化的浇铸物料铸于容纳孔中。
在传感器壳体中可以设置一(高集成的)放大电路和/或一前置电子系统。其中前置电子系统的任务特别是为高集成的放大电路提供恒定的电压并且确保整个电路的固有安全性。放大电路和/或前置电子系统合乎目的地优选与陶瓷体一起铸于传感器壳体中或者是连接元件插入传感器壳体内的部分中。
传感器壳体可以按本身已知的方式设有一可由其外面接近的电插接件，其与至少一个应变测量元件或其上连接的放大电路相连接。当在传感器壳体内设置一可从外面接近的放大电子系统的信息接口时，得到本发明的非常有利的构造。由此就有可能为前置电子系统配置其他的功能。这样，例如可以通过从压力传感器的外面可接近的信息接口重新数字调节传感器的测量范围，该信息接口可以是总线(BUS)。
优选地，陶瓷体相对于连接元件借助于至少一个O型密封圈等密封，以便防止湿气和灰尘达到敏感的测量元件。一种非常有利的构造是，其中连接元件具有一导入压力液体的圆柱孔，在该圆柱孔内可移动式安装一介质抑制装置，例如用螺纹连接于圆柱孔内。如果在压力传感器的使用过程中例如在超过系统中的最大压力时可能导致陶瓷测量单元破裂，那么突然通过圆柱孔流动的压力液体就会撕掉介质抑制装置的一封口元件，于是该圆柱孔在一为此设置的狭窄位置紧密地关闭并有效地阻止压力液体向压力传感器内部的继续流动。
本发明的其他的特征和优点可由以下描述和附图得出，其中以实例更详细地说明本发明的一优选的实施形式。该附图示出本发明的压力传感器的纵剖面图。
具体实施例方式
图中10表示压力传感器总体，如用于测定井下的采矿液压系统的液压压力，其处于固有安全的电功率范围内。压力传感器10具有一可连接在(未示出的)液体缸等的压力传感接头上的连接元件11和一传感器壳体12，在其内部设有一液电式压力换能器13。该压力换能器经由沿通过连接元件11延伸的压力通道14由紧靠压力传感接头的液压压力加载并将压力值转换为电测量信号，可以将该信号导向一控制装置、一远处的测量台或一遥控显示。
按照本发明，压力换能器13具有一陶瓷的测压单元15，其主要包括一大致圆形的陶瓷体16与其上设置的多个电阻应变片17，后者以适合的方式安装在陶瓷体16上。为了陶瓷体16在传感器壳体12内的固定，连接元件11在其插入壳体内部的一端设有一沉孔式延伸部18，其直径在底部符合陶瓷体的外径，在该延伸部内插入陶瓷体16与其上固定的电阻应变片17；一在该延伸部的上部设置的螺纹19和拧入其中的防护环20，其一直拧到与陶瓷体16的上面接触，由此使陶瓷体轴向固定于延伸部18中而不可能掉落并且承受介质的压力。
陶瓷体相对于压力通道14用橡胶或其他弹性材料制成的O型密封圈或R形密封圈密封。借此确保；没有任何在通道14中的液体能在陶瓷体的侧面进入陶瓷体与延伸部的壁之间并可能继续流入传感器壳体的内部，而只能进入陶瓷体的中心测量室22。一在压力通道中可轴向移动式安装的并通过螺纹连接(未示出)固定于其中的介质抑制元件23防止在陶瓷测量单元失效的情况下压力液体可能流入压力传感器的内部并由那里流入周围环境。如果陶瓷测量单元发生破裂，则突然的压力液体以高速并在高压下流过压力通道并且此时撕掉介质抑制元件的前部顶端。撕掉的顶端由流动的压力液体一直带向压力通道的狭窄部分24，于是其喷嘴针式地持久关闭该狭窄部分24，从而压力液体不再能进入压力传感器的内部并因此也不能由其流出。
如由图可清楚看到的，在陶瓷体的上面除电阻应变片17外还用未更详示出的适合的装置固定一测量放大电路25。为了防止湿气和灰尘以及提高机械承载能力，压力换能器与其上安装的放大电路一起用适合的浇铸剂例如合成树脂铸于延伸部18中。
在浇铸剂26和延伸部的螺纹19的上面嵌入一薄板27连同一前置电子系统28，其经由多个接触针29与测压单元或其放大电路相连接。由前置电子系统将多个连接导线30引向一在压力传感器10的后(上)端设置的、可从外面接近的电插接件31，其上可连接常用的连接电缆(未示出)。
为了保持处于传感器壳体内部的各部件是可接近的，将传感器壳体12做成多件式的，其包括一后面的具有电插头件的插头盖32，此插头盖从后面套装到连接元件11上，一直与止挡凸缘34接触，其间设置有一O型密封圈33；还包括一锁紧螺母35，其从前面越过连接元件11套装并且在止挡凸缘夹紧的情况下拧紧到插头盖32上的外螺纹36上。
通过将一陶瓷体用作为电阻应变片的支承元件，以特别有效的方式避免了在本发明的传感器的环境温度中的温度波动对压力测定的测量结果的不利影响。同样不会导致由于测压单元上的永久的材料变形引起的误差，这归因于陶瓷支承体的特别有利的材料选择，也部分归因于介质抑制活塞，其可以有效地阻止系统中不允许的过高压力峰值。
在有利的进一步设计中，压力传感器还可以设有一可从传感器外面接近的、连接前置电子系统的信息接口，例如一数字的接口，从而其不需打开传感器壳体就可以重新为前置电子系统的调节参数编程序。
权利要求
1.用于测定液压压力的压力传感器，包括一可连接在压力传感接头上的连接元件和一传感器壳体，在其内部设有一液电式压力换能器，所述压力换能器由靠紧压力传感接头的液压压力加载并将液压压力转换为压力的电信号，其特征在于，所述压力换能器(13)具有一陶瓷的测压单元(15)。
2.按照权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器用于采矿液压装置，其处于固有安全的功率范围内。
3.按照权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器用于水压或油压的装置。
4.按照权利要求1至3之一项所述的压力传感器，其特征在于，所述陶瓷测压单元(15)主要包括一陶瓷体(16)与至少一个在其上设置的应变测量元件(17)。
5.按照权利要求1至4之一项所述的压力传感器，其特征在于，所述陶瓷体(16)可拆式固定于传感器壳体(12)中。
6.按照权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，传感器壳体(12)做成多件式的并具有两个可相互固定的壳体部件(32、35)，在它们之间夹紧陶瓷体(16)或容纳陶瓷体的连接元件(11)。
7.按照权利要求1至6之一项所述的压力传感器，其特征在于，陶瓷体(16)安装于传感器壳体的容纳孔(18)中或者是连接元件(11)插入传感器壳体内的部分中。
8.按照权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，陶瓷体(16)借助于一安全元件(19)固定于容纳孔(18)中。
9.按照权利要求7或8所述的压力传感器，其特征在于，陶瓷体(16)借助于时效硬化的浇铸物料(26)铸于容纳孔(18)中。
10.按照权利要求1至9之一项所述的压力传感器，其特征在于，在传感器壳体(12)中设有一放大电路(25)和/或一前置电子系统(28)。
11.按照权利要求10所述的压力传感器，其特征在于，放大电路(25)和/或前置电子系统(28)优选与陶瓷体(16)一起铸于传感器壳体中或者是连接元件(11)插入传感器壳体内的部分中。
12.按照权利要求1至11之一项所述的压力传感器，其特征在于，传感器壳体(12)设有一可从其外面接近的电插接件(31)，其与至少一个应变测量元件(17)或者是其上连接的放大电路(25)或前置电子系统(28)相连接。
13.按照权利要求1至12之一项所述的压力传感器，其特征在于，在传感器壳体(12)上设有一可从外面接近的前置电子系统(28)的信息接口。
14.按照权利要求1至13之一项所述的压力传感器，其特征在于，陶瓷体(16)相对于连接元件(11)借助于至少一个O型密封圈(21)等等密封。
15.按照权利要求1至14之一项所述的压力传感器，其特征在于，连接元件(11)具有一加入了压力液体的圆柱孔(14)，该圆柱孔中装有一介质抑制装置(23)。
全文摘要
本发明涉及一种压力传感器(10)，用于在采矿液压装置上测定液压压力，其处于固有安全的功率范围内。所述压力传感器设有一可连接在压力传感接头上的连接元件(11)和一传感器壳体(12)，在其内部设有一液电式压力换能器(13)，后者由靠紧压力传感接头的液压压力加载并将液压压力转换为压力的电信号。为了确保在很长的使用期限内具有高的测量精度，而不必为此更换压力换能器(13)或重新校准，本发明规定压力换能器(13)具有一陶瓷的测压单元(15)。
文档编号G01L7/02GK1508525SQ200310101270
公开日2004年6月30日 申请日期2003年10月16日 优先权日2002年12月18日
发明者塞巴斯蒂安·M·蒙德里, 赖纳·福兰克, 延斯·蒂舍特, 于尔根·彻佩, 彻佩, 塞巴斯蒂安 M 蒙德里, 福兰克, 蒂舍特 申请人:Dbt自动化有限公司