专利名称：背压式无电源导线接插的压力传感器机械密封结构的制作方法
背压式无电源导线接插的压力传感器机械密封结构技术领域
本发明属于气体压力传感器机械密封机构，具体是一种背压式耐高压，无电源导线接插的压力传感器机械密封机构，能够在旋转机械上测量压力能够使压力传感器在大于 50Kg高压气体压力环境下正常工作。
背景技术：
现有技术中的高压气体无线压力传感器，需要使用天线将压力信号传输出来，同时电路正常工作需要提供外部电源，其传统密封结构是将压力传感器芯片所在的测压部分设计为金属结构的封闭腔，通过端面机械密封，将压力传感器与发射器制成的电路板的有压力传感器的一面与外部大气隔离开来，其发射器的一面上的发射天线、电路板工作电源线以及压力传感器序列号设置的序列号数据线，则通过与压力传感器金属座端盖引出。压力传感器金属座端盖依靠其开孔圆环边缘压紧安放在电路板上的聚四氟乙烯密封环，实现端面密封，形成压力传感器的高压端。
由于工作环境的要求，现有的气体压力传感器的体积需要很小，因此，由于体积的限制，压力传感器的金属壳体设计的很薄，尺寸很小，加之压力传感器金属座端盖中心开孔，且其开孔圆环边缘压在电路板上的聚四氟乙烯密封环的边缘很小，因此，当压力传感器测量的压力过高时，由于绝缘的环氧电路板具有较大的弹性，所以，会在高压气体的压力作用下，中心向着压力低的方向鼓起，使得压力传感器金属座端盖开孔圆环边缘压在电路板上的聚四氟乙烯密封环的边缘进一步减少，当压力超过一定值时，就容易使边缘端面密封的平衡破坏，使得压力传感器密封腔失压而失去功能。此外，由于压力传感器的电池腔低压部分是通过螺纹与高压部分连接的，电池腔的端盖与腔体之间也是通过螺纹连接的，因此， 对于从压力传感器的发射器一面的电路板上引出的发射天线、工作电源线和序列号数据线，在高压腔与低压腔螺纹连接以及密封电池腔盖时，由于零件间的相对旋转，容易造成导线接头的脱离，使得压力传感器工作的可靠性降低。发明内容
针对上述压力传感器的结构不利于压力传感器可靠工作的缺点，本发明提供一种密封可靠的背压式无电源导线接插的压力传感器机械密封结构。
本发明采用的技术方案是该压力传感器机械密封结构的上段是电池仓段，下段是高压仓段，高压仓段包括单向阀气门芯、金属底座；单向阀气门芯一端接外部被测气源， 另一端固连金属底座下端，内压腔铜壳体的侧面紧密嵌套入金属底座中、端面密封连接金属底座上端开口，金属底座与内压腔铜壳体之间围成高压气室；高压气室内设有电路板和连接于电路板底面的电路板铜圆环垫圈，电路板铜圆环垫圈与金属底座之间设置第二 O型密封圈，电路板顶面和内压腔铜壳体之间设置第三O型密封圈；内压腔铜壳体、第三O型密封圈、电路板和电路板铜圆环垫圈用环氧树脂胶封装；内压腔铜壳体和金属底座外套有金属端盖，内压腔铜壳体、金属底座和金属端盖用环氧树脂胶封装；电池仓段包括电池仓外壳、电池，电池仓外壳内腔中有一个从电池仓外壳内壁延伸出的、将电池仓外壳内腔隔出不相通的上腔和下腔的隔层板，隔层板上设有多个接口座固定螺钉；电池仓外壳与金属端盖通过凸台、凹槽的结构相配合，且金属端盖卡入电池仓外壳下腔中；电池仓外壳上腔中紧密套有电池仓内壳，电池仓内壳内紧密套有电池，电池的下端是正极端；隔层板与电池仓内壳之间以及隔层板与金属端盖之间封装有环氧树脂；电池仓外壳上开口处与电池仓端盖外壳对接，对接处设置连接电池负极的电池仓负极导电环；电池仓端盖外壳内紧密套有电池仓端盖内壳。
本发明具有以下优点1、电池仓与高压端采用凸台、凹槽配合的直插式装配结构，使电池仓壳体套接在高压段上，避免了螺纹连接导致的电线折断现象，2、电池仓采用内外层结构，将供电电池的电源导线、天线和压力传感器序列号数据线及双针插座夹藏在内外壳之间，电池直接装入电池仓通过导电环形成负极供电电路，通过压紧弹簧、固定螺柱、导电铜皮和导电环将电池仓端盖和电池仓的电池负极连成一体，使整个压力传感器上没有导线连接，增强压力传感器的抗冲击能力，提高了压力传感器的可靠性，3、电路板的发射端采用双金属壳体套接的背压式封闭结构，使得高压仓可以承受更高的测量压力。
4、本发明结构简单、密封可靠、重量轻，耐高低温、可以在旋转机构上承受大于 50Kg的测量压力。不仅可用于船舶上高压气体的测量，还可用于大型矿山运载车辆等载重量巨大的运载工具的轮胎内高压气体的测量，还可用于挖泥船的泥浆泵和柴油机的离合等等，甚至还可用于化工油气领域内高压气体的测量。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明；图I是本发明的结构示图；图中1.单向阀气门芯；2.第一O型圈密封圈；3.单向阀顶针螺柱；4.金属底座；5.第二 O型密封圈；6.电路板铜圆环垫圈；7.电路板；8.第三O型密封圈；9.内压腔铜壳体； 10.金属端盖；11.电池负极导线；12.序列号数据线双针插座；13.接口座固定螺钉；14.电池仓内壳；15.电池仓外壳；16.电池仓负极导电环；17.电池仓端盖内壳；18.电池仓端盖外壳；19.固定螺钉；20.电池仓负极压紧弹簧；21.电池；22.天线。
具体实施方式
如图I所示，本发明分为上下两段，上段是电池仓段，下段是高压仓段。
下段的高压仓段包括单向阀气门芯I、内压腔铜壳体9、金属底座4、金属端盖10。 单向阀气门芯I位于金属底座4的下部，并且单向阀气门芯I的一端接外部的被测气源，另一端通过螺纹连接金属底座4下端，单向阀气门芯I与金属底座4之间通过第一 O型密封圈2密封。在金属底座4底部通过螺纹固定顶针螺柱3，顶针螺柱3上设有顶针和气孔，用于开启单向阀气门芯1，将待测高压气体引入高压气室。
金属底座4上端开口处用内压腔铜壳体9密封连接，内压腔铜壳体9的侧面紧密嵌套入金属底座4中，内压腔铜壳体9的端面封住金属底座4上端开口，这样,金属底座4 与内压腔铜壳体9之间围成一个高压气室。在高压气室内安装电路板7和电路板铜圆环垫圈6，电路板7集成压力传感器芯片和无线输出芯片，电路板铜圆环垫圈6的外径与内压腔铜壳体9内壁相配，并且连接于电路板7底面，在电路板铜圆环垫圈6与金属底座4之间安装第二 O型密封圈5，使第二 O型密封圈5与金属底座4、电路板铜圆环垫圈6均紧密接触， 电路板铜圆环垫圈6是一个用于支撑电路板7的金属圆环，同时也起到加强高压仓强度的作用。在电路板7顶面和内压腔铜壳体9之间安装第三O型密封圈8，第三O型密封圈8与内压腔铜壳体9、电路板7均紧密接触。
将内压腔铜壳体9、第三O型密封圈8、电路板7和电路板铜圆环垫圈6这四部分用环氧树脂胶固化封装在一起，电路板铜圆环垫圈6与内压腔铜壳体9的底面平齐。
在内压腔铜壳体9和金属底座4外套有金属端盖10，金属端盖10与金属底座4通过螺纹连接拧紧。将内压腔铜壳体9、金属底座4和金属端盖10用环氧树脂胶封装。
电源线、压力传感器序列号数据线、天线22分别通过内压腔铜壳体9上的导线孔引出，伸入本发明上段的电池仓段中。
本发明上段的电池仓段包括电池仓外壳15、电池21,电池仓外壳15是一个有上下开口的圆筒形结构，电池仓外壳15的内腔中有一个从电池仓外壳15内壁延伸出的隔层板, 该隔层板将电池仓外壳15内腔隔出不相通的上腔和下腔，在隔层板上安装多个接口座固定螺钉13，用于固定数据线和导线。
在电池仓外壳15的下腔中有卡入的金属端盖10,将金属端盖10卡入电池仓外壳 15的下开口中，即将电池仓外壳15的底部套在金属端盖10外，电池仓外壳15可与金属端盖10之间通过凸台、凹槽的结构相配合。在电池仓外壳15的上腔中，紧密套着电池仓内壳 14，电池仓内壳14内紧密套着电池21。电池21的下端是正极端，电池21正极端压靠在电池仓内壳14的下端面上，并且用一个接口座固定螺钉13固定。
通过内压腔铜壳体9上的导线孔引出的电源线、压力传感器序列号数据线、天线 22分别通过其余的各个接口座固定螺钉13依次固定在电池仓外壳15的隔层板上。在隔层板与电池仓内壳14之间，以及隔层板与金属端盖10之间都封装环氧树脂。
电池仓外壳15的上开口处与电池仓端盖外壳18对接,用电池仓端盖外壳18封住电池仓外壳15的上开口，在对接处设置电池仓负极导电环16,电池仓负极导电环16导通电池21的负极。
电池仓端盖外壳18内紧密套着电池仓端盖内壳17，电池仓内壳14的上端和电池 21的负极均伸入电池仓端盖内壳17内，并且与电池仓端盖内壳17的上端面之间有间隙,在间隙安装电池仓负极压紧弹簧20，电池仓负极压紧弹簧20通过固定螺钉19与电池仓端盖内壳17的上端面固定。
电池负极导线11用薄铜皮制成，天线22也用薄铜皮制成，电池负极导线11与电池仓负极导电环16相接，经导电环16后通过负极接线螺柱固定在电池仓外壳15的隔层板上，形成电路板7的负极供电电路。电池负极导线11天线导线通过螺柱也固定在电池仓外壳15的隔层板上。压力传感器序列号数据线也由螺柱固定在电池仓外壳15的隔层板上。 在电池仓内壳14外壁上沿轴向开一个贯通直槽，该贯通直槽内安装压力传感器序列号数据线双针插座12，并且该贯通直槽的长与宽与压力传感器序列号数据线双针插座12相同，在上腔内上用螺母固定压力传感器序列号数据线双针插座12引出的导线，将压力传感器序列号数据线双针插座12引出的电线埋入贯通直槽内，注入环氧树脂，固定内部的引线， 防止引 线旋转时扰动断裂，影响接触。
权利要求
1.一种背压式无电源导线接插的压力传感器机械密封结构，该压力传感器机械密封结构的上段是电池仓段，下段是高压仓段，高压仓段包括单向阀气门芯(I)、金属底座(4);单向阀气门芯(I) 一端接外部被测气源，另一端固连金属底座(4)下端，其特征是内压腔铜壳体(9)的侧面紧密嵌套入金属底座(4)中、端面密封连接金属底座(4)上端开口，金属底座(4)与内压腔铜壳体(9)之间围成高压气室；高压气室内设有电路板(7)和连接于电路板(7)底面的电路板铜圆环垫圈(6),电路板铜圆环垫圈(6)与金属底座(4)之间设置第二O型密封圈(5)，电路板(7)顶面和内压腔铜壳体(9)之间设置第三O型密封圈(8);内压腔铜壳体(9)、第三O型密封圈(8)、电路板(7)和电路板铜圆环垫圈(6)封装环氧树脂胶；内压腔铜壳体(9)和金属底座(4)外套有金属端盖(10)，内压腔铜壳体(9)、金属底座(4)和金属端盖(10)用环氧树脂胶封装；电池仓段包括电池仓外壳(15)、电池(21),电池仓外壳(15)内腔中有一个从电池仓外壳(15)内壁延伸出的、将电池仓外壳(15)内腔隔出不相通的上腔和下腔的隔层板，隔层板上设有多个接口座固定螺钉(13);电池仓外壳(15)与金属端盖(10)通过凸台、凹槽的结构相配合,且金属端盖(10)卡入电池仓外壳(15)下腔中；电池仓外壳(15 )上腔中紧密套有电池仓内壳(14 )，电池仓内壳(14 )内紧密套有电池(21)，电池(21)的下端是正极端；隔层板与电池仓内壳(14)之间以及隔层板与金属端盖(10)之间封装有环氧树脂；电池仓外壳(15)上开口处与电池仓端盖外壳(18)对接，对接处设置连接电池(21)负极的电池仓负极导电环(16);电池仓端盖外壳(18)内紧密套有电池仓端盖内壳(17)。
2.根据权利要求I所述的背压式无电源导线接插的压力传感器机械密封结构，其特征是电池仓内壳(14)外壁上沿轴向开有贯通直槽，贯通直槽内设有压力传感器序列号数据线双针插座(12)，并注有环氧树脂。
全文摘要
本发明公开一种背压式无电源导线接插的压力传感器机械密封结构，电池仓与高压端采用凸台、凹槽配合，电池仓采用内外层结构，将供电电池的电源导线、天线和压力传感器序列号数据线及插座夹藏在内外壳之间，电池通过导电环形成负极供电电路，整个压力传感器上没有导线连接，增强压力传感器的抗冲击能力，提高了压力传感器的可靠性，结构简单、密封可靠、重量轻，耐高低温、可以在旋转机构上承受大于50Kg的测量压力。
文档编号G01L19/00GK102980717SQ20121046251
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者陈宁, 张广智, 许金荣 申请人:江苏科技大学