一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器及其制造方法，包括基座，基座包括軟金屬連接體和硬金屬壓力座，軟金屬連接體的前端設(shè)有第一引壓源孔及階梯孔，后端設(shè)有內(nèi)腔，硬金屬壓力座內(nèi)設(shè)有第二引壓源孔，第二引壓源孔靠近內(nèi)腔的底端形成有封閉第二引壓源孔的彈性受壓面，彈性受壓面背面安裝有傳感頭，硬金屬壓力座上靠近彈性受壓面的一端設(shè)有與階梯孔形成徑向空隙分隔的分隔部，另一端設(shè)有階梯軸，階梯軸的小直徑端的外周壁上開設(shè)有密封環(huán)槽，硬金屬壓力座壓入階梯孔內(nèi)，階梯軸上的階梯端面推擠階梯孔的臺階面迫使階梯孔的小孔內(nèi)壁塑性變形并流入密封環(huán)槽而實現(xiàn)密封和承壓。該結(jié)構(gòu)有效阻隔了應力傳遞，提高了測量精度。
【專利說明】一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及壓阻式傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓阻式傳感器是一種通過敏感元件受壓變形產(chǎn)生相應的阻值變化，將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膲毫鞲衅?，因其價格低、線性特性好，被泛應用于航天航空、石油化工、水利水電、船舶、生產(chǎn)自控等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)，參照圖1，一般包括一體成型的基座2’，基座2’的前端開設(shè)有供流體通入的引壓源孔21’，所述的引壓源孔21’的底端封閉并與傳感頭I’連接，使用時將基座2’與外部壓力導入源螺紋連接，氣體或者液體通過外部壓力導入源流進引壓源孔21’，引壓源孔21’的底端受氣體或液體作用而產(chǎn)生形變，從而使得緊貼于引壓源孔21’底端的傳感頭I’發(fā)生形變，并產(chǎn)生相應的阻值變化傳遞，通過電信號輸出測量氣體或者液體的壓力，但該結(jié)構(gòu)存在如下缺陷:將基座2’螺紋擰緊于壓力導入器時，基座2’受擰緊力作用而產(chǎn)生應力，正由于基座2’ 一體成型并與傳感頭I’接觸，傳感頭I’離螺紋連接位置處較近，基座2’產(chǎn)生的應力會傳遞給傳感頭I’，從而使傳感器的測量精度受到影響，此外，上述結(jié)構(gòu)中整個基座2’必須采用彈性材料，體積大，生產(chǎn)成本高。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器及其制造方法，其有效阻隔基座上的應力對傳感頭的影響，提高測量精度，并使裝配更加簡便、可靠。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，包括傳感頭和基座，所述基座包括軟金屬連接體和具有彈性的硬金屬壓力座，軟金屬連接體的前端開設(shè)有供外部流體流入的第一引壓源孔及與第一引壓源孔連通的用于安裝硬金屬壓力座的階梯孔，軟金屬連接體的后端設(shè)有與階梯孔連通的內(nèi)腔，所述硬金屬壓力座內(nèi)開設(shè)有與第一引壓源孔連通的第二引壓源孔，第二引壓源孔靠近內(nèi)腔的底端形成有封閉第二引壓源孔的彈性受壓面，彈性受壓面背面安裝有傳感頭，所述硬金屬壓力座上靠近彈性受壓面的一端設(shè)置有用于與階梯孔形成徑向空隙分隔的分隔部，硬金屬壓力座上遠離彈性受壓面的一端設(shè)置有與階梯孔配合的階梯軸，階梯軸的小直徑端的外周壁上開設(shè)有密封環(huán)槽，所述硬金屬壓力座壓入階梯孔內(nèi)，階梯軸上的階梯端面推擠階梯孔的臺階面迫使階梯孔的小孔內(nèi)壁塑性變形并導向流入密封環(huán)槽而實現(xiàn)密封和承壓。
[0006]作為上述技術(shù)方案的改進，所述密封環(huán)槽的橫截面呈圓弧形。
[0007]進一步，所述密封環(huán)槽至少設(shè)置有一個。
[0008]進一步，所述階梯孔的小孔與第一引壓源孔連通，階梯孔的大孔與所述分隔部形成徑向空隙分隔并與內(nèi)腔連通，大直徑端的端面延伸有所述的分隔部。[0009]進一步，所述分隔部的外壁與階梯孔的內(nèi)壁之間形成徑向空隙分隔部分的空隙為
0.3?2_。
[0010]進一步，所述軟金屬連接體的外周壁上設(shè)置有用于連接的外螺紋或密封槽。
[0011]進一步，所述軟金屬連接體的外周壁上設(shè)置有便于其安裝的六方座或扁位。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過將硬金屬壓力座壓入軟金屬連接體的階梯孔內(nèi)，由于階梯軸上的階梯端面對階梯孔的臺階面的推擠，從而使階梯孔的小孔內(nèi)壁產(chǎn)生塑性變形并流入階梯軸上小直徑端的密封環(huán)槽內(nèi)，通過階梯孔的小孔內(nèi)壁與密封環(huán)槽的過盈配合實現(xiàn)密封和承壓，使軟金屬連接體與硬金屬壓力座可靠密封連接，由于密封環(huán)槽的過渡，而且密封環(huán)槽受力均勻，其受力方向主要為徑向，不至于產(chǎn)生過度的過盈壓力傳遞到傳感頭而影響傳感器的性能，同時由于分隔部遠離密封環(huán)槽且與階梯孔形成徑向空隙分隔，有效阻隔了軟金屬連接體因擰緊力產(chǎn)生的應力和其他應力傳遞對傳感頭的影響，大大提高了傳感器的測量精度和長期穩(wěn)定性，而且，本實用新型無需整個基座結(jié)構(gòu)采用彈性材料，生產(chǎn)成本低；進一步地，本實用新型可以采用體積更小的硬金屬壓力座，能更好優(yōu)化整機長度，同時，由于用擠壓方式結(jié)合硬金屬壓力座和軟金屬連接體形成基座，簡化了生產(chǎn)，增加了生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0014]圖1是現(xiàn)有的壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例1的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實用新型實施例1中的軟金屬連接體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本實用新型實施例1中的硬金屬壓力座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本實用新型實施例2的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本實用新型實施例2中的軟金屬連接體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7是本實用新型實施例2中的硬金屬壓力座的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]參照圖2至圖4，本實用新型的一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，包括傳感頭I和基座，所述基座包括軟金屬連接體2和具有彈性的硬金屬壓力座3，軟金屬連接體2的前端開設(shè)有供外部流體流入的第一引壓源孔21及與第一引壓源孔21連通的用于安裝硬金屬壓力座3的階梯孔22，軟金屬連接體2的后端設(shè)有與階梯孔22連通的內(nèi)腔23，所述硬金屬壓力座3內(nèi)開設(shè)有與第一引壓源孔21連通的第二引壓源孔31，第二引壓源孔31靠近內(nèi)腔23的底端形成有封閉第二引壓源孔31的彈性受壓面32，彈性受壓面32背面安裝有傳感頭I，所述硬金屬壓力座3上靠近彈性受壓面32的一端設(shè)置有用于與階梯孔22形成徑向空隙分隔的分隔部33，硬金屬壓力座3上遠離彈性受壓面32的一端設(shè)置有與階梯孔22配合的階梯軸34，階梯軸34的小直徑端341的外周壁上開設(shè)有密封環(huán)槽35，所述硬金屬壓力座3壓入階梯孔22內(nèi)，階梯軸34上的階梯端面343推擠階梯孔22的臺階面223迫使階梯孔22的小孔221內(nèi)壁塑性變形并導向流入密封環(huán)槽35而實現(xiàn)密封和承壓。[0023]本實用新型通過將硬金屬壓力座3壓入軟金屬連接體2的階梯孔22內(nèi)，由于階梯軸34上的階梯端面343對階梯孔22的臺階面223的推擠，從而使階梯孔22的小孔221內(nèi)壁產(chǎn)生塑性變形并流入階梯軸34上小直徑端341的密封環(huán)槽35內(nèi)，通過階梯孔22的小孔221內(nèi)壁與密封環(huán)槽35的過盈配合實現(xiàn)密封和承壓，使軟金屬連接體2與硬金屬壓力座3可靠密封連接，由于密封環(huán)槽35的過渡，而且密封環(huán)槽35受力均勻，其受力方向主要為徑向，不至于產(chǎn)生過度的過盈壓力傳遞到傳感頭I而影響傳感器的性能，同時由于分隔部33遠離密封環(huán)槽35且與階梯孔22形成徑向空隙分隔，有效阻隔了軟金屬連接體2因擰緊力產(chǎn)生的應力和其他應力傳遞對傳感頭I的影響，大大提高了傳感器的測量精度和長期穩(wěn)定性，而且，本實用新型只需采用彈性材料制作與傳感頭I連接的硬金屬壓力座3，而軟金屬連接體2則可采用非彈性材料，降低了成本；進一步地，本實用新型可以采用體積更小的硬金屬壓力座3，能更好優(yōu)化整機長度，同時，由于用擠壓方式結(jié)合硬金屬壓力座3和軟金屬連接體2形成基座，簡化了生產(chǎn)，增加了生產(chǎn)效率。
[0024]使用本實用新型的壓阻式傳感器時，將軟金屬連接體2與外部壓力導入源相連接，通過外部壓力導入源往第一引壓源孔21內(nèi)導入氣體或液體，氣體或液體流經(jīng)第一引壓源孔21后進入第二引壓源孔31并作用于第二引壓源孔31底端的彈性受壓面32，彈性受壓面32受壓產(chǎn)生變形并傳遞給其背面的傳感頭I，傳感頭I產(chǎn)生相應的阻值變化，并輸出電信號，從而可測量出該氣體或流體的壓力。
[0025]由于本實用新型的密封和承壓，主要是靠階梯孔22內(nèi)壁塑性變形流入密封環(huán)槽35而實現(xiàn)的，這與密封環(huán)槽35的橫截面形狀息息相關(guān)，原則上，應使階梯孔22內(nèi)壁的塑性變形部分容易進入密封環(huán)槽35，而且密封環(huán)槽35的橫截面不應存在尖角而造成填充間隙，優(yōu)選地，所述密封環(huán)槽35的橫截面呈圓弧形，更優(yōu)選地，呈半圓形，半圓形的結(jié)構(gòu)使得小孔221內(nèi)壁塑性變形后能夠完全填充密封環(huán)槽35，使得軟金屬連接體2和硬金屬壓力座3之間可靠密封連接。當然，上述的密封環(huán)槽35的橫截面還可以呈上寬下窄的梯形，且梯形的兩側(cè)壁之間圓滑過渡。所述密封環(huán)槽35至少設(shè)置有一個，該密封環(huán)槽35的個數(shù)可以根據(jù)承壓和密封的要求選取。當密封環(huán)槽35設(shè)置有一個時，為了使階梯孔22內(nèi)壁在階梯軸34的階梯端面343推擠下更容易進入密封環(huán)槽35，所述密封環(huán)槽35設(shè)置于階梯軸34上大、小直徑端342、341的交界處。
[0026]本實施例中，所述階梯孔22的小孔221與第一引壓源孔21連通，階梯孔22的大孔222與所述分隔部33形成徑向空隙分隔并與內(nèi)腔23連通，大直徑端342的端面延伸有所述的分隔部33。上述結(jié)構(gòu)由于階梯孔22的大孔222與內(nèi)腔23連通，制造時，需要將硬金屬壓力座3從內(nèi)腔23的開口端壓入階梯孔22內(nèi)，其壓入方向與流體導入方向相反。為了控制流入密封環(huán)槽35的軟金屬量，不至于使過盈量過大產(chǎn)生的應力傳遞到傳感頭而使傳感器性能受到影響，優(yōu)選地，階梯軸34的小直徑端341的直徑等于階梯孔22的小孔221的直徑，以方便導向，使階梯軸34的大直徑端342上對應階梯端面343的另一端面344受力壓入至與擠壓前的階梯孔22的臺階面223平齊。
[0027]進一步，所述分隔部33外壁與階梯孔22內(nèi)壁之間形成徑向空隙分隔部分的空隙為0.3?2mm。在本實施例中，即為分隔部33的外壁與大孔222的內(nèi)壁之間的間隙，該間隙大小保證了硬金屬壓力座3受到流體的徑向作用力時不會與大孔222的內(nèi)壁接觸，同時避免間隙過大而造成軟金屬連接體2體積過大。[0028]進一步，所述軟金屬連接體2的外周壁上設(shè)置有用于連接的外螺紋24，軟金屬連接體2與外部壓力導入源通過上述的外螺紋24連接，拆裝方便，易于實現(xiàn)密封。當然所述軟金屬連接體2也可以設(shè)置帶內(nèi)螺紋的的凹腔，用于與外部壓力導入源螺紋連接；也可以在軟金屬連接體2的外周壁上設(shè)置密封槽，軟金屬連接體2通過密封槽與外部壓力導入源卡裝形成密封連接。
[0029]進一步，為了防止安裝過程中軟金屬連接體2無法擰緊于外部壓力導入源上而出現(xiàn)流體泄漏，所述軟金屬連接體2的外周壁上設(shè)置有便于其安裝的六方座25或扁位，安裝時利用工具如扳手夾緊于六方座25或扁位上，即可輕松地擰緊軟金屬連接體2，從而防止泄漏。
[0030]實施例2
[0031]參照圖5至圖7，本實用新型的一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，其與實施I之間的不同之處在于，所述階梯孔22的大孔222與第一引壓源孔21連通，階梯孔22的小孔221與所述分隔部33形成徑向空隙分隔并與內(nèi)腔23連通，小直徑端341的端面延伸有所述的分隔部33。該結(jié)構(gòu)由于階梯孔22的大孔222與第一引壓源孔21相連通，制造時，需要將硬金屬壓力座3從第一引壓源孔21壓入階梯孔22內(nèi)，其壓入方向與流體的導入方向相同。進一步地，為了方便加工，第一引壓源孔21的直徑大于或等于階梯孔22的大孔222直徑，同時第二引壓源孔31的直徑小于第一引壓源孔21的直徑。在本實施例中，第一引壓源孔21的直徑等于階梯孔22的大孔222直徑，此時第一引壓源孔21即為階梯孔22的大孔222。
[0032]一種用于生產(chǎn)上述壓阻式傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0033]A、制作軟金屬連接體2，軟金屬連接體2的前端開設(shè)有供外部流體流入的第一引壓源孔21，中部設(shè)有用于安裝硬金屬壓力座3的階梯孔22，后端設(shè)有與階梯孔22連通的內(nèi)腔23 ；
[0034]B、制作具有彈性的硬金屬壓力座3，使硬金屬壓力座3的硬度大于軟金屬連接體2的硬度，所述硬金屬壓力座3內(nèi)開設(shè)有與第一引壓源孔21連通的第二引壓源孔31，第二引壓源孔31靠近內(nèi)腔23的底端形成有封閉第二引壓源孔31的彈性受壓面32，所述硬金屬壓力座3上靠近彈性受壓面32的一端設(shè)置有用于與階梯孔22形成徑向空隙分隔的分隔部33，硬金屬壓力座3上遠離彈性受壓面32的一端設(shè)置有與階梯孔22相配合的階梯軸34，階梯軸34的小直徑端341的外周壁上開設(shè)有密封環(huán)槽35 ；
[0035]C、在硬金屬壓力座3上的彈性受壓面32背部安裝傳感頭I ;
[0036]D、將硬金屬壓力座3壓入階梯孔22內(nèi)，在壓入過程中，階梯軸34上的階梯端面343對階梯孔22的臺階面223進行推擠，迫使階梯孔22的小孔221內(nèi)壁塑性變形并導向流入密封環(huán)槽35,從而實現(xiàn)密封和承壓的作用。
[0037]需要注意的是，上述方法中C步驟和D步驟之間的順序可以調(diào)換。
[0038]進一步，所述步驟D中采用擠壓、壓鍛或沖壓的方法將硬金屬壓力座3壓入階梯孔22內(nèi)，但不局限于此，可根據(jù)不同硬金屬壓力座3和軟金屬連接體2的材料靈活選取。
[0039]優(yōu)選地，所述軟金屬連接體2采用鋁材料制成，其硬度較低，容易塑性變形，同時重量小，易于實現(xiàn)輕量化；優(yōu)選地，所述硬金屬壓力座3采用彈性不銹鋼材料制成，其硬度較高，彈性好，耐腐蝕性，抗疲勞度高；彈性不銹鋼材料制成的硬金屬壓力座3與鋁材料制成的軟金屬連接體2配合形成的基座密封性和承壓性較好。
[0040]上述方法通過參考計算不同材料的熱膨脹系數(shù)、剪切極限、屈服極限、疲勞期限等，通過合適的工藝設(shè)計，能夠在滿足密封和承壓的兩個基本前提下，有效阻隔軟金屬連接體2上的應力傳遞，提高了傳感器的測量精度和長期穩(wěn)定性，簡化了封裝程序，并實現(xiàn)了緊湊、小型化的封裝結(jié)構(gòu)，而且生產(chǎn)成本，通用性強，使用范圍廣。
[0041]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質(zhì)和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個實施例而已。
[0042]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，包括傳感頭(I)和基座，其特征在于:所述基座包括軟金屬連接體(2)和具有彈性的硬金屬壓力座(3)，軟金屬連接體(2)的前端開設(shè)有供外部流體流入的第一引壓源孔(21)及與第一引壓源孔(21)連通的用于安裝硬金屬壓力座(3)的階梯孔(22)，軟金屬連接體(2)的后端設(shè)有與階梯孔(22)連通的內(nèi)腔(23)，所述硬金屬壓力座(3)內(nèi)開設(shè)有與第一引壓源孔(21)連通的第二引壓源孔(31)，第二引壓源孔(31)靠近內(nèi)腔(23)的底端形成有封閉第二引壓源孔(31)的彈性受壓面(32)，彈性受壓面(32 )背面安裝有傳感頭(I)，所述硬金屬壓力座(3 )上靠近彈性受壓面(32 )的一端設(shè)置有用于與階梯孔(22)形成徑向空隙分隔的分隔部(33)，硬金屬壓力座(3)上遠離彈性受壓面(32)的一端設(shè)置有與階梯孔(22)配合的階梯軸(34)，階梯軸(34)的小直徑端(341)的外周壁上開設(shè)有密封環(huán)槽(35)，所述硬金屬壓力座(3)壓入階梯孔(22)內(nèi)，階梯軸(34)上的階梯端面(343)推擠階梯孔(22)的臺階面(223)迫使階梯孔(22)的小孔(221)內(nèi)壁塑性變形并導向流入密封環(huán)槽(35)而實現(xiàn)密封和承壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，其特征在于:所述密封環(huán)槽(35)的橫截面呈圓弧形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，其特征在于:所述密封環(huán)槽(35)至少設(shè)置有一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，其特征在于:所述階梯孔(22)的小孔(221)與第一引壓源孔(21)連通，階梯孔(22)的大孔(222)與所述分隔部(33)形成徑向空隙分隔并與內(nèi)腔(23)連通，大直徑端(342)的端面延伸有所述的分隔部(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，其特征在于:所述分隔部(33)的外壁與階梯孔(22)的內(nèi)壁之間形成徑向空隙分隔部分的空隙為0.3?2_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，其特征在于:所述軟金屬連接體(2)的外周壁上設(shè)置有用于連接的外螺紋(24)或密封槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種具有金屬流密封結(jié)構(gòu)的壓阻式傳感器，其特征在于:所述軟金屬連接體(2)的外周壁上設(shè)置有便于其安裝的六方座(25)或扁位。
【文檔編號】G01L9/02GK203616040SQ201320788552
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】熊貴林, 梁庭壯, 李樹成, 嚴平 申請人:新會康宇測控儀器儀表工程有限公司