CN203287146U - 一种带单向压力过载保护功能的硅差压传感器 - Google Patents
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Abstract
一种带单向压力过载保护功能的硅差压传感器。通过提供一种简单、可靠的用于抽真空充灌充液及传递压力的高低压腔路径的实现方法，特别是低压侧压力通过传压焊接块与高压基座、低压基座及过载保护膜片的整体焊接，实现了低压侧压力跨越过载保护膜片左右两侧的传压功能，从而使低压侧压力能最终到达硅压力敏感芯片的负压侧，做到了隔离膜片、灌充液、过载保护膜片及基座的连动作用，使较大的单向过载压力仅能作用于传感器基座之上，并不能传递作用于硅压力敏感芯片之上，从而使硅差压传感器具有可靠的单向压力过载保护功能，并提高了硅差压传感器的性能。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，该传感器是压力变送器中测量差压的传感部件，当较大的单向压力作用于传感器时，此单向压力仅能作用于传感器的基座本体，并不能传递作用于硅压力敏感芯片之上，从而实现了硅差压传感器的单向压力过载保护。
背景技术
压力变送器是工业过程控制领域重要的现场仪表，而采用硅压力敏感芯片的差压变送器是压力变送器的重要类型，硅压力敏感芯片用于测量差压的优点为：线性度好、重复性高、耐疲劳、成本低等，因此被广泛应用于差压变送器之中，但硅压力敏感芯片抗单向过载压力能力低，当受较大单向过载压力作用时，容易造成芯片损害，因此在硅差压传感器的结构设计中必须采取措施，使较大的单向过载压力仅能作用于硅差压传感器之上而不能传递作用于硅压力敏感芯片之上，从而保护了硅压力敏感芯片，使差压传感器可以承受较大的单向过载压力。实现硅差压传感器单向过载压力保护功能的核心是做到隔离膜片、灌充液、过载保护膜片及基座的连动作用，其中用于抽真空充灌充液及传递压力的高低压腔路径的结构实现是关键，而一般产品其结构复杂，从而影响抽真空充灌及传递压力，不能有效实现硅差压传感器单向压力的过载保护功能，或使硅差压传感器单向压力过载保护的可靠性降低，并降低硅差压传感器的性能。
发明内容
为了克服一般硅差压传感器实现单向压力过载保护时，其结构复杂进而造成传感器可靠性及性能降低的缺点，本实用新型专利提供了一种用于抽真空充灌充液及传递压力的高低压腔路径的实现方法，做到隔离膜片、灌充液、过载保护膜片及基座的连动作用，实现了硅差压传感器单向压力的过载保护。
本实用新型专利所采用的技术方案是：高压腔路径由高压基座、高压侧隔离膜片、高压侧灌充液、过载保护膜片、芯片管座及硅压力敏感芯片构成，高压侧灌充液位于高压腔路径之中，低压腔路径由低压基座、低压侧隔离膜片、低压侧灌充液、过载保护膜片、传压焊接块、芯片管座及硅压力敏感芯片构成，低压侧灌充液位于低压腔路径之中，高低压侧的隔离膜片、高低压侧的灌充液、过载保护膜片及高低压基座的连动作用，实现了硅差压传感器的单向压力过载保护。通过传压焊接块的有关焊缝与高压基座、低压基座及过载保护膜片的整体焊接，实现了低压侧压力跨越过载保护膜片左右两侧的传压，使低压侧压力能最终到达硅压力敏感芯片的负压侧，跨越过载保护膜片左右两侧的传压路径全焊接实现。传压焊接块是一块用于焊接的金属结构件，其在高压基座、低压基座及过载保护膜片形成的焊缝之外与过载保护膜片左右两侧的低压基座、高压基座焊接，焊接后实现了低压侧压力跨越过载保护膜片左右两侧的传压。传压焊接块与高压基座、低压基座及过载保护膜片焊接后，传压焊接块将嵌入在高低压基座之中，或传压焊接块位于高低压基座之外，或传压焊接块将部分嵌入在高低压基座之中，其余部分位于高低压基座之外。过载保护膜片的边缘用于与高压基座、低压基座及传压焊接块的焊接，边缘是直线或曲线或圆。芯片管座中与硅压力敏感芯片的低压侧连接的中心管与芯片管座的低压侧导油孔相通，低压侧导油孔的孔口位于芯片管座的圆柱侧面，用于传感器低压侧压力的传递。芯片管座下沉放置于高压基座之中，用于抽真空充灌充液及传递压力的高压腔路径和低压腔路径的实现。差压传感器中的芯片管座可同时具有高压侧灌充液充灌导油管和低压侧灌充液充灌导油管，由芯片管座即可实现高压腔和低压腔的抽真空充灌。差压传感器中的高压腔和低压腔的抽真空充灌可通过高压侧灌充液充灌导油孔和低压侧灌充液充灌导油孔进行。过程压力的高压 侧压力经高压侧隔离膜片和高压侧灌充液传递到硅压力敏感芯片的高压侧，过程压力的低压侧压力经低压侧隔离膜片、低压侧灌充液、传压焊接块和芯片管座的低压侧导油孔传递到硅压力敏感芯片的低压侧，从而使硅压力敏感芯片能同时感测到过程压力的高压侧压力和低压侧压力。
当较大的过程压力仅作用于差压传感器的高压侧一侧时，由于受较大的单向压力作用，过载保护膜片向低压侧弯曲位移，使高压侧隔离膜片与高压基座之间的灌充液减少，当高压侧隔离膜片与高压基座完全贴合时，更高的高压侧单向压力仅能作用于高压基座上，并不能传递作用于高压侧灌充液之上，因而也就不能传递作用到硅压力敏感芯片之上，从而保护了硅压力敏感芯片，实现了较大高压侧单向压力的过载保护。同理，也可实现了较大低压侧单向压力的过载保护。
用于过程差压传递的高压腔路径及低压腔路径的结构实现是本实用新型专利关键之一，特别是低压侧压力通过传压焊接块的有关焊缝与高压基座、低压基座及过载保护膜片的整体焊接，实现了低压侧压力跨越过载保护膜片左右两侧的传压，从而使低压侧压力能最终到达硅压力敏感芯片的负压侧。
在图1和图3中，传压焊接块的有关焊缝与高压基座、低压基座焊接，焊接后其嵌入在高低压基座之中并与之成为一个圆柱形整体。在图5和图8中，传压焊接块的有关焊缝与高压基座、低压基座的外部表面焊接，焊接后其在原高低压基座圆柱面之外。在图9和图10中，传压焊接块的有关焊缝与高压基座、低压基座焊接，焊接后其部分嵌入在高低压基座之中，部分高出于高低压基座的圆柱面之外。
本实用新型专利的有益效果是：通过提供一种用于抽真空充灌充液及传递压力的高低压腔路径的实现方法，做到了隔离膜片、灌充液、过载保护膜片及基座的连动作用，从而使硅差压传感器具有单向压力过载保护功能，并提高了硅差压传感器的性能。
本实用新型专利中的高压侧和低压侧的描述是相对而言，完全可以互换。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本实用新型专利进一步说明。
图1是带单向压力过载保护的硅差压传感器的示意图。
图2是传压焊接块的示意图。
图3是带单向压力过载保护的硅差压传感器的示意图。
图4是过载保护膜片的示意图。
图5是带单向压力过载保护的硅差压传感器的示意图。
图6是传压焊接块的示意图。
图7是过载保护膜片的示意图。
图8是带单向压力过载保护的硅差压传感器的示意图。
图9是带单向压力过载保护的硅差压传感器的示意图。
图10是带单向压力过载保护的硅差压传感器的示意图。
图11是传压焊接块的示意图。
图中：1-高压基座；2-低压基座；3-高压侧隔离膜片；4-低压侧隔离膜片；5-高压侧灌充液；6-低压侧灌充液；7-过载保护膜片；8-芯片管座；9-硅压力敏感芯片；10-高压侧灌充液充灌导油管；11-低压侧灌充液充灌导油管；12-传压焊接块；13-芯片管座的低压侧导油孔；14-高压侧灌充液充灌导油孔；15-低压侧灌充液充灌导油孔；16-焊缝；17-边缘一；18-边缘二；19-边缘三。
具体实施方式
第一实例
在图1中，首先将高压基座(1)、过载保护膜片(7)及低压基座(2)焊接在一起，然后将高压侧隔离膜片(3)与高压基座(1)焊接，将低压侧隔离膜片(4)与低压基座(2)焊接，接着将传压焊接块(12)的焊缝(16)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)焊接成一个整体，再将芯片管座(8)与高压基座(1)焊接，最后通过高压侧灌充液充灌导油管(10)和低压侧灌充液充灌导油管(11)对传感器的高压传压腔和低压传压腔进行抽真空后充灌充液。
第二实例
在图3中，首先将高压基座(1)、过载保护膜片(7)及低压基座(2)焊接在一起，然后将高压侧隔离膜片(3)与高压基座(1)焊接，将低压侧隔离膜片(4)与低压基座(2)焊接，接着将传压焊接块(12)的焊缝(16)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)焊接成一个整体，再将芯片管座(8)与高压基座(1)焊接，最后通过高压侧灌充液充灌导油孔(14)和低压侧灌充液充灌导油孔(15)对传感器的高压传压腔和低压传压腔进行抽真空后充灌充液。
第三实例
在图5中，首先将高压基座(1)、过载保护膜片(7)及低压基座(2)焊接在一起，然后将高压侧隔离膜片(3)与高压基座(1)焊接，将低压侧隔离膜片(4)与低压基座(2)焊接，接着将传压焊接块(12)的焊缝(16)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)焊接成一个整体，再将芯片管座(8)与高压基座(1)焊接，最后通过高压侧灌充液充灌导油管(10)和低压侧灌充液充灌导油管(11)对传感器的高压传压腔和低压传压腔进行抽真空后充灌充液。
第四实例
在图8中，首先将高压基座(1)、过载保护膜片(7)及低压基座(2)焊接在一起，然后将高压侧隔离膜片(3)与高压基座(1)焊接，将低压侧隔离膜片(4)与低压基座(2)焊接，接着将传压焊接块(12)的焊缝(16)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)焊接成一个整体，再将芯片管座(8)与高压基座(1)焊接，最后通过高压侧灌充液充灌导油孔(14)和低压侧灌充液充灌导油孔(15)对传感器的高压传压腔和低压传压腔进行抽真空后充灌充液。
第五实例
在图9中，首先将高压基座(1)、过载保护膜片(7)及低压基座(2)焊接在一起，然后将高压侧隔离膜片(3)与高压基座(1)焊接，将低压侧隔离膜片(4)与低压基座(2)焊接，接着将传压焊接块(12)的焊缝(16)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)焊接成一个整体，再将芯片管座(8)与高压基座(1)焊接，最后通过高压侧灌充液充灌导油管(10)和低压侧灌充液充灌导油管(11)对传感器的高压传压腔和低压传压腔进行抽真空后充灌充液。
第六实例
在图10中，首先将高压基座(1)、过载保护膜片(7)及低压基座(2)焊接在一起，然后将高压侧隔离膜片(3)与高压基座(1)焊接，将低压侧隔离膜片(4)与低压基座(2)焊接，接着将传压焊接块(12)的焊缝(16)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)焊接成一个整体，再将芯片管座(8)与高压基座(1)焊接，最后通过高压侧灌充液充灌导油孔(14)和低压侧灌充液充灌导油孔(15)对传感器的高压传压腔和低压传压腔进行抽真空后充灌充液。
Claims (10)
1.一种带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，有用于抽真空充灌充液及传递压力的高压腔路径和低压腔路径，其特征是：高压腔路径由高压基座(1)、高压侧隔离膜片(3)、高压侧灌充液(5)、过载保护膜片(7)、芯片管座(8)及硅压力敏感芯片(9)构成，高压侧灌充液(5)位于高压腔路径之中，低压腔路径由低压基座(2)、低压侧隔离膜片(4)、低压侧灌充液(6)、过载保护膜片(7)、传压焊接块(12)、芯片管座(8)及硅压力敏感芯片(9)构成，低压侧灌充液(6)位于低压腔路径之中，高低压侧的隔离膜片、高低压侧的灌充液、过载保护膜片及高低压基座的连动作用，实现了硅差压传感器的单向压力过载保护。
2.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：通过传压焊接块(12)的有关焊缝(16)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)的整体焊接，实现了低压侧压力跨越过载保护膜片(7)左右两侧的传压，使低压侧压力能最终到达硅压力敏感芯片(9)的负压侧，跨越过载保护膜片(7)左右两侧的传压路径全焊接实现。
3.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：传压焊接块(12)是一块用于焊接的金属结构件，其在高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)形成的焊缝之外与过载保护膜片(7)左右两侧的低压基座(2)、高压基座(1)焊接，焊接后实现了低压侧压力跨越过载保护膜片(7)左右两侧的传压。
4.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：传压焊接块(12)与高压基座(1)、低压基座(2)及过载保护膜片(7)焊接后，传压焊接块(12)将嵌入在高低压基座之中，或传压焊接块(12)位于高低压基座之外，或传压焊接块(12)将部分嵌入在高低压基座之中，其余部分位于高低压基座之外。
5.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：过载保护膜片(7)的边缘一(17)和边缘二(18)用于与高压基座(1)、低压基座(2)及传压焊接块(12)的焊接，边缘二(18)是直线或曲线。
6.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：过载保护膜片(7)的边缘三(19)用于与高压基座(1)、低压基座(2)及传压焊接块(12)的焊接，边缘三(19)是圆。
7.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：芯片管座(8)中与硅压力敏感芯片(9)的低压侧连接的中心管与芯片管座的低压侧导油孔(13)相通，低压侧导油孔(13)的孔口位于芯片管座的圆柱侧面，用于传感器低压侧压力的传递。
8.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：芯片管座(8)下沉放置于高压基座(1)之中，用于抽真空充灌充液及传递压力的高压腔路径和低压腔路径的实现。
9.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：差压传感器中的芯片管座(8)可同时具有高压侧灌充液充灌导油管(10)和低压侧灌充液充灌导油管(11)，由芯片管座即可实现高压腔和低压腔的抽真空充灌。
10.根据权利要求1所述的带单向压力过载保护功能的硅差压传感器，其特征是：差压传感器中的高压腔和低压腔的抽真空充灌可通过高压侧灌充液充灌导油孔(14)和低压侧灌充液充灌导油孔(15)进行。
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| CN104296831A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-01-21 | 成都思达高科软件有限公司 | 一种改进的液位变送器的检测装置 |
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