传感器组件的制作方法

1.本发明涉及一种具有测量元件的传感器组件，该测量元件布置在传感器壳体中，并且或者是通过电连接线缆被直接连接，或者是通过电子电路(elektronischen schaltung)的中间线路来连接，测量元件通过该电子电路能够连接到相应的电子分析装置、显示器、存储器等。这种传感器组件被视为现有技术。


背景技术：

2.由专利文献de8802130u1已知一种这样的传感器组件，其中测量元件被构造为温度测量元件，其与电子线路一起布置在管状壳体中，该壳体的一端被构造为封闭的，其另一端被构造为敞开的以供连接线缆穿过。连接线缆通过径向向内突出环绕的凹入部固定在壳体内部。壳体被固定在承载件中，该承载件具有外螺纹，传感器组件通过该外螺纹被密封地且牢固地固定在例如管线或用于输送将要被采集温度的流体的其他构件的螺纹孔中。为了防止连接线缆的护套在管形壳体的开口端处被折弯或切割，在那里设置了收缩软管，该收缩软管牢固地包覆管状壳体的端侧部分以及连接于其上的线缆部分。
3.这种布置的缺点是收缩软管和线缆护套会随着时间的推移而硬化，线缆可能会因此而在壳体端部上折弯。而且，在安装位置不利的情况下，如果横向载荷超过一定水平，则无法防止管状壳体的自由端切入线缆的护套中。
4.就此而言，有利的是如丹麦的kamstrup公司所制造和销售的传感器组件，其中，可将管状壳体部件固定在螺纹孔中的承载件是由塑料制成并且轴向突出于管状壳体部件，从而形成折弯保护。在此，承载件被构造为塑料注塑件并且与其中固定有电缆的管状壳体部件牢固地连接。该传感器组件基本上已经证明了自己，但是如果组装不当，可能会发生承载件断裂，如果没有注意到该损伤并修复解决，可能会导致泄漏。


技术实现要素：

5.在此背景下，本发明的目的在于改进这样的传感器组件。
6.本发明的目的通过一种具有本发明技术方案中所给出特征的传感器组件来实现。本发明的优选的实施方式在以下的描述和附图中给出。
7.根据本发明的传感器组件具有传感器壳体、测量元件和用于测量元件的或用于与测量元件相连接的电子电路的电连接线缆，其中，壳体被构造为管状的，一端封闭，另一端敞开以供连接线缆通过。壳体在封闭的一侧容纳测量元件。管状壳体至少部分被环形的承载件包围，通常是借助于该承载件将壳体固定在螺纹孔中，使得壳体的封闭部分伸入需要测量其状态的流体所在的空间中，并且该空间相对于周围环境封闭。借助于该承载件，壳体的封闭部分被密封地固定在螺纹孔中。连接线缆穿过管状壳体的敞开一侧被引导至周围空间中，即周围环境中。根据本发明，设置弹性的、环形的并且围绕连接线缆的折弯保护构件，该折弯保护构件将壳体相对于承载件固定并且轴向地突出于两个构件，以便沿连接线缆的方向形成用于连接线缆的折弯保护。
8.因此，根据本发明的技术方案的基础思想是设置一种折弯保护构件，其不仅对连接线缆形成有效的折弯保护，而且还形成了壳体与承载件之间的连接，从而随着该构件的安装使得壳体与承载件相互连接。这在制造技术方面是特别有利的，因为可以在一道工序中，既使壳体和承载件相互连接，又同时将折弯保护构件结合到该传感器组件中。
9.根据本发明的传感器组件原则上可以与不同的测量元件一起使用，但特别有利的是将温度测量元件作为测量元件。
10.管状壳体通常是金属、特别是不锈钢制成的深冲构件，其在与测量元件和必要时存在的电路结合之后是通过连接线缆来封闭开口端，连接线缆形成了去往测量元件或者与测量元件相连接的电子电路的电连接。在此，在结合到这部分壳体中之后，可以通过在壳体内形成相应的、优选为环绕的凹入部(einformungen)来固定连接线缆，从而能够使由连接线缆、管状壳体和结合到其中的构件所组成的这一结构部分作为一个整体来操作，并且可以在接下来的接合过程中与承载件和折弯保护构件在一定程度上组合成一个构件。
11.特别有利的是，壳体和承载件由金属形成，而折弯保护构件由塑料或其它类似的弹性材料制成。在此，特别是壳体的材料选择应该适合于与其接触的流体。壳体通常是由不锈钢制成，但是也可以由钛、轻金属、贵金属或合金制成，也可以考虑为壳体配置由贵金属或其它合适物质制成的涂层。承载件在安装位置上通常不与要在其中进行测量的流体接触，优选地，承载件同样由金属制成，并且在其外侧具有用于工具的六边形轮廓，或者还具有用于放置工具的另一轮廓。当承载件由金属制成时，其特别稳定并且对不符合规定的操作也不敏感，无论是放置不合适的工具(例如钳子)，还是在组装过程中施加了过大的力。承载件可以由实心材料例如通过切削加工工艺制成，或者被构造为铸件。
12.特别有利的是，壳体由金属板制成，具有柱形的横截面并且配置有环形的法兰，该法兰在一侧在结合密封件的情况下用于贴靠在安装孔的阶梯部(abstufung)上，并在另一侧支撑承载件，该承载件被形状配合和/或力配合地夹紧在该法兰与折弯保护构件之间。这种由金属板制成的壳体可以被有利地构造为深冲构件，其中前述的法兰也是通过变形形成，从而使得壳体一体化地成型并且由金属板形成。
13.这种由金属板制成的壳体还具有以下优点：连接线缆的固定可以通过形成一个或多个环绕的凹入部而简单地实现，连接线缆通过该凹入部被密封地固定在壳体中。这种凹入部例如可以通过滚压(rollen)或者也可以通过按压来实现，其可以被构造为环绕的或者部分环绕的。当布置有多个这样的凹入部时，这些凹入部是沿轴向间隔开的，由此在壳体与线缆、特别是线缆护套之间建立特别紧密的连接。
14.如果折弯保护构件同时用于将承载件固定在壳体上，则有利的是其具有至少一个基本沿轴向方向延伸的锁舌，该锁舌具有基本上沿构件的纵向中轴线的方向向内突出的卡锁凸耳，该卡锁凸耳接合在壳体外侧上的凹入部中。优选地，在此将多个锁舌沿周向均匀分布地布置，以确保在所有侧面上的固定。因此，优选地在折弯保护构件上设置三个或更多个、优选为四个锁舌，这些锁舌围绕构件的纵向中轴线均匀分布地布置。这种布置对于实践中惯用的尺寸是特别适宜的。
15.在此优选的是在凹入部上进行所述固定，线缆也通过该凹入部固定在壳体内。然而，典型的是沿轴向方向设置多个这样的凹入部以固定线缆。
16.为了使折弯保护构件不仅与壳体连接，而且与承载件连接，并因此确保构件彼此
可靠地紧固，折弯保护构件优选地在其承载件侧的端部附近具有环绕的并径向向外突出的隆起，该隆起接合在承载件内侧上的同样环绕的凹槽中。替代地，也可以设置用于接合在壳体的环绕凹入部中的环绕隆起，并在外侧设置锁舌，该锁舌以其卡锁凸耳接合在承载件中的环绕凹槽中。
17.为了确保折弯保护构件无论安装位置如何都对结合在其中的线缆形成保护，根据本发明的一种扩展方案，折弯保护构件朝向连接线缆构造为闭合的环，该环成倒圆地从内侧过渡到外侧并优选地具有封闭的外侧直到承载件。由此确保了线缆的护套受到折弯保护构件支撑并防止折弯，特别是防止在折弯部位的区域中发生过早磨损。在此，锁舌可以在该闭合环的内侧上优选始终地突出，以确保在线缆的护套中从壳体的出口直到折弯保护构件的出口有良好的力导入。
18.亦即，折弯保护构件实现了多个目的：一方面其以形状配合和力配合的方式将承载件固定在壳体上，另一方面其在出口处保护线缆并在该敏感过渡区域中形成有效的折弯保护。为此，折弯保护构件必须具有一定的弹性，以便一方面可以通过简单的轴向力作用而形成与承载件和壳体的形状配合和力配合的连接，另一方面则充分支撑线缆并且防止线缆折弯。为此有利的是，折弯保护构件是由弹性模量在0.2与10gpa之间、优选在1.0与3.5gpa之间的材料制成。pbt(聚对苯二甲酸丁二酯)已被证明是一种特别合适的材料。由这种材料制成的折弯保护构件可以通过注塑成型工艺低成本地制造。
19.特别是为了避免承载件在安装过程中出现前言中所提到的形成裂纹或断裂的问题，有利的是用金属铸件或实心材料制成承载件并为其配置外螺纹，该承载件可以通过该外螺纹拧入到对应的螺纹孔中，以便使整个传感器组件相对于壳体所伸入的空间被密封地固定，该空间中的流体被测量技术地采集。在承载件的外侧上，有利地设置有外六边形或其他的形状配合元件，其被设计用于与工具连接，以便紧固承载件并由此紧固整个传感器组件。
20.上述的传感器组件可以用于不同的测量元件，其在使用温度测量元件的情况下是特别有利的。优选地，将相应的温度测量元件布置在靠近壳体的封闭端的电路板上，该电路板可以具有用于处理传感器信号的电子器件，并且连接线缆在电路板的远离传感器的端部附近连接到该电路板。这样的电路板在必要时还可以仅提供用作温度测量元件的承载件，其与印刷导体一起用于与连接线缆的电连接。然后，测量元件本身通过合适的方式，例如使用导热膏，与壳体良好导热地连接，从而可以快速且准确地采集围绕壳体的流体的温度。可以理解的是，在使用其它测量元件的情况下，可能需要对壳体进行相应地调整。如果测量元件被设计用于采集周围流体的电导率，则在壳体上设置两个彼此绝缘的金属壳体部件，例如在壳体端侧的附加触点的形式。如果设置压力传感器作为测量元件，则可以例如将壳体的端侧构造为膜片。
附图说明
21.下面根据图中所示实施例对本发明进行详细说明。其中：
22.图1以极简的透视图示出了制造完成的带有连接线缆的传感器组件，
23.图2示出了图1中的细部ii的视图，
24.图3示出了沿图2中的剖面线b-b的截面，
25.图4示出了根据图3的传感器组件的分解图，
26.图5示出了传感器组件的折弯保护元件的俯视图，
27.图6示出了折弯保护元件的侧视图，
28.图7示出了折弯保护元件的另一来自线缆一侧的俯视图，
29.图8示出了沿图5中的剖面线a-a的截面，
30.图9示出了折弯保护元件的从后面看到的斜向透视图，和
31.图10示出了折弯保护元件的从前面看到的斜向透视图。
32.其中，附图标记列表如下：
33.1温度传感器
34.2连接线缆
35.3壳体
36.4壳体3的柱形部分
37.5测量元件
38.6电路板
39.7导热膏
40.8壳体3的锥形扩展部分
41.9壳体3的柱形纵向延伸部分
42.10壳体3的法兰
43.11壳体3中的凹入部
44.12密封件
45.13承载件
46.14承载件上的外螺纹
47.15承载件上的外六边形
48.16凹槽
49.17折弯保护构件
50.18隆起
51.19舌形部(锁舌)
52.20突起(卡锁凸耳)
具体实施方式
53.附图中示出的传感器组件是温度传感器1，其与连接线缆2牢固地连接。在图1中示出的零件已经被配置成为一个构件。温度传感器1被提供用于结合到管线或壳体的相应容纳孔中。传感器1的线缆端被设置用于连接为此提供的分析电子器件。温度传感器1的结构将参照图2至4详细说明。
54.温度传感器1具有壳体3，其中在背对连接线缆2的一侧(前侧)构造为封闭的，而在连接线缆侧的端侧(后侧)构造为敞开的以接收线缆2。壳体3被构造为由金属板制成的深冲件并且具有前面的柱形部分4，实际的温度测量元件5就布置在该柱形部分中，该温度测量元件位于电路板6上，该电路板在壳体3内部延伸并在另一端附近与连接线缆2的导体导电连接。
55.这种温度感应器的电气结构属于现有技术，因此在此不再详细描述，就此请参考2018年11月的标准en 1434-2 a1，其中对此进行了规定。
56.壳体3在柱形部分4的区域中填充有导热膏7，这确保了在壳体3、特别是柱形部分4与位于其中的测量元件5之间的良好导热连接。
57.壳体3从具有封闭前端侧的柱形部分4朝向连接线缆2首先延伸到锥形扩展部分8，然后过渡到纵向延伸的柱形部分9中，该纵向延伸的柱形部分延伸直至壳体3的敞开端部。该柱形部分9大约在其长度的前三分之一后被镦锻成一环绕的法兰10，并且在接下来的直至敞开端部的延伸中具有三个环绕的凹入部11，连接线缆2通过这些凹入部固定在壳体3中，即固定在柱形纵向延伸部分9的区域中。
58.壳体3上的法兰10一方面用于密封地贴靠在孔的环形凸肩上，温度传感器1的前部可以通过该孔被引入到要被测量温度的介质所在的空间中。为此设置环形的密封件12，该密封件使法兰10密封地贴靠在要安装温度感应器1的构件的阶梯孔中的相应阶梯部上。环形的承载件13贴靠在法兰10的另一侧，即法兰10的指向壳体3的敞开后侧的端面的一侧，该承载件由金属制成并且在中间部分配置有外螺纹14，温度传感器1可以通过该外螺纹拧入到所接收构件的相应的阶梯式螺纹孔中。在承载件13的配置有外螺纹14的部分上连接有沿周向扩张的部分，该部分设有外六边形轮廓，该外六边形轮廓被设置用于附接工具，例如开口扳手。
59.承载件13被构造为环形的并在其内侧具有基本上柱形的通孔，该通孔接收壳体3的柱形纵向延伸部分9，并且该通孔在外周上模制有外六边形15的区域中向内呈阶梯状地构成，从而在扩张的部分中，在阶梯部的内周上形成凹槽16，该凹槽相对于内周在承载件13的端部上回跳。
60.同样构造为环形的折弯保护构件17连接到承载件13上，这在图5至图10详细示出。该折弯保护构件17基本上实现了两个目的，即，一方面保护从温度传感器1中出来的线缆2免于折弯，特别是在此情况下所预期的损坏；另一方面则是将承载件13与折弯保护构件17一起形状配合和力配合地固定在壳体3上。
61.折弯保护构件17由聚对苯二甲酸丁二酯制成并具有一定的弹性，因此通过从连接线缆2的方向朝壳体3的自由端部方向的简单按压，就使得这三个构件，即壳体3、承载件13和折弯保护构件17，牢固地并且永久地相互连接。
62.该折弯保护构件17被构造为在外周上略微凸球状的，并且在其指向承载件13的端部上在外部具有环绕的隆起18。该隆起18被设计用于如下地结合到承载件13中的端侧凹槽16中：通过轴向接合力将隆起18深深地推入承载件13中，以使隆起18在其越过朝向凹槽16的端侧边缘时扩张地回弹并形状配合地接合到凹槽16中，从而使折弯保护构件17与承载件13连接。因此，折弯保护构件17在隆起18和与其相邻的区域中被相对薄壁地构造，以便能够实现该弹性变形。
63.折弯保护构件17在后侧端部上是以倒圆的方式从外周过渡到内周，这在图8中可清楚地看到。在内周的区域中模制有四个径向内且轴向地朝向壳体3延伸的舌形部19，这些舌形部沿内周均匀分布地布置并且在其自由端部上在内侧形成突起20，该突起径向向内指向并且可以逆向于舌形部19的弹力径向向外偏移，以便能够搭接壳体3的敞开端部，并在到达最后的凹入部11时以这些突起20弹性地接合到该凹入部11中，从而实现构件3、13和17的
力配合和形状配合的连接。而且，舌形部19在其内侧被构造为，其贴靠在连接线缆2的护套上、也就是其外侧上，并因此使连接线缆2从壳体3的出口直至温度传感器1的出口、即在折弯保护构件17的区域中被安全地引导。