一种测量泥浆型流体扩散压力的压力传感器封装结构

技术领域

本发明涉及传感器封装技术领域，尤其涉及一种测量泥浆型流体扩散压力的压力传感器封装结构。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，通过压力敏感元件感知压力的变化，再将压力的变化转变为电信号，输送给处理单元，处理单元处理后，得出压力值，再通过显示装置或其他装置接受，压力传感器在许多方面均有利用，如在测试泥浆型流体的扩散压力时，一般也使用压力传感器进行测量。

现有技术中，现有的压力传感器的压电元件一般都是直接与被测物体接触，从而进行压力的测量，而在对泥浆型流体的扩散压力进行测量时，由于泥浆在风干后会发生硬化，在测量完成后，硬化后的泥浆可能对压电单元产生影响，从而影响后续测量，且在测量过程中，无法根据所测压力的大致范围，进行量程的调节，导致压力传感器仅能对一种范围压力进行检测，同时，在测量过程中，对压电元件也没有很好的监测，当压电元件所受压力长时间过大时，可能导致其损坏。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种测量泥浆型流体扩散压力的压力传感器封装结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种测量泥浆型流体扩散压力的压力传感器封装结构，包括上壳与下壳，所述上壳与下壳通过螺栓连接，所述下壳内底壁固定连接有压电元件和处理单元，所述上壳上表面固定连接有固定筒，所述上壳内设置有传力机构；

所述传力机构包括开设在上壳内的调节槽、连通孔，所述调节槽内密封滑动连接有滑块，所述固定筒内侧壁密封滑动连接有施压板，所述施压板与滑块之间固定连接有连接柱，所述滑块相对的两个侧壁均开设有滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有调节板，所述调节板与调节槽内侧壁密封滑动连接，所述调节板与滑动槽内壁之间固定连接有第一弹簧，所述调节槽内密封滑动连接有两个L形板、推块，所述推块与对应的所述L形板固定连接，所述调节板与对应的所述L形板侧壁密封滑动连接，所述连通孔与所述调节槽连通，所述连通孔内密封滑动连接有压块，所述压块与压电元件相抵，所述滑块与压块之间填充有液压油。

进一步，所述传力机构还包括两个螺纹筒，两个所述螺纹筒通过轴承与所述上壳侧壁贯穿固定连接并延伸至所述调节槽内，所述螺纹筒螺纹连接有螺杆，所述螺杆与对应的所述推块侧壁固定连接，所述螺纹筒位于调节槽外部的一端过盈配合有从动齿轮，所述固定筒通过轴承贯穿转动连接有转轴，所述转轴位于固定筒内部的一段过盈配合有两个驱动齿轮，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合。

进一步，所述传力机构还包括开设在上壳内的感知槽，所述感知槽与连通孔连通，所述感知槽内密封滑动连接有导电块，所述导电块与感知槽内端壁之间固定连接有第二弹簧，所述感知槽内滑动连接有导电环，所述导电环与感知槽内端壁之间固定连接有第三弹簧。

进一步，所述上壳与固定筒内设置有辅助密封机构，所述辅助密封机构包括开设在固定筒上表面的第一环形槽和开设在所述上壳下表面的第二环形槽，所述第一环形槽内密封滑动连接有环形板，所述第二环形槽内密封滑动连接有环压块，所述固定筒与上壳共同贯穿固定连接有若干连通管，所述连通管将所述第一环形槽与第二环形槽连通，所述环压块下表面与所述下壳上表面均固定嵌设有橡胶圈，所述第一环形槽与第二环形槽内均填充有液压油。

进一步，所述连通管内设置有泄压阀。

进一步，所述连接柱开设有通孔，所述转轴通过通孔贯穿所述连接柱，所述固定筒侧壁通过轴承转动连接有螺栓，所述螺栓与转轴固定连接，所述螺栓为内六角螺栓。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、通过施压板的设置，测量物质与施压板接触，并通过施压板对压电元件施加压力，压电元件不与被测物直接接触，有效的避免了被测物对压电元件产生影响，保证测量的精确；

2、通过施压板与连接柱将压力施加在滑块上，再通过液压油将滑块的压力施加在压块上，通过压块将压力施加在压电元件上，通过改变两个L形板之间的距离，即可改变两个调节板画出滑动槽的距离，即改变其与液压油的接触面积，从而使得压力在转变后施加在压块上的压力可以自由的进行改变，即可以对被测量程进行任意的改变，使得压力传感器适用面更广；

3、压力通过液压油传递后，由于压块与导电块的截面积一致，因此对两个部件的压力一致，通过导电块与第二弹簧的弹力，对压电元件所受的压力进行监测，当压力超过压电元件所承受范围时，即可使得导电块与导电环接触，触发报警，避免压电元件长时间处于较大压力下导致损坏；

4、流体压力施加在施压板上的同时，也会施加在环形板上，并通过液压油将压力传递至环压块，从而使得环压块上的橡胶圈与下壳的橡胶圈在压力下紧紧贴合，保证封装结构的密封，避免流体压力过大渗漏入封装结构内部；

5、通过流体自身的压力进行分装结构的密封，流体压力越大，其渗漏的可能越大，而流压力越大，密封时的压力相应的也越大，避免渗漏，从而使得封装结构的密封压力可以根据流体压力大小自行改变，进一步的提高密封效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种测量泥浆型流体扩散压力的压力传感器封装结构的结构示意图；

图2为图1中的A处放大图；

图3为图1中的B处放大图；

图4为图1中的C处放大图；

图5为图1中的D-D处剖面图；

图6为图1中的E-E处剖面图。

图中：1上壳、2下壳、3固定筒、4施压板、5调节槽、6滑块、7连接柱、8滑动槽、9调节板、10第一弹簧、11L形板、12推块、13螺纹筒、14螺杆、15从动齿轮、16转轴、17驱动齿轮、18螺栓、19通孔、20连通孔、21压块、22压电元件、23处理单元、24感知槽、25导电块、26第二弹簧、27导电环、28第三弹簧、29第一环形槽、30环形板、31第二环形槽、32环压块、33连通管、34橡胶圈、35泄压阀。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

参照图1-6，一种测量泥浆型流体扩散压力的压力传感器封装结构，包括上壳1与下壳2，上壳1与下壳2通过螺栓连接，下壳2内底壁固定连接有压电元件22和处理单元23，上壳1上表面固定连接有固定筒3，上壳1内设置有传力机构；

传力机构包括开设在上壳1内的调节槽5、连通孔20，调节槽5内密封滑动连接有滑块6，固定筒3内侧壁密封滑动连接有施压板4，施压板4与滑块6之间固定连接有连接柱7，滑块6相对的两个侧壁均开设有滑动槽8，滑动槽8内滑动连接有调节板9，调节板9与调节槽5内侧壁密封滑动连接，调节板9与滑动槽8内壁之间固定连接有第一弹簧10，第一弹簧10的劲度系数较大，其提供的弹力足以使得调节板9与L形板11之间保证密封，调节槽5内密封滑动连接有两个L形板11、推块12，推块12与对应的L形板11固定连接，如图2所示，推块12上下两个位置与L形板11连接，从而保证压力施加在两端，保证L形板11的稳定，而L形板11的设置还存在一定的限位作用，避免滑块6过渡滑动滑出调节槽5。调节板9与对应的L形板11侧壁密封滑动连接，连通孔20与调节槽5连通，连通孔20内密封滑动连接有压块21，压块21与压电元件22相抵，滑块6与压块21之间填充有液压油，通过施压板4的设置，测量物质与施压板4接触，并通过施压板4对压电元件22施加压力，压电元件不与被测物直接接触，有效的避免了被测物对压电元件产生影响，保证测量的精确。

传力机构还包括两个螺纹筒13，两个螺纹筒13通过轴承与上壳1侧壁贯穿固定连接并延伸至调节槽5内，螺纹筒13螺纹连接有螺杆14，两个螺杆14的螺纹旋向相反，从而使得两个螺纹筒13以相同方向旋转时，两个螺杆14可以相向会相背运动，螺杆14与对应的推块12侧壁固定连接，螺纹筒13位于调节槽5外部的一端过盈配合有从动齿轮15，固定筒3通过轴承贯穿转动连接有转轴16，转轴16位于固定筒3内部的一段过盈配合有两个驱动齿轮17，驱动齿轮17与从动齿轮15啮合，通过转动转轴16使得两个驱动齿轮17转动，即可使得两个螺纹筒13转动，再通过螺纹连接使得两个两个螺杆14相向或相背运动，进而通过推块12使得两个L形板11相向或相背运动，从而改变两个L形板11之间的距离，而两个L形板11之间距离的改变，即使得调节板9滑出滑动槽8的长度，进而改变滑块6与两个调节板9组成部件与液压油的接触面积，而压块21与液压油的接触面积不变，又由于液体无法被压缩，其压强处处相等，P＝F/S，当压力一定时，面积的改变，即可使得压强发生改变，而压强的改变，即可使得压块21产生的压力发生改变，从而通过调节两个L形板11之间的距离，即可调节压块21产生的压力大小，将施加在施压板4上的压力缩小n倍施加在压块21上，从而使得传感器在进行测量压力时，其量程可以进行任意的改变，使得传感器的使用范围更广。

值得一提的是，固定筒3内侧壁设置有刻度，在两个L形板11之间的距离发生改变时，由于与液压油接触面积的改变，滑块6与调节板9的上下位置也会相应的发生变化，从而通过连接柱7带动施压板4发生滑动，根据固定筒3内侧壁的刻度调节施压板4的位置，即可精确的进行压力缩小倍数的调节，从而精确的对量程进行改变，保证测量的精确性。

传力机构还包括开设在上壳1内的感知槽24，感知槽24与连通孔20连通，感知槽24内密封滑动连接有导电块25，导电块25与液压油接触的一面涂设有绝缘涂层，且导电块25与液压油的接触面积和压块21与液压油的接触面积一致，由于流体无法被压缩，液压油内的压强不变，而接触面积一致，则使得导电块25与压块21所受得到压力一致，即压电元件22所受的压力与第二弹簧26所受的压力一致，导电块25与感知槽24内端壁之间固定连接有第二弹簧26，感知槽24内滑动连接有导电环27，导电环27与导电块25接触，即可使得外部报警器(图中未画出)报警，导电环27与感知槽24内端壁之间固定连接有第三弹簧28，第二弹簧26的劲度系数较大，且精度系数可以根据压电元件22的规格进行改变，精度系数的设置使得压力在大于压电元件22的承受范围时，才可使得第二弹簧26被压缩形变，从而通过第二弹簧26对压力进行监测，在压力超过压电元件22的承受范围，及时进行报警，避免压电元件22长时间处于较大压力下导致损坏。

上壳1与固定筒3内设置有辅助密封机构，辅助密封机构包括开设在固定筒3上表面的第一环形槽29和开设在上壳1下表面的第二环形槽31，第一环形槽29内密封滑动连接有环形板30，第二环形槽31内密封滑动连接有环压块32，固定筒3与上壳1共同贯穿固定连接有若干连通管33，连通管33将第一环形槽29与第二环形槽31连通，环压块32下表面与下壳2上表面均固定嵌设有橡胶圈34，第一环形槽29与第二环形槽31内均填充有液压油，流体压力施加在施压板4上的同时，也会施加在环形板30上，并通过液压油将压力传递至环压块32，从而使得环压块32上的橡胶圈34与下壳的橡胶圈34在压力下紧紧贴合，保证封装结构的密封，避免流体压力过大渗漏入封装结构内部，对内部结构产生影响。

值得一提的是，通过流体自身的压力进行分装结构的密封，流体压力越大，其渗漏的可能越大，而流压力越大，密封时的压力相应的也越大，避免渗漏，从而使得封装结构的密封压力可以根据流体压力大小自行改变，进一步的提高密封效果。

连通管33内设置有泄压阀35，泄压阀35的打开压力较小，仅需较小压力即可打开，由于流体无法压缩，其压强处处相等，设置泄压阀35，即可使得泄压阀35同时打开，从而使得液压油可以均匀的流入第二环形槽31的各个位置，从而保证环压块32平稳下滑，从而使得密封压力可以均匀的施加，保证各个位置均有较好的密封效果。

连接柱7开设有通孔19，转轴16通过通孔19贯穿连接柱7，固定筒3侧壁通过轴承转动连接有螺栓18，螺栓18与转轴16固定连接，螺栓18为内六角螺栓，内六角螺栓需要特定的六角扳手才可进行转动，避免常规的转动部件的设置，存在误触导致转动，从而改变量程导致测量不准确的情况出现。

本发明中，首先估算测量泥浆型流体扩散压力的大小，根据该大小，通过六角扳手转动螺栓18，使得转轴16转动，转轴16则带动与其过盈配合的驱动齿轮17转动，驱动齿轮17的转动带动与其啮合的从动齿轮15转动，从动齿轮15则带动与其过盈配合的螺纹筒13转动。

两个螺纹筒13转动，再通过螺纹连接使得两个两个螺杆14相向或相背运动，进而通过推块12使得两个L形板11相向或相背运动，从而改变两个L形板11之间的距离，而两个L形板11之间距离的改变，即使得调节板9滑出滑动槽8的长度，进而改变滑块6与两个调节板9组成部件与液压油的接触面积，而压块21与液压油的接触面积不变，又由于液体无法被压缩，其压强处处相等，P＝F/S，当压力一定时，面积的改变，即可使得压强发生改变，而压强的改变，压块21与也要的接触面积不变，即可使得压块21产生的压力发生改变，从而通过调节两个L形板11之间的距离，即可调节压块21产生的压力大小，将施加在施压板4上的压力缩小n倍施加在压块21上。通过固定筒3内侧壁的刻度，精确的调节倍数，调节至最大压力施加在压电元件22上是，该压力也不会超过压电元件22所允许施加的最大力。

调节完成后，将传感器安装至指定位置，对扩散压力进行测量，测量过程中，压力通过施压板4、连接柱7与滑块6施加于液压油中，再通过液压油的传递，使得压力减小一定倍数施加在压块21上，同时，由于导电块25与液压油的接触面积与压块21与液压油接触面积一致，二者所受的压力一致，压力通过压块21施加在压电元件22上，使其根据压力输出电信号，再通过处理单元23将信号处理发出，进行压力的测量。

测量的同时，导电块25所受的压力与压块21一致，若压力在允许范围内时，第二弹簧26无法被压缩或压缩量很小，无法使得导电块25与导电环27接触，此时正常进行测量，而在压力大于压电元件22所能承受的压力时，此时第二弹簧26被进一步的压缩，此时导电块25在压力作用下与导电环27接触，使得报警装置触发，避免传感器长时间处于较大压力下，出现损坏。

在进行测量与监测的同时，流体压力施加在施压板4上的同时，也会施加在环形板30上，压力施加在环形板30上后，通过液压油传递，而由于泄压阀35的设置，由于流体无法压缩，其压强处处相等，设置泄压阀35，即可使得泄压阀35同时打开，从而使得液压油可以均匀的流入第二环形槽31的各个位置，液压油流入第二环形槽31内时，使得环压块32平稳下滑，从而使得环压块32上的橡胶圈34与下壳2上的橡胶圈34以一定压力贴合，对封装结构进行密封，避免流体压力过大出现渗漏，而流体压力越大，其渗漏的可能越大，但流压力越大，密封时的压力相应的也越大，避免渗漏，从而使得封装结构的密封压力可以根据流体压力大小自行改变，进一步的提高密封效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。