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    • 专利摘要:
    Ein elektrischer Verbinder schützt einen Drucksensorenschaft, der von einer Drucksensorenkapsel hervorsteht. Der elektrische Verbinder weist eine Grundplatte mit einer mittleren Öffnung und eine Umfangswand auf, die an die Grundplatte angrenzt und unter der Grundplatte hervorsteht. Die Umfangswand kommt mit der Drucksensorenkapsel verschiebbar in Eingriff, wenn der Drucksensorenschaft durch die mittlere Öffnung geführt wird, um über der Grundplatte hervorzustehen. Eine Schutzwand, die an die Grundplatte angrenzt, steht über dem Drucksensorenschaft vor und schützt den Drucksensorenschaft. Ein Leitungsrahmen in der Schutzwand stellt elektrische Anschlüsse zu den Sensor-Kontaktstellen auf dem Drucksensorenschaft bereit.
    公开号:DE102004026220A1
    申请号:DE200410026220
    申请日:2004-05-28
    公开日:2005-02-10
    发明作者:Christopher L. Saint Paul Eriksen；James L. Prior Lake Gravel；Randall C. Prior Lake Olson；David Waconia Strei
    申请人:Rosemount Inc；
    IPC主号:G01L19-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft Drucksensoren für die Anwendung beim Erfassendes Drucks in Fluiden. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung elektrischeVerbinder (engt. electrical connectors) für Drucksensorenbauteile.
    [0002] IndustrielleTransmitter oder Messwertübertragerwerden verwendet, um Fluidparameter wie Druck, Temperatur, Strömung undden pH-Wert zu erfassen, und den Wert des erfassten Fluidparametersan eine entfernte Stelle, wie ein Steuersystem, zu übertragen.Diese Messwertübertragerkönneneinen Mikrominiaturdrucksensor aufweisen, der in einer Drucksensorenkapselinnerhalb des Übertragers montiertist. Ein solcher Drucksensor kann einen Sensorenschaft haben, dervon der Sensorenkapsel hervorsteht, um einen Zugang zu den elektrischen Kontaktstellenzum Verbinden bereitzustellen. Der Sensorenschaft ist typischerweiseaus einem sprödenMaterial wie einem Saphir ausgebildet und wird durch Kontakt mitWerkzeugen oder anderen Gegenständenwährendder Herstellung des Übertragers leichtzerbrochen. Die Verbindungsdrähte,die mit den elektrischen Kontaktstellen verbunden sind, sind ebenfallssehr empfindlich und am Verbindungspunkt anfällig für einen Bruch.
    [0003] Eswird eine Anordnung füreine einfache, zuverlässige,elektrische Verbindung von den elektrischen Kontaktstellen am Sensorenschaftzu den Verbindungsdrähtenbenötigt.Eine solche Anordnung schütztaußerdemvorzugsweise den Sensorenschaft vor einem Bruch.
    [0004] Eswird ein elektrischer Verbinder (engl. electrical connector) offenbart,der einen Drucksensorenschaft schützt, der von einer Drucksensorenkapsel vorsteht.Der elektrische Verbinder weist eine Grundplatte mit einer durchgehendenmittleren Öffnungauf.
    [0005] Derelektrische Verbinder weist außerdem eineUmfangswand auf, die an die Grundplatte angrenzt. Die Umfangswandsteht unter der Grundplatte hervor. Die Umfangswand ist so geformt,dass sie mit der Drucksensorenkapsel verschiebbar in Eingriff kommt,wenn der Drucksensorenschaft durch die mittlere Öffnung geführt wird, um über derGrundplatte hervorzustehen.
    [0006] Derelektrische Verbinder weist eine Schutzwand auf, die an die Grundplatteangrenzt. Die Schutzwand steht überdem Drucksensorenschaft vor. Wenn der elektrische Verbinder an derDrucksensorenkapsel angebracht ist, schützt die Schutzwand den Drucksensorenschaft.Ein Leitungsrahmen in der Schutzwand stellt für die Sensor-Kontaktstellenam Drucksensorenschaft elektrische Anschlüsse bereit.
    [0007] Eszeigen:
    [0008] 1 eine isometrische Ansichteiner Drucksensorenkapsel mit einem vorstehenden Drucksensorenschaft;
    [0009] 2 eine Schrägansichteines elektrischen Verbinders;
    [0010] 3 eine Vorderansicht deselektrischen Verbinders;
    [0011] 4 eine vordere Querschnittsansichtdes elektrischen Verbinders entlang der Linie 4-4' in 5;
    [0012] 5 eine Draufsicht des elektrischenVerbinders;
    [0013] 6 eine Unteransicht deselektrischen Verbinders;
    [0014] 7 eine teilweise, schräge Querschnittsansichtdes elektrischen Verbinders, entlang der Linie 7-7' in 6;
    [0015] 8–10 eineLeitungsträgeranordnung,die beim Positionieren eines Leitungsrahmens in einem elektrischenVerbinder nützlichist.
    [0016] Inden unten veranschaulichten Ausführungsbeispielenhat ein elektrischer Verbinder eine Umfangswand, die so geformtist, dass sie auf ein Ende einer Drucksensorenkapsel geschoben wird, undeine Schutzwand, die so geformt ist, dass sie über einem spröden Drucksensorenschafthervorsteht und den Drucksensorenschaft während der Bearbeitung vor einemschädlichenKontakt mit fremden Gegenständenschützt.Die Umfangswand und die Schutzwand grenzen gemeinsam an eine Grundplattean, die einen festen Anschlag bietet, um eine genaue Ausrichtungmit der Drucksensorenkapsel zu gewährleisten. Ein Leitungsrahmenin der Schutzwand stellt fürdie Sensor-Kontaktstellen auf dem Drucksensorenschaft elektrischeAnschlüssebereit. Der elektrische Verbinder ist vorzugsweise durch Spritzgießen vonKunststoffharz ausgebildet und weist einen Metalleinsatz auf, derals eine Abschirmung vor Hochfrequenz- und elektromagnetischen Störungen (engl.RFI/EMI shield) dient. Eine Anordnung einer beispielhaften Drucksensorenkapselwird unten in Verbindung mit 1 beschrieben,wobei eine Anordnung eines beispielhaften elektrischen Verbindersnachstehend in Verbindung mit 2–7 beschrieben wird.
    [0017] 1 veranschaulicht eine Schrägansicht einesBeispiels einer Drucksensorenkapsel 20. In einem solchenAus führungsbeispielweist die Drucksensorenkapsel 20 einen Block auf, der auszwei Blockhälften 22, 24 besteht,die zusammengefügt sind,so dass sie eine Sensor-Montageöffnung 26 bilden.Ein Fluid-Einlassrohr 28 versorgt eine Druckkammer (nichtdargestellt) innerhalb des Blocks mit einem unter Druck stehendenFluid. Ein Haltering 25 mit einer zylindrischen Außenfläche 27 verbessert dieDruckintegritätder Drucksensorenkapsel 20. Ein Drucksensor 30 hateinen Hals 32, der durch die Montageöffnung 26 geführt wirdund ebenfalls einen druckempfindlichen Bereich (nicht dargestellt)innerhalb der Druckkammer hat. Der Drucksensor 30 weistaußerdemeinen Drucksensorenschaft 34 auf, der aus der Drucksensorenkapsel 20 hervorsteht. DerDrucksensorenschaft 34 weist Sensor-Kontaktstellen 36 auf,um mit dem Drucksensor 30 elektrische Anschlüsse herzustellen.Es ist offensichtlich, dass der Drucksensor 30 eine Vielzahlvon Formen annehmen kann, solange er einen Schaftbereich aufweist,der sich durch eine Montageöffnungfür elektrischeAnschlüsseerstreckt.
    [0018] DieDrucksensorenkapsel 20 und der Drucksensor 30 können soaufgebaut sein, wie es zum Beispiel in US-A-6 089 097 Frick et al.,US-A-6 508 129 Sittler oder in der veröffentlichten US-Patentanmeldung200 201 00 333 Gravel et al. beschrieben wurde.
    [0019] DerDrucksensor 30 kann aus sprödem Material, wie Aluminiumoxid(synthetischer Saphir), Silizium oder Quarzglas ausgebildet sein.Es ist ein potentielles Problem, dass durch einen fremden Gegenstandeine ausreichende Kraft ausgeübtwerden kann, um den Hals 32 abzubrechen, wenn der Drucksensorenschaft 34 mitdem fremden Gegenstand in Kontakt kommt. Das spröde Material ist biegefest, wobeies zu einer Spannungskonzentration kommt, im Bereich wo der Hals 32 andie Sensor-Montageöffnung 26 angrenzt,der währendder normalen Bearbeitung, die währendder Herstellungsverfahren vorkommt, zum Brechen neigt. In einemAusführungsbeispielsind die Sensor-Kontaktstellen 36 extrem klein, in der Größenordnungvon etwa 0,64 mm (0,025 Zoll), wobei extrem feine Verbindungsdrähte mitDurchmessern von etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) verwendet werden, umeinen Kontakt mit den Kontaktstellen 36 herzustellen. DieVerbindungsdrähte sindwährendder normalen Bearbeitung in den Herstellungsverfahren Biegungenund Brechungen unterworfen. Die Probleme mit dem Brechen des Halses 32 desDrucksensors 30 und dem Brechen der Verbindungsdrähte werdendurch den beispielhaften, elektrischen Verbinder vermieden, dernachstehend in Verbindung mit 2–7 beschrieben wird.
    [0020] 2 veranschaulicht eine Schrägansicht eineselektrischen Verbinders 50. Der elektrische Verbinder 50 kannverwendet werden, um einen Drucksensorenschaft (wie Schaft 34 in 1) zu schützen, dervon einer Drucksensorenkapsel (wie Kapsel 20 in 1) hervorsteht. BestimmteAnsichten des elektrischen Verbinders 50 können ineiner Vorderansicht (3),einer vorderen Querschnittsansicht (4,entlang der Linie 4-4' in 5 genommen), einer Draufsicht(5), einer Unteransicht(6) oder einer teilweisen,schrägenSchnittansicht (7, entlangder Linie 7-7' in 6 genommen) deutlicher gesehenwerden. In 2–10 werden durchweg die gleichenBezugsziffern verwendet, um die verschiedenen Merkmale zu kennzeichnen.
    [0021] Derin 2–7 gezeigteelektrische Verbinder 50 umfasst eine Grundplatte 52 miteiner mittleren Öffnung 54,die durch die Grundplatte 52 führt. Der elektrische Verbinder 50 weistaußerdemeine Umfangswand 56 auf, die an die Grundplatte 52 angrenzt,und unter der Grundplatte 52 hervorsteht, wie veranschaulichtwird. Die Umfangswand 56 ist so geformt, dass sie mit einerFlächeeiner Drucksensorenkapsel (wie die Fläche 27 der Kapsel 20 in 1) verschiebbar in Eingriffkommt, wenn der Drucksensorenschaft (wie der Schaft 34)durch die mittlere Öffnung 54 geführt wird,um überdie Grundplatte 52 hervorzustehen. Eine Unterseite 59 (4, 7) der Grundplatte 52 und dieInnenflächen 55 (4) der Umfangswand 56 bildenvorzugsweise einen im Allgemeinen zylindrischen Hohlraum 57 (3, 4), der auf eine äußere Fläche eines Halteringes (wiedie Fläche 27 in 1) passt. Die Unterseite 59 dientals fester Anschlag zum Positionieren der Schutzvorrichtung 50 aufeiner Drucksensorenkapsel.
    [0022] Derelektrische Verbinder 50 umfasst ferner eine Schutzwand 60,die an die Grundplatte 52 angrenzt und über dem Drucksensorenschaft 34 hervorsteht(3). Die Schutzwand 60 schützt den Drucksensorenschaft 34 voreinem unbeabsichtigten Zusammenprall mit einem fremden Gegenstand.Die Schutzwand 60 positioniert die elektrischen, auf der Oberfläche montiertenKontakte 68, um sie leicht mit einer Leiterplatte zu verbinden,ohne irgendeine Gefahr einer Störungder Sensor-Drahtverbindungen an den Verbindungsstellen 66.Die Sensor-Drahtverbindungen könnenauf einer kompakten Drucksensoren-Ebene des Zusammenbaus fertiggestellt werden, wobei dann die Leiterplatten-Ebene des Zusammenbausspäterohne die Mühe,Drahtverbindungen herzustellen, fertig gestellt werden kann. DieVerbindungsdrähtesind extrem kurz und bieten einen robusten Widerstand gegen eineBeschädigungdurch Erschütterungenund Vibrationen in der Arbeitsumgebung.
    [0023] DieGrundplatte 52, die Umfangswand 56 und die Schutzwand 60 umfassenvorzugsweise einen aus einem Kunststoffharz gebildeten Spritzgussteil.Der Drucksensorenschaft (wie der Schaft 34 in 1, 3) hat Sensor-Kontaktstellen (wie dieKontaktstellen 36 in 1),wobei die Schutzwand 60 vorzugsweise einen Schlitz 62 umfasst,der mit den Sensor-Kontaktstellenausgerichtet ist. Der Schlitz 62 ermöglicht den Zugang zu den Sensor-Kontaktstellen, umdie Verbindungs drähtevon den Kontaktstellen 36 (1)mit den Verbindungsstellen 66 zu verbinden.
    [0024] Derelektrische Verbinder 50 umfasst vorzugsweise einen Metallleitungsrahmen 64,der in der Schutzwand 60 neben dem Schlitz 62 ausgeformtist. Der Leitungsrahmen 64 weist mehrere Verbindungsstellen 66 auf,die geeignet sind, eine Verbindung mit den an den Sensor-Kontaktstellen 36 angrenzenden Verbindungsdrähten herzustellen.Der Leitungsrahmen 64 ist, wie veranschaulicht, in einemModell eines Dual-In-Line-Gehäuses (dualin-line package – DIP)angeordnet und weist mehrere hervorstehende, auf der Oberfläche montierte(surface mount – SM) Kontakte 68 auf.Die Anordnung mit dem Leitungsrahmen 64 ermöglicht es,dass Verbindungsdrähtein einer Lage eingebaut werden, die vor einem Kontakt mit fremdenGegenständengeschütztist. Die Anordnung mit dem Leitungsrahmen 64 verhindertaußerdemdas Durchbiegen der Verbindungsdrähte. Jedes durch die Installationin einem Druckübertragererforderliche Durchbiegen der Leitung wird auf die stabileren, aufder Oberflächemontierten Kontakte 68 übertragen.Der Leitungsrahmen 64 platziert die Verbindungsdrähte 66 inenger Nähezu den Sensor-Kontaktstellen 36, wodurch kurze, robusteDrahtverbindungen möglichsind.
    [0025] Derelektrische Verbinder 50 umfasst vorzugsweise einen Führungsstift 70,der an die Grundplatte 52 angrenzt und neben den hervorstehenden, aufder Oberflächemontierten Kontakten 68 vorsteht. Der Führungsstift 70 passtvorzugsweise in eine Führungsöffnung aneiner Leiterplatte (nicht dargestellt), um die auf der Oberfläche montiertenKontakte 68 mit den Lötstellender Leiterplatte besser auszurichten. Der elektrische Verbinder 50 weistvorzugsweise eine Funkentstör-Schutzabschirmung(engl. RFI protective shield) 72 auf, die in die Schutzwand 60 eingeformtist. In einer bevorzugten Anordnung ist der Führungsstift aus Metall ausgebildetund dient als eine Verbindung zwischen der Fun kentstör-Schutzabschirmung 72 undeiner Erdungs-Kontaktstelleauf der Leiterplatte.
    [0026] DieUmfangswand 56 weist vorzugsweise Griffflächen 61 (6, 7) auf, die so geformt sind, dass sieeine Fläche(wie die Fläche 27 in 1) der Drucksensorenkapselaufnehmen oder festklemmen. Die Griffflächen haben vorzugsweise, wiedargestellt, eine spitz zulaufende Form. Die spitz zulaufende Formbewirkt, dass die Fläche 27 dieGriffflächen 61 presstund einen Festsitz oder Preßsitzbildet, der einem Entfernen der Schutzvorrichtung 50 standhält. DieGriffflächen 61 verhindernoder halten außerdem einerDrehbewegung der Schutzvorrichtung 50 auf der Fläche 27 stand.
    [0027] DieSchutzwand 60 ist vorzugsweise so geformt, dass sie umden Drucksensorenschaft einen Vergusshohlraum 74 bildet.Der Vergusshohlraum 74 ist zum Füllen mit einer Vergussmassegeformt, so dass der Schaft 34 und die Verbindungsdrähte in demVergusshohlraum 74 zum weiteren Schutz vergossen werdenkönnen.
    [0028] AufWunsch kann eine Oberflächewie eine Bauteil-Montage-Fläche 76 (2) verwendet werden, umeine Schaltung mit Miniaturelektronik zu montieren, die mit denKontaktstellen 64 verbunden wird.
    [0029] DieGrundplatte 52 erstreckt sich, wie veranschaulicht ist,von der Schutzwand 60 peripher nach außen, wobei die Schutzwand 60 Außenflächen 78 hat,die verwendet werden können,um mit einer Montageöffnung(nicht dargestellt) in Eingriff zu kommen, in die der elektrischeVerbinder 50 eingeführt wird.
    [0030] Einelektrische Verbinder, wie der elektrische Verbinder 50,löst dieProbleme mit dem Leitungsbruch und dem Bruch des Sensor-Schaftsund stellt eine Anordnung mit der Drucksensorenkapsel 20 bereit,die in einer Produktionsumgebung ohne einen unzulässigen Bruchder elektrischen Verbin dungsdrähteoder des Sensor-Schafts bequem gehandhabt werden kann.
    [0031] 8–10 veranschaulicheneine Leitungsträger-Anordnung 80,die beim Positionieren eines Leitungsrahmens 64 in einerForm (nicht dargestellt) nützlichist. Der Leitungsrahmen 64 ist ein Teil der Leitungsträger-Anordnung 80,die vom Hauptkörper derLeitungsträger-Anordnung 80 freigeschnitten wurde, nachdem das Formen abgeschlossen ist und dieLeitungen in die endgültigeForm gebogen wurden. Wie in 8 veranschaulichtist, weist die Leitungsträger-Anordnung 80 eineKerbe 84 zur Ausrichtung in der Form auf. Die Leitungsträger-Anordnung 80 hält jedeLeitung in einer vorgegebenen Position in der Form, um eine genaueAusrichtung mit der Kunststoff-Harzform zu gewährleisten. Jede Leitung indem Leitungsrahmen 64 weist eine vorstehende Lasche 86 auf,die verhindert, dass die Leitung während der Biegevorgänge in dengeformten Teil gleitet. Die vorstehenden Laschen 86 sindvorzugsweise innerhalb der Schutzwand 60 ausgeformt. 9 veranschaulicht eine Vorderansichtund 10 eine Draufsichtder in dem elektrischen Verbinder 50 befestigten Leitungsträger-Anordnung 80, nachdemdas Formen abgeschlossen ist, aber vor dem Biegen des Leitungsrahmens 64 undvor dem Wegschneiden des Leitungsrahmens 64 von der Leitungsträger-Anordnung 80.Die Leitungsträger-Anordnung 80 istvorzugsweise ein geprägtes,geätztes oderein mit Laser bearbeitetes Metallblech-Bauteil.
    [0032] Obwohldie vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispielebeschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass Änderungenin Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindungabzuweichen. Währenddie veranschaulichten Ausführungsbeispieleeinen Leitungsrahmen aus getrennten Leitungen zeigen, wird es für den Fachmannverständlichsein, dass auch ein Leitungsrahmen mit einer flexiblen Schaltungverwendet und direkt mit den Kontaktstellen auf dem Sensor-Schaftverbunden werden kann, wodurch die Notwendigkeit für Verbindungsdrähte zu denSensor-Kontaktstellen entfällt.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Elektrischer Verbinder zum Verbinden mit einemDrucksensorenschaft, der von einer Drucksensorenkapsel vorsteht,wobei der elektrische Verbinder aufweist: eine Grundplattemit einer durchgehenden mittleren Öffnung; eine Umfangswand,die an die Grundplatte angrenzt und unter der Grundplatte hervorsteht,wobei die Umfangswand so geformt ist, dass sie mit der Drucksensorenkapselgleitend in Eingriff kommt, wenn der Drucksensorenschaft durch diemittlere Öffnunggeführtwird, um überder Grundplatte hervorzustehen; eine Schutzwand, die an dieGrundplatte angrenzt, so dass sie über dem Drucksensorenschafthervorsteht, wobei die Schutzwand den Drucksensorenschaft schützt; und einenLeitungsrahmen, der in der Schutzwand angeordnet ist und elektrischeAnschlüssefür dieSensor-Kontaktstellen auf dem Drucksensorenschaft bereitstellt.
    [2] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei dieGrundplatte, die Umfangswand und die Schutzwand Kunststoffharz aufweisen.
    [3] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei derDrucksensorenschaft elektrische Sensor-Kontaktstellen hat und dieSchutzwand einen Schlitz umfasst, der mit den Sensor-Kontaktstellenausgerichtet ist.
    [4] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 3, wobei derLeitungsrahmen in der Schutzwand neben dem Schlitz ausgeformt ist.
    [5] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 4, wobei derLeitungsrahmen Verbindungsstellen aufweist, die geeignet sind, eineVerbindung mit den an den Sensor-Kontaktstellenangrenzenden Verbindungsdrähtenherzustellen.
    [6] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 4, wobei derLeitungsrahmen in einem Modell eines Dual-In-Line-Gehäuses (DIP)angeordnet ist und vorstehende, auf der Oberfläche montierte (SM) Kontakte aufweist.
    [7] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 6, der fernereinen Führungsstiftumfasst, der an die Grundplatte angrenzt und neben den vorstehenden,auf der Oberflächemontierten Kontakten hervorsteht.
    [8] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, der fernereine Funkentstör-Schutzabschirmungumfasst, die in der Schutzwand ausgeformt ist.
    [9] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei dieUmfangswand Griffflächenaufweist, die so geformt sind, dass sie die Drucksensorenkapselfestklemmen.
    [10] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei dieSchutzwand einen Vergusshohlraum um den Drucksensorenschaft bildet,wobei der Vergusshohlraum zum Füllenmit einer Vergussmasse geformt ist.
    [11] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, der fernereine Bauteil-Montage-Flächeumfasst, die zum Montieren einer elektronischen Schaltung geformt ist.
    [12] Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei sichdie Grundplatte von der Schutzwand peripher erstreckt und die SchutzwandAußenflächen hat,die zum Einführenin eine Montageöffnunggeeignet sind.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-11-11| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2013-12-20| R016| Response to examination communication|
    2014-10-14| R016| Response to examination communication|
    2015-05-22| R016| Response to examination communication|
    2015-06-10| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2016-06-25| R020| Patent grant now final|
    2020-12-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
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