NO177072B - Anordning ved trykksensor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt indirekte montering av en trykkfølsom silisium-chip på en metallisk komponent av f.eks. rustfritt stål, og nærmere bestemt bruk av en glassrørholder for silisium-chipen og et jern-nikkel (Kovar) grenseflateorgan mellom glassrøret og komponenten.

Ved elektroniske trykksendere er et problem monteringen av silisium-chipen på den rustfrie stålkomponenten. Den svært forskjellige termiske utvidelseskoeffisienten mellom silisium-chipen og det rustfrie stålet ville bevirke at silisium-chipen ble ødelagt som følge av utvidelse og sammentrekning av det rustfrie stålet dersom denne var direkte bundet til det rustfrie stålet. Derfor anvendes ofte en holder i form av et glassrør for montering av silisium-chipen. Når en glassrørholder anvendes for å montere silisium-chipen er det imidlertid et problem med hensyn til montering av glassrøret til det rustfrie stålet.

Forskjellige metoder av indirekte montering av et glassrør til en stålkomponent har blitt anvendt i den senere tid. US-patent nr. 4 019 388 beskriver en glassrørholder for et silisium-chip og en nikkeljernholder for indirekte montering av glassrøret på et stålhus. Dette patentet innser fordelen ved bruk av nikkel-jern eller Kovar-grenseflateorgan som kan bli forbundet både med glass og rustfritt stål og har en termisk utvidelseskoeffisient som er mellomliggende den termiske utvidelseskoeffisienten til silisium-chipen og den til det rustfrie stålet.

Dette patentet beskriver imidlertid ikke frigjøring av spenningen på glassrøret via en spesiell Kovar grenseflate-organkonstruksjon og via en spesiell utførelse for å forbinde grenseflateorganet med det rustfrie stålet.

Det er således fremdeles et behov for et Kovar grenseflateorgan som både er konstruert på en måte og forbundet med det rustfrie stålet på en måte for å redusere spenningen på glassrøret.

Foreliggende oppfinnelse løser disse og andre behov ved å tilveiebringe en monteringsenhet av den innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene.

En Kovar grenseflateorganskive er fastgjort kun ved sin indre diameter med den første skulderen som tillater grenseflateorganet å fritt utvides og sammentrekkes og derved frigjør skjærespenninger på glassrøret.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt av en trykkfølsom silisium-chip montert på en rustfri stålkomponent ved hjelp av et glassrør og et grenseflateorgan i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et forstørret tverrsnitt av glassrøret, grenseflateorganet og den rustfrie stålkomponenten. En alternativ utførelsesform som innbefatter en leppe er vist i fantomtegning.

Fig. 3 viser et tverrsnitt av grenseflateorganet kun med

leppen vist i fantomtegning

Fig. 4 viser et tverrsnitt av en andre alternativ utførel-sesf orm av oppfinnelsen.

På figurene er monteringsenheten ifølge oppfinnelsen vist med henvisningstallet 10.

En trykkfølsom silisium-chip 12 er vist indirekte montert på den rustfrie stålkomponenten 14. Trykket som skal bli målt er tilstede i komponentpassasjen 16. Glassrøret 18 har en indre radius ri, en utvendig radius r2 og en boring 20. Boringen er i kommunikasjon med passasjen 16. Glassrøret 18 har også en første ende 22 og en andre ende 24. Grenseflateorganet 26 er lokalisert mellom første ende 22 til glassrøret 18 og komponenten 14. Den første enden 22 er fastgjort til et grenseflateorgan 26 ved kjent loddeteknikk for å fastgjøre glasset til Kovar. Silisium-chipen 12 innbefatter en trykkfølsom del 13. Silisium-chipen 12 er montert på den andre enden 24 av glassrøret 18 med den trykkf øl somme delen 13 frilagt for trykk som skal bli målt.

Som vist på fig. 2 har den metalliske komponenten 14 en boring 38 som definerer passasjen 16. Passasjen 16 har en radius r3. En første skulder 30 er dannet i boringen 28. Den ringformede overflaten 32 strekker seg radialt utover fra første skulder 30 til sideveggen 34. Sideveggen 34 har en radius r4. En andre skulder 36 er dannet konsentrisk med en første skulder 30.

Den ringformede overflaten 38 strekker seg radialt utover fra den andre skulderen 36 til den andre sideveggen 40.

Grensef lateorganet 26 er vist på fig. 3 innbefattende en radialt utover seg strekkende del 42 og en aksial del eller rørformet seksjon 48. Delen 42 innbefatter toppflaten 44 og bunnflaten 46. Den aksiale delen eller den rørformede seksjonen 48 har en innvendig radius r5 og en utvendig radius r6. Den rørformede seksjonen 48 innbefatter en første øvre ende 50, en andre nedre ende 52 og overflaten 54 til den nedre enden 52. Øvre enden 50 til den rørformede seksjonen 48 er i ett fastgjort med den radialt utover seg strekkende delen 42. Ved en første alternativ utførelsesform har grenseflateorganet 26 også en oppover seg strekkende leppe 56 som har en innvendig radius vi og en utvendig radius r8.

Den nedre enden 52 til den seg aksialt strekkende delen 48 er fastgjort kun ved sin innvendige radius r5 ved den første skulderen 30 til boringen 28. Grenseflateorganet 26 kan være fastgjort med skulderen 30 f.eks., ved sveising eller lodding. Denne sveisingen eller loddingen skulle bli gjort kun mellom den innvendige radiusen r5 til grenseflateorganet 26 og den første skulderen 30.

Dette gjør at grenseflateorganet 26 kan utvides og sammentrekkes med økende eller avtagende temperatur og fremdeles forblir relativt spenningsfri. Spesielt kan overflaten 54 til den nedre enden 52 bevege seg fritt langs den første ringformede overflaten 32 og bunnflaten 46 til en radialt seg utover strekkende del 42 kan bevege seg fritt langs den andre ringformede overflaten 38.

Nå da konstruksjonen og operasjonen av anordningen 10 er blitt beskrevet skal man gå nærmere inn på fordelene.

Ved tidligere montering av glassrør til en rustfri stålkomponent har det vært forsøkt å gjøre et grensef lateorgan som har en lineær termisk utvidelseskoeffisient a mellom koeffisienten til glassrøret ocG og koeffisienten til det rustfrie stålet av aSS. Det vil si,

aG<aK<aSS

hvor aK er den lineære termiske koeffisienten til grense-flateorganets utvidelse.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir loddingen kun gjort på den innvendige radiusen til grenseflateorganet og loddingen danner kun en enkel sirkel hovedsakelig langs loddelinjen. Med unntak av sirkelen hvor loddingen foreligger er grenseflateorganet fritt for å utvide seg og trekke seg sammen uavhengig av komponenten som funksjon av temperaturen. Dette gjør at grenseflateorganet er hovedsakelig spennlngsfritt. aK må ikke være mellom aG og aK. Med foreliggende oppfinnelse må aK være gjort nesten lik aG uten hensyn til aSS.

En andre utførelsesform av anordningen 10 er vist på fig. 4. Grenseflateorganet 70 er i form av en generelt plan skive med et hull 72 ved sitt senter for å tillate at trykket som skal måles går inn i glassrøret 18. Grensef lateorganet 70 innbefatter en opprettstående del tilliggende den ytre radiusen til grenseflateorganet. Den opprettstående delen er i form av en krymping med sidene 76 og 78 til krympingene skjærende overflaten 80 til den rustfrie stålkomponenten 14 for å danne et generelt triangulært hulrom 82. Grenseflateorganet 70 kan være fastgjort til komponenten 14 ved hjelp av en sveising 88 ved en ytre radius til grenseflateorganet. Grenseflateorganet 70 er således fastgjort til komponenten 14 med kun en enkel sirkel. Grenseflateorganet 70 kan nesten fritt utvides eller sammentrekkes og bunnflaten 84 til grenseflateorganet 70 kan bevege seg langs flaten 86 til den rustfrie stålkomponenten 14.

Claims (3)

1. Monteringsenhet (10) for indirekte montering av et glassrør (18) med en ende (22) på en metallisk komponent (14), karakterisert ved at den metalliske komponenten (14) har en boring (28), idet boringen (28) har en første skulder (30) og en andre skulder (36), idet den andre skulderen (36) er aksialt forskjøvet fra den første skulderen (30), at en første ringformet overflate (32) strekker seg radialt utover fra den første skulder (30), at en andre ringformet overflate (38) strekker seg radialt utover fra den andre skulderen (36), at boringen (28) har en sidevegg (34) idet sideveggen (34) har en radius (r4), idet sideveggen forbinder den første ringformede overflaten (32) med den andre ringformede overflaten (38), at et grenseflateorgan (26) innbefatter en radialt utover seg strekkende del (42) og en aksialt seg strekkende del (48), idet den radialt seg utover strekkende del (42) har en toppflate (44) og en bunnflate (46), idet den aksialt seg strekkende delen (48) har en første ende (50), og en andre ende (52) og en innvendig radius (r5) og en ytre radius (r6) med den utvendige radiusen (r6) mindre enn radiusen (r5) til sideveggboringen, idet den første enden (50) er forbundet i ett med bunnflaten (46) til den seg radialt utover strekkende del (42), at enden (22) til glassrøret (18) er festet til toppflaten (44) til den radialt utover seg strekkende del (42) til grenseflateorganet (26), at grenseflateorganet (26) er mottatt i boringen (28) med bunnplaten (46) til den radialt seg utover strekkende del (42) tilliggende første ringformede overflate (32) og den utvendige radiusen (r6) til den aksialt seg strekkende delen (48) anbrakt med avstand fra sideveggen (34) til boringen, med den andre enden (52) til den aksialt seg strekkende del (48) anordnet tilliggende den første ringformede overflaten (32), og at innretninger for fastgjøring av grenseflateorganet (26) til komponenten (14) tillater hovedsakelig spenningsfri utvidelse av grenseflateorganet (26) for å redusere sannsyn-ligheten for brekkasje av glassrøret.

2. Monteringsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved innretning for å fastgjøre grenseflateorganet (26) til komponenten (14) gjøres ved sveising kun ved forbindelsen mellom den innvendige radiusen (r5) til den andre enden (52) til den seg aksialt strekkende delen (48) med den første skulderen (30).

3. Monteringsenhet ifølge krav 2, karakterisert ved at grensef lateorganet (26) er av en jernnikkel-legering.