本實用新型涉及傳感器領(lǐng)域，具體地，本實用新型涉及一種壓力傳感器，該壓力傳感器主要用于測量液體的壓力，尤其是用于測量例如尿素水溶液的壓力。

本實用新型還涉及用于這種壓力傳感器的插塞件。

背景技術(shù)：

利用壓力傳感器測量液體的壓力是眾所周知的。在測量過程中，通常壓力傳感器需要接觸待測量的液體，具體地，液體進入壓力傳感器并接觸感測元件，由此測量得到液體的壓力。

在某些環(huán)境中，進入壓力傳感器的液體可能會由于例如溫度降低而凍結(jié)，液體凍結(jié)成固體通常會導致體積的膨脹，這可能導致壓力傳感器的部件的損壞，尤其是與液體接觸的部件的損壞，例如導致感測元件損壞。

眾所周知，在工業(yè)應用中可能會產(chǎn)生大量的污染排放物，例如在車輛中，可能產(chǎn)生大量的含有氮氧化物(NOx)的廢氣。為了減少這樣的排放污染，發(fā)展出了許多降低排放的技術(shù)。選擇性催化還原(SCR，selective catalytic reduction)就是其中被廣泛使用的一種。

在大多數(shù)選擇性催化還原系統(tǒng)中，通常采用尿素水溶液(AUS，aqueous urea solution)作為工作介質(zhì)，例如采用32.5％的尿素水溶液來降低氮氧化物含量。在現(xiàn)今的選擇性催化還原系統(tǒng)中，通常還會采用尿素壓力傳感器(UPS，urea pressure sensor)來監(jiān)測尿素水溶液的壓力，以確保選擇性催化還原系統(tǒng)的正常運行。在操作過程期間，尿素壓力傳感器的一部分(例如感測元件)與尿素水溶液接觸，由此測量尿素水溶液的壓力。

然而，對于選擇性催化還原系統(tǒng)而言，一個關(guān)鍵的技術(shù)問題在于，在大約-11℃或更低的溫度下，尿素水溶液會凍結(jié)。凍結(jié)后的尿素水溶液體積增大，結(jié)果顯著地增大了與尿素壓力傳感器的例如感測元件的接觸力，這可能導致尿素壓力傳感器的與尿素水溶液接觸的部件(例如感測元件)損壞。

在應用選擇性催化還原系統(tǒng)的環(huán)境中，例如在選擇性催化還原系統(tǒng)用于車輛中的情況下，很容易遇到-11℃或更低的溫度。在這種情況下，如何應對尿素水溶液的凍結(jié)對于選擇性催化還原系統(tǒng)的正常運行而言是一個極大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的一個目的在于提供一種壓力傳感器，尤其是尿素壓力傳感器，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本實用新型的一個目的在于提供一種壓力傳感器，其能夠在容納于壓力傳感器內(nèi)的液體凍結(jié)而體積增大時補償這種體積增大，從而防止壓力傳感器各部件的損壞。

本實用新型的另一個目的在于提供一種壓力傳感器，其能夠控制容納于壓力傳感器內(nèi)的液體的凍結(jié)順序，從而防止壓力傳感器各部件的損壞。

本實用新型的又一個目的在于提供一種壓力傳感器，其采用多種輔助手段來補償壓力傳感器內(nèi)液體凍結(jié)時的體積增大。

本實用新型的又一目的在于提供用于壓力傳感器的插塞件以及制造該插塞件的方法。

本實用新型的上述和其它目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本實用新型提供一種壓力傳感器，其包括：

殼體；以及

感測元件，所述感測元件設(shè)置在所述殼體中；

其中在所述殼體中形成有連通通路，所述感測元件通過所述連通通路與所述殼體的外部流體連通，并且

其中所述壓力傳感器還設(shè)置有補償結(jié)構(gòu)，當通過所述連通通路進入所述殼體的液體出現(xiàn)體積膨脹而導致接觸力增大時，所述補償結(jié)構(gòu)補償所述體積膨脹。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述補償結(jié)構(gòu)包括用以增大所述連通通路的體積的第一補償結(jié)構(gòu)和/或用以控制進入所述壓力傳感器的液體的凍結(jié)順序的第二補償結(jié)構(gòu)。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述第一補償結(jié)構(gòu)包括插塞件，所述殼體形成有壓力管，其中所述插塞件可拆卸地配合在所述殼體的壓力管中。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述插塞件形成有通孔，所述通孔構(gòu)成所述連通通路的至少一部分；或者所述插塞件的周邊上形成有通槽，所述通槽構(gòu)成所述連通通路的至少一部分；或者所述壓力管的內(nèi)壁上形成有凹槽，所述凹槽與所述插塞件配合以構(gòu)成所述連通通路的至少一部分。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述插塞件的用以構(gòu)成所述連通通路的部分能夠彈性變形，以改變所述連通通路的體積。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述插塞件的內(nèi)部形成有封閉的腔室。該腔室在插塞件的模制成型過程期間有利于插塞件的成型。此外，該腔室有助于形成連通通路的部分的變形而有利于補償壓力傳感器內(nèi)液體的體積膨脹。

在壓力傳感器的一個實施例中，在所述腔室的靠近所述感測元件的一端設(shè)置有腔室覆蓋物。該腔室覆蓋物在插塞件的模制成型過程期間有助于防止成型材料進入腔室。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述腔室覆蓋物被構(gòu)造成有助于所述插塞件配合在所述殼體的壓力管中。例如腔室覆蓋物是剛性的或半剛性的，例如可以由剛性或半剛性材料制成，有助于在插塞件和壓力管之間形成一定的過盈配合。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述第二補償結(jié)構(gòu)被配置成用以控制進入所述壓力傳感器的液體的凍結(jié)順序，以使靠近所述感測元件的液體比遠離所述感測元件的液體先凍結(jié)。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述第二補償結(jié)構(gòu)包括在所述感測元件和所述殼體的壓力管之間形成的空腔，所述空腔與所述連通通路流體連通。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述空腔的表面積-體積比大于所述連通通路的表面積-體積比。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述空腔的表面積-體積比與所述連通通路的表面積-體積比的比在1.25:1至3:1之間的范圍內(nèi)。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述空腔的表面積-體積比與所述連通通路的表面積-體積比的比為大約2:1。

在壓力傳感器的一個實施例中，形成所述空腔的材料的平均導熱率大于形成所述連通通路的材料的平均導熱率。

在壓力傳感器的一個實施例中，形成所述空腔的材料的平均導熱率與形成所述連通通路的材料的平均導熱率的比為大約35:1或更大。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述殼體的壓力管形成有向內(nèi)延伸的凸緣，所述凸緣處于所述感測元件和所述連通通路之間，所述凸緣形成有連通孔，所述連通孔構(gòu)成所述連通通路的一部分。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述連通通路是細長形的，在減小容納的液體的體積的同時，還有利于連通通路的變形。

在壓力傳感器的一個實施例中，所述補償結(jié)構(gòu)還包括能夠變形以保持所述壓力傳感器內(nèi)的液體體積的第三補償結(jié)構(gòu)，所述第三補償結(jié)構(gòu)包括安裝構(gòu)件，所述安裝構(gòu)件設(shè)置在所述殼體的外側(cè)面上，所述安裝構(gòu)件具有彈性，使得在所述壓力傳感器由于液體體積膨脹而受到力的作用時，所述安裝構(gòu)件能夠彈性變形以保持所述壓力傳感器內(nèi)的液體體積。

本實用新型還提供一種用于壓力傳感器的插塞件，所述壓力傳感器包括殼體和感測元件，所述殼體形成有壓力管，所述感測元件設(shè)置在所述殼體中，其中在所述壓力管中形成有連通通路，所述感測元件通過所述連通通路與外部流體連通；其特征在于，所述插塞件可拆卸地配合在所述殼體的壓力管中，當通過所述連通通路進入所述殼體的流體出現(xiàn)體積膨脹而導致接觸力增大時，所述插塞件補償所述體積膨脹。

在插塞件的一個實施例中，所述插塞件形成有通孔，所述通孔構(gòu)成所述連通通路的至少一部分；或者所述插塞件的周邊上形成有通槽，所述通槽構(gòu)成所述連通通路的至少一部分。

在插塞件的一個實施例中，所述插塞件的用以構(gòu)成所述連通通路的部分能夠彈性變形，以改變所述連通通路的體積。

在插塞件的一個實施例中，所述插塞件的內(nèi)部形成封閉的腔室。該腔室在插塞件的模制成型過程期間有利于插塞件的成型。此外，該腔室有助于形成連通通路的部分的變形而有利于補償壓力傳感器內(nèi)液體的體積膨脹。

在插塞件的一個實施例中，在所述插塞件的靠近所述感測元件的端部處，圍繞所述通孔形成有從所述插塞件向外伸出的環(huán)形突出部。

在插塞件的一個實施例中，在所述腔室內(nèi)，形成有沿著所述插塞件的軸向和徑向延伸的多個肋部。

在插塞件的一個實施例中，在所述腔室的靠近所述感測元件的一端設(shè)置有腔室覆蓋物。該腔室覆蓋物在插塞件的模制成型過程期間有助于防止成型材料進入腔室。

在插塞件的一個實施例中，所述腔室覆蓋物被構(gòu)造成有助于所述插塞件配合在所述殼體的壓力管中。例如腔室覆蓋物是剛性的或半剛性的，例如可以由剛性或半剛性材料制成，有助于在插塞件和壓力管之間形成一定的過盈配合。

在插塞件的一個實施例中，所述通孔、通槽或凹槽是細長形的，在減小容納的液體的體積的同時，還有利于連通通路的變形。

在插塞件的一個實施例中，形成所述插塞件的材料的導熱率小于形成所述感測元件和所述壓力管的材料的平均導熱率。

本實用新型還涉及一種制造上述插塞件的方法，所述方法包括：

A、一次成型步驟：利用彈性體材料模制在內(nèi)部具有封閉空腔的主體；

B、覆蓋步驟：將腔室覆蓋物放置在封閉空腔上，以覆蓋該封閉空腔；

C、二次成型步驟：將二次成型原料模制在腔室覆蓋物上。

在方法的一個實施例中，所述方法還包括熔合步驟：將一次成型的主體與二次成型的部分熔合，形成完整的殼體和密封的封閉空腔。

在方法的一個實施例中，在一次成型步驟中，在封閉空腔內(nèi)形成沿著插塞件的軸向和徑向延伸的多個肋部。

在方法的一個實施例中，在一次成型步驟中，在主體中形成貫穿的通孔，或者在主體的周邊上形成通槽。

在方法的一個實施例中，在二次成型步驟中，在主體的上端部處，圍繞所述通孔形成從主體向外伸出的環(huán)形突出部。

在方法的一個實施例中，該二次成型原料為大致環(huán)形形狀，圍繞所述通孔設(shè)置。

根據(jù)本實用新型的壓力傳感器、用于壓力傳感器的插塞件和制造插塞件的方法所獲得的技術(shù)效果是顯著的：

(1)通過構(gòu)成連通通路的部分可以變形以改變連通通路的體積、控制空腔內(nèi)容納的液體的凍結(jié)順序、設(shè)置具有彈性的安裝凸緣等，可以補償液體凍結(jié)之后的體積膨脹，避免感測元件等的損壞，即使在最嚴酷的封閉式凍結(jié)(液體充滿完全封閉的傳感器空間的情況下的凍結(jié))下，也能夠有效地補償液體凍結(jié)之后的體積膨脹，防止壓力傳感器各部件的損壞；

(2)插塞件可以適用于不同的應用要求(溫度、介質(zhì)、壓力等)，從以上的描述可以看到，插塞件可以根據(jù)不同的應用要求來選擇材料、導熱率等；

(3)剛性的覆蓋物可以提供有利的配合，簡化了結(jié)構(gòu)；

(4)塑料凸緣或金屬片凸緣對液體凍結(jié)時的體積膨脹也可以提供一定程度的補償；

(5)插塞件具有一定的靈活性和通用性，能夠用于不同構(gòu)造和尺寸的應用，從以上的描述可以看到，插塞件是安裝到壓力管中的單獨的部件，由此在壓力傳感器尺寸和構(gòu)造不同的應用場合，可以靈活地選用插塞件，并且一個插塞件可以用于具有相同尺寸的其它壓力傳感器，具有一定的通用性；

(6)插塞件可以作為可選的附件，而不需要專門的設(shè)計。

附圖說明

通過結(jié)合附圖參考本實用新型實施例的以下說明，本實用新型的上述和其它特征將會變得更加明顯，并可更好地理解本實用新型，其中：

圖1A為根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器的分解透視圖；

圖1B為根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器的透視圖；

圖1C為根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器的仰視分解透視圖；

圖1D為根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器的仰視透視圖；

圖2A為根據(jù)本實用新型實施例的插塞件的透視圖；

圖2B為根據(jù)本實用新型實施例的插塞件的橫截面圖；

圖2C為根據(jù)本實用新型實施例的插塞件的縱向截面圖；

圖3為根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器的截面圖；

圖4A-4D為根據(jù)本實用新型另一個實施例的壓力傳感器及其插塞件的示意圖；

圖5A-5B為根據(jù)本實用新型另一個實施例的壓力傳感器及其插塞件的示意圖；

圖6A為在根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器中凍結(jié)的液體的大致形狀的示意圖；

圖6B為在根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器中凍結(jié)的液體的大致形狀的示意圖；

圖7A-7D為根據(jù)本實用新型實施例的形成插塞件的步驟的示意圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細描述本實用新型的實施例。

根據(jù)本實用新型的實施例，提供一種壓力傳感器，其主要用于測量液體的壓力，在液體凍結(jié)時，尤其是在液體進行封閉式凍結(jié)的情況下，能夠保持壓力傳感器的各部件不被損壞。例如，在車輛中，為了降低廢氣排放物中的氮氧化物，通常采用選擇性催化還原系統(tǒng)，在選擇性催化還原系統(tǒng)中通常采用尿素水溶液作為工作介質(zhì)。本實用新型的壓力傳感器可以應用于這種選擇性催化還原系統(tǒng)，作為尿素水溶液壓力傳感器，即使在嚴酷的封閉式凍結(jié)的情況下，壓力傳感器也不會損壞。當然，本實用新型的壓力傳感器并不限于上述應用。

實際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述尿素水溶液僅僅只是示例性的，本實用新型的壓力傳感器可以用于測量各種液體的壓力。

圖1A-1D分別示出了根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器1的分解透視圖、透視圖、仰視分解透視圖和仰視透視圖。

如圖所示，根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器1整體上包括殼體100和感測元件200(在圖1A-1D中未示出，可參考圖3)。感測元件200安裝在殼體100中。

圖3示出了根據(jù)本實用新型實施例的壓力傳感器1的截面圖。結(jié)合圖3，殼體100的上部部分形成有殼體腔110，在圖示的實施例中，該殼體腔110為大致圓柱形，但并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，殼體腔也可以為例如長方體、正方體、錐形以及其它規(guī)則或不規(guī)則形狀。感測元件200容納在該殼體腔110中，在操作過程中，該感測元件200與液體(例如尿素水溶液)接觸，用以感測液體的壓力。

在大多數(shù)情況下，感測元件200固定地設(shè)置在殼體100中，也就是感測元件200相對于殼體100是固定不動的，配合其它部件形成剛性封閉構(gòu)造。在圖示的實施例中，感測元件200剛性地固定到殼體腔110內(nèi)。

壓力傳感器1還包括電氣連接件400，該電氣連接件400設(shè)置在感測元件200上并且與感測元件200電氣連接，以傳遞感測元件200感測的壓力信號。

殼體100的下部部分形成有壓力管120，在圖示實施例中，該壓力管120也為大致圓柱形，但并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要選擇其它的壓力管形狀，包括但不限于長方體、正方體、錐形等。壓力管120的尺寸小于殼體腔110的尺寸，由此在壓力管120和殼體腔110之間形成肩部130。感測元件200鄰近該肩部130定位。

在優(yōu)選的實施例中，為了防止液體(例如尿素水溶液)在殼體腔110中穿過感測元件200泄露到電氣連接件400處，在感測元件200和肩部130之間可以設(shè)置有內(nèi)部密封件201。

在壓力管120中形成有連通通路，感測元件200通過該連通通路與外部流體連通。在壓力傳感器1操作期間，壓力傳感器1與待測量的液體接觸。待測量的液體的一部分進入壓力傳感器1以接觸感測元件200，由此感測元件200能夠測量液體的壓力。具體地，液體經(jīng)由連通通路進入壓力傳感器1而接觸感測元件200，由此在壓力傳感器1操作期間，在連通通路中存在液體，并且液體與感測元件200接觸以測量液體的壓力。

在一個實施例中，壓力管120自身可以形成連通通路，待測量的液體通過壓力管120直接進入壓力傳感器而與感測元件200接觸。在其它實施例中，可以通過另外的結(jié)構(gòu)來形成所述連通通路，這將在下文中進一步詳細描述。

當壓力傳感器1的操作環(huán)境發(fā)生變化時，例如當溫度降低時，待測量的液體可能會凍結(jié)(例如結(jié)冰)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，液體的凍結(jié)通常導致例如膨脹和體積增大。而這種體積增大極有可能損壞與液體相接觸的部件，例如感測元件200，從而造成壓力傳感器損壞。

由此，根據(jù)本實用新型的實施例，壓力傳感器1還設(shè)置有補償結(jié)構(gòu)，當通過連通通路進入壓力傳感器1的液體出現(xiàn)體積變化時，該補償結(jié)構(gòu)補償這種體積變化。例如，如上所述，當待液體的液體由于溫度降低而凍結(jié)時，體積膨脹，此時壓力傳感器1的補償結(jié)構(gòu)可以補償這樣的體積膨脹，避免與液體接觸的部件的損壞。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，上述溫度降低導致體積變化僅僅是示例性的，本實用新型的壓力傳感器中的補償結(jié)構(gòu)也可以用于補償由于其它原因?qū)е碌囊后w體積變化。

根據(jù)本實用新型的原理，補償結(jié)構(gòu)可以具有多種形式，至少可以包括用以改變(例如增大)連通通路的體積的第一補償結(jié)構(gòu)、控制進入壓力傳感器的液體的凍結(jié)順序的第二補償結(jié)構(gòu)和/或能夠變形以保持壓力傳感器內(nèi)液體體積的第三補償結(jié)構(gòu)。這些補償結(jié)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)和原理上稍有不同，但是都是用于在進入壓力傳感器的液體出現(xiàn)體積變化時補償這種體積變化。以下將詳細描述這些示例性的補償結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些補償結(jié)構(gòu)既可以單獨起作用，也可以組合起來以獲得更好的補償效果。同時，本領(lǐng)域技術(shù)人員還應當理解，這些補償結(jié)構(gòu)僅僅只是示例性的，而非限制性的，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以想到其它的補償形式。

在本實用新型的實施例中，第一補償結(jié)構(gòu)可以包括插塞件300，以下詳細描述插塞件300作為補償結(jié)構(gòu)的實施例。

插塞件300可拆卸地配合在殼體100的壓力管120內(nèi)，插塞件300的形狀與壓力管120的形狀大致相匹配，即在圖示的實施例中，插塞件300也為大致圓柱形，但并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要選擇其它的壓力管形狀，包括但不限于長方體、正方體、錐形等。

圖2A-2C分別示出了根據(jù)本實用新型實施例的插塞件300的透視圖、橫截面圖和縱向截面圖。插塞件300具有第一端部311、第二端部312以及在第一端部311和第二端部312之間延伸的外側(cè)壁301，第一端部311、第二端部312和外側(cè)壁301構(gòu)成大致圓柱形。

插塞件300形成有通孔303，該通孔303沿著插塞件300的軸向延伸。通孔303構(gòu)成所述連通通路的至少一部分，待測量的液體經(jīng)由通孔303進入壓力傳感器1而與感測元件200接觸。在一個實施例中，連通通路完全由通孔303構(gòu)成，這樣液體直接通過通孔303進入壓力傳感器1。在其它實施例中，通孔303可以和其它的結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成連通通路，這將在下文中進一步描述。

在圖示的實施例中，插塞件300的中心處形成有通孔303，然而，這僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，通孔303的位置并不限于位于插塞件300的中心，其也可以位于插塞件300的其它位置，例如偏離插塞件300的縱向軸線。通孔303的位置可以根據(jù)實際需要進行選擇。

插塞件300的用以構(gòu)成連通通路的部分能夠彈性變形，從而在通過連通通路(具體地，穿過插塞件300)進入壓力傳感器1的液體出現(xiàn)體積變化(例如壓力傳感器內(nèi)的液體由于凍結(jié)而體積膨脹)時，插塞件300的這個部分進行彈性變形，以改變連通通路的體積，從而補償這種體積變化。

形成通孔303的孔壁302處于外側(cè)壁301內(nèi)側(cè)，孔壁302和外側(cè)壁301在第一端部311和第二端部312處連接，以在孔壁302和外側(cè)壁301之間形成中空的、封閉的腔室304。也就是，插塞件300的內(nèi)部形成有封閉的腔室304。內(nèi)部形成的這種封閉腔室的一個主要作用在于容納連通通路的彈性變形，例如在本實施例中用于容納通孔303的變形。

舉例而言，針對例如圖3的實施例，當液體由于凍結(jié)而體積增大時，處于通孔303中的液體的體積增大，此時孔壁302能夠彈性變形，例如在圖示取向中沿插塞件的徑向方向變形，增大通孔303的體積，繼而增大通孔303能夠容納的液體的體積，從而補償液體的體積增大。在孔壁302發(fā)生變形時，腔室304可以容納這種變形，從而可以進一步使得孔壁302能夠更容易且更快速地變形。

在優(yōu)選的實施例中，封閉的腔室304可以圍繞連通通路形成，例如圍繞通孔303形成，以方便容納孔壁302的變形。

在插塞件成型期間，為了方便外側(cè)壁和孔壁的模制和脫模，在腔室304內(nèi)，在孔壁302和外側(cè)壁301之間連接有沿著插塞件300的軸向和徑向延伸的多個肋部305。這些肋部305可以繞著孔壁302對稱地分布，以方便插塞件的成型，該操作可以采用本領(lǐng)域中已知的方法，在此不再詳細描述。

如圖2C所示，在腔室304內(nèi)，在腔室304的靠近感測元件200的一端，即在第一端部111和肋部305之間，設(shè)置有腔室覆蓋物307，設(shè)置該腔室覆蓋物307的一個目的在于，在插塞件成型期間避免成型材料進入腔室。

結(jié)合參考圖3，當插塞件300配合在壓力管120中時，插塞件300的第一端部311靠近感測元件200定位，第二端部312遠離感測元件200定位。在這種情況下，如圖3所示，通孔303相對于感測元件200大致垂直地定位，感測元件200通過該通孔303與壓力傳感器的外部連通。

在感測元件200和壓力管120之間形成有空腔202，具體到圖3的實施例，在感測元件200、殼體100與插塞件300之間形成有空腔202，該空腔202與通孔303連通。當壓力傳感器1安裝在例如選擇性催化還原系統(tǒng)中時，液體經(jīng)由通孔303進入空腔202，由此與感測元件200相接觸，從而壓力傳感器能夠測量液體的壓力。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，空腔202并不是必須的，液體在通過通孔303之后可以直接與感測元件200接觸?？涨坏脑O(shè)置是另一種形式的補償結(jié)構(gòu)，這將在下文中詳細描述。

根據(jù)本實用新型的實施例，形成通孔303的孔壁302能夠變形，以改變通孔302的體積。在一個實施例中，孔壁302由可彈性變形的材料形成，例如但不限于由橡膠、塑料或熱塑性材料形成。這樣，當環(huán)境溫度處于-11℃或更低的溫度下時，待測量的液體(例如尿素水溶液)會凍結(jié)，由此，通孔303和空腔202中的液體的體積增大。如果插塞件300也為剛性結(jié)構(gòu)，那么膨脹的液體對感測元件200施加增大的接觸力，由此可能導致至少感測元件200的損壞。實際上，壓力傳感器的與液體接觸的各部件都有可能由于接觸力增大而損壞。在本實用新型的實施例中，孔壁302能夠變形，這樣，在液體會凍結(jié)而體積增大的情況下，孔壁302變形，增大通孔303的體積，即增大了通孔303中容納的液體的量，由此補償了液體由于凍結(jié)而導致的體積增大，防止由于接觸力增大而導致的壓力傳感器的各部件的損壞。

根據(jù)以上的描述可以看到，即使在上述剛性封閉構(gòu)造的情況下(也就是可能導致封閉式凍結(jié))，插塞件的構(gòu)造也能夠補償液體的體積增大，從而防止壓力傳感器的各部件的損壞。

針對一個具體實施例，請參考圖3，在該實施例的構(gòu)造下，當液體凍結(jié)時，液體的體積增大會導致向感測元件200施加沿軸向的接觸力，然而，由于感測元件200的剛性連接且孔壁302能夠變形，所以此時液體體積增大會首先擠壓孔壁302而導致孔壁302沿徑向變形，此時，由于插塞件300中具有腔室304，使得孔壁302能夠沿徑向向外變形，從而使得通孔303的體積增大，以補償液體的體積增大，防止壓力傳感器的各部件尤其是感測元件200的損壞。

當然，液體體積增大時所施加的接觸力以及孔壁相應的變形并不限于上述具體構(gòu)造，即在其它應用中不一定是向感測元件施加軸向接觸力和孔壁進行徑向變形。實際上，根據(jù)本實用新型，當液體體積增大時，只要孔壁變形以使得通孔的體積增大，能夠補償液體的體積增大，就可以防止壓力傳感器的各部件的損壞。

此外，通孔303可以形成為是細長形的，在減小容納的液體的體積(繼而可以減小液體凍結(jié)時的體積增大)的同時，還有利于孔壁302的變形。

圖4A-4D示出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的壓力傳感器及其插塞件。

該實施例的主體結(jié)構(gòu)與圖3所示的大致類似，不同之處主要在于插塞件300的用于構(gòu)成連通通路的部分。因此，圖4A-4D的實施例中與圖3的實施例相同的部分在此不再詳細描述，而僅僅描述與圖3的實施例不同的部分。

在圖4A-4D的實施例中，插塞件300的周邊上形成有通槽351，該通槽351構(gòu)成所述連通通路的至少一部分。該通槽351也是細長形的，在減小容納的液體的體積的同時，還有利于通槽351的變形。

在進一步的實施例中，在插塞件300的一端上，例如在插塞件300的靠近感測元件200的端部上，設(shè)置有傾斜部352，結(jié)合圖4D可以看到，該傾斜部352也構(gòu)成連通通路的一部分，液體經(jīng)由通槽351和傾斜部352進入壓力傳感器1而與感測元件200接觸。

然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，該傾斜部并不是必須的，其結(jié)構(gòu)只是為了便于與通用的壓力管配合。

圖5A-5B示出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的壓力傳感器及其插塞件。

該實施例示出了另一種形式的補償結(jié)構(gòu)。在壓力管120的內(nèi)壁上形成有凹槽125。此時，插塞件300可以不設(shè)置有通孔或通槽。實際上，在這種情況下，插塞件300自身與凹槽125配合即可形成連通通路的至少一部分。如圖5B所示，液體經(jīng)由凹槽125進入壓力傳感器而與感測元件200接觸。

凹槽125優(yōu)選地也可以是細長形的，在減小容納的液體的體積的同時，還有利于插塞件300的與凹槽125配合的部分的變形。

以下詳細描述本實用新型的另一種補償結(jié)構(gòu)，即第二補償結(jié)構(gòu)，該第二補償結(jié)構(gòu)被配置成用以控制進入壓力傳感器的液體的凍結(jié)順序，使靠近感測元件的液體臂遠離感測元件的液體先凍結(jié)。這樣，感測元件附近的液體先行凍結(jié)，所造成的體積膨脹使部分液體從連通通路排出，于是在壓力傳感器內(nèi)的液體和凍結(jié)的液體的體積沒有增大，不會破壞壓力傳感器的與液體接觸的部件。同時，感測元件附近的液體先行凍結(jié)，凍結(jié)后的液體此時對感測元件形成保護作用，后續(xù)液體凍結(jié)所造成的體積膨脹不會對感測元件產(chǎn)生影響，進一步防止感測元件由于體積膨脹而被破壞。

該第二補償結(jié)構(gòu)包括在感測元件200和壓力管120之間形成的空腔202，該空腔202與連通通路流體連通，空腔202的表面積-體積比大于連通通路的表面積-體積比。

為了進一步防止液體凍結(jié)時體積增大對壓力傳感器各部件的損壞，可以考慮控制壓力傳感器內(nèi)容納的液體的凍結(jié)順序。例如，在首先使空腔202中的液體凍結(jié)，然后通孔303中的液體再凍結(jié)的情況下，可以進一步減小液體凍結(jié)時對傳感器各部件的影響。

具體地，結(jié)合參考圖6A和6B，其示出了液體在圖3所示的結(jié)構(gòu)中凍結(jié)時形成的凍結(jié)部分的示意圖。

當液體在圖3所示的結(jié)構(gòu)中凍結(jié)時，所形成的凍結(jié)部分可以分為兩個部分，第一凍結(jié)部分501和第二凍結(jié)部分502。第一凍結(jié)部分501是在空腔202中凍結(jié)的液體部分，第二凍結(jié)部分502是在通孔303中凍結(jié)的液體部分。因此，第一凍結(jié)部分501的形狀與空腔202的形狀相對應，第二凍結(jié)部分502的形狀與通孔303的形狀相對應。在這種情況下，圖6A和6B所示的形狀實際上也是空腔202和通孔303的形狀。

為了簡化說明，以圖3所示的空腔202和通孔303的構(gòu)造為例來說明如何控制液體的凍結(jié)順序。

第一凍結(jié)部分501和第二凍結(jié)部分502均為大致圓柱形。假設(shè)第一凍結(jié)部分501的半徑為R，高度為x，那么第一凍結(jié)部分501的表面積為2·πR²+2πR·x，體積為πR²·x，則第一凍結(jié)部分501的表面積-體積比為：

同樣，假設(shè)第二凍結(jié)部分502的半徑為r，高度為h，那么第二凍結(jié)部分502的表面積為2·πr²+2πr·h，體積為πr²·h，則第二凍結(jié)部分502的表面積-體積比為：

在大多數(shù)的傳感器應用中，上面兩個式子中虛線方框部分受限于傳感器的尺寸設(shè)計而可以認為是定值，而一般情況下R<h，因此，通過設(shè)計x和r的尺寸，例如使得x<r，那么可以使得第一凍結(jié)部分501的表面積-體積比大于第二凍結(jié)部分502的表面積-體積比。而如果使得x遠小于r，那么可以使得第一凍結(jié)部分501的表面積-體積比遠大于第二凍結(jié)部分502的表面積-體積比，即

相對應地，空腔202的表面積-體積比大于通孔303的表面積-體積比，或者空腔202的表面積-體積比遠大于通孔303的表面積-體積比。

在一般的壓力傳感器中，R可以為大約1至15，r可以為大約0.2至5，r可以為大約0.25至15，h可以為0.5至20。在這樣的傳感器中，空腔202的表面積-體積比與通孔303的表面積-體積比的比優(yōu)選地可以在1.25:1至3:1之間的范圍內(nèi)，即可較好地控制液體的凍結(jié)順序。

在具體的實施例中，R可以選擇成4.5，x可以選擇成0.5，r可以選擇成1，h可以選擇成10，這樣，空腔202的表面積-體積比與通孔303的表面積-體積比的比接近大約2:1。

表面積-體積比可以作為單位體積(質(zhì)量)的液體傳熱(降溫)快慢的量度，數(shù)值越大，傳熱越快，就越早凍結(jié)(在不考慮接觸界面的熱傳導系數(shù)差異的前提下)。因此，通過上述設(shè)計，可以使得空腔202中的液體首先凍結(jié)，也就是靠近感測元件200的液體首先凍結(jié)，然后通孔303中的液體再凍結(jié)。

在空腔202中的液體首先凍結(jié)的情況下，此時由于凍結(jié)而導致的體積增大由于通孔303中的液體未凍結(jié)而得到一定的補償，使得空腔202的體積不會增大，因此，凍結(jié)的液體不會對例如感測元件200施加增大的接觸力，從而防止壓力傳感器的各部件的損壞。

以上是針對圖3的實施例描述了補償結(jié)構(gòu)用于控制凍結(jié)順序而補償液體凍結(jié)時的體積增大。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述用于控制凍結(jié)順序的補償結(jié)構(gòu)同樣可以適用于其它的實施例，例如對于圖4A-4D和5A-5B的實施例，空腔202的表面積-體積比大于通槽351的表面積-體積比，大于凹槽125的表面積-體積比，均可以獲得上述技術(shù)效果。而在壓力管120設(shè)置有凸緣121且凸緣121設(shè)置有連通孔126的情況下，空腔202的表面積-體積比大于通孔303、通槽351或凹槽125加上連通孔126的表面積-體積比，同樣可以獲得上述技術(shù)效果。

除了通過配置空腔的表面積-體積比大于連通通路的表面積-體積比來控制凍結(jié)順序之外，或者作為配置空腔的表面積-體積比大于連通通路的表面積-體積比來控制凍結(jié)順序的替代方案，在優(yōu)選的實施例中，通過壓力傳感器各部件的材料選擇，也可以控制壓力傳感器內(nèi)容納的液體的凍結(jié)順序。具體地，使得空腔的導熱率大于連通通路的導熱率可以控制液體的凍結(jié)順序。

在本文中，空腔的導熱率指的是空腔的與液體接觸的部分的平均導熱率(也就是形成空腔的材料的平均導熱率)，連通通路的導熱率指的是連通通路中與液體接觸的部分的平均導熱率(也就是形成連通通路的材料的平均導熱率)。

例如，通過材料的選擇，使得空腔202附近的部件的平均導熱率大于通孔303附近的部件的平均導熱率。這樣，空腔202附近的部件的導熱率大，傳熱快，使得空腔202中的液體首先凍結(jié)，通孔303附近的部件的導熱率小，傳熱慢，使得通孔303中的液體后凍結(jié)，因此，同樣可以控制壓力傳感器內(nèi)容納的液體的凍結(jié)順序，獲得上述技術(shù)效果。

具體地，針對本實用新型的一個實施例，例如圖3所示的實施例，形成感測元件200和殼體100的材料的平均導熱率大于形成插塞件300的材料的導熱率，或者說是形成插塞件300的材料的導熱率小于形成感測元件200和殼體100的材料的平均導熱率。例如，感測元件200和殼體100可以由金屬或?qū)崧瘦^高的塑料形成，或者可以由陶瓷或半導體材料形成，而插塞件300由導熱率較低的橡膠或塑料制成。在存在密封件201的情況下，該密封件由例如橡膠制成。

這樣，形成空腔的部分的材料的平均導熱率高于形成連通通路的部分的材料的平均導熱率。

在一個具體實施例中，與液體接觸的部分的材料選擇如下。感測元件200由陶瓷制成，密封件201由橡膠制成，壓力管102由金屬制成，插塞件300由橡膠制成，這樣，形成空腔的部分的材料的平均導熱率與形成連通通路的部分的材料的平均導熱率的比為大約35:1，即空腔的平均導熱率與連通通路的平均導熱率的比為大約35:1。在這種情況下足以保證感測元件附近的液體先凍結(jié)。而如果空腔的平均導熱率與連通通路的平均導熱率的比大于35:1，則更加易于保證感測元件附近的液體先凍結(jié)，而防止感測元件的損壞。

從上面的描述可以看到，空腔202形成在感測元件200、殼體100與插塞件300之間，也就是插塞件300的一部分用來形成空腔202，在圖3的實施例中，插塞件300的第一端部311的表面用來形成空腔202的一部分。

在這種情況下，空腔202內(nèi)的液體有一部分與插塞件300的第一端部311接觸，因此這部分的凍結(jié)速度受到插塞件300的材料的影響而變得較慢。為了進一步增強上述控制凍結(jié)速度所產(chǎn)生的技術(shù)效果，可以考慮采用以下的措施。

殼體100的壓力管120形成有向內(nèi)延伸的凸緣121，該凸緣121處于感測元件200與連通通路之間，在凸緣121中形成有連通孔126，該連通孔126構(gòu)成連通通路的一部分。例如，在上述實施例的情況下，液體經(jīng)由通孔303、通槽351或凹槽125進入壓力傳感器1，進而穿過凸緣121中的連通孔126，而與感測元件200接觸。

在插塞件300形成有通孔303的情況下，在插塞件300的第一端部311處，圍繞通孔303形成有從第一端部311向外伸出的環(huán)形突出部306。

該凸緣121圍繞插塞件300的環(huán)形突出部306覆蓋插塞件300的第一端部311。這樣，環(huán)形突出部306和凸緣121取代之前的第一端部311來形成空腔202的一部分。這樣，在操作過程，空腔202內(nèi)的液體與插塞件300接觸的部分大大減少。

然而，上述環(huán)形突出部并不是必須的，在沒有環(huán)形突出部306的情況下，凸緣121覆蓋插塞件300，如圖4D和5B所示。

凸緣121可以由導熱率較高的材料形成，例如由金屬或?qū)崧瘦^高的塑料形成。由此進一步提高與空腔202內(nèi)的液體接觸的部分的導熱率，從而進一步增強了控制凍結(jié)速度所產(chǎn)生的技術(shù)效果。

當然，增強控制凍結(jié)速度的效果并不限于以上的措施，還可以采用其它的方式。例如，為了減小插塞件的與空腔內(nèi)的液體接觸的部分，插塞件在第一端部可以采用兩件式設(shè)計，即在插塞件的第一端部處，圍繞通孔形成有從第一端部向外伸出的環(huán)形突出部，同時提供例如金屬覆蓋物，圍繞該環(huán)形突出部覆蓋插塞件的第一端部并固定地連接到該第一端部。

在插塞件由例如橡膠制成的情況下，由于橡膠具有彈性，在插塞件配合到殼體的壓力管內(nèi)時，插塞件可能由于其彈性而在一定程度上存在從壓力管脫落的可能性。為此，腔室覆蓋物307是剛性的或半剛性的，例如可以由剛性或半剛性材料制成，包括但不限于橡膠、塑料、金屬、陶瓷燈。剛性的或半剛性的腔室覆蓋物307抵靠外側(cè)壁301并向該外側(cè)壁301施加向外的徑向力而擠壓外側(cè)壁301，這樣，在插塞件300可拆卸地配合到壓力管120中時，這樣的結(jié)構(gòu)可以在插塞件300和壓力管120之間形成一定的過盈配合，以有助于插塞件300緊密地配合在殼體100的壓力管120中，從而顯著降低插塞件從壓力管中脫落的風險。在這種情況下，不需要額外的配合結(jié)構(gòu)來確保插塞件與壓力管的緊密配合。

除了以上第一和第二補償結(jié)構(gòu)之外，本實用新型的實施例還可以具有其它的補償結(jié)構(gòu)，例如第三補償結(jié)構(gòu)。該第三補償結(jié)構(gòu)可以包括安裝構(gòu)件，該安裝構(gòu)件用于將壓力傳感器安裝到其所應用的環(huán)境中。

安裝構(gòu)件設(shè)置在壓力傳感器的殼體的外側(cè)面上，安裝構(gòu)件具有彈性，使得在壓力傳感器受到力的作用(例如由于進入壓力傳感器的液體凍結(jié)導致的體積膨脹對壓力傳感器施加的力)時，安裝構(gòu)件能夠彈性變形，以保持壓力傳感器內(nèi)的液體體積不變。

安裝構(gòu)件可以采用多種形式，只要其能夠彈性變形，以例如補償液體凍結(jié)導致的體積膨脹即可。例如，安裝構(gòu)件可以采用安裝凸緣的形式，以下將以安裝凸緣為例子來詳細描述本實用新型的第三補償結(jié)構(gòu)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本文所述的安裝構(gòu)件并不限于安裝凸緣。

如圖所示，在優(yōu)選的實施例中，在殼體100的外側(cè)面上設(shè)置有安裝凸緣140以用作第三補償結(jié)構(gòu)，例如，在殼體100的殼體腔110的外側(cè)面上設(shè)置有安裝凸緣140。該安裝凸緣140具有彈性，可以由彈性體制成，例如可以由彈性塑料或金屬片制成，使得在壓力傳感器1受到力的作用時，安裝凸緣140能夠彈性變形。

安裝凸緣140上形成有安裝孔141，壓力傳感器通過安裝凸緣140上的安裝孔141，經(jīng)由緊固件而安裝到例如選擇性催化還原系統(tǒng)上。當傳感器內(nèi)的液體凍結(jié)時，由于液體的體積增大而在傳感器內(nèi)產(chǎn)生增大的接觸力，由于安裝凸緣140能夠彈性變形，所以在接觸力增大的情況下，安裝凸緣140可以彈性變形，使得傳感器能夠沿著安裝凸緣變形的方向位移，從而傳感器內(nèi)的液體在凍結(jié)而體積膨脹時部分地從傳感器中移出，盡可能使留在傳感器內(nèi)的液體的體積保持不變，以部分地補償液體凍結(jié)時體積增大所帶來的影響，進一步減少或防止壓力傳感器各部分的損壞。

以下參考圖7A-7D，描述根據(jù)本實用新型的用于形成插塞件的方法，圖7A-7D為根據(jù)本實用新型實施例的形成插塞件的步驟的示意圖。

根據(jù)本實用新型，還提供一種制造插塞件300的方法，該方法包括：

A、一次成型步驟：利用彈性體材料模制在內(nèi)部具有封閉空腔的主體；

B、覆蓋步驟：將腔室覆蓋物放置在封閉空腔上，以覆蓋該封閉空腔；

C、二次成型步驟：將二次成型原料模制在腔室覆蓋物上。

根據(jù)優(yōu)選的方案，上述方法還可以包括熔合步驟：將一次成型的主體與二次成型的部分熔合，形成完整的殼體和密封的封閉空腔。

以下具體針對例如圖3的實施例，來解釋上述方法的詳細步驟。在圖3的插塞件300的情況下，其形成步驟包括：

A、一次成型步驟：模制具有內(nèi)部空腔313和通孔303的主體310，該主體310具有外側(cè)壁301和形成通孔303的孔壁302，形成通孔303的孔壁302處于外側(cè)壁301內(nèi)側(cè)，孔壁302和外側(cè)壁301之間形成該內(nèi)部空腔313?？妆?02和外側(cè)壁301在下端部處連接。在孔壁302和外側(cè)壁301之間連接有沿著插塞件300的軸向和徑向延伸的多個肋部305。這些肋部305可以繞著孔壁302對稱地分布，以方便插塞件的成型，該操作可以采用本領(lǐng)域中已知的方法，在此不再詳細描述。

B、覆蓋步驟：將腔室覆蓋物307放置在主體310的上端部處，以覆蓋內(nèi)部空腔313。該腔室覆蓋物307的一個目的在于，在插塞件成型期間避免成型材料進入腔室。腔室覆蓋物307可以是剛性的，例如可以由剛性材料制成，以有助于插塞件300緊密地配合在殼體100的壓力管120中。

C、二次成型步驟：將二次成型原料330在腔室覆蓋物307上方模制到主體310的上端部處。該二次成型原料330為大致環(huán)形形狀，圍繞孔壁302和通孔303設(shè)置。

D、熔合步驟：將一次成型的主體與二次成型的部分熔合，形成完整的殼體和密封的內(nèi)部空腔，即中空結(jié)構(gòu)。熔合之后形成具有以上參考圖2A-2C所述的結(jié)構(gòu)的插塞件。

而針對例如圖4A-4D的實施例，方法大致類似，不同之處在于，在一次成型步驟中，在主體的周邊上形成通槽，而不是在主體中形成通孔。

進一步地，在設(shè)置有傾斜部352的情況下，在一次成型步驟、二次成型步驟和融合步驟中形成該傾斜部。

根據(jù)本實用新型的壓力傳感器、用于壓力傳感器的插塞件和制造插塞件的方法所獲得的技術(shù)效果是顯著的：

(1)通過構(gòu)成連通通路的部分可以變形以改變連通通路的體積、控制空腔內(nèi)容納的液體的凍結(jié)順序、設(shè)置具有彈性的安裝凸緣等，可以補償液體凍結(jié)之后的體積膨脹，避免感測元件等的損壞，即使在最嚴酷的封閉式凍結(jié)(液體充滿完全封閉的傳感器空間的情況下的凍結(jié))下，也能夠有效地補償液體凍結(jié)之后的體積膨脹，防止壓力傳感器各部件的損壞；

(2)插塞件可以適用于不同的應用要求(溫度、介質(zhì)、壓力等)，從以上的描述可以看到，插塞件可以根據(jù)不同的應用要求來選擇材料、導熱率等；

(3)剛性的覆蓋物可以提供有利的配合，簡化了結(jié)構(gòu)；

(4)塑料凸緣或金屬片凸緣對液體凍結(jié)時的體積膨脹也可以提供一定程度的補償；

(5)插塞件具有一定的靈活性和通用性，能夠用于不同構(gòu)造和尺寸的應用，從以上的描述可以看到，插塞件是安裝到壓力管中的單獨的部件，由此在壓力傳感器尺寸和構(gòu)造不同的應用場合，可以靈活地選用插塞件，并且一個插塞件可以用于具有相同尺寸的其它壓力傳感器，具有一定的通用性；

(6)插塞件可以作為可選的附件，而不需要專門的設(shè)計。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，雖然以上描述了多個實施例，但是這些實施例均屬于本實用新型的整體構(gòu)思范圍內(nèi)。在不存在明顯矛盾的情況下，一個實施例的一個或多個技術(shù)特征可以有利地結(jié)合到其它的實施例中，而不會脫離本實用新型的范圍。所有實施例中的技術(shù)特征可以進行刪除和組合以形成新的實施例，這些新的實施例仍然處于本實用新型的范圍內(nèi)。

盡管已經(jīng)將本實用新型作為示例性設(shè)計進行了描述，但還可以在本公開的精神和范圍內(nèi)對本實用新型進行修改。因此本實用新型旨在涵蓋采用本實用新型一般原理的任何變型型式、用途或適應型式。