用於檢測液壓的壓力傳感器及其抵抗液體結冰膨脹壓力的方法與流程

2023-05-27 16:40:01

本發明涉及液壓檢測壓力傳感器技術領域，具體來說涉及一種可抵抗液態介質結冰膨脹的壓力傳感器及其抵抗液態介質結冰膨脹壓力的方法。

背景技術：

隨著國際上對汽車尾氣排放的要求越來越嚴格，許多卡車和商用車製造商選擇用選擇性催化還原(SCR)來降低氮化物的排放量。所述還原劑是一種32.5％的尿素水溶液，尿素水溶液在-11℃會結冰，固態體積會較液態體積增加約10％，因此，對於尿素溶液壓力傳感器的一個關鍵設計要求就是能夠抵抗尿素結冰膨脹。

目前國內外對於尿素壓力傳感器防結冰設計主要採用彈性安裝，以及通過泡沫吸收膨脹力。然而，彈性安裝方法對安裝材料的選擇和安裝界面的設計要求比較高，另外對於產品的封裝設計要求嚴格，從而增加彈性安裝方法的製造成本；而通過泡沫吸收膨脹力的方案，如何選擇一款介質兼容性高，以及使用溫度範圍廣的泡沫則是很有難度的，且目前沒有所述泡沫選擇在長期使用的可靠性實驗驗證。

是以，在前述使用需求下，實有必要提出一種能夠抵抗液態介質結冰膨脹的壓力傳感器，以符合實際使用需求。

技術實現要素：

鑑於上述情況，本發明提供一種用於檢測液壓的壓力傳感器及其抵抗液體結冰膨脹壓力的方法，以解決前述現有車用尿素溶液壓力傳感器的通過彈性安裝、彈性材料或泡沫吸收膨脹力所導致的技術問題，達到提供一種可應用於複雜環境，以常態地檢測腐蝕性液態介質液壓，並可在液態介質結冰膨脹後仍保有測壓功能的壓力傳感器，同時具備了精度高、可靠性好、安裝方便等有益技術效果的壓力傳感器。

為實現上述目的，本發明採取的技術方案是提供一種用於檢測液壓的壓力傳感器，其包括外殼以及封裝於所述外殼內部的壓感膜片、壓力敏感單元及矽油，其中：一組裝殼件，設於所述外殼內部，所述組裝殼件內部成形有一測壓空間及一施壓空間；所述測壓空間的頂部封閉且底部設有至少一導流孔，所述導流孔周緣與所述測壓空間的周壁底端之間連接形成限位擋塊；所述施壓空間與所述導流孔連通，用以容置待檢測液態介質；所述壓感膜片，組設在所述測壓空間與所述施壓空間之間，並阻斷所述導流孔與所述施壓空間連通，且所述壓感膜片與所述限位擋塊之間形成一壓縮空間；所述壓力敏感單元，通過安裝於所述測壓空間的頂部；所述矽油，填充於所述測壓空間、所述導流孔及所述壓縮空間內，以在所述壓感膜片被液態介質施予壓力並壓縮所述壓縮空間時傳遞所述壓力至所述壓力敏感單元。

是以，本發明通過在所述壓感膜片與所述壓力敏感單元之間成形所述限位擋塊，達到在常態使用時，能夠對液態介質進行液壓檢測，並在液態介質結冰膨脹後，利用所述限位擋塊擋抵壓感膜片過度壓縮損壞壓力敏感單元，達到保持了壓力傳感器的測壓功能的技術效果。

本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的進一步改進在於，所述組裝殼件的測壓空間具有一周壁圍設形成，所述測壓空間底部設有所述至少一導流孔，所述導流孔周緣與所述周壁底端之間連接形成所述限位擋塊，且所述測壓空間頂部設有一封蓋；所述施壓空間成形有一錐形擴口以及一自所述擴口收束形成的施壓口與所述導流孔連通；所述壓感膜片組設於所述導流孔與所述施壓口之間；所述壓力敏感單元一端部安裝於所述封蓋上，另一端部容置於所述測壓空間內部。

本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的進一步改進在於，所述組裝殼件具有一上部件及一下部件對合構成，所述上部件成形有所述測壓空間及導流孔，所述下部件成形有所述施壓空間；所述壓感膜片的周緣夾設在所述上部件與下部件之間，以阻隔所述測壓空間及施壓空間。

本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的更進一步改進在於，所述壓感膜片是不鏽鋼膜片，具有位於中間位置的壓感部、成形在周緣的結合部以及連接所述壓感部與所述結合部的形變部，所述結合部成形為薄膜結構，所述壓感部的厚度大於所述結合部；令所述結合部夾設在所述上部件與下部件之間，以阻隔所述測壓空間及施壓空間，所述壓感部通過所述形變部變形以隨所述液態介質產生的壓力作用退離或抵壓於所述限位擋塊。

是以本發明通過壓感膜片的材質及結構，能夠用於檢測具有腐蝕性液態介質壓力，同時確保壓感膜片受到液態介質壓力作用時，能夠確實壓縮矽油，以將壓力傳遞至壓力敏感單元。

本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的進一步改進在於，所述壓力敏感單元通過信號線及正電氣接插件負電氣接插件與一信號處理單元連接；所述壓力敏感單元通過受壓形變產生一應力，所述應力經轉換形成一電阻信息輸出至所述信號處理單元，令所述信號處理單元接收所述電阻信息並對所述信息進行放大處理，以輸出性能曲線。

本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的更進一步改進在於，所述壓力敏感單元具有二信號線與一正電氣接插件及一負電氣接插件連接；所述正電氣接插件負電氣接插件穿置所述封蓋，一端容置於所述測壓空間內部通過所述信號線與所述壓力敏感單元連接，另一端穿出至所述測壓空間外部，且所述正、負電氣接插件與所述封蓋密封組接。

是以，本發明通過所述壓力敏感單元密封組裝於所述封蓋上，具有避免矽油洩露影響壓力檢測結果的技術效果。

本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的更進一步改進在於，所述外殼設有一組設口以及成形於所述組設口內壁的限位凸緣，所述限位凸緣具有相對的一上環面及一下環面；所述組裝殼件周側成形有一安裝部，所述安裝部容置於所述組設口內壁與所述限位凸緣下環面連接形成的空間內；所述信號處理單元設置於所述限位凸緣的上環面上，且設有二接點與所述正電氣接插件及所述負電氣接插件連接。

是以，本發明通過前述壓力敏感單元與外殼、組裝殼件的結合組裝結構，具有安裝方便且有效利用空間、縮減壓力傳感器整體體積的有技術效果。

本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的進一步改進在於，所述組裝殼件設有多數個導流孔。

本發明壓力傳感器的導流孔具體可以視實際使用需求進行尺寸、設置位置及數量上的調整，以配合不同的檢測環境或者液態介質粘性等參數，以獲得最佳適用狀態。

此外，本發明同時提供了一種壓力傳感器抵抗液體結冰膨脹壓力的方法，所述壓力傳感器包括外殼以及封裝於所述外殼內部的壓感膜片、壓力敏感單元及矽油；其中，所述方法包括：

將所述壓感膜片封裝在外殼內部，用以阻斷設有所述壓力敏感單元及所述矽油的空間與容置待檢測液態介質的空間連通；在所述壓感膜片與所述壓力敏感單元之間形成至少一導流孔以及限位擋塊，令所述壓感膜片被液態介質施予壓力後朝向所述導流孔壓縮，以將所述壓力通過壓縮所述矽油從而傳遞至所述壓力敏感單元，且所述壓感膜片被所述限位擋塊限制壓縮幅度，以抵抗所述液態介質膨脹後過度施壓於壓力敏感單元。

本發明壓力傳感器抵抗液體結冰膨脹壓力的方法的進一步改進在於，所述導流孔的尺寸是根據所述液態介質產生的壓力範圍和溫度以及所述矽油的粘度而定；所述限位擋塊的成形位置是根據所述壓感膜片的正常工作行程而定；所述限位擋塊的厚度是根據所述液態介質產生的壓力範圍而定。

是以，通過前述本發明提供的裝置及方法，所述壓力傳感器在液態介質低溫結冰發生膨脹時，能有效抵抗膨脹壓力，不會發生損壞內部感測元件的狀態，且當結冰膨脹造成的壓力解除後，所述壓力傳感器仍能正常工作，確保了壓力傳感器在檢測時的精準度、可靠性，同時具有結構精簡、體積小且便於安裝等有益技術效果。

附圖說明

圖1為本發明用於檢測液壓的壓力傳感器結構剖視示意圖。

圖2是本發明圖1的虛線框中局部結構在壓力傳感器正常工作時的放大示意圖。

圖3是本發明圖1的虛線框中局部結構在壓力過大或液態介質膨脹時的放大示意圖。

圖4是本發明壓力傳感器上殼部的第一實施例(大孔)結構剖視示意圖。

圖5是本發明壓力傳感器上殼部的第二實施例(小孔)結構剖視示意圖。

圖6、圖7是本發明壓力傳感器上殼部的第三實施例(多孔)結構剖視示意圖。

附圖標記與部件的對應關係如下：

10是外殼；11是組設口；12是限位凸緣；121是上環面；122是下環面；20是組裝殼件；201是上部件；202是下部件；21是測壓空間；211是周壁；23是限位擋塊；24是封蓋；25是施壓空間；251是擴口；252是施壓口；26是壓縮空間；27是安裝部；30是矽油；40是壓感膜片；41是壓感部；42是結合部；43是形變部；50是壓力敏感單元；51是信號線；52是正電氣接插件；53是負電氣接插件；60是信號處理單元；61是接點。

具體實施方式

為利於對本發明的了解，以下結合附圖及實施例進行說明。

請參閱圖1至圖7，本發明提供一種用於檢測液壓的壓力傳感器及其抵抗液體結冰膨脹壓力的方法，所述壓力傳感器具體地可用於檢測液態介質的液壓，特別是指使用時可能發生結冰狀況的液態介質，例如車用尿素溶液。

所述壓力傳感器包括外殼10、組裝殼件20、矽油30、壓感膜片40、壓力敏感單元50及信號處理單元60。其中：

如圖1所示，所述外殼10內部用以容裝液態介質，所述外殼10設有一組設口11以及成形於所述組設口11內壁的限位凸緣12，所述限位凸緣12具有相對的一上環面121及一下環面122，用以組設所述信號處理單元60及所述組裝殼件20。

所述組裝殼件20設於所述外殼10內部，所述組裝殼件20內部成形有一測壓空間21及一施壓空間25；所述測壓空間21具有一周壁211圍設形成，所述測壓空間21底部設有至少一導流孔22，所述導流孔22周緣與所述周壁211底端之間連接形成限位擋塊23，且所述測壓空間21頂部設有一封蓋24；所述施壓空間25成形有一錐形擴口251以及一自所述擴口251收束形成的施壓口252與所述導流孔22連通，用以將待檢測液態介質引流至所述擴口251對壓感膜片40施加壓力。

於本實施例中，所述組裝殼件20周側成形有一安裝部27，所述安裝部27容置於所述組設口11內壁與所述限位凸緣12下環面122連接形成的空間內。

此外，所述組裝殼件20具有一上部件201及一下部件202對合構成，所述上部件201成形有所述測壓空間21及導流孔22，所述下部件202成形有所述施壓空間25。

所述壓感膜片40是不鏽鋼膜片，組設在所述測壓空間21與所述施壓空間25的施壓口252之間，並阻斷所述導流孔22與所述施壓空間25連通，且所述壓感膜片40與所述限位擋塊23之間形成一壓縮空間26。具體地，所述壓感膜片40具有位於中間位置的壓感部41、成形在周緣的結合部42以及連接所述壓感部41與所述結合部42的形變部43，所述結合部42成形為薄膜結構，所述壓感部41的厚度大於所述結合部42；令所述結合部42夾設在所述上部件201與下部件202之間，以阻隔所述測壓空間21及施壓空間25，所述壓感部41通過所述形變部43變形以隨所述尿素溶液產生的壓力作用退離或抵壓於所述限位擋塊23。

所述壓力敏感單元50通過安裝於所述封蓋24上而容置於所述測壓空間21內部。具體地，所述壓力敏感單元50具有二信號線51與一正電氣接插件52及一負電氣接插件53連接；所述正電氣接插件52、負電氣接插件53穿置所述封蓋24，一端容置於所述測壓空間21內部通過所述信號線51與所述壓力敏感單元50連接，另一端穿出至所述測壓空間21外部，且所述正、負電氣接插件52、53與所述封蓋24密封組接。

於本實施例中，所述壓力敏感單元50通過所述信號線51及所述正電氣接插件52、所述負電氣接插件53與一信號處理單元60連接；所述壓力敏感單元50通過受壓形變產生一應力，所述應力經轉換形成一電阻信息輸出至所述信號處理單元60，令所述信號處理單元60接收所述電阻信息並對所述信息進行放大處理，以輸出性能曲線。其中，所述信號處理單元60設置於所述外殼10的限位凸緣12上環面121上，且設有二接點61與所述正電氣接插件52及所述負電氣接插件53連接。

所述矽油30是填充於所述測壓空間21、所述導流孔22及所述壓縮空間26內，以在所述壓感膜片40被液態介質施予壓力而壓縮所述壓縮空間26時傳遞所述壓力至所述壓力敏感單元50。

以上說明了本發明用於檢測液壓的壓力傳感器的具體結構，以下請復以圖1配合參閱圖2、圖3，說明本發明壓力傳感器抵抗液體結冰膨脹壓力的方法。所述方法步驟包括：

提供一壓力傳感器，其包括外殼10以及封裝於所述外殼10內部的壓感膜片40、壓力敏感單元50及矽油30；

將所述壓感膜片40封裝在外殼10內部，用以阻斷設有所述壓力敏感單元50及所述矽油30的空間與容置待檢測液態介質的空間連通；

在所述壓感膜片40與所述壓力敏感單元50之間形成至少一導流孔22以及限位擋塊23，令所述壓感膜片40被尿素溶液施予壓力前，如圖2退底所述導流孔22使壓縮空間26具有較大容置矽油30的空間；當所述壓感膜片40被尿素溶液施予壓力後，將如圖3朝向所述導流孔22壓縮，以將原本容置在壓縮空間26的矽油30經由導流孔22往測壓空間21壓縮，形成壓力傳遞至測壓空間21的矽油30進而傳遞至所述壓力敏感單元50被檢測；且所述壓感膜片40被所述限位擋塊23限制壓縮幅度，以抵抗所述尿素溶液膨脹後過度施壓於壓力敏感單元50。

進一步地，於本實施例中，所述導流孔22的尺寸是根據所述尿素溶液產生的壓力範圍和溫度以及所述矽油30的粘度而定；所述限位擋塊23的成形位置是根據所述壓感膜片40的正常工作行程而定；所述限位擋塊23的厚度是根據所述尿素溶液產生的壓力範圍而定。

本發明組裝殼件20的導流孔22可以如如圖4所示，將導流孔22設於測壓空間21底部的中間，並成形為較大尺寸的孔結構，以適用於粘度較大不易流動的液態介質；或者，也可以如圖5所示，將導流孔22成形為較小尺寸的孔結構，以適用於粘度較小，易於流動的液態介質。

又如圖6、圖7所示，所述導流孔22的數量可以是多個，設置位置也可以是規則排列或不規則排列，且孔的尺寸可以視使用需求調整成形為毛細孔尺寸。

以上結合附圖及實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的範圍作為本發明的保護範圍。