CN101720428B - 传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量设备(1)，特别是传感器，如压力传感器，行程传感器等，具有外壳(6)和设置在外壳(6)内和/或上的膜片(7)。信号发生器(8)与该膜片(7)起作用地连接。信号接收器(9)与信号发生器(8)配合作用。膜片(7)至少部分地由遮盖机构(11)特别是以盖罩的方式包围。给遮盖机构(11)设置有开孔(12)。

Description

传感器

技术领域

本发明涉及一种用于测量要测量的介质的测量设备。

背景技术

该测量设备可以是一种传感器，例如压力传感器、行程传感器等。这样的测量设备主要用于直接测量流体中的运行参数，例如在家用器具的引入水的部分中的运行参数。

已知一种带有外壳和一个设置在外壳内和/或上的、可与介质接触的膜片的测量设备。一个信号发生器与该膜片起作用地连接。一个信号接收器与该信号发生器配合作用，用于产生用于该介质的测量信号。已经证实，存在通过在流体中存在的颗粒机械损坏膜片的危险。用于测量变脏的流体中的小的压力的压力传感器的膜片特别敏感。此外，通过在流体中存在的颗粒的沉积引起膜片的老化。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种测量设备，它在很大程度上保护膜片不受这种损坏和/或老化。

就所述类型的测量设备而言，该目的通过按本发明的测量设备得以实现。用于要测量的介质的测量设备具有外壳和设置在外壳内和/或上的、可与该介质接触的膜片，其中信号发生器与膜片起作用地连接，其中信号接收器与信号发生器配合作用，用于产生该介质的测量信号，其特征在于，膜片至少部分地由遮盖机构以盖罩的方式包围；以穿孔或击穿方式给遮盖机构设置有至少一个开孔，使得周围的介质通过在遮盖机构上开设的开孔与膜片直接接触。

在本发明的测量设备中，膜片至少部分由一个遮盖机构特别是以盖罩的方式包围。以穿孔、击穿等方式给该遮盖机构设有至少一个开孔，然而优选多个开孔，使得周围的介质通过在遮盖机构上设置的开孔与膜片直接接触。因此遮盖机构的滤网式设计允许把流体压力传递到膜片，然而能抑制住介质中的有害颗粒。

换句话说，还可以确定，在敏感的膜片上面设置一个结实的罩，所述罩在侧面高于膜片，并且在边缘的下面有开孔，用于向膜片传递流体压力。由此以有利的方式有效地保护不受通过来自流体的脏物、沉积物等引起的机械损坏和老化。

因此本发明以有利的方式提供一种防损坏和/或沉积的测量设备，其功能安全性和寿命都得以提高。

根据一种简单的低成本的设计，信号发生器以挺杆的方式设置在膜片上，并且在该挺杆上固定一个永久磁铁。最好使得一个弹簧例如一个板簧作用到该挺杆上，用于使得挺杆和/或膜片的复位。信号接收器可以由一个与永久磁铁配合作用的霍尔传感器构成。

该测量设备的外壳为了安装简单而构造为近似圆筒形，其中可以在圆筒的壳面上设置至少一个台阶。膜片最好在外壳上设置在圆筒的顶盖表面上，更确切说，套在一个台阶上。为了防止流体进入外壳内部，外壳在圆筒的朝向膜片的顶盖表面上有一个闭合的壁。外壳的壁最好有一个背向膜片的凸起，这里挺杆伸入该凸起内，使得外壳内部在信号发生器的区域内也被保护防止流体进入。

最好使用一个印制电路板来承载电部件，其中带电的印制电路板被放置在外壳内保护。信号接收器同样设置在印制电路板上，更确切地说，使得该信号接收器朝向凸起。为了有效地产生测量信号，信号发生器设置在挺杆的朝向信号接收器的一侧。此外，可将一个从外壳凸出的用于引线的连接插头插在印制电路板上。

将外壳装在一个把流体作为介质容纳的容器的泄水管内，由此能够实现简单地安装测量设备。这里这样地实现上述安装，即把外壳的具有遮盖机构和/或膜片的部分伸入到容器内。膜片以有利的方式在容器中完全由遮盖机构包围，使得介质仅通过开孔到达膜片。为保证测量设备在家用器具中的安装位置可靠的密封，在外壳的另一个台阶上设置有用于泄水管的密封件。

为简单地固定，可以把盖罩以卡锁方式固定在外壳上。在此，盖罩可以在侧面突出于膜片。用于将流体压力传导至膜片的开孔低于盖罩的边缘设置，使得膜片的表面在很大程度上被遮盖，并且因此被保护。

根据另一种设计，盖罩的边缘高出其上设置有开孔的侧壁，这样更加改善了对于异物侵入的防护。根据再一种设计，测量设备安装在容器的一个深的凹陷内，使得盖罩上的开孔在该凹陷内位于容器底部下方，由此进一步使异物难于侵入。根据再另一种设计，在容器内设置有阻止异物的屏蔽肋，这些屏蔽肋升高到盖罩的边缘的高度，使得物体不能从侧面通过盖罩上的开孔侵入到膜片。屏蔽肋可以在罩周围在径向有缝和/或中断部分，使得这些屏蔽肋不通体闭合。根据再另一种设计，阻止异物的屏蔽壁设置在测量设备的外壳上，更确切地说，优选设置在圆筒的顶盖表面的闭合的壁上，这些闭合的壁升高到盖罩的边缘的高度，使得物体不能从侧面通过盖罩上的开孔侵入到膜片。根据再另一种设计，盖罩可套在外壳上，这里，套上的盖罩同时用于固定膜片和/或用于密封膜片下面的空间。

这些进一步设计通过下述特征来表征。根据对本发明的解决方案的改进，罩边缘高于用于传导流体压力的开孔所位于的侧壁。根据对本发明的解决方案的改进，传感器安装在流体容器的一个深的凹陷中，使得用于传导流体压力的开孔低于容器底部。根据对本发明的解决方案的改进，在流体容器内设置屏蔽肋，这些屏蔽肋升高到罩边缘的高度，使得物体不能从侧面通过罩上的开孔侵入到膜片。根据对本发明的解决方案的改进，这些屏蔽壁设置在传感器的外壳内。根据对本发明的解决方案的改进，屏蔽肋不是通体闭合，而是围绕罩在径向有缝或者中断部分。根据对本发明的解决方案的另一种改进，罩可套在压力传感器上。根据对本发明的解决方案的再一种改进，套上的盖罩同时用于固定膜片和用于密封膜片下面的空间。

用于流体的灵敏的压力传感器例如用于直接测量流体液位，例如在家用洗涤设备像洗衣机和洗碗机中。这里，流体作用于软膜片，膜片的运动在传感器中被转换为电的输出信号。由于测量压力非常小，位置和成本有限，所以膜片必须较小从而非常软。这样的膜片在机械上对于异物非常敏感，这些异物例如在洗衣机内经常能够到达滚筒和浸液容器之间。膜片上的孔会使得流体进入设备内部，并且到达电部件，这必须要防止。由于安装位置在液体容器的最深的点处，以及由于洗涤液的严重污染，未被保护的膜片会很快受损，使压力传感器设备的测量精度超出它的容限。通过本发明所能得到的优点特别在于能够消除上述缺点。

装在测量设备的膜片上的罩保护测量膜片不受异物和沉积物的损害。这里，流体压力可以通过罩的侧面通孔不受阻碍地到达膜片。屏蔽肋有助于抵挡可能从侧面通过罩开孔到达膜片的硬的异物，这些屏蔽肋从压力传感器的外壳或者在液体容器的容纳压力传感器的部分，升高到异物不能侵入的高度。为不使沉积物积聚并且使其重新流走，给屏蔽壁设置有缝。

因此，本发明提供了一种防损坏和防沉积的传感器。这种传感器是用于在含有脏物和/或异物的液体中，例如在洗衣机和洗碗机中，进行液位测量的传感器的一种低成本的解决方案，因此本发明对于在费用高昂的家用器具中的应用特别适宜。

附图说明

附图中以不同的改进和设计示出本发明的实施例，下面详细说明。附图中：

图1为家用器具的一种压力传感器的横剖视图；

图2为按照另一种实施方案的压力传感器的横剖视图；

图3为按照再一种实施方案的压力传感器的横剖视图；

图4为图3中的压力传感器在方向IV上的俯视图；

图5为按照再另一种实施方案的压力传感器沿图6中的线5-5的横剖视图；和

图6为沿图5中的线6-6的剖视图。

具体实施方式

图1中可以看到一个用于要测量的介质的测量设备1。测量设备1是一个压力传感器，其用于测量位于洗衣机的作为容器2构造的洗涤桶中的、仅示意性地示出的作为流体的洗涤液3，其中洗涤液3表示要测量的介质。测量设备1通过密封件5被密封地装入在洗涤桶2的泄水管(Durchlaβ)4中，使得测量设备1伸入到位于洗涤桶2内的洗涤液3中。

测量设备1有一个外壳6，其中在外壳6内和/或在其上设置一个与洗涤液3接触的膜片7。与膜片7作用地连接一个信号发生器8，其可以是一个永久磁铁。在外壳6内设置一个与信号发生器8配合作用的信号接收器9，后者例如可以是一个霍尔传感器。信号接收器9产生一个与信号发生器8的位置对应的测量信号，信号发生器8的该位置相应于膜片7由于在洗涤液3中作用的压力而产生的偏转，从该测量信号也可求得在洗涤液3中作用的压力。

洗涤液3中存在异物10、沉积物、物体等等，它们起因于洗涤过程。为保护敏感的膜片7不受由它们引起的损坏，膜片7至少部分地被可以用以盖罩方式构造的遮盖机构11包围。由此外壳6的具有遮盖机构11和/或膜片7的部分与遮盖机构11和/或膜片7一起伸入到洗涤桶2内的洗涤液3中，其中敏感的膜片7由遮盖机构11保护。然而给遮盖机构11设有至少一个开孔12，用于传导流体压力。不过优选通过穿孔、击穿等方式给遮盖机构11设有多个开孔12，如图1所示。由于这种滤网式设计，洗涤液3作为环绕的介质，通过在遮盖机构11上开设的开孔12，与膜片7直接接触，然而有效地阻止异物10对于膜片7的有害侵入。

外壳6构造为近似圆筒形，其中圆筒的壳面有两个台阶26、27。膜片7在外壳6上在圆筒的顶盖表面上设置在台阶27上。外壳6在圆筒的朝向膜片7的顶盖表面上具有一个闭合的壁28，由此在很大程度上密封外壳6的内部。密封件5设置在外壳6的台阶26上。

通过把膜片7插在挺杆13上，由永久磁铁构成的信号发生器8以挺杆13的方式固定在膜片7上。如果希望，也可以把挺杆13与膜片7一体构造，不过没有继续表示这点。一个固定在外壳6上的、作为板簧17构造的弹簧作用到挺杆13上，用于使挺杆13与膜片7一起复位。外壳6的壁28具有一个背向膜片7的凸起(Ausbauchung)14。挺杆13与信号发生器8一起插入外壳6上的凸起14内。

信号接收器9接近凸起14设置在一个印制电路板15上，确切地说，使信号发生器8朝向信号接收器9。以公知方式通过印制电路板15上的印制导线馈给电压至信号接收器9。一个从外壳6凸出的用于伸至测量设备1的电引线的插接端子16与印制电路板15连接，确切地说，其方式为，可将该插接端子16插在印制电路板15上。

盖罩11借助一个在图5中可见的卡钩18锁定在外壳6上，并且在侧面高过膜片7，由此全范围保护膜片7。开孔12设置在盖罩11的边缘下方，使得膜片7的前端面全部被盖罩11遮盖。由此膜片7在容器2内完全被遮盖机构11包围，其中洗涤液3仅通过开孔12到达膜片7。

在另一个实施方案中，其从图2中可见，盖罩11的边缘19突出于开孔12所位于的侧壁20。由此加强盖罩11的保护作用。传感器1安装在容器2的一个深的凹陷21内，使得盖罩11上的开孔12在凹陷21内位于容器底部22的下面。

从图3可更详细地得知，可以在容器2内设置屏蔽肋23。屏蔽肋23升高到盖罩11的边缘19，使得位于洗涤液3中物体不能从侧面通过盖罩1l上的开孔12侵入到膜片7。屏蔽肋23不是通体闭合，而是围绕盖罩11在径向具有缝24和/或中断部分，如从图4可知，由此不会积聚可能的沉积物。

按照图5和图6，在传感器1的外壳6上和/或外壳6内，更确切说，在壁28上设置屏蔽壁25。屏蔽壁25升高到盖罩11的边缘19，使得物体不能从侧面通过盖罩11上的开孔12侵入到膜片7。盖罩11可以套在外壳6上的台阶27上。套上的盖罩11同时用于固定膜片7和/或用于密封膜片7下面的空间，这从图5可以看出。

本发明不限于所叙述和所示出的实施例。更确切地说，它还包括本领域技术人员在通过权利要求所限定的发明范围内进行的改进。因此这种压力传感器1也可以在其他的家用器具例如洗碗机中应用。此外，这种压力传感器1不仅用于家用器具而且，也用于其他的应用，例如用于化学工艺中的液位测量(Pegelmessung)。

附图标记列表

1：测量设备/压力传感器/传感器

2：洗涤桶/容器

3：洗涤液/流体

4：(洗涤桶内的)泄水管

5：密封件

6：外壳

7：膜片

8：信号发生器

9：信号接收器

10：异物

11：遮盖机构/盖罩

12：(遮盖机构上的)开孔

13：挺杆

14：凸起

15：印制电路板

16：插接端子/连接插头

17：板簧

18：卡钩

19：(盖罩的)边缘

20：(盖罩的)侧壁

21：凹陷

22：容器底部

23：屏蔽肋

24：(屏蔽肋上的)缝

25：屏蔽壁

26、27：(外壳上的)台阶

28：(外壳的)(闭合的)壁

Claims (16)

1.一种用于要测量的介质的测量设备，具有外壳(6)和设置在外壳(6)内和/或上的、可与该介质接触的膜片(7)，其中信号发生器(8)与膜片(7)起作用地连接，其中信号接收器(9)与信号发生器(8)配合作用，用于产生该介质的测量信号，其特征在于，膜片(7)至少部分地由遮盖机构(11)以盖罩的方式包围；以穿孔方式给遮盖机构(11)设置有至少一个开孔(12)，使得周围的介质通过在遮盖机构(11)上开设的开孔(12)与膜片(7)直接接触。

2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，信号发生器(8)以挺杆(13)的方式固定在膜片(7)上；在挺杆(13)上固定有永久磁铁；弹簧作用到挺杆(13)上，用于使得挺杆(13)和/或膜片(7)复位；并且信号接收器(9)由与永久磁铁配合作用的霍尔传感器组成。

3.根据权利要求2所述的测量设备，其特征在于，外壳(6)构造为近似圆筒形，在圆筒的壳面上带有至少一个台阶(26、27)；膜片(7)在外壳(6)上设置在圆筒的顶盖表面上并且套在台阶(27)上；外壳(6)在圆筒的朝向膜片(7)的顶盖表面上具有闭合的壁(28)；并且外壳(6)的壁(28)具有背向膜片(7)的凸起(14)，其中挺杆(13)伸入到该凸起(14)内。

4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于，印制电路板(15)位于外壳(6)的内部；信号接收器(9)设置在该印制电路板(15)上，使信号接收器(9)朝向凸起(14)；并且信号发生器(8)设置在挺杆(13)的朝向信号接收器(9)的一侧。

5.根据权利要求4所述的测量设备，其特征在于，从外壳(6)凸出的用于引线的连接插头(16)可插在印制电路板(15)上。

6.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，外壳(6)安装在把流体(3)作为介质容纳的容器(2)上的泄水管(4)中，使得外壳(6)的具有遮盖机构(11)和膜片(7)的部分伸入到容器(2)中；并且膜片(7)在容器(2)内完全由遮盖机构(11)包围，使得介质只能通过开孔(12)进入到达膜片(7)。

7.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，为泄水管(4)在外壳(6)的台阶(26)上设置密封件(5)。

8.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，遮盖机构(11)卡锁固定在外壳(6)上。

9.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，遮盖机构(11)在侧面突出于膜片(7)；并且开孔(12)设置在遮盖机构(11)的边缘(19)下面。

10.根据权利要求9所述的测量设备；遮盖机构(11)的边缘(19)突出于开孔(12)所位于的侧壁(20)。

11.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备安装在容器(2)的加深的凹陷(21)内，使得遮盖机构(11)上的开孔(12)在凹陷(21)内位于容器底部(22)的下面。

12.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，在容器(2)内设置屏蔽肋(23)，这些屏蔽肋升高到遮盖机构(11)的边缘(19)的高度，使得物体不能从侧面通过遮盖机构(11)上的开孔(12)侵入到膜片(7)。

13.根据权利要求12所述的测量设备，其特征在于，这些屏蔽肋(23)围绕遮盖机构(11)在径向具有缝(24)和/或中断部分。

14.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，在所述测量设备的外壳(6)上设置屏蔽壁(25)，这些屏蔽壁升高到遮盖机构(11)的边缘(19)的高度，使得物体不能从侧面通过遮盖机构(11)上的开孔(12)侵入到膜片(7)。

15.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，遮盖机构(11)可套在外壳(6)上。

16.根据权利要求15所述的测量设备，其特征在于，套上的遮盖机构(11)同时用于固定膜片(7)和用于密封膜片(7)下面的空间。

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