CN102519526B

CN102519526B - 流体传感器及其检测流体的流动状态的方法

Info

Publication number: CN102519526B
Application number: CN201110402831.8A
Authority: CN
Inventors: 张维国; 袁宇
Original assignee: SHANGHAI SANLANG VEHICLE PARTS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SANLANG VEHICLE PARTS CO Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: CN102519526A

Abstract

本发明公开了一种流体传感器，包括：壳体，其侧面具有一凹槽；其一端具有流体入口；其另一端具有流体出口；在壳体内部具有连接流体入口和流体出口的流道；所述流道包括连通的第一腔体和第二腔体；第二腔体的截面形状完整覆盖第一腔体的截面形状且更大。溢流阀芯，可滑动地固定于第一腔体和第二腔体中。磁铁，可滑动地固定于第二腔体中，且紧挨着溢流阀芯。限位螺栓，设置在壳体具有流体出口的那一端。复位弹簧，固定在磁铁和限位螺栓之间。霍尔传感器，设置在壳体侧面的凹槽中。该流体传感器可以适应任何种类的流体，尤其适用于流速慢、粘度高的液体，例如润滑油脂的流动状态检测。其还具有体积小、易安装、成本低廉等特点。

Description

流体传感器及其检测流体的流动状态的方法

技术领域

本发明涉及一种对流体的流动状态进行检测的流体传感器。

背景技术

流体传感器要求将流体的流动状态或静止状态以电信号的形式输出，从而可以通过仪器检识该信号，并通过仪表显示出来，以达到自动检测、或在故障时自动报警的目的。

在流体检测领域，目前缺乏结构简单、并且可以有效地检测流体的流动状态的传感器。

传统的流量计用于测量流体的流量，尽管可用于检测流体的流动状态，但有明显的缺陷。其一，由于通常采用叶轮等转动部件作为检测器件，对于流速慢、粘度高的流体（例如润滑系统中油脂）的测量可靠性将大大降低；其二，此类传感器体积较庞大，对于狭小空间的应用场合，并不适合；其三，制造精度要求高，导致造价偏高，不适合低成本、大批量的应用。

在汽车、机械等集中润滑领域中，目前缺乏结构简单，并且可以有效地检测分油管路中油脂流动状态的流体传感器。为了适应特殊的狭小的工作环境，要求该流体传感器的体积不宜过大。为了保证应用的可靠性，要求其结构尽量简单。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流体传感器，可以适用于任何流体（包括流速慢、粘度高的流体），并能适应频繁的流动和静止切换，信号输出可靠。为此，本发明还要提供所述流体传感器对流体的流动状态进行检测的方法。

为解决上述技术问题，本发明流体传感器包括：

壳体，其侧面具有一凹槽；其一端具有流体入口；其另一端具有流体出口；在壳体内部具有连接流体入口和流体出口的直线流道；所述流道包括连通的第一腔体和第二腔体；第二腔体的截面形状完整覆盖第一腔体的截面形状且更大；

溢流阀芯，可滑动地固定于第一腔体和第二腔体中；

磁铁，可滑动地固定于第二腔体中，且紧挨着溢流阀芯；

限位螺栓，设置在壳体具有流体出口的那一端；

复位弹簧，固定在磁铁和限位螺栓之间；

霍尔传感器，设置在壳体侧面的凹槽中。

所述流体传感器的检测方法为：

初始状态下，溢流阀芯的一端紧挨着第一腔体的一端端面，溢流阀芯的另一端与磁铁相接触；

当流体从流体入口进入，流体挤压着溢流阀芯和磁铁一起向第二腔体的方向运动，当溢流阀芯完全进入到第二腔体时，流体从溢流阀芯与第二腔体的内壁之间的缝隙中流出，接着又从磁铁和第二腔体的内壁之间的缝隙流出，并经过磁铁旁侧、复位弹簧旁侧，从流体出口中流出；这一过程中，流体始终挤压着溢流阀芯和磁铁，磁铁又使复位弹簧呈现被压缩的状态；

当流体停止从流体入口中进入，被压缩的复位弹簧挤压着磁铁和溢流阀芯一起向着第一腔体的方向运动，直至溢流阀芯的一端紧挨着第一腔体的一端端面；

在上述过程中，霍尔传感器通过检测磁铁的磁性信号的大小强弱而获知磁铁的位置，从而得知流体是否经过流道。

本发明流体传感器通过巧妙设计的两个腔体的形状，使流体从流动状态到静止状态后，整个系统可以尽快恢复到初始状态，从而使传感器可靠地迎接下一次检测。该流体传感器可以适应任何种类的流体，尤其适用于流速慢、粘度高的液体，例如汽车、机械等集中润滑领域中润滑油脂的流动状态检测。其还具有体积小、易安装、成本低廉等特点。

附图说明

图1是本发明流体传感器的一个实施例的剖面示意图；

图2a是图1中A-A向剖面示意图；

图2b是图2a中的第二腔体20b的示意图；

图2c是图2a中的磁铁41的示意图；

图3a是图1中B-B向剖面示意图（不包括霍尔传感器50）；

图3b是图3a中的第一腔体20a的示意图；

图3c是图3a中的溢流阀芯31的示意图。

图中附图标记说明：

10为流体传感器；11为壳体；20为流道；20a为第一腔体；20b为第二腔体；21为流体入口；22为流体出口；31为溢流阀芯；31a、31b为溢流阀芯两端的倒角；31c为均压槽；41为磁铁；42为限位螺栓；43为复位弹簧；50为霍尔传感器。

具体实施方式

请参阅图1，这是本发明流体传感器的一个实施例。该流体传感器10具有壳体11，在壳体11的一端具有流体入口21，另一端具有流体出口22。流体入口21和流体出口22之间、且在壳体11内部具有容纳流体经过的流道20。流道20至少包括有相互连通的第一腔体20a和第二腔体20b，后者的截面积较大，因此第二腔体20b在与第一腔体20a相连通处仍具有部分底面。

本发明要求第二腔体20b的截面形状完整包含第一腔体20a的截面形状，并在此基础上有所增加。将第二腔体20b的截面形状与第一腔体20a的截面形状相增加的部分称为新增截面。这样与第一腔体20a的截面形状相适应的部件可以自由滑动在第一腔体20a和第二腔体20b之中，而与所述新增截面的部分或全部相适应的部件只能自由滑动在第二腔体20b中不能滑动到第一腔体20a中。

优选地，第一腔体20a呈圆柱体，其横截面形状如图3b所示。第二腔体20b呈圆柱体和长方体相结合，其横截面形状如图2b所示。这两个腔体20a、20b中的圆柱体的轴在同一条直线上，或者可以理解为第一腔体20a的圆柱体延伸到第二腔体20b中。

在第一腔体20a中具有溢流阀芯31，该溢流阀芯31的一端抵住第一腔体20a的一端端面，该溢流阀芯31的另一端与磁铁41相接触。在溢流阀芯31的外侧壁具有多道均压槽31c，如图3c所示。该均压槽既可保证溢流阀芯31在第一腔体20a和第二腔体20b内稳定滑动，又为流体提供了一条溢流通道。

优选地，溢流阀芯31的两端都具有倒角部位31a、31b，如图1所示。所述溢流阀芯31的截面形状小于或等于第一腔体20a的截面形状（即第一腔体20a的截面形状完整包含溢流阀芯的截面形状）。优选地，溢流阀芯31的截面形状与第一腔体20a的截面形状相适应，因而溢流阀芯31可滑动地限定在第一腔体20a和第二腔体20b中。例如，溢流阀芯31大致呈圆柱体，其横截面形状如图3c所示。溢流阀芯31上的均压槽31c与其中轴线相平行。

在第二腔体20b中具有磁铁41，磁铁41的一侧与溢流阀芯31的另一端相接触。在壳体11的另一端处具有限位螺栓42，在该限位螺栓42上开设有一个或多个通孔作为流体出口22。复位弹簧43固定在磁铁41和限位螺栓42之间，且位于第二腔体20b中。当磁铁41与溢流阀芯31相接触、且溢流阀芯31紧挨着第一腔体20a的一端端面时，复位弹簧43呈未压缩也未拉伸的正常状态。该正常状态的复位弹簧43的弹性力迫使磁铁41和溢流阀芯31相接触并紧压。

优选地，磁铁41呈长方体，其横截面形状如图2c所示。限位螺栓42呈圆柱体。所述磁铁41的截面形状包含有所述新增截面的部分或全部，因而磁铁41仅可滑动地限定在第二腔体20b中，而无法滑动到第一腔体20a中。

在壳体11的侧面还具有一个凹槽，其中设有霍尔传感器50，用来检测磁铁41的磁性信号并转换为电信号输出。

上述流体传感器的工作原理如下。

初始状态下，溢流阀芯31的一端（右端）紧挨着第一腔体20a的一端（右端）端面，磁铁41与溢流阀芯31的另一端（左端）相接触。复位弹簧43呈未压缩也未拉伸的正常状态。

当有流体（尤其是液体）从流体入口21进入流道20，并进入第一腔体20a时，小部分的流体从溢流阀芯31侧壁的均压槽31c中流出，如图3a所示；大部分的流体则挤压着溢流阀芯31向左运动，溢流阀芯31又挤压着磁铁41向左运动。当溢流阀芯31完全进入到第二腔体20b时，溢流阀芯31与第二腔体20b的内壁之间的缝隙远大于溢流阀芯31侧壁的均压槽，如图2b和图3c所示。流体从该缝隙中流出。接着，流体又从磁铁41和第二腔体20b的内壁之间的缝隙流出，如图2a所示；并经过磁铁41旁侧、复位弹簧43旁侧，从限位螺栓42上的流体出口22中流出。这一过程中，流体始终挤压着溢流阀芯31和磁铁41，磁铁41又使复位弹簧43呈现被压缩的状态。

当流体停止从流体入口21中进入，则溢流阀芯31不再受到流体的压力。在被压缩的复位弹簧43的作用下，磁铁41向右运动并挤压溢流阀芯31一起向右运动，直至溢流阀芯31的一端（右端）紧挨着第一腔体20a的一端（右端）端面。复位弹簧43恢复为初始状态下的未被压缩也未被拉伸的状态。这一过程中，第一腔体20a内残留的小部分流体通过溢流阀芯31侧壁的均压槽31c流出。

在上述流体开始经过流道20并最终停止的过程中，霍尔传感器50通过检测磁铁41的磁性信号的大小强弱而获知磁铁41的位置。优选地，将霍尔传感器50设置在与初始状态下的磁铁41最近的位置，从而在初始状态下可检测到最强的磁性信号。当磁性信号变弱，则表示磁铁41远离霍尔传感器50，同时表示有流体经过。当磁性信号重新回到最强，则表示磁铁41回归初始状态下的原位，同时表示没有流体经过。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种流体传感器，其特征是，包括：

溢流阀芯，可滑动地固定于第一腔体和第二腔体中；

磁铁，可滑动地固定于第二腔体中，且紧挨着溢流阀芯；

限位螺栓，设置在壳体具有流体出口的那一端；

复位弹簧，固定在磁铁和限位螺栓之间；

霍尔传感器，设置在壳体侧面的凹槽中。

2.根据权利要求1所述的流体传感器，其特征是，所述溢流阀芯的截面形状小于或等于第一腔体的截面形状。

3.根据权利要求1所述的流体传感器，其特征是，所述磁铁的截面形状包含所述第二腔体比第一腔体新增截面的部分或全部。

4.根据权利要求1所述的流体传感器，其特征是，所述溢流阀芯的两端具有倒角部位。

5.根据权利要求1所述的流体传感器，其特征是，所述溢流阀芯的外侧壁上具有均压槽，所述均压槽与溢流阀芯的中轴线相平行。

6.根据权利要求1所述的流体传感器，其特征是，所述限位螺栓上设有一个或多个通孔，这些通孔作为流体出口。

7.如权利要求1所述的流体传感器检测流体的流动状态的方法，其特征是，所述方法为：

8.根据权利要求7所述的流体传感器检测流体的流动状态的方法，其特征是，当流体从流体入口进入，流体挤压着溢流阀芯向第二腔体的方向运动的过程中，部分流体从溢流阀芯侧壁的均压槽中流出。

9.根据权利要求7所述的流体传感器检测流体的流动状态的方法，其特征是，当流体停止从流体入口进入，溢流阀芯向第一腔体的方向运动的过程中，第一腔体内残留的流体通过溢流阀芯侧壁的均压槽流出。

10.根据权利要求7所述的流体传感器检测流体的流动状态的方法，其特征是，霍尔传感器设置在与初始状态下的磁铁最近的位置，从而在初始状态下检测到最强的磁性信号；

当磁性信号变弱，则表示磁铁远离霍尔传感器，同时表示有流体经过；

当磁性信号重新回到最强，则表示磁铁回归初始状态下的原位，同时表示没有流体经过。