CN102596598B - 利用传感器技术检测压缩空气流过的工作管路中的压力差的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置，用于利用传感器技术检测在插入压缩空气流过的工作管路(2)中的节流阀(4)的区域内的、出现在第一位置(5a)和在流动方向上与该第一位置间隔开布置的第二位置(5b)之间的压力差，其中，压力在沿流动方向在节流阀(4)上游的第一位置(5a)上和在沿流动方向在节流阀下游的第二位置(5b)上分开，从而将压力差通过节流阀(4)在两侧输送给与节流阀并联连接的压力天平单元(6；6′)，如果该压力天平单元(6；6′)通过节流阀(4)探测到明显的正或负压力差，则压力天平单元在与上级的控制单元(11)的电开关单元(10；10′)共同作用的情况下发出二进制的进气信号或排气信号。

Description

利用传感器技术检测压缩空气流过的工作管路中的压力差的装置

技术领域

本发明涉及一种装置，用于利用传感器技术检测在插入压缩空气流过的工作管路中的节流阀的区域内的、出现在第一位置和在流动方向上与之间隔开布置的第二位置之间的压力差。

背景技术

本发明的使用领域扩展到流体技术应用情况，其中，需要确定管路中的压力介质流的存在以及它的流动方向，从而将这些信息在上级的控制单元中处理为信号。可能的应用情况例如有轮胎压力监控装置，其中，要对一辆机动车的至少一个空气弹性的轮胎的压力加载进行控制。在此，上级控制系统需要用传感器技术检测的、关于连接上的空气弹性轮胎的实时压力的信息。然而也能考虑其他的应用情况，例如在气动门操作设备中或者在内燃机技术领域内。

由专利文献EP 0003188A1中得出一种技术解决方案，用于检测在插入引导压力介质的工作管路内的节流阀的范围内的压力差。工作管路在此引导着其输送需要加以控制的燃气。穿过工作管路的气流的存在是通过在两个相互间隔开布置的位置上对工作管路进行搭接检测出来的。在引起节流效果的狭窄位置区域内，以及从流动方向上看在该狭窄位置之前，在那里主导的压力在两侧施加给被安置在封闭的壳体中的弹性膜。其中，能通过调整螺栓调节下方的抵靠位置。通过杠杆机构获取该弹性膜的按照两个位置之间的压力差得到的位置。于是，能通过该弹性膜的实时位置推导出节流阀区域内的主导的压力差。

专利文献DE 2318973A1公开了另一种利用传感器技术检测压力差的装置，其中，活塞两侧的压力差按照尺寸和符号被考虑用于为上级的控制系统获取切换信号。活塞被轴向可推移地布置在壳体中，该壳体在抵抗弹簧力可纵向推移地支承住的活塞两侧形成各一个配有压力介质接头的压力室。该活塞针对它的两个推移方向配属于两个弹簧布置，它们利用它们相反的第一端部持续地支撑在壳体上的止挡部上，并且利用它们的第二端部支撑在被拉到该构件上的止挡垫圈上。与各自弹簧的止挡垫圈相反的端面根据抵靠在活塞上还是抵靠在壳体上这样进行分配，即，在活塞处于一种区别于最终状态的中立状态上时，两个止挡垫圈位于活塞和壳体上的所归属的止挡部上方，而在推动活塞时，在各个推移方向上存在的止挡垫圈仅位于活塞上的所归属的止挡部上方，与之相反地，在各个推移方向上后方的止挡垫圈仅位于壳体上的所归属的止挡部上方。活塞配有用于根据它的位置操纵电开关装置的装置。作为电开关装置设有两个彼此相对的瞬时开关，通过从动臂实现对它们的交替操纵，该从动臂与压力差传感器的活塞机械连接。

现有技术中的缺点是，由于止挡垫圈、压力弹簧、密封件和诸如此类造成构造元件的数量相当多。

由专利文献DE 4226941A1中得出另一种针对压力差开关的技术解决方案，其中，前面描述的问题通过以下方式得以解决，即，将少数几个功能集成的构件与无接触地工作的开关组合起来。在方形的壳体内(其中布置了一侧夹紧的带)该带的自由端部的位置依赖于压力差。要进行比较的压力源通到壳体的与该带平行的相对的壁上。在无接触传感器的帮助下，将该带的自由端部的运动或者位置转换成相应的电信号。当该带设计为金属带时，能按照感应式传感器来设计该传感器。此外提出，至少磁化该带的可运动部分，从而确保可靠的测量。

利用这种技术解决方案也能测量压力差，并且将其转换成切换信号。该压力差开关优选地被用到行车平衡调节器中，其中，在震荡阻尼装置中，压力通过从牵拉过渡到挤压发生周期性变化。然而，其中具有缺点的是，其构造方式易受影响，会限制这种技术解决方案的应用范围。

发明内容

因此，本发明的目的是，实现一种利用传感器技术检测压力差的装置，该装置利用简单的构件坚固地构造而成，并且持续提供可靠的测量值。

从符合权利要求1的前序部分所述的一种装置出发，连同它的标志性特征使该目的得以实现。后续的从属权利要求反映了本发明的有利的改进方案。

本发明包括的技术原理是，使沿流动方向在节流阀上游的第一位置上和沿流动方向上在节流阀下游(而不是在身边)的第二位置上的压力分开，从而将压力差通过集成在工作管路中的节流阀从两侧输送给与之并联连接的压力天平单元。如果该压力天平单元通过节流阀探测到明显的正或负压力差，则压力天平单元在与上级的控制单元的电开关单元共同作用的情况下发出二进制的进气信号或排气信号，节流阀在根据本发明的装置的范畴内作为一种测量节流阀起作用。

根据本发明的解决方案的优点尤其在于，能简单地将测量节流阀与压力天平单元的特别的并排布置转换成具有少量构件的电开关单元。其中，利用测量节流阀与压力天平单元的第一配对法将存在的压力差转换成位置。利用压力天平单元与电开关单元的配对，这样产生的位置被用作对电开关单元的操纵力。这样从压力差出发产生的电信号能被用于导入并终结以工作管路中的压缩空气流为基础的应用情况。

用于将测得的压力差转换成调节路径的压力天平单元优选地由圆柱形壳体构成，该壳体具有端部侧的、用于与在节流阀的上游/下游的第一或第二位置连接的压力接口，并且包括能通过压力差在轴向上双向调节的天平活塞，该天平活塞相对于壳体的壁被动态密封住。为了将天平活塞定位到定义为无压力差的起始位置的中间位置上，在天平活塞的两侧布置了两个弹簧元件，这些弹簧元件与壳体的端面上的分别贴靠天平活塞的端部抵靠。于是形成两个位于天平活塞对面的、并且能克服弹簧力加载力的压力室。这种压力天平单元的构造简单并且坚固，并且由前面提及的少量零部件组成。

该压力天平单元和配属于该压力天平单元的电开关单元的共同作用优选地按照下述两个优选实施方式得以实现：

根据第一实施方式提出，使用磁性的连接装置。作为磁性的连接装置，在此优选地，集成到天平活塞中的永磁体和设计为感应式的舌簧开关的开关单元共同作用。其中，天平活塞也能完全由永磁材料制成。这种磁性的连接装置使得能无接触地操纵电开关单元，该电开关元件允许将压力天平单元的构件耐压密闭地安置在完全封闭的壳体内。于是避免了密封方面出问题，并且由于使用磁性的连接装置，能够在总体上构造非常紧凑地实现该装置。

根据第二优选实施例提出，压力天平单元通过机械式连接装置与电开关单元共同作用。作为合适的机械式连接装置，在此可以设有将天平活塞与开关单元连接的操纵杆，它横向于天平活塞的运动轴线在电开关单元的方向上延伸。操纵杆在此可以是天平活塞的组件，或者是开关单元的组件。最后一种情况是，电开关单元可以设计为传统的多极摇柄开关，这种多极摇柄开关作为标准构件提供。

根据一种对设计为摇柄开关的电开关单元进行的操纵进行改进的措施，建议的是，将天平活塞布置在两个弹性膜之间，该弹性膜界定出各一个与节流阀的第一或第二位置相连的压力室。该操纵杆的远侧的端部在此与天平活塞上的径向的空隙共同作用，用于操纵开关。基于两个弹性膜包围天平活塞，所以与操纵杆和电开关共同作用的过渡区域不承受压力，从而不必采取其他的密封措施。弹性膜的弹性材料的厚度要满足以下条件，即，在压力平衡的情况下，即不存在压力差时，能在不需要附加的弹簧元件的情况下，自行调节到中立的中间位置，

优选地，电开关单元在本发明的范畴内具有三个切换位置，并且在天平活塞的所述的中间位置上，电开关单元向上级的-优选为电子的-控制单元发出信号表示不需要增压。

如果与之相反地设定为天平活塞的端部抵靠位置，左侧的或者右侧的，那么可以由此发出信号，表示需要充气或排气。这样一来，就可以转换3/n阀功能。从现存的全部可能性中能通过以下方式实现2/2阀功能，即，仅发出信号报告作为最终位置的中立的中间位置，并且发出信号表示充气需求或排气需求。

根据一个优选的应用情况，配有用于利用传感器技术检测压力差的根据本发明的装置的工作管路在电气动阀的输入端能加载压缩空气，从而在末端填充优选为封闭式的容器。根据本发明的装置在此检测是否有压缩空气流入容器中以及何时实现流量平衡，并且向上级的控制单元转告相应的电信号，该控制单元又会驱动控制阀。电子控制单元能手动地或者自动地预设得到所希望的压力水平。在为机动车的空气弹性轮胎充气时，和在为槽形式的压缩空气存储容器和类似装置充气时可以采用该应用例。

附图说明

下面，连同对本发明的两个优选实施例的说明，根据附图更详尽地阐述其他的、改进本发明的措施。图中示出：

图1是用于检测压力差的装置的线路图类型的示意图，这是第一实施方式，并且

图2是用于检测压力差的装置，这是第二实施方式。

具体实施方式

根据图1，从-这里仅示意性示出的-电气动控制阀1出发，压缩空气流穿过工作管路2流入-同样仅示意性示出的-封闭的容器3中，该容器要填充压缩空气。在工作管路2中插入了使得有效的流动横断面变窄的节流阀4。当压缩空气流过工作管路2时，在该节流阀4的上游的第一位置5a上以及在该节流阀4的下游的第二位置5b上存在着不同大小的压力。与该节流阀4并联的压力天平单元6检测出由于第一位置5a和第二位置5b上存在的不同压力而造成的压力差，其中，所述压力从工作管路2上分开。

压力天平单元6主要由圆柱形壳体7构成，它在端面侧具有各压力接口，这些接口用于与工作管路2的第一和第二位置5a和5b连接。在壳体7内部在中心位置上集成了能在轴向上双向调节的天平活塞8。通过向两个反向对其起作用的弹簧元件9a和9b加载力，使天平活塞8在所示中间位置上处于无压力差的起始状态。

通过这种实施方式，压力天平单元6通过磁性的连接装置与在位置上与之接近地定位的电开关装置10共同作用。作为磁性的连接装置，天平活塞8在此由永磁体构成，与之相反地，与其共同作用的电开关单元10设计为感应式的舌簧开关。如果压力天平单元6根据工作管路2的流过方向，通过节流阀4探测到有显著的正或负压力差，那么能将这个利用传感器技术检测的结果通过电开关单元10向上级的控制单元11报告，该控制单元依赖于预定的控制值和检测到的压力差值来控制电气动控制阀1。

在打开电气动控制阀1后，压缩空气一直流入连接着的容器3内，直至该容器完全充满，那么通过节流阀4最终确定不再有压力差，从而使得电子控制单元11紧接着能将电气动阀1从打开位置带入关闭位置。

根据图2中所示的第二实施方式，在两个弹性膜12a和12b之间布置了天平活塞8′，这些弹性膜界定出各一个压力室13a或13b，该压力室与工作管路的-未示出的-第一或第二位置相连，这类似于上述实施方式。

为了操纵配属于天平活塞8′的电开关单元10′，使用的是机械式连接装置，它作为操纵杆14和天平活塞8′上的相对应的径向空隙15啮合。因此，为了和对第一实施方式进行的前面的说明相结合，天平活塞8′的基于压力差而产生的轴向运动导致电开关单元10′的操纵杆14进行倾斜式接通。

本发明不局限于上述这两个优选实施方式。而是也能考虑它们的变化方案，这些变化方案被一同地包括在权利要求的保护范围内。因此例如也能出于不同于为了向封闭容器加载压力的另一个目的而使用根据本发明的用于利用传感器技术检测压力差的装置。特别有利的是和用于机动车的空气弹性轮胎的轮胎压力监控装置相结合的应用。

参考标号表

1电气动阀

2工作管路

3容器

4节流阀

5位置

6压力天平单元

7壳体

8天平活塞

9弹簧元件

10电开关单元

11控制单元

12弹性膜

13压力室

14操纵杆

15空隙

Claims (8)

1.一种装置，用于利用传感器技术检测在插入压缩空气流过的工作管路(2)中的节流阀(4)的区域内的、出现在第一位置(5a)和在流动方向上与所述第一位置间隔开布置的第二位置(5b)之间的压力差，

其特征在于，压力在沿流动方向在所述节流阀(4)上游的所述第一位置(5a)上和在沿流动方向在所述节流阀下游的所述第二位置(5b)上分开，从而将压力差通过所述节流阀(4)在两侧输送给与所述节流阀并联连接的压力天平单元(6；6')，如果所述压力天平单元(6；6')通过所述节流阀(4)探测到明显的正或负压力差，则所述压力天平单元在与上级的控制单元(11)的电开关单元(10；10')共同作用的情况下发出二进制的进气信号或排气信号，

其中，用于确定正或负压力差的所述压力天平单元(6；6')由圆柱形的壳体(7)构成，所述壳体具有端面的压力接口，用于与所述工作管路(2)的所述第一和第二位置(5a，5b)连接，所述壳体包括能通过压力差在轴向上双向调节的天平活塞(8)，为了定位在作为无压力差的起始位置的中间位置上，在所述天平活塞两侧布置了两个弹簧元件(9a，9b)；或者

其中，用于倾斜切换所述开关单元(10')的操纵杆(14)的所述天平活塞(8')布置在两个弹性膜(12a；12b)之间，所述弹性膜界定出各一个与所述工作管路(2)的所述第一或第二位置(5a；5b)连接的压力室(13a；13b)。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，通过机械的或者磁性的连接装置实现所述电开关单元(10；10')与所述压力天平单元(6；6')的共同作用。

3.根据权利要求2所述的装置，

其特征在于，作为磁性的连接装置，构成所述天平活塞(8)的永磁体和设计为感应式的舌簧开关的所述开关单元(10)共同作用。

4.根据权利要求2所述的装置，

其特征在于，作为机械式的连接装置，设有将所述天平活塞(8')与所述开关单元(10')连接的操纵杆(14)。

5.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述电开关单元(10')的所述操纵杆(14)的远侧的端部啮合到所述天平活塞(8')上的相对应的径向的空隙(15)中。

6.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述电开关单元(10；10')具有三个切换位置，并且所述控制单元(11)在相应于所述天平活塞(8；8')的中间位置的中间位置上发出信号表示不需要压力，与之相反地，处于中间位置的两侧的末端抵靠位置发出信号表示需要充气或需要排气。

7.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述工作管路(2)从电气动控制阀(1)出发为至少一个封闭的容器(3)加载压力。

8.根据权利要求7所述的装置，

其特征在于，所述封闭的容器(3)由机动车的空气弹性的轮胎或者槽形式的压缩空气存储容器构成。