CN106124116A - 用于检测液压的压力传感器及其抵抗液体结冰膨胀压力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于检测液压的压力传感器及其抵抗液体结冰膨胀压力的方法，所述压力传感器包括外壳、组装壳件、硅油、压感膜片及压力敏感单元，通过将压感膜片封装在外壳内部，用以阻断设有压力敏感单元及硅油的空间与容置液态介质的空间连通；在压感膜片与压力敏感单元之间形成至少一导流孔以及限位挡块，令压感膜片被液态介质施压后朝向导流孔压缩，将压力通过压缩硅油而传递至压力敏感单元，且压感膜片被限位挡块限制压缩幅度，以抵抗液态介质膨胀后过度施压于压力敏感单元。通过前述技术方案，本发明解决了现有液压压力传感器难以兼顾抵抗结冰膨胀压力及保护检测元件的技术问题，提供一种精度高、可靠性好、安装方便等有益技术效果的压力传感器。

Description

用于检测液压的压力传感器及其抵抗液体结冰膨胀压力的 方法
技术领域
本发明涉及液压检测压力传感器技术领域，具体来说涉及一种可抵抗液态介质结冰膨胀的压力传感器及其抵抗液态介质结冰膨胀压力的方法。
背景技术
随着国际上对汽车尾气排放的要求越来越严格，许多卡车和商用车制造商选择用选择性催化还原(SCR)来降低氮化物的排放量。所述还原剂是一种32.5％的尿素水溶液，尿素水溶液在-11℃会结冰，固态体积会较液态体积增加约10％，因此，对于尿素溶液压力传感器的一个关键设计要求就是能够抵抗尿素结冰膨胀。
目前国内外对于尿素压力传感器防结冰设计主要采用弹性安装，以及通过泡沫吸收膨胀力。然而，弹性安装方法对安装材料的选择和安装界面的设计要求比较高，另外对于产品的封装设计要求严格，从而增加弹性安装方法的制造成本；而通过泡沫吸收膨胀力的方案，如何选择一款介质兼容性高，以及使用温度范围广的泡沫则是很有难度的，且目前没有所述泡沫选择在长期使用的可靠性实验验证。
是以，在前述使用需求下，实有必要提出一种能够抵抗液态介质结冰膨胀的压力传感器，以符合实际使用需求。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提供一种用于检测液压的压力传感器及其抵抗液体结冰膨胀压力的方法，以解决前述现有车用尿素溶液压力传感器的通过弹性安装、弹性材料或泡沫吸收膨胀力所导致的技术问题，达到提供一种可应用于复杂环境，以常态地检测腐蚀性液态介质液压，并可在液态介质结冰膨胀后仍保有测压功能的压力传感器，同时具备了精度高、可靠性好、安装方便等有益技术效果的压力传感器。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种用于检测液压的压力传感器，其包括外壳以及封装于所述外壳内部的压感膜片、压力敏感单元及硅油，其中：一组装壳件，设于所述外壳内部，所述组装壳件内部成形有一测压空间及一施压空间；所述测压空间的顶部封闭且底部设有至少一导流孔，所述导流孔周缘与所述测压空间的周壁底端之间连接形成限位挡块；所述施压空间与所述导流孔连通，用以容置待检测液态介质；所述压感膜片，组设在所述测压空间与所述施压空间之间，并阻断所述导流孔与所述施压空间连通，且所述压感膜片与所述限位挡块之间形成一压缩空间；所述压力敏感单元，通过安装于所述测压空间的顶部；所述硅油，填充于所述测压空间、所述导流孔及所述压缩空间内，以在所述压感膜片被液态介质施予压力并压缩所述压缩空间时传递所述压力至所述压力敏感单元。
是以，本发明通过在所述压感膜片与所述压力敏感单元之间成形所述限位挡块，达到在常态使用时，能够对液态介质进行液压检测，并在液态介质结冰膨胀后，利用所述限位挡块挡抵压感膜片过度压缩损坏压力敏感单元，达到保持了压力传感器的测压功能的技术效果。
本发明用于检测液压的压力传感器的进一步改进在于，所述组装壳件的测压空间具有一周壁围设形成，所述测压空间底部设有所述至少一导流孔，所述导流孔周缘与所述周壁底端之间连接形成所述限位挡块，且所述测压空间顶部设有一封盖；所述施压空间成形有一锥形扩口以及一自所述扩口收束形成的施压口与所述导流孔连通；所述压感膜片组设于所述导流孔与所述施压口之间；所述压力敏感单元一端部安装于所述封盖上，另一端部容置于所述测压空间内部。
本发明用于检测液压的压力传感器的进一步改进在于，所述组装壳件具有一上部件及一下部件对合构成，所述上部件成形有所述测压空间及导流孔，所述下部件成形有所述施压空间；所述压感膜片的周缘夹设在所述上部件与下部件之间，以阻隔所述测压空间及施压空间。
本发明用于检测液压的压力传感器的更进一步改进在于，所述压感膜片是不锈钢膜片，具有位于中间位置的压感部、成形在周缘的结合部以及连接所述压感部与所述结合部的形变部，所述结合部成形为薄膜结构，所述压感部的厚度大于所述结合部；令所述结合部夹设在所述上部件与下部件之间，以阻隔所述测压空间及施压空间，所述压感部通过所述形变部变形以随所述液态介质产生的压力作用退离或抵压于所述限位挡块。
是以本发明通过压感膜片的材质及结构，能够用于检测具有腐蚀性液态介质压力，同时确保压感膜片受到液态介质压力作用时，能够确实压缩硅油，以将压力传递至压力敏感单元。
本发明用于检测液压的压力传感器的进一步改进在于，所述压力敏感单元通过信号线及正电气接插件负电气接插件与一信号处理单元连接；所述压力敏感单元通过受压形变产生一应力，所述应力经转换形成一电阻信息输出至所述信号处理单元，令所述信号处理单元接收所述电阻信息并对所述信息进行放大处理，以输出性能曲线。
本发明用于检测液压的压力传感器的更进一步改进在于，所述压力敏感单元具有二信号线与一正电气接插件及一负电气接插件连接；所述正电气接插件负电气接插件穿置所述封盖，一端容置于所述测压空间内部通过所述信号线与所述压力敏感单元连接，另一端穿出至所述测压空间外部，且所述正、负电气接插件与所述封盖密封组接。
是以，本发明通过所述压力敏感单元密封组装于所述封盖上，具有避免硅油泄露影响压力检测结果的技术效果。
本发明用于检测液压的压力传感器的更进一步改进在于，所述外壳设有一组设口以及成形于所述组设口内壁的限位凸缘，所述限位凸缘具有相对的一上环面及一下环面；所述组装壳件周侧成形有一安装部，所述安装部容置于所述组设口内壁与所述限位凸缘下环面连接形成的空间内；所述信号处理单元设置于所述限位凸缘的上环面上，且设有二接点与所述正电气接插件及所述负电气接插件连接。
是以，本发明通过前述压力敏感单元与外壳、组装壳件的结合组装结构，具有安装方便且有效利用空间、缩减压力传感器整体体积的有技术效果。
本发明用于检测液压的压力传感器的进一步改进在于，所述组装壳件设有多数个导流孔。
本发明压力传感器的导流孔具体可以视实际使用需求进行尺寸、设置位置及数量上的调整，以配合不同的检测环境或者液态介质粘性等参数，以获得最佳适用状态。
此外，本发明同时提供了一种压力传感器抵抗液体结冰膨胀压力的方法，所述压力传感器包括外壳以及封装于所述外壳内部的压感膜片、压力敏感单元及硅油；其中，所述方法包括：
将所述压感膜片封装在外壳内部，用以阻断设有所述压力敏感单元及所述硅油的空间与容置待检测液态介质的空间连通；在所述压感膜片与所述压力敏感单元之间形成至少一导流孔以及限位挡块，令所述压感膜片被液态介质施予压力后朝向所述导流孔压缩，以将所述压力通过压缩所述硅油从而传递至所述压力敏感单元，且所述压感膜片被所述限位挡块限制压缩幅度，以抵抗所述液态介质膨胀后过度施压于压力敏感单元。
本发明压力传感器抵抗液体结冰膨胀压力的方法的进一步改进在于，所述导流孔的尺寸是根据所述液态介质产生的压力范围和温度以及所述硅油的粘度而定；所述限位挡块的成形位置是根据所述压感膜片的正常工作行程而定；所述限位挡块的厚度是根据所述液态介质产生的压力范围而定。
是以，通过前述本发明提供的装置及方法，所述压力传感器在液态介质低温结冰发生膨胀时，能有效抵抗膨胀压力，不会发生损坏内部感测元件的状态，且当结冰膨胀造成的压力解除后，所述压力传感器仍能正常工作，确保了压力传感器在检测时的精准度、可靠性，同时具有结构精简、体积小且便于安装等有益技术效果。
附图说明
图1为本发明用于检测液压的压力传感器结构剖视示意图。
图2是本发明图1的虚线框中局部结构在压力传感器正常工作时的放大示意图。
图3是本发明图1的虚线框中局部结构在压力过大或液态介质膨胀时的放大示意图。
图4是本发明压力传感器上壳部的第一实施例(大孔)结构剖视示意图。
图5是本发明压力传感器上壳部的第二实施例(小孔)结构剖视示意图。
图6、图7是本发明压力传感器上壳部的第三实施例(多孔)结构剖视示意图。
附图标记与部件的对应关系如下：
10是外壳；11是组设口；12是限位凸缘；121是上环面；122是下环面；20是组装壳件；201是上部件；202是下部件；21是测压空间；211是周壁；23是限位挡块；24是封盖；25是施压空间；251是扩口；252是施压口；26是压缩空间；27是安装部；30是硅油；40是压感膜片；41是压感部；42是结合部；43是形变部；50是压力敏感单元；51是信号线；52是正电气接插件；53是负电气接插件；60是信号处理单元；61是接点。
具体实施方式
为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
请参阅图1至图7，本发明提供一种用于检测液压的压力传感器及其抵抗液体结冰膨胀压力的方法，所述压力传感器具体地可用于检测液态介质的液压，特别是指使用时可能发生结冰状况的液态介质，例如车用尿素溶液。
所述压力传感器包括外壳10、组装壳件20、硅油30、压感膜片40、压力敏感单元50及信号处理单元60。其中：
如图1所示，所述外壳10内部用以容装液态介质，所述外壳10设有一组设口11以及成形于所述组设口11内壁的限位凸缘12，所述限位凸缘12具有相对的一上环面121及一下环面122，用以组设所述信号处理单元60及所述组装壳件20。
所述组装壳件20设于所述外壳10内部，所述组装壳件20内部成形有一测压空间21及一施压空间25；所述测压空间21具有一周壁211围设形成，所述测压空间21底部设有至少一导流孔22，所述导流孔22周缘与所述周壁211底端之间连接形成限位挡块23，且所述测压空间21顶部设有一封盖24；所述施压空间25成形有一锥形扩口251以及一自所述扩口251收束形成的施压口252与所述导流孔22连通，用以将待检测液态介质引流至所述扩口251对压感膜片40施加压力。
于本实施例中，所述组装壳件20周侧成形有一安装部27，所述安装部27容置于所述组设口11内壁与所述限位凸缘12下环面122连接形成的空间内。
此外，所述组装壳件20具有一上部件201及一下部件202对合构成，所述上部件201成形有所述测压空间21及导流孔22，所述下部件202成形有所述施压空间25。
所述压感膜片40是不锈钢膜片，组设在所述测压空间21与所述施压空间25的施压口252之间，并阻断所述导流孔22与所述施压空间25连通，且所述压感膜片40与所述限位挡块23之间形成一压缩空间26。具体地，所述压感膜片40具有位于中间位置的压感部41、成形在周缘的结合部42以及连接所述压感部41与所述结合部42的形变部43，所述结合部42成形为薄膜结构，所述压感部41的厚度大于所述结合部42；令所述结合部42夹设在所述上部件201与下部件202之间，以阻隔所述测压空间21及施压空间25，所述压感部41通过所述形变部43变形以随所述尿素溶液产生的压力作用退离或抵压于所述限位挡块23。
所述压力敏感单元50通过安装于所述封盖24上而容置于所述测压空间21内部。具体地，所述压力敏感单元50具有二信号线51与一正电气接插件52及一负电气接插件53连接；所述正电气接插件52、负电气接插件53穿置所述封盖24，一端容置于所述测压空间21内部通过所述信号线51与所述压力敏感单元50连接，另一端穿出至所述测压空间21外部，且所述正、负电气接插件52、53与所述封盖24密封组接。
于本实施例中，所述压力敏感单元50通过所述信号线51及所述正电气接插件52、所述负电气接插件53与一信号处理单元60连接；所述压力敏感单元50通过受压形变产生一应力，所述应力经转换形成一电阻信息输出至所述信号处理单元60，令所述信号处理单元60接收所述电阻信息并对所述信息进行放大处理，以输出性能曲线。其中，所述信号处理单元60设置于所述外壳10的限位凸缘12上环面121上，且设有二接点61与所述正电气接插件52及所述负电气接插件53连接。
所述硅油30是填充于所述测压空间21、所述导流孔22及所述压缩空间26内，以在所述压感膜片40被液态介质施予压力而压缩所述压缩空间26时传递所述压力至所述压力敏感单元50。
以上说明了本发明用于检测液压的压力传感器的具体结构，以下请复以图1配合参阅图2、图3，说明本发明压力传感器抵抗液体结冰膨胀压力的方法。所述方法步骤包括：
提供一压力传感器，其包括外壳10以及封装于所述外壳10内部的压感膜片40、压力敏感单元50及硅油30；
将所述压感膜片40封装在外壳10内部，用以阻断设有所述压力敏感单元50及所述硅油30的空间与容置待检测液态介质的空间连通；
在所述压感膜片40与所述压力敏感单元50之间形成至少一导流孔22以及限位挡块23，令所述压感膜片40被尿素溶液施予压力前，如图2退底所述导流孔22使压缩空间26具有较大容置硅油30的空间；当所述压感膜片40被尿素溶液施予压力后，将如图3朝向所述导流孔22压缩，以将原本容置在压缩空间26的硅油30经由导流孔22往测压空间21压缩，形成压力传递至测压空间21的硅油30进而传递至所述压力敏感单元50被检测；且所述压感膜片40被所述限位挡块23限制压缩幅度，以抵抗所述尿素溶液膨胀后过度施压于压力敏感单元50。
进一步地，于本实施例中，所述导流孔22的尺寸是根据所述尿素溶液产生的压力范围和温度以及所述硅油30的粘度而定；所述限位挡块23的成形位置是根据所述压感膜片40的正常工作行程而定；所述限位挡块23的厚度是根据所述尿素溶液产生的压力范围而定。
本发明组装壳件20的导流孔22可以如如图4所示，将导流孔22设于测压空间21底部的中间，并成形为较大尺寸的孔结构，以适用于粘度较大不易流动的液态介质；或者，也可以如图5所示，将导流孔22成形为较小尺寸的孔结构，以适用于粘度较小，易于流动的液态介质。
又如图6、图7所示，所述导流孔22的数量可以是多个，设置位置也可以是规则排列或不规则排列，且孔的尺寸可以视使用需求调整成形为毛细孔尺寸。
以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于检测液压的压力传感器，包括外壳以及封装于所述外壳内部的压感膜片、压力敏感单元及硅油，其特征在于：
一组装壳件，设于所述外壳内部，所述组装壳件内部成形有一测压空间及一施压空间；所述测压空间的顶部封闭且底部设有至少一导流孔，所述导流孔周缘与所述测压空间的周壁底端之间连接形成限位挡块；所述施压空间与所述导流孔连通，用以容置待检测液态介质；
所述压感膜片，组设在所述测压空间与所述施压空间之间，并阻断所述导流孔与所述施压空间连通，且所述压感膜片与所述限位挡块之间形成一压缩空间；
所述压力敏感单元，通过安装于所述测压空间的顶部；
所述硅油，填充于所述测压空间、所述导流孔及所述压缩空间内，以在所述压感膜片被所述液态介质施予压力并压缩所述压缩空间时传递所述压力至所述压力敏感单元。
2.根据权利要求1所述的用于检测液压的压力传感器，其特征在于：
所述组装壳件的测压空间具有一周壁围设形成，所述测压空间底部设有所述至少一导流孔，所述导流孔周缘与所述周壁底端之间连接形成所述限位挡块，且所述测压空间顶部设有一封盖；所述施压空间成形有一锥形扩口以及一自所述扩口收束形成的施压口与所述导流孔连通；
所述压感膜片组设于所述导流孔与所述施压口之间；
所述压力敏感单元一端部安装于所述封盖上，另一端部容置于所述测压空间内部。
3.根据权利要求1或2所述的用于检测液压的压力传感器，其特征在于：
所述组装壳件具有一上部件及一下部件对合构成，所述上部件成形有所述测压空间及导流孔，所述下部件成形有所述施压空间；
所述压感膜片的周缘夹设在所述上部件与下部件之间，以阻隔所述测压空间及施压空间。
4.根据权利要求3所述的用于检测液压的压力传感器，其特征在于：
所述压感膜片是不锈钢膜片，具有位于中间位置的压感部、成形在周缘的结合部以及连接所述压感部与所述结合部的形变部，所述结合部成形为薄膜结构，所述压感部的厚度大于所述结合部；令所述结合部夹设在所述上部件与下部件之间，以阻隔所述测压空间及施压空间，所述压感部通过所述形变部变形以随所述液态介质产生的压力作用退离或抵压于所述限位挡块。
5.根据权利要求1或2所述的用于检测液压的压力传感器，其特征在于：
所述压力敏感单元通过信号线及正电气接插件、负电气接插件与一信号处理单元连接；所述压力敏感单元通过受压形变产生一应力，所述应力经转换形成一电阻信息输出至所述信号处理单元，令所述信号处理单元接收所述电阻信息并对所述信息进行放大处理，以输出性能曲线。
6.根据权利要求5所述的用于检测液压的压力传感器，其特征在于：
所述压力敏感单元具有二信号线与一正电气接插件及一负电气接插件连接；所述正电气接插件、负电气接插件穿置所述封盖，一端容置于所述测压空间内部通过所述信号线与所述压力敏感单元连接，另一端穿出至所述测压空间外部，且所述正、负电气接插件与所述封盖密封组接。
7.根据权利要求5所述的用于检测液压的压力传感器，其特征在于：
所述外壳设有一组设口以及成形于所述组设口内壁的限位凸缘，所述限位凸缘具有相对的一上环面及一下环面；
所述组装壳件周侧成形有一安装部，所述安装部容置于所述组设口内壁与所述限位凸缘下环面连接形成的空间内；
所述信号处理单元设置于所述限位凸缘的上环面上，且设有二接点与所述正电气接插件及所述负电气接插件连接。
8.根据权利要求1或2所述的用于检测液压的压力传感器，其特征在于：
所述组装壳件设有多数个导流孔。
9.一种压力传感器抵抗液体结冰膨胀压力的方法，所述压力传感器包括外壳以及封装于所述外壳内部的压感膜片、压力敏感单元及硅油；其特征在于，所述方法包括：
将所述压感膜片封装在外壳内部，用以阻断设有所述压力敏感单元及所述硅油的空间与容置待检测液态介质的空间连通；
在所述压感膜片与所述压力敏感单元之间形成至少一导流孔以及限位挡块，令所述压感膜片被液态介质施予压力后朝向所述导流孔压缩，以将所述压力通过压缩所述硅油从而传递至所述压力敏感单元，且所述压感膜片被所述限位挡块限制压缩幅度，以抵抗所述液态介质膨胀后过度施压于压力敏感单元。
10.根据权利要求9所述的压力传感器抵抗液体结冰膨胀压力的方法，其特征在于：
所述导流孔的尺寸是根据所述液态介质产生的压力范围和温度以及所述硅油的粘度而定；
所述限位挡块的成形位置是根据所述压感膜片的正常工作行程而定；
所述限位挡块的厚度是根据所述液态介质产生的压力范围而定。
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