CN107750327A - 一种油位传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油位传感器(7)，该油位传感器(7)与容纳油(5)的箱体(3)相关联，并且包括可移动浮体(15)，其可沿着导向装置(17)移动并且可以漂浮在箱体(3)内的油(5)上，为了随油位移动，永磁体(19)，其可以随浮体移动，以及电子电路板(20)，其具有对所述磁体敏感的磁开关。球形浮体的导向装置(17)围绕浮体(15)设置，并且与浮体一起接触限制在三个基本上线性的区域(17a、17b、17c)上。

Description

一种油位传感器

本发明涉及一种用于飞机的燃气涡轮发动机的液位传感器，特别是油位传感器(也称为OLS-油位传感器)，其与容纳希望检测其液位的液体的箱体相关联。

美国发明US 6679286文件中公开了一种组件，其包括：

-箱体，其容纳液体，例如油，

-以及这种液体的液位传感器，其包括：

-浮体，可以沿着导向装置移动，并且能够根据连通容器的原理漂浮在箱体的液体上或者与箱体中的液体连通的一定体积的液体上，从而所述浮体可以随着所述箱体内的液位移动，

-至少一个永磁体，与浮体一起移动，

-电子电路板，具有对所述磁体敏感的磁开关。

由该系统引起的一个问题是，在导向装置的长度上偏心的情况下，可以通过液位传感器来提供相对于上中心的同轴度公差的补偿，该液位传感器支持由于变形未对准而产生的应力。这种变形可能会削弱传感器并导致其断裂。

因此需要加强传感器的敏感区域。然而，这种增强会增加传感器的质量，这会影响箱体的设计(机械性能)，从而影响发动机的消耗。当箱体刚性安装在发动机上时(没有减震器)，这个问题更加重要。传感器所经受的振动则较高，从而导致传感器中的更多限制。

另一个问题涉及浮体变得沿着导向装置变得卡住的风险。

事实上，在浮体和管之间留有一定的间隙，以便浮体可以沿着导向装置(US6679286中的管)滑动。现在，如果浮体由于变得沿管子歪斜而卡住，由于浮体不再随着箱体中剩余的油的高度变化而变化，导致由传感器提供的油位信息无效。

本发明的一个目的是为上述问题提供一种解决方案，并确保可靠的操作，并具有可控的质量和机械应力。

为此目的，本发明提供浮体的导向装置应该围绕浮体定位，并且其与所述浮体的接触限制于三个基本上线性的区域。

因此，安装将是均衡的。

为了将简单的生产与高效的导向结合起来，建议三个接触区域应该通过具有基本线性接触(或支撑)的三个轨道来限定导向装置。

而为了使功能分离并再次使操作安全，这里的具有磁性开关的电子电路板，建议该电子电路板应横向定位，远离由所述三个基本上线性的接触区域所包围的体积。

此外，为了保证水平状态的质量，浮体的尺寸优选为内置磁体的中心位于油的自由表面处，或者换句话说，永磁体位于浮体的中心。

还应该注意的是，目的是将上述部件进一步整合在一起，并且在箱体和浮体的运动轴线之间未对准的情况下限制应力。一个目的还在于再次通过限制可能必须吸收的机械应力来保证电子电路板的操作，并且将浮体/导向装置/电子电路板组件的支撑限制到相对于箱体的单个保持区域(先前在上部孔或在穿过这种箱体的上壁的孔的位置处)，并因此获得质量优势。

为了实现这些目的中的一些或全部，特别建议所述三个接触区域应该以弯曲的轮廓线性地延伸，并且沿着所述导向装置保持的电子电路板应当基本上沿着所述轮廓延长。

并且，特别是为了能够适应具有弯曲或曲线部分的箱体和/或导向装置，具有响应于所述磁体的磁开关的电子电路板被设置为柔性的。

至于轮廓的适应性，建议：

a)箱体沿着弯曲轮廓延伸，沿着该弯曲轮廓，所述三个接触区域基本上线性地延伸，并且具有所述三个接触区域的导向装置、浮体和电子电路板被定位在箱体空间中，该空间通过孔与箱体连通以使液体循环。

b)提供箱体外侧的管，与箱体连接并与箱体连通以使液体循环，其中外管包含具有所述三个接触区域的导向装置、浮体和电子电路板，箱体沿弯曲轮廓延伸，沿着该轮廓曲线基本上线性地延伸所述三个接触区域和具有所述三个接触区域的所述导向装置，

c)或者仍然，结合方案b)，箱体具有用于纵向嵌入凹部，外管将被定位其中。

通过阅读以非限制性实施例的方式给出的参照附图的以下描述将会更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特性和优点将更加清楚，其中：

图1和图5示意了根据两个可能的有益实施方式的油箱和传感器组件；

图2和图3分别地为(图1的III区的)横截面II-II剖面图和轴截面剖面图；

图4为适用于本发明的在其它图中电子电路板的正视图；

图6为沿VI-VI横截面的剖面图。

图1示出功能组件1，其包括容纳液体的箱体3，此液体为油5，以及用于检测箱体中的油的液位50的油位传感器7。

封闭底部4的箱体3是属于外壳9的细长部件，在外壳9的顶部具有开口11，使得油能够返回到箱体。另一个开口，未示出用于手动填充箱体3。

连接凸耳(未示出)能够使箱体3刚性连接到相关飞机发动机的结构固定部分。

传感器(7)包括：

-浮体15，可沿着导向装置17移动(参见图2、3)，并且可根据连通容器的原理漂浮在与箱体中的油5连通的一定体积的液体51(自由表面510)上，这样浮体可以随着箱体中的油位移动，

-至少一个永磁体19，与浮体一起移动，

-具有磁性开关的电子电路板20，或者对磁体19的磁性敏感的簧片开关21a、21b...21o(图4)。

在最优的例子中，浮体是球形的。然而，其形状不影响信息的质量，只要磁体19能够关闭电子电路板20的开关或换向器即可。浮体15因此可以例如安装在直线或滚柱轴承中。换句话说，浮体15有利地具有凸起的外表面。

电子电路板20的操作原理，及其与磁体19相互作用的其磁性开关21a、21b...21o(图4)是已知的。这不是本发明的目的。因此，图4(从美国发明文件US 4976146中提取)仅示出了一个示例性实施例，其中印制电路板210位于多个通常间隔开的带有附图标记21的簧片开关上，并且包括单独的开关21a等。由PVC或玻璃纤维制成的非磁性导管23围绕并保护电路板210和开关21免受周围液体的影响。

电子电路板20细长，并且与开关21定位在一起，以根据油位沿着浮体15可以遵循的路径延伸。

印制电路板210和簧片开关矩阵21之间建立适当的电连接，用于与信息设备(例如显示器，未示出)连接，信息设备可以指示浮体15相对于开关21的垂直位置。当液位50发生变化时，自由表面510也变化，浮体15相对于开关21移动，从而提供液位50的显示。如常规，簧片开关21可由第一和第二导体组成，当暴露于外部磁场的同一极时，通过关闭电流的通路而被排斥，而当导线暴露于这种磁性的相反极时，外部导线彼此吸引并闭合开关。

无论如何设置电路板20以及在浮体的磁体19与开关21之间建立无线通信的方式，显著的特征在于在图2具有附图标记17a、17b、17c的三个基本线性区域内，用于引导球形浮体15的装置17围绕浮体布置并接触所述浮体，或者支撑所述浮体；另见图3。

由此可提供均衡导向，并且上述解决方案的安装将由此适于具有弯曲或曲线的以及不仅直线形的总纵向轮廓(图1、6中的25，图5中的35)的箱体3、33、43(图1、5、6)图1、6中的25，图5中的35)，如美国发明US 6679286中的那样。应该理解的是，总纵向轮廓是浮体沿其移动的总的线，并且因此电路板210和开关21必须基本上沿其纵向延伸。

三个区域17a、17b、17c基本上是线性的，只要它们大体上沿线(或者例如具有毫米数量级的低厚度的表面)限定它们与球体15的接触即可。而且，图2示出三个接触区域17a、17b、17c的自由端，可以分别限定峰或锥形部分。

图2和3的视图显示三个接触区域17a、17b、17c因此将有利地由三个细长轨道限定，从而与球体15的外表面基本线性接触。延伸部将遵循所考虑的轮廓，例如25或35。

安装在支架27上的电子电路板20正好在球体15的前方。

具体而言，具有磁性开关21的电子电路板相对于延伸方向25或35横向地位于远离(围绕)由所述三个接触区域包围的体积的位置。

因此，浮体15的自由导向滑动，以及因此测量的质量和可靠性将是最佳有效的，并且甚至更好，如图所示，永磁体19位于球形浮体的中心，具有单个这样的磁体是不足的。

如已经提到的，磁体19特别是球形的；并且浮体是坚固的，以便其材料可以保持在磁体居中。考虑到浮体15通常具有有利的凸起的外表面，在这样的表面后居中的磁体可以在不使磁体偏心的情况下旋转，对于期望的效果将是有利的。

在图1的解决方案中，箱体3外部的与其连接的管31与箱体连通以进行油的循环。

在该示例中，两个连通孔34、36分别设置朝向管31的顶部和较低的封闭的底部38。

用于油的容器的连通原理由较低的孔36提供。如果管31刚性足够，则其与箱体3的行为和机械连接可以由仅具有孔34、36的两个短横向管提供。

沿着弯曲轮廓，例如25或35，线性伸长的三个臂37a、37b、37c各自承载接触区域，将分别向管31的内部突出。它们围绕球形浮体15彼此以120°分布。

电子电路板20将通过其支撑件27，例如通过胶合，沿着这种装置在两个臂之间保持，并且也将基本上沿着所述轮廓延伸。

为此，提供了两种选择：电路板是刚性的，例如由聚酰亚胺制成，但是已经预成型为适合弯曲或曲线的轮廓，或者具有对所述磁体敏感的磁性开关的电子电路板20是柔性的，例如石墨烯基。

当与图1所示的实施例相比较时，图5中的一个示出了以下差别：具有所述三个接触区域的导向装置、球形浮体15和电子电路板20定位在箱体33空间39中，该空间通过孔41与箱体33连通，孔41是外壳29的元件，用于油的循环。外壳29与外壳9的不同之处在于传感器7，定位在外部沿着图1中的箱体3，现在内置在箱体33中。

孔41可以沿着电路板20形成在由箱体33的实心区域330局部封闭的管状壁43中。图2中的三个纵向定位的臂37a、37b、37c中一些将从管状壁43以及另一个将从区域330向内突出。诸如凸耳27之类的支撑件可以沿着管状壁43保持电子板20，该管状壁随后将被纵向定位，并且如图所示基本与轮廓35一致，管31的总体形状与轮廓25一致。

图1和5还可以注意到，在箱体的顶部，传感器7，更具体地说，电子板20与连接器45连接，由磁性开关设备21检测到的油位信息可通过连接器45被发送到飞机发动机的适当处理系统。

现在参照图6：在该实施例中，附图标记43的箱体具有纵向嵌入凹部47，其中外管31被定位其中，与箱体3不同。凹部47沿着轮廓25延伸并且基本上具有其形状。

流体连通和相对保持将通过分别具有孔34、36(图6中未示出)的两个横向短喷嘴再次获得。

这种替代实施例可以限制整体尺寸并使箱体加固。

关于优点，还可以注意以下几点：

-限制甚至消除一些安装限制，因为传感器符合箱体的形状(箱体中不再需要中间支撑)，

-获得质量优势，通过消除传感器本体中的这种中间支撑和频繁的机械增强，以及减少球形浮体(轨道)导向的数量。

本发明可以应用于安装在液体箱中的任何类型的液位传感器。

Claims (11)

1.一种组件，包括：

-箱体(3，33，43)，其容纳液体，例如油，

-以及液位传感器(7)，其包括：

-浮体(15)，可以沿着导向装置(17)移动，并且能够根据连通容器的原理漂浮在箱体的液体上或者与箱体中的液体连通的一定体积的液体上，从而所述浮体可随所述箱体内液位移动，

-至少一个永磁体(19)，与浮体一起移动，

-电子电路板(20)，具有对所述磁体敏感的磁开关(21)，

其特征在于浮体的导向装置(19)围绕浮体定位，并且其与所述浮体的接触限制于三个基本上线性的区域(17a、17b、17c)。

2.根据权利要求1所述的一种组件，其特征在于三个接触区域(17a、17b、17c)通过具有基本上线性接触的三个轨道限定为导向装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种组件，其特征在于电子电路板具有对所述磁体敏感的磁开关(21)，所述电子电路板横向定位，远离由所述三个基本上线性的接触区域限定的体积(39)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种组件，其特征在于所述永磁体定位在所述浮体的中心处，并且所述浮体(15)优选具有凸起的外表面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种组件，其特征在于所述浮体(15)是球形的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种组件，其特征在于所述三个接触区域(17a、17b、17c)沿着弯曲轮廓(25，35)线性延伸，并且沿着所述导向装置(17)保持的电子电路板(20)，沿着所述弯曲轮廓延伸。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种组件，其特征在于所述电子电路板(20)具有对所述磁体敏感的磁性开关(21)，所述电子电路板(20)是柔性的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种组件，其特征在于箱体(33)沿着弯曲轮廓(35)延伸，所述三个接触区域沿着所述弯曲轮廓基本线性地延伸，并且具有所述三个接触区域(17a、17b、17c)的导向装置(17)、浮体(15)和电子电路板(20)位于箱体中空间内，该空间通过孔(41)连通所述箱体，用于液体循环。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的一种组件，其特征在于所述组件还包括位于箱体(3，43)外侧的管(31)，与所述箱体连接并且与所述箱体连通以使液体循环，外管连接包含具有所述三个接触区域(17a、17b、17c)的导向装置(17)、浮体(15)和电子电路板(20)，箱体进一步沿着弯曲轮廓(25，35)延伸，沿着该弯曲轮廓基本上线性延伸所述三个接触区域和具有所述三个接触区域的导向装置。

10.根据权利要求9所述的一种组件，其特征在于箱体(43)具有用于嵌入箱体(43)的纵向凹部(47)，其中外管(31)被定位其中。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的一种涡轮发动机。