CN109579928B - 一种热式微流量测量传感器流道及密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，包括底板、元件基座、连接板和检测元件；底板和连接板均为矩形板，底板上分别设有用于气体流通的凹槽和用于安装元件基座的圆孔，圆孔轴线穿过凹槽，元件基座为圆台，元件基座同轴焊接在圆孔中，元件基座上安装有用于检测气体流动状态的检测元件，连接板与底板固定连接，连接板上分别设有用于配合凹槽的凸缘和用于气体流通的通孔，通孔轴线穿过凸缘。本发明通过底板凹槽与连接板凸缘的配合，避免了气体紊流，弥补了MEMS热式流量传感器检测稳定性较差的缺陷；通过设置填充件并将底板与连接板焊接，确保了检测元件和气体流道的可靠密封，解决了MEMS热式流量传感器结构及其流道密封性较低的问题。

Description

一种热式微流量测量传感器流道及密封结构
技术领域
本发明涉及一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，尤其适用于MEMS热式流量传感器检测元件的安装、密封及测量，属于气体流量传感器结构技术领域。
背景技术
MEMS热式流量传感器检测元件基于微机电技术制造，具有响应速度快、量程范围宽，且可测量逆流的优点，其广泛应用于气体流量测量领域。
MEMS热式流量传感器检测元件一般为板状矩形元件，如果在检测元件周围产生流体的流动的紊乱，则对测量结果会造成不良影响；现有MEMS热式流量传感器在对其检测元件进行安装时，由于检测元件需先安装在承载基体上，检测元件的电极引线通常通过封胶的方式引出流体通道，导致流体流过检测元件表面时流动状态受到破坏，影响测量结果的准确性。
另外，MEMS热式流量传感器检测流道的密封效果较差，无法实现良好的密封，尤其在工作压力较大的情况下，MEMS热式流量传感器结构及其检测流道的密封性无法得到保证。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，通过底板凹槽与连接板凸缘的相互配合，避免了气体在流动过程中，出现紊流的情况，弥补了传统的MEMS热式流量传感器检测过程中，流体稳定性较差的缺陷；通过设置填充件并将底板与连接板焊接，确保了检测元件和气体流道的可靠密封，解决了传统的MEMS热式流量传感器结构及其流道密封性较低的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，包括底板、元件基座、连接板和检测元件；底板为矩形板，底板一面上设有用于气体流通的凹槽，底板另一面上设有用于安装元件基座的圆孔，圆孔的轴线穿过所述凹槽，元件基座采用圆台结构，元件基座同轴焊接在所述圆孔中，元件基座上安装有用于检测气体流动状态的检测元件，连接板为矩形板，连接板与底板固定连接，连接板一面上设有用于配合所述凹槽的凸缘，连接板另一面上设有用于气体流通的通孔，通孔的轴线穿过所述凸缘。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述底板上的圆孔为台阶孔，台阶孔的底面与所述凹槽连通，台阶孔中设有用于填充灌封胶的腰形槽。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述底板的材料采用铝合金或1Cr18Ni9Ti不锈钢。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述元件基座包括金属环、填充件和金属针；金属环采用空心圆台结构，金属环中安装有用于的绝缘和密封的填充件，填充件上穿设有用于引出信号的金属针。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述金属环和金属针的材料均采用可伐合金，填充件的材料采用陶瓷。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述连接板上的凸缘为梯形块，连接板上的通孔数量设为两个，两个通孔的轴线分别穿过所述凸缘的两端。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述连接板与底板焊接。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述连接板与底板螺接，所述凸缘周围设有用于安装O型密封圈的环形槽。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述连接板的材料与底板的材料相同。
在上述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构中，所述检测元件采用MFS02型热式流量传感器芯片。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
【1】本发明由于采用了全焊接结构，可实现较高的工作压力(一般为4MPa)下气体流量测量时的漏率小于10-4Pa L/s，相比于传统的MEMS热式流量传感器胶封结构在工作压力(通常小于1MPa)下气体流量测量时的漏率远远超过10-4Pa L/s，密封性能得到了显著改善，耐压可靠性得到了大幅提升。
【2】本发明通过设计底板凹槽和连接板凸缘形成的流道构型，确保了气体在流经检测元件时的稳定性，相较于传统MEMS热式流量传感器的流道结构，有效避免了泄露造成的测量误差，提高了气体流动状态测量的准确度。
【3】本发明整体结构紧凑，适用于多种工作环境，且具有较长的使用寿命，在复杂工况下依然能够良好运转，具备通用性强、适用范围广的特点，市场应用前景非常广阔。
附图说明
图1为本发明的剖视图
图2为本发明的示意图
图3为底板的俯视图
图4为底板的仰视图
图5为元件基座的结构图
图6为连接板的俯视图
图7为连接板的仰视图
其中：1底板；2元件基座；21金属环；22填充件；23金属针；3连接板；4检测元件；
具体实施方式
为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1～2所示，一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，包括底板1、元件基座2、连接板3和检测元件4；底板1为矩形板，底板1一面上设有用于气体流通的凹槽，底板1另一面上设有用于安装元件基座2的圆孔，圆孔的轴线穿过所述凹槽，元件基座2采用圆台结构，元件基座2同轴焊接在所述圆孔中，元件基座2上安装有用于检测气体流动状态的检测元件4，连接板3为矩形板，连接板3与底板1固定连接，连接板3一面上设有用于配合所述凹槽的凸缘，连接板3另一面上设有用于气体流通的通孔，通孔的轴线穿过所述凸缘。
如图3～4所示，优选的，底板1的尺寸设为38mm×27mm×5.5mm。
优选的，底板1上的圆孔为台阶孔，台阶孔的底面与所述凹槽连通，台阶孔中设有用于填充灌封胶的腰形槽，灌封胶的材料采用环氧树脂。
优选的，底板1的材料采用铝合金或1Cr18Ni9Ti不锈钢。
如图5所示，优选的，元件基座2包括金属环21、填充件22和金属针23；金属环21采用空心圆台结构，金属环21中安装有用于的绝缘和密封的填充件22，填充件22上穿设有用于引出信号的金属针23。
优选的，元件基座2的尺寸设为φ16mm×3mm(不含金属针23)。
优选的，金属环21和金属针23的材料均采用可伐合金，填充件22的材料采用陶瓷。
如图6～7所示，优选的，连接板3上的凸缘为梯形块，连接板3上的通孔数量设为两个，两个通孔的轴线分别穿过所述凸缘的两端，两个通孔分别用于气体流入和流出，一个通孔设为进气口，另一个通孔设为出气口。
优选的，连接板3的尺寸设为38mm×27mm×4.8mm。
优选的，连接板3与底板1焊接。
优选的，连接板3与底板1螺接，所述凸缘周围设有用于安装O型密封圈的环形槽。
优选的，连接板3的材料与底板1的材料相同。
优选的，检测元件4采用IST公司的MFS02型热式流量传感器芯片，检测元件4安装在元件基座2的填充件22上。
本发明的工作原理是：
当热式微流量传感器进行气体流量检测时，气体从连接板3的进气口流入，流经底板1凹槽和连接板3凸缘间隙配合而成的流道时，安装在元件基座2上的检测元件4实时监测气体的流动状态，并通过金属针23将信号传递给热式微流量传感器的信号处理电路，即可实现气体流动状态精确检测。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (9)

1.一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：包括底板(1)、元件基座(2)、连接板(3)和检测元件(4)；底板(1)为矩形板，底板(1)一面上设有用于气体流通的凹槽，底板(1)另一面上设有用于安装元件基座(2)的圆孔，圆孔的轴线穿过所述凹槽，所述底板(1)上的圆孔为台阶孔，台阶孔的底面与所述凹槽连通，台阶孔中设有用于填充灌封胶的腰形槽；元件基座(2)采用圆台结构，元件基座(2)同轴焊接在所述圆孔中，元件基座(2)上安装有用于检测气体流动状态的检测元件(4)，连接板(3)为矩形板，连接板(3)与底板(1)固定连接，连接板(3)一面上设有用于配合所述凹槽的凸缘，连接板(3)另一面上设有用于气体流通的通孔，通孔的轴线穿过所述凸缘。
2.根据权利要求1所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述底板(1)的材料采用铝合金或1Cr18Ni9Ti不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述元件基座(2)包括金属环(21)、填充件(22)和金属针(23)；金属环(21)采用空心圆台结构，金属环(21)中安装有用于的绝缘和密封的填充件(22)，填充件(22)上穿设有用于引出信号的金属针(23)。
4.根据权利要求3所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述金属环(21)和金属针(23)的材料均采用可伐合金，填充件(22)的材料采用陶瓷。
5.根据权利要求1所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述连接板(3)上的凸缘为梯形块，连接板(3)上的通孔数量设为两个，两个通孔的轴线分别穿过所述凸缘的两端。
6.根据权利要求5所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述连接板(3)与底板(1)焊接。
7.根据权利要求5所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述连接板(3)与底板(1)螺接，所述凸缘周围设有用于安装O型密封圈的环形槽。
8.根据权利要求5所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述连接板(3)的材料与底板(1)的材料相同。
9.根据权利要求1所述的一种热式微流量测量传感器流道及密封结构，其特征在于：所述检测元件(4)采用MFS02型热式流量传感器芯片。
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