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