CN111721467B - 一种抗冰冻压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冰冻压力传感器，包括管壳、传感器压力接头、孔隙导压挡板、耐低温凝胶层、压力传感器芯体、锁紧环和印制电路板；传感器压力接头安装在管壳入口处；孔隙导压挡板、耐低温凝胶层、压力传感器芯体、锁紧环和印制电路板依次从下到上设置于管壳内部；压力传感器芯体导线连接印制电路板。采用低温凝胶能够隔开被测介质和压力传感器芯体，并且其形态不受低温环境影响，能够有效传递被测介质压力。同时孔隙导压挡板设置有间隙槽和导压孔，能够在低温环境中测量水压力时，令水介质在孔隙导压挡板处凝固，避免对压力传感器芯片造成挤压，同时防止传感器压力接头内的水介质凝固推动挤压压力传感器芯片造成传感器损坏。

Description

一种抗冰冻压力传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，更具体的说是涉及一种抗冰冻压力传感器。

背景技术

目前，居民用水、生产用水均是通过铺设管网实现水资源运输，生活、生产用水通常也对水压有一定的要求，同时铺设的管网在长期使用情况下也容易发生泄漏，因此需要采用压力传感器实时监测管网水压，实现用水要求监测和管网故障监测。传统的测量管网水压的压力传感器以充油隔离的压力传感器芯体来直接测量水压力，但是由于管网通常是铺设在建筑物外的地下，在冬季温度较低的环境条件下，管网容易冻结，水管冻结的时候传感器芯体会直接被固态的冰挤压造成过载，从而会造成传感器芯片破裂损坏，影响压力监测效果。

因此，如何实现压力传感器的抗冰冻能力是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抗冰冻压力传感器，包括管壳、传感器压力接头、孔隙导压挡板、耐低温凝胶层、压力传感器芯体、锁紧环和印制电路板；传感器压力接头安装在管壳入口处；孔隙导压挡板、耐低温凝胶层、压力传感器芯体、锁紧环和印制电路板依次从下到上设置于管壳内部；压力传感器芯体导线连接印制电路板。采用低温凝胶能够隔开被测介质和压力传感器芯体，并且其形态不受低温环境影响，能够有效传递被测介质压力。同时孔隙导压挡板设置有间隙槽和导压孔，能够在低温环境中测量水压力时，令水介质在孔隙导压挡板处凝固，避免对压力传感器芯片造成挤压，同时防止传感器压力接头内的水介质凝固推动挤压压力传感器芯片造成传感器损坏。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗冰冻压力传感器，包括管壳、传感器压力接头、孔隙导压挡板、耐低温凝胶层、压力传感器芯体、锁紧环和印制电路板；所述传感器压力接头安装在所述管壳入口处；所述孔隙导压挡板、所述耐低温凝胶层、所述压力传感器芯体和所述锁紧环依次从下到上设置于所述传感器压力接头内；所述印制电路板安装于所述管壳内部；所述压力传感器芯体导线连接所述印制电路板。所述传感器压力接头通过螺纹拧接安装到管壳上。

优选的，所述孔隙导压挡板底面设置有间隙槽，与所述传感器压力接头形成间隙；所述孔隙导压挡板上还设置有贯通的导压孔，所述耐低温凝胶层铺设在所述孔隙导压挡板上表面。水介质先充满间隙槽，然后挤压所述孔隙导压挡板，并通过所述导压孔挤压所述耐低温凝胶层，同时所述孔隙导压挡板也挤压所述耐低温凝胶层，通过所述耐低温凝胶层向所述压力传感器芯体传递水压。

优选的，所述压力传感器芯体头部设置有波纹膜片，所述波纹膜片与所述耐低温凝胶层接触。

优选的，所述传感器压力接头通过安装座与待监测的水管连通。所述安装座焊接在所述水管上，所述安装座内壁设置有螺纹，所述传感器压力接头底部也设置有相匹配的所述螺纹，所述传感器压力接头通过螺纹拧接在所述安装座上。

优选的，所述管壳出口处安装有电气航插接口，所述印制电路板引出输出线连接所述电气航插接口。

优选的，所述压力传感器芯体外套设有密封圈，用于安装密封所述压力传感器芯体和所述传感器压力接头内壁。所述密封圈防止水介质进入所述管壳内，避免影响所述压力传感器芯体和所述印制电路板。

优选的，所述锁紧环通过所述压力传感器芯体上的螺纹拧接在所述压力传感器芯体尾部，将所述压力传感器芯体顶紧安装在所述压力传感器接头内。

优选的，所述传感器压力接头底部设置有中孔，所述水管内的水通过所述中空流向所述孔隙导压挡板。

优选的，所述传感器压力接头和所述孔隙导压挡板为不锈钢材质。可以快速传导通过所述传感器压力接头的中孔流入所述间隙槽内水介质的温度，令流入的所述水介质更快结冰。

一种抗冰冻压力传感器的工作过程，包括以下具体步骤：

步骤1：将抗冰冻压力传感器通过安装座与水管连通，水通过1传感器压力接头内的中孔进入传感器内部并充满间隙槽；

步骤2：由于孔隙导压挡板与传感器芯体的波纹膜片间填充了耐低温凝胶层，水压通过挤压空隙导压挡板、低温凝胶层传递到波纹膜片上，从而传感器芯体感受水压大小并转换为电信号；

步骤3：所述电信号通过印制电路板引出的导线通过电气航插接口传输到抗冰冻压力传感器外部。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种抗冰冻压力传感器，采用耐低温凝胶层作为水压传导填充在传感器芯体前端，以此将被测量介质水与压力传感器芯体间隔开，低温凝胶能够将液态形态下的水压有效传递到传感器芯体的波纹膜片上，并且低温凝胶在环境温度降低到冰点以下时也并不凝固，仍然为果冻状，有效避免了传导介质受环境温度影响发生形态变化从而影响水压传递。在环境温度低导致管路结冰时，由于进入传感器内部的水为滞留水，其无运动。充满间隙槽内的水四面大部分都是金属，其热量会很快被传导到外界，温度下降快，间隙槽内的水将首先结冰，其体积的膨胀能通过导压孔挤压耐低温凝胶层的量极少，结冰后体积膨胀带来的挤压被孔隙导压挡板有效阻隔。之后随外界的温度下降传感器压力接头内水结冰以及水管内水结冰都因孔隙导压挡板和间隙槽内的冰阻挡而无法再挤压压力传感器芯体，从而能有效抵抗结冰带来的传感器损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的抗冰冻压力传感器结构示意图；

图2附图为本发明提供的抗冰冻压力传感器部分放大示意图。

附图中：1-管壳，2-传感器压力接头，31-孔隙导压挡板，311-间隙槽，312-导压孔，32-耐低温凝胶层，33-压力传感器芯体，331-波纹膜片，332-密封圈，34-锁紧环，35-印制电路板，4-电气航插接口，5-安装座，6-水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种抗冰冻压力传感器，包括管壳1、传感器压力接头2、孔隙导压挡板31、耐低温凝胶层32、压力传感器芯体33、锁紧环34和印制电路板35；传感器压力接头2安装在管壳1入口处；孔隙导压挡板31、耐低温凝胶层32、压力传感器芯体33和锁紧环34依次从下到上设置于传感器压力接头2内；印制电路板35安装于管壳1内部；压力传感器芯体33导线连接印制电路板35。传感器压力接头2与管壳1通过螺纹拧接。

为了进一步优化上述技术方案，孔隙导压挡板31底面设置有间隙槽311，与传感器压力接头2形成间隙；孔隙导压挡板31上还设置有贯通的导压孔312，耐低温凝胶层32铺设在孔隙导压挡板31上表面。

为了进一步优化上述技术方案，压力传感器芯体33头部设置有波纹膜片331，波纹膜片331与耐低温凝胶层32接触。

为了进一步优化上述技术方案，传感器压力接头2通过安装座5与待监测的水管6连通。

为了进一步优化上述技术方案，管壳1出口处安装有电气航插接口4，印制电路板35引出输出线连接电气航插接口4。

为了进一步优化上述技术方案，压力传感器芯体33外套设有密封圈332，用于安装密封压力传感器芯体33和传感器压力接头2内壁。

为了进一步优化上述技术方案，锁紧环34通过压力传感器芯体33上设置的螺纹拧接在压力传感器芯体33尾部，将压力传感器芯体33顶紧安装在传感器压力接头2内。

为了进一步优化上述技术方案，传感器压力接头2底部设置有中孔，水管6内的水通过中空流向孔隙导压挡板31。

为了进一步优化上述技术方案，传感器压力接头和孔隙导压挡板为金属材质。

实施例

抗冰冻压力传感器由传感器压力接头2、孔隙导压挡板31、耐低温凝胶层32、管壳1、压力传感器芯体33、锁紧环34和印制电路板35构成；首先在压力传感器芯体33波纹面灌好耐低温凝胶；然后将孔隙导压挡板31安装在被灌耐低温凝胶层32另一面；之后将孔隙导压挡板31和耐低温凝胶层32组成的部件一并装入传感器压力接头2中；将锁紧环34拧入压力传感器芯体33尾部，将压力传感器芯体33顶紧在传感器压力接头2中；在锁紧环34上安装印制电路板35，压力传感器芯体33和印制电路板35之间连接传感器信号线；完成之后将压力传感器芯体33、锁紧环34和印制电路板35套入管壳1中，并且印制电路板35上引出输出线；管壳1入口与传感器压力接头2连接，出口与电气航插接口4连接，输出线连接在电气航插接口4上。在水管6上通过焊接一个安装座5与水管6连通，传感器压力接头2拧接在安装座5上，水通过传感器压力接头2内的中孔进入传感器内部实现水压传入。

一种抗冰冻压力传感器的工作原理为：

1)将抗冰冻压力传感器通过安装座5与水管6连通，水通过传感器压力接头2内的中孔进入传感器内部并充满间隙槽311；

2)孔隙导压挡板31与压力传感器芯体33的波纹膜片331间填充了耐低温凝胶层32，水压通过挤压孔隙导压挡板31和耐低温凝胶层32传递到波纹膜片331上，压力传感器芯体33从而感受水压大小并转换为电信号；

3)电信号通过传感器信号线传输至印制电路板35，最终通过印制电路板上引出的输出线通过电气航插接口4传输到抗冰冻压力传感器外部。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，包括：管壳、传感器压力接头、孔隙导压挡板、耐低温凝胶层、压力传感器芯体、锁紧环和印制电路板；所述传感器压力接头安装在所述管壳入口处；所述孔隙导压挡板、所述耐低温凝胶层、所述压力传感器芯体和所述锁紧环依次从下到上设置于所述传感器压力接头内；所述印制电路板安装于所述管壳内部；所述压力传感器芯体导线连接所述印制电路板；

所述孔隙导压挡板底面设置有间隙槽，与所述传感器压力接头形成间隙；所述孔隙导压挡板上还设置有贯通的导压孔，所述耐低温凝胶层位于在所述孔隙导压挡板上表面。

2.根据权利要求1所述的一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，所述压力传感器芯体头部设置有波纹膜片，所述波纹膜片与所述耐低温凝胶层接触。

3.根据权利要求1所述的一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，所述传感器压力接头通过安装座与待监测的水管连通。

4.根据权利要求1所述的一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，所述管壳出口处安装有电气航插接口，所述印制电路板引出输出线与所述电气航插接口连接。

5.根据权利要求1所述的一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，所述压力传感器芯体外套设有密封圈，用于安装密封所述压力传感器芯体和所述传感器压力接头内壁。

6.根据权利要求1所述的一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，所述锁紧环通过所述压力传感器芯体上设置的螺纹拧接在所述压力传感器芯体尾部，将所述压力传感器芯体顶紧安装在所述传感器压力接头内。

7.根据权利要求4所述的一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，所述传感器压力接头内设置有中孔，所述水管内的水通过所述中孔流向所述孔隙导压挡板。

8.根据权利要求1所述的一种抗冰冻压力传感器，其特征在于，所述传感器压力接头和所述孔隙导压挡板为金属材质。

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