CN113848014A - 一种具有缓冲功能的压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有缓冲功能的压力传感器，属于传感器技术领域，包括：接头，其上设置有引压孔和安装腔；压力芯体，安装于安装腔内，且在压力芯体上设置有感应端面；缓冲组件，安装于安装腔内，且位于感应端面与引压孔上靠近感应端面一端的端面之间，其中，缓冲组件包括网孔膜和网孔板，且网孔膜与引压孔上靠近感应端面一端的端面之间形成缓冲腔，网孔膜与网孔板之间形成减压腔，网孔板与感应端面之间形成狭缝腔。本发明通过网孔膜和网孔板形成缓冲组件，从而实现了对外部冲击力的动态调节，进而实现压力传感器实时响应的能力和压力信号的准确性，通过刚性材料制成的网孔板能够阻挡由弹性材料制成的网孔膜进一步扩大形变的趋势。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，涉及一种压力传感器，特别是一种具有缓冲功能的压力传感器。
背景技术
压力传感器安装于轨道交通的各类机车车辆冷却系统、制动系统的管路中，将被测介质的压力转化为电信号，实时提供给车载系统，是机车车辆安全运行的重要组成部分。
压力传感器在使用过程中，往往会收到外部的压力冲击而影响传感器的信号实时相应能力和压力信号的准确性。
对此，现有技术中，为了缓解外部冲击对于压力传感器的损害，一般会采取如下几种方式：
其一，如中国专利（CN213658145U）公开了一种扩散硅压力传感器，其采用的缓冲方式是在传感器的外部设置防撞缓冲件，且在缓冲件内填充有缓冲减震圈。虽然能够缓解外部冲击对于压力传感器的损害，但是该种缓冲方式，会影响压力传感器的实时响应能力，和压力信号的准确性。
其二，如中国专利（CN109100080A）公开了一种快速相应薄膜压力传感器及其制造方法，其通过在引压孔的通道上设置缓冲器，虽然能够提到缓冲作用，而且也不会影响压力传感器的实时响应能力和压力信号的准确性，但是当管路内有积水结冰时，该缓冲器将失去缓冲效果，此时如果压力传感器受到外部冲击，则将会受到损害。
其三，如中国专利（CN108918022A）公开了一种压力传感器，其采用在压力感应区内设置压力缓冲环，且该压力缓冲环上设置有压力缓冲阻尼孔，其中，下壳体与压力缓冲环之间设置有压力缓冲释放腔体，通过压力缓冲环的形变也缓冲外部压力对于传感器的损害。虽然能够提到缓冲作用，而且也不会影响压力传感器的实时响应能力和压力信号的准确性，但是当外部压力超过压力缓冲环的形变能力时，一方面形变的压力缓冲环会碰到传感器的压力芯体，导致传感器压力芯体受损，另一方面压力缓冲环则无法回弹，失去缓冲能力。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够具有缓冲功能，而且也不会影响压力传感器实时响应能力和压力信号准确性的压力传感器。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种具有缓冲功能的压力传感器，包括：
接头，沿接头的轴线方向设置有引压孔，和与引压孔相连通的安装腔；
压力芯体，安装于安装腔内，且在压力芯体上设置有感应端面，其中，该感应端面朝向引压孔的开孔方向；
缓冲组件，安装于安装腔内，且位于感应端面与引压孔上靠近感应端面一端的端面之间，其中，缓冲组件沿引压孔的开孔方向依次设置有由弹性材料制作而成的网孔膜和由刚性材料制作而成的网孔板，且网孔膜与引压孔上靠近感应端面一端的端面之间形成缓冲腔，网孔膜与网孔板之间形成减压腔，网孔板与感应端面之间形成狭缝腔，网孔膜上设置有第一开孔，网孔板上设置有第二开孔。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，网孔膜与网孔板之间的减压腔厚度不大于网孔膜的最大形变量。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，网孔膜上的第一开孔与网孔板上的第二开孔错位设置。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，网孔膜上相邻两个第一开孔之间为弹性形变区域，网孔板上相邻两个第二开孔之间为刚性区域，其中，第一开孔与刚性区域相对设置，第二开孔与弹性形变区域相对设置。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，网孔膜上第一开孔的数量为多个，形成多圈第一开孔圈，其中，多圈第一开孔圈呈同心圆设置，且多圈第一开孔圈中由内向外每圈的第一开孔数量逐级递增；网孔板上第二开孔的数量为多个，形成多圈第二开孔圈，其中，多圈第二开孔圈呈同心圆设置，且多圈第二开孔圈中由内向外每圈的第二开孔数量逐级递增。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，当网孔膜上的第一开孔和网孔板上的第二开孔投影至同一水平面上时，在同一圈开孔圈中，第二开孔圈中的第二开孔恰好位于第一开孔圈中相邻两个第一开孔之间。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，当网孔膜上的第一开孔和网孔板上的第二开孔投影至同一水平面上时，在同一圈开孔圈中，第一开孔圈上的第一开孔和第二开孔圈上的第二开孔围成在该水平面内的一个圆。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，网孔膜上沿网孔膜的轴线方向设置有环形凹槽，网孔板上沿网孔板的轴线方向设置有环形凸起，其中，环形凹槽的位置与环形凸起的位置相对应。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，缓冲组件还包括套环，且网孔膜与网孔板均嵌装于套环内，其中，网孔板与网孔膜呈叠加设置于套环内。
在上述的一种具有缓冲功能的压力传感器中，套环上靠近狭缝腔的一端设置有台阶，其中，该台阶作为网孔板在套环中的定位部。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
（1）、本发明提供的一种具有缓冲功能的压力传感器，通过由弹性材料制成的网孔膜和由刚性材料制成的网孔板形成缓冲组件，从而实现了对外部冲击力的动态调节，进而实现压力传感器实时响应的能力和压力信号的准确性，另外，通过刚性材料制成的网孔板能够阻挡由弹性材料制成的网孔膜进一步扩大形变的趋势，使得网孔膜在外部冲击压力消失的情况下可靠的回弹，从而保证缓冲组件使用的可靠性，以及较长的使用寿命；
（2）、第一开孔与刚性区域相对，第二开孔与弹性形变区域相对，实现第一开孔与第二开孔的完全错位，这样设置的好处在于，当安装有传感器的管路中发生积水结冰时，冰胀充满缓冲腔，并透过第一开孔、减压腔向网孔板进发时，由于第一开孔与网孔板上的刚性区域相对，使得冰胀压力受阻，导致冰胀能够穿过第二开孔的能力有限，从而更好的保护压力芯体，进而延长传感器的受用寿命；
（3）、通过在网孔膜上设置环形凹槽，用以进一步提高网孔膜的弹性形变能力，而在网孔板上设置环形凸起，且环形凸起的位置与环形凹槽的位置相对应，保证减压腔各个部位上的厚度相等，使得网孔膜在发生弹性形变时，减压腔能够有效的吸收该弹性形变，提高缓冲组件的缓冲能力；
（4）、通过设置套环，将网孔板与网孔膜均嵌装于套环内，使得整个缓冲组件形成一个模块化的整体结构，一方面便于缓冲组件在接头中的安装，另一方面能够形成不同缓冲能力，不同型号尺寸的模块化块缓冲组件，以此来适配不同的传感器，从而便于配件的管理。
附图说明
图1是本发明一种具有缓冲功能的压力传感器的局部剖视图。
图2是图1中A处的放大结构示意图。
图3是本发明一较佳实施例中缓冲组件的结构示意图。
图中，100、接头；110、引压孔；200、压力芯体；210、感应端面；300、缓冲组件；310、网孔膜；311、第一开孔；312、弹性形变区域；313、环形凹槽；320、网孔板；321、第二开孔；322、刚性区域；323、环形凸起；330、缓冲腔；340、减压腔；350、狭缝腔；360、套环；361、台阶。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
如图1至图3所示，本发明提供的一种具有缓冲功能的压力传感器，包括：
接头100，沿接头100的轴线方向设置有引压孔110，和与引压孔110相连通的安装腔；
压力芯体200，安装于安装腔内，且在压力芯体200上设置有感应端面210，其中，该感应端面210朝向引压孔110的开孔方向；
缓冲组件300，安装于安装腔内，且位于感应端面210与引压孔110上靠近感应端面210一端的端面之间，其中，缓冲组件300沿引压孔110的开孔方向依次设置有由弹性材料制作而成的网孔膜310和由刚性材料制作而成的网孔板320，且网孔膜310与引压孔110上靠近感应端面210一端的端面之间形成缓冲腔330，网孔膜310与网孔板320之间形成减压腔340，网孔板320与感应端面210之间形成狭缝腔350，网孔膜310上设置有第一开孔311，网孔板320上设置有第二开孔321。
当传感器受到外部冲击时，冲击产生的压力小于网孔膜310的固有弹力时,网孔膜310上的压力介质通道截面不发生变化；当冲击产生的压力大于网孔膜310的固有弹力时,网孔膜310由于压力的冲击而发生弹性形变，此时,根据压力的冲击大小,网孔膜310产生的弹性形变的幅度相应变化,从而导致压力介质通道的截面和流动组件也随着发生相应的变化,此时,压力冲击越大,压力介质通道的截面积越小,流动阻力越大；压力冲击越小，压力介质通道的截面积越大，流动阻力越小，从而实现网孔膜310对于压力冲击的动态调节，进而实现不影响压力信号的实时响应能力和压力信号的准确性。
在本实施例中，压力介质通道即为网孔膜310和网孔板320上的开孔。
进一步优选地，网孔膜310与网孔板320之间的减压腔340厚度不大于网孔膜310的最大形变量。
本发明提供的一种具有缓冲功能的压力传感器，通过由弹性材料制成的网孔膜310和由刚性材料制成的网孔板320形成缓冲组件300，从而实现了对外部冲击力的动态调节，进而实现压力传感器实时响应的能力和压力信号的准确性，另外，通过刚性材料制成的网孔板320能够阻挡由弹性材料制成的网孔膜310进一步扩大形变的趋势，使得网孔膜310在外部冲击压力消失的情况下可靠的回弹，从而保证缓冲组件300使用的可靠性，以及较长的使用寿命。
优选地，网孔膜310上的第一开孔311与网孔板320上的第二开孔321错位设置。
进一步优选地，网孔膜310上第一开孔311的数量为多个，形成多圈第一开孔圈，其中，多圈第一开孔圈呈同心圆设置，且多圈第一开孔圈中由内向外每圈的第一开孔311数量逐级递增。
进一步优选地，网孔板320上第二开孔321的数量为多个，形成多圈第二卡孔圈，其中，多圈第二卡孔圈呈同心圆设置，且多圈第二开孔321圈中由内向外每圈的第二开孔321数量逐级递增。
进一步优选地，当网孔膜310上的第一开孔311和网孔板320上的第二开孔321投影至同一水平面上时，在同一圈开孔圈中，第二开孔321圈中的第二开孔321恰好位于第一开孔圈中相邻两个第一开孔311之间。
进一步优选地，当网孔膜310上的第一开孔311和网孔板320上的第二开孔321投影至同一水平面上时，在同一圈开孔圈中，第一开孔圈上的第一开孔311和第二开孔321圈上的第二开孔321围成在该水平面内的一个圆。
进一步优选地，网孔膜310上相邻两个第一开孔311之间为弹性形变区域312，网孔板320上相邻两个第二开孔321之间为刚性区域322，其中，第一开孔311与刚性区域322相对设置，第二开孔321与弹性形变区域312相对设置。
在本实施例中，第一开孔311与刚性区域322相对，第二开孔321与弹性形变区域312相对，实现第一开孔311与第二开孔321的完全错位，这样设置的好处在于，当安装有传感器的管路中发生积水结冰时，冰胀充满缓冲腔330，并透过第一开孔311、减压腔340向网孔板320进发时，由于第一开孔311与网孔板320上的刚性区域322相对，使得冰胀压力受阻，导致冰胀能够穿过第二开孔321的能力有限，从而更好的保护压力芯体200，进而延长传感器的受用寿命。
优选地，网孔膜310上沿网孔膜310的轴线方向设置有环形凹槽313，网孔板320上沿网孔板320的轴线方向设置有环形凸起323，其中，环形凹槽313的位置与环形凸起323的位置相对应。
在本实施例中，通过在网孔膜310上设置环形凹槽313，用以进一步提高网孔膜310的弹性形变能力，而在网孔板320上设置环形凸起323，且环形凸起323的位置与环形凹槽313的位置相对应，保证减压腔340各个部位上的厚度相等，使得网孔膜310在发生弹性形变时，减压腔340能够有效的吸收该弹性形变，提高缓冲组件300的缓冲能力。
优选地，缓冲组件300还包括套环360，且网孔膜310与网孔板320均嵌装于套环360内，其中，网孔板320与网孔膜310呈叠加设置于套环360内。
在本实施例中，通过设置套环360，将网孔板320与网孔膜310均嵌装于套环360内，使得整个缓冲组件300形成一个模块化的整体结构，一方面便于缓冲组件300在接头100中的安装，另一方面能够形成不同缓冲能力，不同型号尺寸的模块化缓冲组件300，以此来适配不同的传感器，从而便于配件的管理。
进一步优选地，网孔膜310上远离第一开孔311的一端端面与套环360的一端端面相平齐，网孔板320上靠近狭缝腔350的一端端面与套环360的另一端端面相平齐。使得整个缓冲组件300形成一个扁平状的柱形结构，类似于一个纽扣电池。
进一步优选地，套环360上靠近狭缝腔350的一端设置有台阶361，其中，该台阶361作为网孔板320在套环360中的定位部，从而限定网孔膜310、网孔板320在竖直方向的自由度。
需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，包括：
接头，沿接头的轴线方向设置有引压孔，和与引压孔相连通的安装腔；
压力芯体，安装于安装腔内，且在压力芯体上设置有感应端面，其中，该感应端面朝向引压孔的开孔方向；
缓冲组件，安装于安装腔内，且位于感应端面与引压孔上靠近感应端面一端的端面之间，其中，缓冲组件沿引压孔的开孔方向依次设置有由弹性材料制作而成的网孔膜和由刚性材料制作而成的网孔板，且网孔膜与引压孔上靠近感应端面一端的端面之间形成缓冲腔，网孔膜与网孔板之间形成减压腔，网孔板与感应端面之间形成狭缝腔，网孔膜上设置有第一开孔，网孔板上设置有第二开孔。
2.根据权利要求1所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，网孔膜与网孔板之间的减压腔厚度不大于网孔膜的最大形变量。
3.根据权利要求1所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，网孔膜上的第一开孔与网孔板上的第二开孔错位设置。
4.根据权利要求3所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，网孔膜上相邻两个第一开孔之间为弹性形变区域，网孔板上相邻两个第二开孔之间为刚性区域，其中，第一开孔与刚性区域相对设置，第二开孔与弹性形变区域相对设置。
5.根据权利要求4所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，网孔膜上第一开孔的数量为多个，形成多圈第一开孔圈，其中，多圈第一开孔圈呈同心圆设置，且多圈第一开孔圈中由内向外每圈的第一开孔数量逐级递增；网孔板上第二开孔的数量为多个，形成多圈第二开孔圈，其中，多圈第二开孔圈呈同心圆设置，且多圈第二开孔圈中由内向外每圈的第二开孔数量逐级递增。
6.根据权利要求5所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，当网孔膜上的第一开孔和网孔板上的第二开孔投影至同一水平面上时，在同一圈开孔圈中，第二开孔圈中的第二开孔恰好位于第一开孔圈中相邻两个第一开孔之间。
7.根据权利要求5所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，当网孔膜上的第一开孔和网孔板上的第二开孔投影至同一水平面上时，在同一圈开孔圈中，第一开孔圈上的第一开孔和第二开孔圈上的第二开孔围成在该水平面内的一个圆。
8.根据权利要求1所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，网孔膜上沿网孔膜的轴线方向设置有环形凹槽，网孔板上沿网孔板的轴线方向设置有环形凸起，其中，环形凹槽的位置与环形凸起的位置相对应。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，缓冲组件还包括套环，且网孔膜与网孔板均嵌装于套环内，其中，网孔板与网孔膜呈叠加设置于套环内。
10.根据权利要求9所述的一种具有缓冲功能的压力传感器，其特征在于，套环上靠近狭缝腔的一端设置有台阶，其中，该台阶作为网孔板在套环中的定位部。
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