CN117795301A - 流体压力检测器 - Google Patents

Abstract

压力检测器，包括：主体，主体界定两个腔室，腔室通过通道相互连接，并且各自意图与加压流体源连接；移动单元，该移动单元固定到杆的一个端部，该杆可滑动地安装在通道中，并且与所述通道限定两个腔室之间的逃逸通路；以及检测器，该检测器检测移动单元的至少一个位置，该至少一个位置表示两个腔室之间的确定的压力差阈值，移动单元受到弹性元件的作用，使所述移动单元朝向通道返回。

Description

流体压力检测器

技术领域

本发明涉及一种压力检测器，该压力检测器意图与液压或气动回路相关联，以响应于回路中压力阈值的跨越而传送电信号。

背景技术

通常，压力检测器适应于对回路压力和参考压力之间的压力差做出反应，参考压力可以是大气压力，也可以是另一个回路的压力。

已知的压力探测器包括主体，主体界定两个腔室对于彼此的密封，并且其可以各自连接到加压流体源。在主体中，可滑动地安装移动单元，该移动单元相对地经受每个腔室中的压力。移动单元直接或间接地致动微型接触器，使其能够检测所述移动单元的代表两个腔室之间的压力差阈值的至少一个位置，并响应于该检测发出信号。

微型接触器是一些问题的根源。事实上，移动单元的行程可以非常小(大约十分之几毫米)，这就使得微型接触器的安装和调整非常精细，因此也非常昂贵。此外，微型接触器的内部力以及微型接触器与移动单元之间的力很难控制，且会影响位置检测的精度，特别是在测量低压的情况下。此外，由于这些元件在操控期间的接触和摩擦，微型接触器和移动单元会被磨损，这限制了这种压力检测器的正常工作持续时间。最后，微型接触器的抗振性是有限的。

已知其它类型的压力检测器，其中，检测移动单元的位置是由移动单元承载的永磁体和对永磁体的磁场敏感的感应单元来确保的，感应单元面向永磁体由主体固定地承载。使用感应单元避免了移动单元和感应单元之间的任何机械接触，这特别地减少了磨损、机械调整不当的风险以及由于摩擦力造成的检测中断。

然而，设置在这种压力检测器上的移动单元使用受到两个腔室的压力差作用的柔性膜来移动，柔性膜夹持在O形环和旋拧到主体中的轴承之间。因此，这种压力检测器不能用于可靠地检测两个腔室之间的显著压力差，膜撕裂或O形环处密封缺陷的风险被证实是很高的。

发明内容

因此，本发明旨在提出一种感应式压力检测器，它不使用柔性膜来检测压力差。

为此，提出了一种压力检测器，该压力检测器包括：主体，主体界定腔室，其中，腔室内开通有两个通道，每个通道可各自与加压流体源连接；移动单元，该移动单元在腔室内部延伸并固定到杆，该杆可滑动地安装在各通道中的一个通道中，通过该通道限定用于流体的逃逸通路；以及检测器，用于检测移动单元的至少一个位置，该至少一个位置表示两个流体源之间的确定的压力差阈值。

移动单元受到弹性元件的作用，使所述移动单元朝向杆在其中滑动的通道返回。

根据本发明的具体特征，杆在与接纳移动单元的端部相对的端部处配备有基座，该基座布置成限制杆朝向腔室滑动。

特别地，基座配备有密封件，该密封件布置成当基座与主体接触时，密封件会阻挡逃逸通路。

根据本发明的另一具体特征，位置检测器发出逻辑类型的信号，该信号能够响应于对移动单元的位置的检测取两个不同的值。

根据本发明的另一具体特征，位置检测器包括由移动单元承载的永磁体和对永磁体的磁场敏感的感应单元，感应单元面向永磁体由主体固定地承载。

特别地，位置检测器还包括对置磁体，它固定地安装在主体上，相对于感应单元与移动单元的永磁体相对。

根据本发明的另一具体特征，弹性元件是螺旋弹簧。

本发明还涉及一种液压致动系统，该液压致动系统包括至少一个这种压力检测器。

本发明还涉及一种利用这种压力检测器检测是否跨越压力差阈值的方法。

附图说明

根据以下描述将能最好地理解本发明,该描述纯粹是说明性的和非限制性的，并且必须结合附图阅读，附图包括：

[图1A]图1A是根据本发明的具体实施例的压力检测器的示意图；

[图1B]图1B是示出图1A所示的压力检测器的操作的示意图；

[图2A]图2A是图1A所示的压力检测器的变型的示意图；

[图2B]图2B是示出图2A所示的压力检测器的操作的示意图；

[图3]图3是表示配备图2A和2B所示的压力检测器的感应单元的性能的图表。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的具体实施例，压力检测器1包括中空主体2，该中空主体2基本上围绕轴线X旋转。在这种情况下，主体2主要由管状的上部2a和形成主体2底部的下部2b构成，上部2a和下部2b相互焊接。下部2b是轴线X的旋转部件，其分级外表面包括：直径较大的第一端部部段，固定到上部2a以闭合所述上部2a的一端；直径较小的第二端部部段，意图放置在回路中以测量回路的压力；以及中间部段，直径介于先前两个直径之间，通过第一肩部与第一端部部段连接，并通过第二肩部与第二端部部段连接。中间部段和第二端部部段布置成接合在与回路连接的分级龙头(tap)中，该分级龙头的压力待测量，第一端部部段在中间部段和第二端部部段嵌入龙头处形成基座。上部2a承载旋拧至主体2内部的分离件3以及盖4。分离件3和盖4限定隔室，该隔室接纳压力检测器的电气部分，下文将详细描述。

主体2与分离件3一起界定主要呈圆柱形形状的腔室5，其中，第一通道6和第二通道7开通入并穿过主体2的下部2b的两侧。

第一通道6具有直径为D的圆形横截面。其沿着与轴线X相结合的轴线延伸，并且意图连接到高压液压(或气动)回路HP，其中，在这种情况下，流体被引导循环，几乎瞬间从静止压力变为工作压力，反之亦然。在这种情况下，静止压力和工作压力分别基本上等于10巴和200巴。在这种压力间隙下，高压回路HP上的设备规划逃逸标准、也称为ATP逃逸标准一般基本上等于高压回路HP上的800立方厘米/分钟。

第二通道7沿着相对于轴线X的倾斜轴线延伸，并且意图与低压液压(或气动)回路BP连接，以形成逃逸路径。为此，第二通道7的一端开通到腔室5中，而相对端开通到下部2b的外表面的第二肩部中。中间部段和第二端部部段各自设有至少一个O形环，以确保与龙头各壁的密封，其中，引入它们，从而确保布设在两个密封件之间(在第二肩部和龙头的面向所述第二肩部延伸的肩部之间)的低压回路BP的密封。

在第一通道6中，围绕轴线X可滑动地安装有杆8，杆8的上端固定至呈活塞形式的移动单元9，移动单元9在腔室5内部延伸。移动单元9相对于杆8固定，并受到螺旋弹簧10的作用，螺旋弹簧10承载在主体2的上部2a的内肩部和移动单元9的上部面上。弹簧10与轴线X同轴地延伸，并且倾向于将移动单元9平放抵靠主体2的底部，这形成移动单元移动的基座，并因此形成杆8滑动的基座。

杆8的下端意图承受高压回路HP中的流体压力，并与第一通道6一起限定用于流体的逃逸通路11。为此，杆是圆柱形形状的，其直径d略小于第一通道6的直径D。在这种情况下，杆8的直径d基本上等于2.5毫米，而第一通道6与杆8的直径余隙基本上等于0.03毫米。

因此，杆/移动单元组件8、9受弹簧10和高压回路HP中压力的作用是相反的。

压力检测器1配备有感应式位置检测器，包括由移动单元9承载的永磁体12，以及霍尔效应类型的感应单元13和对置磁体14，感应单元13和对置磁体14两者都固定在分离件3上，面向永磁体12。感应单元13与电子板(未显示)连接，电子板自身与从盖4突出延伸的电连接器19连接。

感应单元13、对置磁体14和电子板包含在由分离件3和盖4限定的隔室中，并因此与腔室5物理隔离。使用置于分离件3与主体2之间的密封件15将隔间相对于腔室5密封。

下面将详细描述压力检测器1的操作。

从图1B第一部分所示的零行程C开始，只有当高压回路HP中的流体压力高到足以克服弹簧10施加的阈值力时，移动单元9才开始移动。

当高压回路HP中循环的流体从静止状态进入工作状态时，移动单元9朝向分离件3移动至稳定的平衡位置，该稳定的平衡位置与弹簧10的力和高压回路HP的流体在杆8下端上施加的压力之间的平衡相对应。与此同时，高压回路HP的一些流体穿过逃逸通路11并经受第一液压阻力到达腔室5，然后经受第二液压阻力浸蚀第二通道7，以从腔室5逸出。这种效果主要是由于逃逸通路11和第二通道7形成的逃逸路径狭窄所导致的。

因此，相信移动单元9的最大行程C_max和永磁体12与分离件3之间的最小余隙j与弹簧10的力相对应，弹簧10的力与高压回路中的流体的工作压力相关联(图1B)。

需要注意的是，在这种情况下，可以由插入在分离件3的肩部与主体2的上端之间的调节量规16来限定最小余隙j。

还需要注意的是，腔室5所承受的压力可能接近高压回路HP中的流体的工作压力，使得分离件3必须能够承受这样的压力。特别地，必须适当选择分离件3的壁厚度e，如图1A所强调，从而避免感应单元13的退化。

当移动单元9的行程C是最大值时，只有一部分的杆8处于第一通道6中。因此，逃逸通道11沿着轴线X的长度在该情况下基本上等于15毫米，与杆8的直径d的值和直径余隙的值相关联，导致约为40立方厘米/分钟的逃逸流率，等同于高压回路HP的ATP逃逸标准的5％。

感应单元13的性能自身在图3的图表中示出，其中，在轴线X上示出了影响感应单元13的磁场强度，在轴线Y上示出了感应单元13响应于磁场产生的信号的值。这是根据以下方法输出只能取两个值V1、V2的信号的感应单元。

如果影响感应单元13的磁场较低，感应单元13产生的信号为V1。当影响感应单元的磁场增大并超过影响阈值S_sup时，信号会突然将值改变为值V2。当磁场减小并变为小于比影响阈值S_sup小的影响阈值S_inf时，信号的值将恢复到值V1。影响阈值S_inf和S_sup限定了检测范围P，并能够在温度变化的作用下移动。

在该实施例所示的应用中，影响感应单元13的磁场是永磁体12的磁场，而所述磁场的变化是由于移动单元9的移动造成的，因此是由于永磁体12在高压回路HP中的流体压力的作用下的移动造成的。因此，可以在移动单元9的确定行程C_inf与下影响阈值S_inf之间以及移动单元9的确定行程C_sup与上影响阈值S_sup之间建立起对应关系。同样，检测范围P将参考确定行程C_inf与确定行程C_sup之间的行程间隔。

感应单元13相对于移动单元9布设，使得感应单元13的检测范围P基本上等于移动单元9的最大行程C_max的一半，在这种情况下，其自身与高压回路HP的循环流体的压力相对应，该压力基本上等于100巴。

以众所周知的方式，安装在磁场曲线对面的对置磁体14的存在可以收缩永磁体12的磁场线，这具有提高位置检测器的精度的效果，并使得能够使用廉价的感应单元13。

图2A示出了压力检测器1'，它正是图1A所示的压力检测器1'的变型。

压力检测器1'与压力检测器1的不同之处在于，杆8的下端配备有基座17，基座17布置成限制所述杆8朝向腔室5移动，并因此限制移动单元9的行程C。

基座17包括密封件18，该密封件18容纳在所述基座17的环形凹槽内，并且意图与主体2的下端相接触，当移动单元的行程C是最大值时，第一通道6开通到其中，以便防止高压回路HP中的流体进入逃逸通路11，并因此限制所述流体的逃逸流率。

因此需要注意的是，压力装置1'的逃逸通路11沿轴线X的长度小于图1A所示的压力装置1的长度。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是包括落入由权利要求书限定的本发明范围内的任何变型。

特别地，压力检测器可以具有与关于附图所描述的结构不同的结构。

螺旋弹簧10可以用弹性膜代替。

密封件的数量和类型可能与标注的不同。

使用对置磁体是可选的。

虽然在本例中，非接触式检测传感器是感应式的，但也可以是不同性质的传感器(光学传感器等)。

Claims (8)

1.压力检测器(1；1')，包括：主体(2)，所述主体(2)界定腔室(5)，其中两个通道(6、7)开通到所述腔室(5)中，所述两个通道(6、7)布置成各自与加压流体源(BP、HP)连接；移动单元(9)，所述移动单元(9)在所述腔室内部延伸并固定到杆(8)，所述杆(8)可滑动地安装在所述通道中的一个通道(6)中，通过所述通道限定用于所述流体的逃逸通路(11)；以及检测器(12、13)，所述检测器(12、13)用于检测所述移动单元的至少一个位置，所述至少一个位置表示两个流体源之间的确定的压力差阈值，所述移动单元受到弹性元件(10)的作用，使所述移动单元朝向所述杆在其中滑动的所述通道返回，并且所述杆(8)在与接纳所述移动单元(9)的端部相对的端部处配备有基座(17)，所述基座(17)布置成限制所述杆朝向所述腔室(5)滑动。

2.根据权利要求1所述的压力检测器(1')，其特征在于，所述基座配备有密封件(18)，所述密封件(18)布置成当所述基座与所述主体(2)接触时会阻挡所述逃逸通路(11)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的压力检测器(1；1')，其特征在于，响应于对所述移动单元(9)的位置的检测，所述位置检测器发出逻辑类型的信号，所述信号能够取两个不同的值(V1、V2)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的压力检测器(1；1')，其特征在于，所述位置检测器包括由所述移动单元承载的永磁体(12)和对所述永磁体的磁场敏感的感应单元(13)，所述感应单元(13)面向所述永磁体由所述主体固定地承载。

5.根据权利要求4所述的压力检测器(1；1')，其特征在于，所述位置检测器还包括对置磁体(14)，所述对置磁体(14)固定地安装在所述主体(2)上，相对于所述感应单元(13)与所述移动单元(9)的所述永磁体(12)相对。

6.根据前述权利要求中任一项所述的压力检测器(1；1')，其特征在于，所述弹性元件(10)是螺旋弹簧。

7.液压致动系统，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的压力检测器(1、1')。

8.利用根据权利要求1至6中任一项所述的压力检测器(1、1')检测是否跨越压力差阈值的方法。