CN1423746A - 可伸缩的传感器装置 - Google Patents

Abstract

一种传感器装置,带有配备在可伸展杆上一端的传感元件,其中,可伸展杆是伸缩杆,包括数个可互相相对滑动以改变杆的长度的同轴部件(2到5),包含传感器元件的部件长度长于其它可滑动部件,安装装置(6)配备在可伸展杆的另一端用于安装杆；和,经过传感元件沿杆的长度到安装装置并被固定在其上的连接电路(9)。

Description

可伸缩的传感器装置

加热，通风及类似的系统经常配有控制回路，它包括传感器，以对参数，如，加热或冷却液的温度，或环境中湿气的温度进行监测，还包括矫正单元，如加热器，和控制电路，用于将检测到的参数与要求的门限进行比较，并且基于比较的结果对矫正单元进行控制。

加热和通风系统中使用的普通传感器是热敏电阻，直接放在通风道中，或放在装在水箱或泵中的容器(Pocket)里。为了将热敏电阻放置在其温度要被监测的流体里，传感器装在固定的空心测杆的一端上，连接电路从传感器经过杆体到达在测杆相对端的接线盒。对于不同应用场合，需要有不同的测杆，以正确地将传感器元件放在流程中。通常，300mm和450mm长的测杆用于通风道中传感器的配置，并且125mm和200mm长的测杆相当于水系统中容器的大小。

在水监测系统中，容器包括一端封闭的管子。封闭端被放进流体通道中。容器(Pocket)的开口端，开口朝着管或水箱的外面。使用时，包括温度传感元件的杆位于容器里，传感器元件与封闭端接触。杆的另一端机械安装到容器的暴露端。水温的变化被传输到容器的端壁，并且使热敏电阻阻抗产生相应变化。该阻抗能被监测到。

在气体监测系统中，温度传感元件放在管道内的气道里，并且传感器装置机械安装在管道的壁。

在水的应用中，为保证对于水温的变化有良好的热反映，重要的是将传感器紧压向容器的端部。已知的传感器结构配备弹簧装置，支撑温度传感元件，加压使其偏向容器的封闭端。这成功地保证了传感器元件在容器的长度与测杆长度之间略有差异时靠在容器的端部，但它不能补偿更大的差异。这种弹簧偏压配备也很贵。因此，有必要使测杆的长度与管子的深度精确地匹配。另外，由于制造商之间对探测器加装到容器头部在布局上通常有不同，在许多情况下不可能总能容易或可靠地解决上述问题。因此，通常在配置新传感器元件时，用设计成与传感器测杆长度相匹配的容器去替换容器，并且，具有恰当的安装装置，将传感器放置并固定在容器中。这就需要排干水压系统，以便压力下的水在容器拆卸时不从系统泄漏。

另外，当传感器没有放置在正确位置，或因为劣质安装而能移动离开容器的封闭端时，预定温度就不能相应预期的温度，并且因此错误地控制流程。传感器应被放置在容器的底部，但由于测杆长度而被放置离开容器的端部的情况下，传感器的反应时间就会降低，并且因此流程的控制就落后于监测参数的变化。

对于传统的传感器，不可能仅切掉测杆的端部来使其有恰当的长度，因为，如果这样做，或者切掉包括传感器的端部，或者切掉通过测杆的导线，致使传感器不能被连接到控制单元。

不使用弹簧来确保与容器底部的良好接触的传统传感器，而一般依靠使用导热化合物改进对温度变化的反应。所使用的胶不易被涂在容器的底部，一般涂在传感器的顶部并被小心地插入，希望胶全部被用上。但这种情况很少有，胶在插入时会被容器壁所去掉。

因此实践中有必要储备多个带有不同长度测杆的传感器，以用于不同的情况，并且提供许多不同模式的传感器及已组装好的容器。这导致成本增加。对特定应用场合提供了错误长度的传感器装置也是经常发生的，并且，在许多情况下，传感器没有特定应用所要求的长度。因此，众所周知，安装者提供额外的支架和其它支撑，安装长度不适合给定应用场合的传感器。

根据本发明，提供有一种传感器装置，带有传感元件配置在可伸展杆的一端，其中，可伸展杆是伸缩杆，包括数个互相相对滑动以改变杆的长度的同轴部件；包含传感器的部件长度长于其它部件，配备在可伸展杆的另一端用于安装杆的安装装置；和从传感元件沿杆的长度到安装装置并被固定在其上的连接电路。

对于各种普通装置，伸缩传感器装置到容器装置的安装是简单通用的。最后部件的额外长度能允许使用导热胶携带套圈，例如，套圈沿杆轴自由移动一定量，如伸展通过传感元件，给出间隙区域(clearancearea)，并且在传感元件的顶上生成一个凹坑，使得能应用导热化合物。

本发明中，只需储备一种传感器装置，它能被用于所有应用场合，除库存的不同长度的传感器用于不同场之外。本方法不必储备许多传感器，因此具有经济的优点。由于传感器能被缩短到它的最小长度，与较长的固定长度的传感器相比，所需包装也更少，因此，包装和运输成本降低。进一步，由于杆的长度可调节，所以传感器能被高精度的用在任何应用场合。因此，在使用这种容器时，不需要更换容器使其对应传感器的长度，和因此也不需要排干系统去更换容器。

这样，完全伸展的杆与热敏电阻一起全部插入容器里。包含导热化合物的套圈碰到容器的封闭端，并且，杆的插入力推动热敏电阻通过套圈/导热化合物，至到热敏电阻也碰到容器的封闭端时为止。杆和垫圈滑过套圈。套圈为今后的使用包括保养保持完整。

在替换方案中，套圈能配备成部分伸展越过杆的端部，以定义出圆柱腔，其底与安装在杆的端部上的传感器邻接。腔中充满固定剂，例如环氧树脂，以将套圈保持到位。这在随后的安装过程中，由环氧树脂和围绕的套圈给传感器提供了保护。

传感器装置可在使用之前与套圈和导热化合物组装到位，做好直接插入进容器的准备。

可以使用任何适当的导热化合物，并且，已知及已有各种化合物，包括硅氧烷基化合物(silisone-based compound)。

插入力压缩伸缩杆，优化其长度，从而与容器的特定需要相匹配，省去了任何需要切除导线或延长导线的操作。进一步，传感器到容器的连接简单，并且总能确保传感器的性能最佳。

较长的同轴杆部件的构造，支撑传感元件，确保杆在插入过程中，或真正地通常在杆的压缩过程中操作最佳。这确保在相邻同轴部件之间没有能形成明显的间隙，并且降低腐蚀性液体或气体进入的可能性。这还保证在传感器被插入进容器的情况下，传感器头部与容器的端部适当啮合。另外，使得套圈的应用能够确保适当的化合物应用。

相同的套圈能被用在气体应用场合，其中，套圈固定在适当位置，支撑气流中的热敏电阻，同时提供机械保护。

杆优选至少包括四个部件。这使得杆能够从约100mm的最小长度伸展到约300mm的最大长度。另外，杆可以包括五个部件，使得杆能够从伸展到约450mm的最大长度。

传感器装置能被用于潮湿情况下的温度。如果使用的传感元件是热敏电阻，则热敏电阻盖满热胶有助于在热敏电阻碰到容器的封闭端的情况下提供良好的导热性。

优选传感器有使其能装在大多数传统容器中的最大宽度。典型的容器具有在6到12mm间的内径，并且相应的传感器优选具有小于6mm的最大宽度。

可以使用适配器，以使普通传感器装置设计被固定在加热/通风系统中已有传感器端口的范围。

本发明的实施例将参考所附附图进行说明。

图1是本发明系统传感器在伸展的未被安装状态下，和安装进容器中的侧视图；

图2A和2B是本发明系统传感器伸展和未伸展状态下的剖面图；

图3是有传感器安装在其中的通风道的示意图；和

图4是带有套圈和导热化合物的传感器杆的底视图。

现参照图1，管子(未示出)包含可被用在加热或通风系统中的水或其它流体(未示出)。管子包括容器8，它包括不锈钢管或铜管，有到管子外的开口，和使用时在管子里水面下的闭合底部。

现参照图2A和2B，热敏电阻1安装在有四个部件2，3，4，5的伸缩杆端部。部件2，3，4，5同轴地配备，并且，可相对互相纵向滑动。热敏电阻1安装最长最细的端部件2上，部件2被容纳在部件3中，部件3被容纳在部件4中，部件4依次被容纳在部件5中。各部件用不锈钢制造，当然，该部件也可用其它金属或塑料材料制造，例如FORTON(商标)的铝。

伸缩杆的端部，离开热敏电阻1，包括传感器头10。还包括固定装置6，用于在容器(Pocket)8的开口和可转动顶部7上将传感器安装到管子。导线9经过热敏电阻1到传感器头10，以连接传感元件或垫圈，在本实施方案中，热敏电阻1控制配备在传感器头10里的电子设备(未示出)，以按热敏电阻1的温度产生电输出，并且，通过顶部7将其输出到控制电路。顶部7布置成相对固定装置6能独立地转动，以致它能被移动，以确保电连接口16处于将连接导线14装到电插座17(图2B)的最佳位置。控制电路轮流控制校正单元，如加热器(未示出)，以致当热敏电阻1在温度底于预定门限时，加热器运行以增加流过管子的水的温度。另外，传感器能被用于监测应用场合。提供有足够的空间，使导线9在杆处于其最小长度时仍能被容纳。

使用时，热敏电阻1盖满导热胶，并且，伸缩杆的部件，或在安装进容器之前，或在安装进容器的过程中，互相相对滑动，以使传感器头5和热敏电阻1之间的距离对应容器8内的长度。导热胶被传送到可滑动的套圈20里，以确保最少量胶的使用和正确配置。如果在插入之前进行调整，然后将伸缩杆插入进容器8，从而使热敏电阻1被压靠在容器8的底部。随后，传感器头(head)被连接到容器的开口端和管子。

在制造过程中，套圈的凹坑区域可用导热化合物填充。间隙区可以是，极高粘性化合物能被完好地留在垫圈的表面上，保护其免受运输及安装中的振动。在插入进容器的过程中，套圈先碰到容器的封闭端，当更大压力作用在传感器杆时，就导致套圈沿第一伸缩件被推回，直到传感元件自身推过，以确保良好接触。伸缩元件继续缩回，直到传感器头能机械地连接到容器的开口端为止。传感器杆与连接容器的装置一起，通过向下推垫圈同时形成可靠的固定，继续确保良好的热接触。

由于导热胶围绕着热敏电阻1，流过管子的水的温度通过容器8的封闭端和热传递胶被传到热敏电阻1。热敏电阻1的电阻依围绕容器封闭端的水的温度而定。可能包括电阻桥的控制电子设备产生依热敏电阻1电阻而定并因此依水温而定的输出。然后，控制器按预定水温控制加热器。

传感器不必配备在容器里，但可直接伸展进气流通道，例如，如图3所示直接伸进通风道15中。正如图3中所能看到的，通风道15有定向气流13，它确保气体通过加热或冷却元件12。传感器头1放置在风道15中的最佳位置，以保证精确地读取气体温度，它们的位置可通过调整传感器来调整。

套圈20用环氧树脂固定在图3传感器装置的一端，以在传感器装置的端部围绕传感器1，从而在安装进通风道15的过程中给传感器提供保护。

图4示出本发明传感器装置的伸缩杆的端部，在适当位置带有套圈20，其形成其中保持有导热胶22的凹坑。胶22能用环氧树脂或其它将套圈22保持在适当位置的硬化合物(hard setting compound)所替代。

Claims (12)

1.一种传感器装置，具有配备在一可伸展杆上一端的传感元件，其中，所述可伸展杆是一伸缩杆，包括：数个可互相相对滑动以改变所述杆长度的同轴部件；包含所述传感器元件的所述部件长度长于所述其它可滑动部件，配备在所述可伸展杆的另一端用于安装所述杆的安装装置；以及经过所述传感元件沿所述杆的长度方向到所述安装装置并被固定在其上的连接电路。

2.如权利要求1的传感器装置，其中，所述杆至少包括四个部件。

3.如权利要求1的传感器装置，其中，在所述杆的端部上放置有套圈。

4.如权利要求3的传感器装置，其中，所述套圈在所述杆的端部保持导热化合物，该导热化合物可选硅氧烷基化合物。

5.如权利要求3的传感器装置，其中，所述套圈固定在所述杆的适当位置上。

6.如权利要求5的传感器装置，其中，所述套圈用所述套圈里的环氧树脂固定在适当位置上。

7.一种具有流体通道的加热/通风系统，其包括在任何前述权利要求中所要求的传感器装置，该传感器装置放置位置使所述传感器元件能感应流体通道中流体参数。

8.如权利要求7的加热/通风系统，其中，所述系统传送气体，并且所述传感器是湿度传感器。

9.一种加热/通风系统，包括：流体通道，和容器，它伸展进流体通道，并且包括如权利要求4的传感器装置，所述杆伸展进所述容器，和所述导热化合物与所述容器接触。

10.如权利要求9的加热/通风系统，其中，所述系统传送流体，和所述传感器元件是温度传感器，优选热敏电阻。

11.如权利要求9或10的加热/通风系统，其中，所述传感器的最大宽度小于6mm。

12.一种将传感器装置放进具有传感器容器的加热/通风系统中的方法，包括步骤：

a)提供如权利要求4的传感器装置；

b)伸展所述伸缩杆，使其能到达所述容器的端部；

c)将所述伸缩杆推进所述容器中，以使所述导热化合物被压靠在所述杆的底部；

d)将所述传感器装置固定到所述加热/通风系统，将其相对于所述容器保持在适当位置。

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