CN201004056Y

CN201004056Y - 探测液体中杂质的电容传感器

Info

Publication number: CN201004056Y
Application number: CNU2007200668704U
Authority: CN
Inventors: 保罗·埃里克·克里斯滕森
Original assignee: GRUNDFOS PUMPS (SHANGHAI) CO Ltd
Current assignee: GRUNDFOS PUMPS (SHANGHAI) CO Ltd
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2017-01-30

Abstract

本实用新型涉及一种探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于它包括管状第一电极，该管状第一电极内设有第二电极，第二电极的外壁与第一电极内壁之间隔开，形成环状空间。第一电极和第二电极之间的环状空间内，两个电极间将产生电场。受该电容传感器检测的液体进入第一电极和第二电极之间的环状空间内，形成电介质。如果液体的状态发生改变，例如液体接触到杂质，那么其介电性能将改变，因此两个电极间的电场将发生变化，这些变化能够以通常方式监视。本实用新型的优点在于因杂质造成的液体的任何变化都可以在两个电极间的直接电场中测量出来。通过测量直接电场比现有的使用杂散电场进行的测量结果更加精确。

Description

探测液体中杂质的电容传感器

技术领域：

本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种探测液体中杂质的电容传感器。

背景技术：

电容传感器可用于探测油中的水，这对于潜水泵中所用的浸在水中的电机尤为重要。出于密封的目的，这些电机有一个油室和/或油缓冲区来防止水直接渗入到电机的内部。但是不管怎么说，提早发现是否油室由于密封磨损而发生了泄漏是很重要的，这样可以在水继续渗入到电机内部之前使电机和/或泵停止运转，进行维修。现有的电容传感器是由排列在同一平面的两个相邻电极棒组成的。这两个电极能够在油中产生杂散电场，而当水进入时，该电场将发生变化。但是，这些传感器具有测量不精确的缺点。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种改进的探测液体中杂质的电容传感器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于它包括管状第一电极，该管状第一电极内设有第二电极，第二电极的外壁与第一电极内壁之间隔开，形成环状空间。管状第一电极和/或第二电极表面覆盖有绝缘体。第二电极位于作为绝缘体的玻璃管内，玻璃管的一端封闭，玻璃管位于管状第一电极内，玻璃管与第一电极的内壁之间隔开，形成环状空间。管状第一电极的两端分别设有第一正面开口和第二正面开口。第二电极为棒状结构，位于第一电极内部中心，沿第一电极轴向布置，向第一正面开口方向延伸。或者该第二电极直接位于第一电极的第一正面开口内。该管状第一电极的表面还设有至少一个扩展开口。管状第一电极内部还设有线路板，该线路板与第二电极电路连接，至少一根电气连接缆通过第一电极的第二正面开口进入第一电极内部，与该线路板电连接。其中一根电气连接缆与管状第一电极电气连接，电气连接缆与管状第一电极采用绝缘材料密封连接，玻璃管的外壁与管状第一电极的内壁之间也采用绝缘材料密封连接。

第一电极和第二电极之间的环状空间内，两个电极间将产生电场。受该电容传感器检测的液体从第一正面开口和扩展开口进入第一电极和第二电极之间的环状空间内，形成电介质。如果液体的状态发生改变，例如液体接触到杂质，那么其介电性能将改变，因此两个电极间的电场将发生变化，这些变化能够以通常方式监视。本实用新型的优点在于因杂质造成的液体的任何变化都可以在两个电极间的直接电场中测量出来。通过测量直接电场比现有的使用杂散电场进行的测量结果更加精确。第一电极和/或第二电极表面覆盖有绝缘体，该绝缘体是由不导电材料制成的电绝缘体，以防止两个电极间形成短路，此外，该绝缘体还可作为两个电极的防腐蚀保护材料。

附图说明：

图1是本实用新型的电容传感器的分解图

图2是按图1装配好的电容传感器的侧视图

图3是图2的剖面图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。

图1所示的电容传感器显示了管状第一电极2具有圆形横截面。管状第一电极2的两端分别设有第一正面开口4和第二正面开口6，以及扩展开口8。第一电极2内部设有印刷电路板14，线路板14在第一电极2纵向轴和一个直径轴构成的一个平面上伸展。第二电极18位于第一电极2内的中心位置，与线路板14电连接，沿第一电极2的纵向方向从线路板14的前部边缘延伸至第一电极2的第一正面开口4，第二电极18与第一电极2之间形成一个环状空间22。液体可以从第一正面开口4和扩展开口8进出该环状空间22。电气连接缆10通过第一电极的第二正面开口6伸入第一电极2的内部。电气连接缆10在第二正面开口6通过夹具与第一电极2机械连接，该电气连接缆10的外部导体与第一电极2的电气连接同时完成。第二正面开口6的夹具连接通过绝缘管12进行绝缘，例如热收缩管。线路板14与电气连接缆10内部的附加电导体16相连接。

第二电极18位于第一电极2的内部中心，管状第一电极2具有一个圆形的横截面，横截面的中心就是第二电极18，这样第二电极18整个外周与第一电极2的内壁在径向上等距。第二电极18的形状是棒状，而且纵向方向延伸至管状第一电极2的内部正中央。第二电极18由一端封闭的玻璃管20包裹，玻璃管20套在第二电极18的自由前端外，其面向线路板14的一侧是开放的。这样，玻璃管20把第二电极18与周围的液体和第一电极2隔离开来。第二电极18装在一个绝缘的玻璃管20内，玻璃管20又放置在第一电极内部，玻璃管20一端封闭，放置时使得玻璃管20与第一电极2的内壁隔开。这样，玻璃管20的外表面和第一电极2的内壁之间的环状空间22中，第一电极2和第二电极18可以产生电场。一方面，绝缘材料玻璃可以提供良好的电绝缘性，另一方面，玻璃还可以提供良好的防腐保护，电场受到的干扰几率减少。

图2显示了装配好的电容传感器的侧视图。第一正面开口4位于背离电气连接缆10的一侧，与扩展开口8一样作为液体进入第一电极2的入口。作为补充，该管状第一电极2应该至少有一个扩展开口8，如果第一电极2有一个扩展开口8，那么液体将能够通过该扩展开口8与第一正面开口4自由流入第一电极2内部，使得在传感器内部产生良好的液体交换，以尽早探测到任何杂质。在第一电极2的外表面最好多设几个扩展开口8，它们最好平均分布在外表面上，这样，在第一电极2内部的所有区域都能形成平稳、持续的液体交换。绝缘软管12封装了电气连接缆10和第一电极2的第二正面开口6的锥形端口。这样第二正面开口6由绝缘软管12与外界密封隔绝。此外绝缘软管12密封了电气连接缆10与第一电极2之间的电气连接，这样液体无法渗入到电气连接缆10的内部。

图3显示了图2的剖视图。第二电极18从线路板14的前部边缘沿着该传感器的纵向轴X向第一电极2的第一正面开口4延伸。这样棒状第二电极18被安置在管状第一电极2的中心。第二电极18特别延伸到第一电极2的扩展开口和第一正面开口4之间的区域。

线路板14位于第一电极2的内部在扩展开口8和第二正面开口4之间的区域，电气连接缆10通过第二正面开口6进入。放置该线路板14时使其能够在第一电极2的纵向轴和一个直径轴构成的一个平面上伸展。线路板14的宽度基本与第一电极2的内径相吻合，因此，线路板14可以精确地嵌入第一电极2内部，这样，与线路板14稳固连接的第二电极18就可以放置在第一电极2中心指定的位置上。第二电极连接在线路板14上，从线路板14沿着管状第一电极2的中线和/或纵向轴延伸。这意味着线路板14不仅提供电气连接，而且起到了在第一电极2内部机械固定第二电极18的作用，在线路板14上可以附加其它电子元件。使用密封剂21(如树脂)填充第一电极内部放置电路连接以及线路板14的区域，将线路板14封装在第一电极2内，第二电极18的放置使得其至少部分位于填充区域之外，密封剂21封闭了线路板14嵌入的空间，特别是将其与玻璃管20和第一电极2内部的环状空间22进行电绝缘。此外，密封剂为线路板14和第一电极2内的第二电极18提供了稳固的连接。这样，线路板14和线路板14上所有的电气端口和电子元件都得以绝缘。这样，两个电极之间存在一个开放区域，同时，两个电极之间的密封区域的空间由密封剂填满。第二电极18的绝缘壳即玻璃管20和电气连接缆10也浇注于密封区域。玻璃管20的开放端与密封剂21相结合，被密封剂21连接和密封到位。这确保了第二电极18与进入环状空间22的液体绝缘。密封剂21封闭并进而绝缘了第一电极2内电气连接缆10进入的区域。

被监控的液体通过扩展开口8和第一正面开口4进入环状空间22，在第一电极2和第二电极18之间的电场内形成电介质。第一正面开口4和扩展开口8使液体能够很好地交换流动，这样就能够检测到液体中的杂质，例如水。液体快速进入第一电极2的内部，即传感器的测量区域。因此测量在第二电极18和第一电极2之间径向伸展的直接电场内进行，能够得出精确的测量结果。

可以利用固定和/或密封介质将第一电极2的外表面与容器(图中未示出)外壳连接，位置在扩展开口8和第二正面开口6之间。也可以在第一电极2的外表面制作出相应的连接和/或密封接口，例如，可以在第一电极2的外表面形成适当的凹槽，向外突出的径向法兰和/或螺纹，以便它可以分别被嵌入或者拧入外壳相应的凹槽或螺纹孔中。另外，密封件(例如O形圈)可以用于第一电极和外壳件的密封。这样，管状第一电极2插入外壳壁内，为液体设的第一正面开口和扩展开口位于外壳之内，而电气连接缆通过的第二正面开口位于外壳之外。因此，管状第一电极最好从外部插入外壳内，这样便于更换。而且，可以将电极嵌入外壳上已经存在的开口，例如注入液体(例如油)的开口。

该电容传感器首要应用于潜水电机的液体密封中。这样的电机用于例如潜水泵之类的装置上。隔离电机内部与周围液体的液体密封装在电机的一个室中，轴从定子室伸入这个室中。该液体密封室带有两个密封件：一个用于隔离电机干的内部，另一个用于隔离周围液体。如果周围的液体因为外部的密封件的磨损而渗进了液体密封，那么在内部密封件磨损，液体进入电机内部之前，该渗漏将被本实用新型中的传感器检测到。该液体密封采用油以便与周围的液体，例如水，形成很好的区别。在水渗入到电机内部损坏电机的危险发生之前，任何进入液体或油密封的水都能够被该传感器及早探测到。

Claims

1、一种探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于它包括管状第一电极，该管状第一电极内设有第二电极，第二电极的外壁与第一电极内壁之间隔开，形成环状空间。

2、按权利要求1所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于管状第一电极和/或第二电极表面覆盖有绝缘体。

3、按权利要求2所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于第二电极位于作为绝缘体的玻璃管内，玻璃管的一端封闭，玻璃管位于管状第一电极内，玻璃管与第一电极的内壁之间隔开，形成环状空间。

4、按权利要求1至3中任一项所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于管状第一电极的两端分别设有第一正面开口和第二正面开口。

5、按权利要求4所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于第二电极为棒状结构，位于第一电极内部中心，沿第一电极轴向布置，向该第一电极的第一正面开口方向延伸。

6、按权利要求5所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于管状第一电极内部还设有线路板，该线路板与第二电极电路连接，至少一根电气连接缆通过第一电极的第二正面开口进入第一电极内部，与该线路板电连接。

7、按权利要求6所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于管状第一电极与一根电气连接缆电气连接。

8、按权利要求7所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于线路板采用绝缘材料密封在第一电极内部，第二电极至少部分放置在密封区域之外。

9、按权利要求7所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于电气连接缆与管状第一电极连接处采用绝缘材料密封，玻璃管的外壁与管状第一电极的内壁之间也采用绝缘材料密封连接。

10、按权利要求4所述的探测液体中杂质的电容传感器，其特征在于该管状第一电极的表面还设有至少一个扩展开口。