CN208505518U - 一种流体压力检测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流体压力检测传感器，包括壳体、封盖、弹性膜片、顶杆部件和弹簧，封盖具有独立的第一腔室及第二腔室，弹性膜片固定在壳体的容腔底部、顶杆部件可轴向移动地位于封盖内，顶杆部件的端部设置磁性部件，第二腔室内放置磁场强度检测装置，磁场强度检测装置固定在磁性部件做轴向移动时所处位移空间的一侧；弹性膜片随进入贯通孔内的流体产生鼓起，推动顶杆部件沿轴向上移，使磁性部件在封盖内产生的磁场发生变化，磁场强度检测装置将磁场变化情况发给外部的处理器，处理器根据流体压力检测传感器内的磁场强度变化情况得到当前流体压力值。该流体压力检测传感器结构简单、结构做到电隔离，保证了安全性且检测准确。

Description

一种流体压力检测传感器

技术领域

本实用新型涉及压力传感器领域，尤其涉及一种流体压力检测传感器，该传感器特别适合用于水泵中。

背景技术

压力传感器作为一种常用的检测仪器，已经在多个行业中得到广泛地应用，流体压力检测传感器便是其中的一种。

中国发明专利CN201210321001.7公开了一种流体压力检测传感器，该流体压力检测传感器包括壳体、弹性膜片、磁芯、电感线圈、弹簧、电感套筒和调节阀；壳体上部设有第一容腔，而下部则设有与第一容腔相连通的第一贯通孔；电感套筒下部设有第二容腔，而上部则设有与第二容腔相连通的第二内螺纹孔；弹性膜片位于壳体的第一容腔底部；电感套筒下部插入在壳体的第一容腔内，其下端面压住弹性膜片，该弹性膜片还可起到密封的作用，即可使所述电感套筒与壳体的第一容腔之间的密封性能好，水不会从此处漏出；弹簧可伸缩地位于电感套筒的第二容腔内；电感线圈固定在电感套筒的第二容腔下端口内壁上，其引出线从电感套筒的第二容腔内穿出与压力检测电路电连接；磁芯可轴向移动地位于电感线圈的内腔中，磁芯下端面与弹性膜片相接触，该磁芯上端面与弹簧下端相接触；调节阀下端设有与电感套筒的第二内螺纹孔相适配的第二外螺纹；调节阀下端拧入电感套筒的第二内螺纹孔内，该调节阀下端面与弹簧上端相接触。

工作时，水从壳体下端的第一贯通孔进入，水的压力迫使弹性膜片产生往磁芯方向突起的形变，该弹性膜片的形变推动磁芯往上移动而压缩弹簧，因磁芯偏离电感线圈的移位，磁链减少，导致电感线圈的电感量也减少；压力检测电路据此计算出水的实际压力大小，从而给出相应的控制信号输出给水泵。也就是说，发明专利CN201210321001.7所公开的方案是利用磁芯在水流作用下偏移电感线圈的移位来得到第二容腔内电感线圈的电感量变化情况，进而再由压力检测电路根据这种电感量变化情况计算得到水的实际压力大小。

然而，上述发明专利CN201210321001.7所公开的流体压力检测传感器方案仍然存在不足之处：由于需要在流体压力检测传感器的第二容腔内设置电感线圈以及将电感线圈的引出线从电感套筒的第二容腔内穿出并且与压力检测电路电连接，这将使得流体压力检测传感器的加工难度增加，降低了传感器的加工制造效率；另外，由于需要借助电感线圈与磁芯之间的移位来得到第二容腔内的电感量变化情况，并且把电感量测试出来后，再去判断压力，电感比较敏感，磁的一致性要求也有问题，而且工艺不好做。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种流体压力检测传感器。该流体压力检测传感器不仅结构简单、易于加工，而且结构做到电隔离，保证了安全性且检测准确。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种流体压力检测传感器，包括壳体、封盖、弹性膜片、顶杆部件和弹簧，所述壳体的上部设置有容腔，壳体的下端设置有连通容腔的贯通孔；所述封盖与壳体相互紧固且所述封盖遮盖容腔的顶部开口；所述弹性膜片固定在容腔的底部并阻断贯通孔和容腔的连通；所述封盖具有独立形成的第一腔室以及位于该封盖上端的第二腔室，所述顶杆部件非转动地且可轴向移动地位于封盖的第一腔室内；所述弹簧作用于顶杆部件并使顶杆部件的下部始终保持接触弹性膜片的趋势；其特征在于，所述流体压力检测传感器还包括磁性部件以及用以连接外部的处理器的磁场强度检测装置，所述磁性部件位于所述顶杆部件的端部，所述磁场强度检测装置位于封盖的第二腔室内，且磁场强度检测装置固定在磁性部件做轴向移动时所处位移空间的一侧；所述磁场强度检测装置能感应出磁性部件随着顶杆部件的轴向移动而产生的磁场变化。

改进地，在所述流体压力检测传感器器中，所述磁性部件嵌设在所述顶杆部件的端部内。

再改进地，在所述流体压力检测传感器器中，所述壳体的下端具有与泵体压力检测口相适配且一端紧固在壳体内的延伸部，延伸部位于贯通孔的外围且延伸部上具有外螺纹。

改进地，所述流体压力检测传感器还包括紧固帽，所述紧固帽可拆卸地紧固在封盖的顶端，所述磁场强度检测装置位于紧固帽与封盖紧固后所形成的空间内。

再改进，所述的流体压力检测传感器还包括具有内腔的压块，所述压块位于封盖的下端且压住弹性膜片，以由封盖的第一腔室与压块的内腔共同形成供顶杆部件沿轴向移动的移动空间。

进一步地，在所述流体压力检测传感器器中，所述封盖内形成有与所述第一腔室相连通的导向腔，所述导向腔形成磁性部件做轴向移动时的所述位移空间，所述导向腔呈能限制顶杆部件转动的扁平状。

进一步地，在所述流体压力检测传感器器中，所述顶杆部件具有一体成形的底座部、杆体部和导向部；所述导向部与导向腔恰好匹配，使得该导向部在导向腔内发生自由的轴向移动。

再改进地，在所述流体压力检测传感器器中，所述弹性膜片呈中部内凹的杯状结构，所述弹性膜片的内凹部分位于所述顶杆部件的底部的下方；或者，所述弹性膜片通过限位结构固定在容腔的底部。

进一步地，在所述流体压力检测传感器器中，所述磁场强度检测装置为线性霍尔传感器。

改进地，在所述流体压力检测传感器器中，所述封盖的内侧壁上环设有若干沿轴向方向延伸的凸棱。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

首先，在本实用新型的流体压力检测传感器中，通过将弹性膜片固定在壳体的容腔底部以及将顶杆部件可轴向移动地设置在封盖内，并且在顶杆部件的端部固定磁性部件，在封盖的第二腔室内设置磁场强度检测装置且该磁场强度检测装置位于磁性部件的一侧，弹性膜片随着进入贯通孔内的流体而鼓起，鼓起的弹性膜片推动顶杆部件沿轴向上移且压缩弹簧，由此使得磁性部件在封盖内所产生的磁场强度发生变化，而磁场强度检测装置则将该磁场强度变化情况发送给外部的处理器做处理，从而由外部的处理器根据流体压力检测传感器内的磁场强度变化情况准确地计算得到流体压力检测传感器中的当前流体压力值；这样不仅可以更为准确地检测到流体压力检测传感器内的流体压力变化情况，而且可以有效地节约流体压力检测传感器在轴向上的空间；

其次，本实用新型的流体压力检测传感器利用磁场强度检测装置来感应磁性部件所产生的磁场强度变化情况，该实用新型的流体压力检测传感器不需要在其壳体的腔体内部设置电感线圈，更不需要向壳体的外部引出电感线圈，由此可以有效地降低流体压力检测传感器器的加工制造难度，提高了加工制造效率，同时结构做到了电隔离保证了流体检测的安全性；

再次，本实用新型主要是利用流体压强对弹性膜片的底面产生的压力，该压力在传递过程中，会在弹簧力的平衡下达到某个固定位置；由于顶杆部件的端部固定有可移动的磁性部件，磁性部件可以在腔体内产生磁场；通过利用磁场强度检测装置来对腔体内的磁场强度进行测量，由处理器计算得到相关的位移量，该位移量通过处理器评估当前的状态并计算出当前的流体压力值，从而达到针对流体压力的准确检测；

在实际情况中，由于腔体内的磁场强度会因磁性部件的移动而变化，磁性部件的移动量也会受到腔体内的弹簧力影响，弹簧的位移变化也会受到流体压力的影响，这就使得流体压力值会与弹簧力之间产生关系，然后，腔体内的流体压力值通过公式“V_OUT＝KX”计算得到，其中，V_OUT表示腔体内的流体压力值，K表示腔体内弹簧的弹性系数，X表示腔体内弹簧的位移量；

最后，本实用新型中的流体压力检测传感器的零部件少、结构简单、成本低和可靠性高；当然，因为将磁场强度检测装置设于封盖内且位于磁性部件的一侧，使得该流体压力检测传感器的结构做到了电隔离，保证了流体检测的安全性；

通过在封盖的内侧壁上环设若干沿轴向方向延伸的凸棱，由此确保顶杆部件在第一腔室内做轴向运动时，不仅可以避免弹簧发生错位移动，还可以确保顶杆部件做轴向移动时的方向一致性，进而提高磁性部件在其移动时所对应的磁性强度变化的平缓变化。

附图说明

图1为本实用新型实施例中流体压力检测传感器的结构示意图；

图2为图1所示流体压力检测传感器在另一角度时的结构示意图；

图3为图1所示流体压力检测传感器的分解示意图；

图4为图1所示流体压力检测传感器的剖视图；

图5为图1所示流体压力检测传感器中紧固帽的结构示意图；

图6为图1所示流体压力检测传感器中封盖的结构示意图；

图7为图1所示流体压力检测传感器中压块的结构示意图；

图8为图1所示流体压力检测传感器中壳体的结构示意图；

图9为图1所示流体压力检测传感器与处理器的连接状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～图8所示，本实施例中的流体压力检测传感器1，包括壳体101、封盖102、弹性膜片103、顶杆部件104和弹簧105，该实施例中的流体为水；壳体101的上部设置有容腔106，壳体101的下端设置有连通容腔106的贯通孔107；外部的水流经该贯通孔107进入到流体压力检测传感器内；封盖102与壳体101相互紧固且该封盖102遮盖容腔106的顶部开口；弹性膜片103固定在容腔106的底部并阻断贯通孔107和容腔106的连通，以避免水流进入到该容腔106内；封盖102具有独立形成的第一腔室1021以及位于该封盖102上端的第二腔室1022，顶杆部件104非转动地且可轴向移动地位于封盖102的第一腔室1021内；弹簧105作用于顶杆部件104并使顶杆部件104的下部始终保持接触弹性膜片103的趋势；作为改进之处，本实施例中的流体压力检测传感器1还包括磁性部件109以及用以连接外部的处理器的磁场强度检测装置110，磁性部件109位于顶杆部件104的端部，磁场强度检测装置110位于封盖102的第二腔室1022内，且该磁场强度检测装置110固定在磁性部件109做轴向移动时所处位移空间的一侧；磁场强度检测装置110能感应出磁性部件109随着顶杆部件104的轴向移动而产生的磁场变化。其中，在本实施例中，磁性部件109做轴向移动时的方向与第二腔室1022的轴向线之间大致平行，由此确保该第二腔室内的磁场强度检测装置位于磁性部件做轴向移动时所处位移空间的一侧。需要说明的是，本实施例中的磁场强度检测装置110不能设置在磁性部件109的上方，即该磁场强度检测装置110只能设置在磁性部件109的侧方。

为了方便布线的实际需要，还可以使得本实施例中的第二腔室1022大致呈倒置的L型，即该第二腔室1022包括横向腔1024以及与该横向腔连通的纵向腔，磁场强度检测装置110位于纵向腔内，由此，可以将布线需要的导线放置到横向1024内。

另外，本实施例中的磁性部件109嵌设在顶杆部件104的端部内，磁场强度检测装置110采用线性霍尔传感器。例如，针对磁性部件109，可以在顶杆部件104的端部设置一个容置腔，然后将磁性部件109固定到该容置腔内；如此设置，还可以方便用户根据需要对顶杆部件104上的容置腔内的磁性部件做更换操作。

为了方便将该流体压力检测传感器安装到水泵上，以测定水泵内的水压值，还可以令壳体101的下端具有与泵体压力检测口相适配且一端紧固在壳体内的延伸部111，延伸部111位于贯通孔107的外围且延伸部111上具有外螺纹。该延伸部111通过其外螺纹紧固在泵体压力检测口处，从而实现了将该流体压力检测传感器安装到水泵上的目的。具体地，延伸部111的外壁上可以具有外螺纹，泵体压力检测口的内壁上具有内螺纹，以使得延伸部111的外螺纹能够与泵体压力检测口的内螺纹相适配，达到方便流体压力检测传感器在水泵上安装和拆卸的效果。

另外，该实施例中的流体压力检测传感器还可以包括有紧固帽112，该紧固帽112可拆卸地紧固在封盖102的顶端，磁场强度检测装置110位于紧固帽112与封盖102紧固后所形成的空间内。其中，紧固帽112可以通过螺纹结构旋紧固定在封盖102的顶端。根据针对流体压力检测传感器的使用需要，可以令紧固帽112上具有一个供连接外部处理器的导线插入的导向插入孔1120，导线的一连接端穿过该导线插入孔1120并进入到第二腔室1022内，以使得导线的该连接端与第二腔室1022内的磁场强度检测装置110相连接，从而使得外部的处理器可以获取到磁场强度检测装置110所检测到的磁场强度数据。

为了使得顶杆部件104能够在封盖内更加稳定地做轴向移动，在本实施例中，还可以在封盖102内形成有与第一腔室1021相连通的导向腔1080，该导向腔1080形成磁性部件109做轴向移动时的所述位移空间，该导向腔1080呈能限制顶杆部件转动的扁平状。通过将导向腔1080设置成扁平状，可以有效地避免顶杆部件在沿轴向移动时发生转动，进而提高磁性部件109在移动过程中所产生磁场强度的有规律变化，继而实现磁场强度检测装置对封盖内磁场强度的准确检测。

具体地，该流体压力检测传感器包括具有内腔的压块117，封盖102具有适配顶杆部件104轴向移动的腔体，压块117位于封盖102的下端且压住弹性膜片103，以由封盖102的腔体与压块117的内腔共同形成供顶杆部件104沿轴向移动的移动空间。其中，本实施例中的顶杆部件104具有一体成形的底座部1041、杆体部1042和导向部1043，该导向部1043与导向腔1080恰好匹配，使得该导向部1043在导向腔1080内发生自由的轴向移动，由此可以进一步保证顶杆部件104在做轴向移动时的稳定性，进而确保磁性部件109移动方向的稳定。顶杆部件104的杆体部1042和导向部1043均位于弹簧105的内腔中，由此使得顶杆部件104可以随着进入第一腔室内的水流来给弹簧105施加变化的压力。当然，为了使得顶杆部件104的导向部1043与导向腔1080恰好匹配，在本实施例中需要把导向部1043也做成扁平状，由此达到扁平状的导向部1043与扁平状的导向腔1080之间的恰好匹配。

本实施例中的弹性膜片103呈中部内凹的杯状结构，该弹性膜片103的内凹部分位于顶杆部件104的底座部1041的下方。具体地，在本实施例的流体压力检测传感器中，通过封盖102的下端面将弹性膜片103压住，以使弹性膜片103稳定地固定在容腔106的底部；弹性膜片103选用橡胶质的膜片。另外，本实施例中的弹性膜片103可以采用限位结构固定在该容腔106的底部。例如，在容腔106的底部设置凹槽114，对应地，弹性膜片103具有适配限该凹槽并进入凹槽114内的凸起部115。当然，容腔底部上的凹槽114优选采用环形状凹槽，弹性膜片103上的凸起部115也对应地为环形状凸起，由此增强了弹性膜片103在容腔底部固定时的稳定效果。

另外，还可以在封盖102的内侧壁上环设有若干沿轴向方向延伸的凸棱1023，由此确保顶杆部件104在第一腔室1021内做轴向运动时，不仅可以避免弹簧105发生错位移动，还可以确保顶杆部件104做轴向移动时的方向一致性，进而提高磁性部件109在其移动时所对应的磁性强度变化的平缓变化。

采用本实施例中的流体压力检测传感器结构，可以使得弹性膜片103在受到经贯通孔107进入的水流冲击时，该弹性膜片103的中部内凹部分会朝着顶杆部件104的底座部方向鼓起，鼓起的弹性膜片103推动该顶杆部件104在封盖102的移动空间内朝着紧固帽112方向做轴向上移移动，进一步使得磁性部件109在封盖102的移动空间内所产生的磁场强度因磁性部件109的轴向移动而产生变化；

当然，在经贯通孔107进入的水流减小时，弹性膜片103的中部内凹部分所受到水流的冲击力会减小，磁性部件109也随着顶杆部件104朝向弹性膜片103方向的轴向移动下发生移动，由此再次导致磁性部件109在封盖102的移动空间内所产生的磁场强度因磁性部件109的轴向移动而产生变化；磁性部件109在封盖102的移动空间内随着水流大小所产生的磁场强度变化情况由位于第二腔室1022内的磁场强度检测装置110所检测到，并且经由该磁场强度检测装置110传送给外部的处理器2做处理，以由处理器2根据磁场强度的变化计算得到封盖102的移动空间的水压值，即流体压力检测传感器内的当前水压值。

具体地，本实施例中的处理器2通过如下公式计算得到流体压力：V_OUT＝KX；其中，V_OUT表示腔体内的流体压力值，K表示腔体内弹簧的弹性系数，X表示腔体内弹簧的位移量。

针对本实施例中的流体压力检测传感器，壳体101与封盖102采用分体式结构。具体地，可以通过在壳体101的容腔106内设置第一内螺纹，在封盖102上设置有与第一内螺纹相适配的第一外螺纹，从而实现将封盖102通过螺纹啮合固定在壳体102的容腔106内，由此使得壳体101与封盖102紧固在一起；当然，也可以在壳体101的外侧设置有第二外螺纹，封盖102上设置有与第二外螺纹相适配的第二内螺纹，该壳体101与封盖102通过螺纹啮合进行固定。

参见图9所示，本实施例给出了利用本实施例中流体压力检测传感器检测水泵内水压力时的状态示意图。具体地，将流体压力检测传感器1的磁场强度检测装置110通过导线113连接到处理器2。由此，通过磁场强度检测装置110可以将流体压力检测传感器1所检测的磁场强度变化情况发送给外部的处理器2，由处理器2根据所接收流体压力检测传感器1发来的磁场强度变化情况计算得到该流体压力检测传感器内的当前水压值。

需要说明的是，本实施例中的流体压力检测传感器利用磁场强度检测装置110来感应磁性部件109在封盖102的移动空间内所产生的磁场强度变化情况，该流体压力检测传感器不需要在其内部设置电感线圈，更不需要向壳体101的外部引出电感线圈；当然，由于不需要在流体压力检测传感器的容腔106内设置电感线圈，这样就降低了流体压力检测传感器的加工制造难度，提高了加工制造效率。另外，由于将磁性部件109设置在了顶杆部件104的端部，并且将磁场强度检测装置110设置在了封盖的第二腔室内且该磁场强度检测装置110位于磁性部件109的一侧，从而可以有效地节约该流体压力检测传感器在轴向上的空间。

当然，该实施例中的流体压力检测传感器不仅可以用于水流压力的检测，还可以用于液态油以及其他流体的压力检测。

尽管以上详细地描述了本实用新型的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流体压力检测传感器，包括壳体(101)、封盖(102)、弹性膜片(103)、顶杆部件(104)和弹簧(105)，所述壳体(101)的上部设置有容腔(106)，壳体(101)的下端设置有连通容腔(106)的贯通孔(107)；所述封盖(102)与壳体(101)相互紧固且所述封盖(102)遮盖容腔(106)的顶部开口；所述弹性膜片(103)固定在容腔(106)的底部并阻断贯通孔(107)和容腔(106)的连通；所述封盖(102)具有独立形成的第一腔室(1021)以及位于该封盖上端的第二腔室(1022)，所述顶杆部件(104)非转动地且可轴向移动地位于封盖(102)的第一腔室(1021)内；所述弹簧(105)作用于顶杆部件(104)并使顶杆部件(104)的下部始终保持接触弹性膜片(103)的趋势；其特征在于，所述流体压力检测传感器(1)还包括磁性部件(109)以及用以连接外部的处理器的磁场强度检测装置(110)，所述磁性部件(109)位于所述顶杆部件(104)的端部，所述磁场强度检测装置(110)位于封盖(102)的第二腔室(1022)内，且磁场强度检测装置(110)固定在磁性部件(109)做轴向移动时所处位移空间的一侧；所述磁场强度检测装置(110)能感应出磁性部件(109)随着顶杆部件(104)的轴向移动而产生的磁场变化。

2.根据权利要求1所述的流体压力检测传感器，其特征在于，所述磁性部件(109)嵌设在所述顶杆部件(104)的端部内。

3.根据权利要求1所述的流体压力检测传感器，其特征在于，所述壳体(101)的下端具有与泵体压力检测口相适配且一端紧固在壳体内的延伸部(111)，延伸部(111)位于贯通孔(107)的外围且延伸部(111)上具有外螺纹。

4.根据权利要求1所述的流体压力检测传感器，其特征在于，还包括紧固帽(112)，所述紧固帽(112)可拆卸地紧固在封盖(102)的顶端，所述磁场强度检测装置(110)位于紧固帽(112)与封盖(102)紧固后所形成的空间内。

5.根据权利要求1～4任一项所述的流体压力检测传感器，其特征在于，还包括具有内腔的压块(117)，所述压块(117)位于封盖(102)的下端且压住弹性膜片(103)，以由封盖(102)的第一腔室(1021)与压块(117)的内腔共同形成供顶杆部件(104)沿轴向移动的移动空间。

6.根据权利要求1所述的流体压力检测传感器，其特征在于，所述封盖(102)内形成有与所述第一腔室(1021)相连通的导向腔(1080)，所述导向腔(1080)形成磁性部件做轴向移动时的所述位移空间，所述导向腔(1080)呈能限制顶杆部件转动的扁平状。

7.根据权利要求6所述的流体压力检测传感器，其特征在于，所述顶杆部件(104)具有一体成形的底座部(1041)、杆体部(1042)和导向部(1043)；所述导向部(1043)与导向腔(1080)恰好匹配，使得该导向部(1043)在导向腔(1080)内发生自由的轴向移动。

8.根据权利要求1～4任一项所述的流体压力检测传感器，其特征在于，所述弹性膜片(103)呈中部内凹的杯状结构，所述弹性膜片(103)的内凹部分位于所述顶杆部件(104)的底部的下方；或者，所述弹性膜片(103)通过限位结构固定在容腔(106)的底部。

9.根据权利要求1～4任一项所述的流体压力检测传感器，其特征在于，所述磁场强度检测装置(110)为线性霍尔传感器。

10.根据权利要求1～4任一项所述的流体压力检测传感器，其特征在于，所述封盖(102)的内侧壁上环设有若干沿轴向方向延伸的凸棱(1023)。