CN215218648U - 一种耐压式电容传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐压式电容传感器，属于工业流体在线测量领域。本实用新型包括壳体、内电极和测量电路，内电极安装于壳体内，且壳体的安装端部具有与内电极同轴的外电极，内电极与外电极之间形成检测腔体，外电极上开设有与检测腔体相通的通孔；内电极沿传感器安装方向的反方向安装于壳体内，且内电极和外电极之间通过隔离套绝缘，内电极和外电极分别与测量电路相连通。本实用新型克服现有技术中电容传感器承受压力较小、容易产生流体泄漏的问题，拟提供一种耐压式电容传感器，能够有效增强密封效果，大大提升传感器的耐压能力。

Description

一种耐压式电容传感器

技术领域

本实用新型涉及工业流体在线测量技术领域，更具体地说，涉及一种耐压式电容传感器。

背景技术

同轴圆柱式电容传感器在工业流体在线测量中应用广泛，它可以直接安装于被测流体的管道中，测量被测流体的介电系数变化，进而获得工业流体的性质变化或污染程度信息。目前市面上常见的同轴圆柱式电容传感器可以承受的压力较小，其传统结构设计导致在管道压力增大时，容易产生内外电极之间流体泄露的问题，大大影响了此类传感器的应用领域。研发新型的耐压式电容传感器已经成为行业趋势。

经检索，中国专利申请号：2019108692696，发明创造名称为：一种同轴式电容阻抗一体化传感器及其电路系统，该申请案的电容传感器由外到内依次包括壳体、外绝缘层、内绝缘层和内金属电极；外绝缘层和内绝缘层之间有空隙；空隙内设有上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器；壳体、外绝缘层、内绝缘层、内金属电极、上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器为同轴结构。该申请案能够对油水两相流流体中的持水率进行实时在线测量，同时也可以在静态条件下通过检测油水界面进行持水率的测量。但同样地，该申请案并不涉及与传感器耐压性能的优化，无法解决目前传统传感器的上述缺陷。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中电容传感器承受压力较小、容易产生流体泄漏的问题，拟提供一种耐压式电容传感器，能够有效增强密封效果，大大提升传感器的耐压能力。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种耐压式电容传感器，包括壳体、内电极和测量电路，内电极安装于壳体内，且壳体的安装端部具有与内电极同轴的外电极，内电极与外电极之间形成检测腔体，外电极上开设有与检测腔体相通的通孔；内电极沿传感器安装方向的反方向安装于壳体内，且内电极和外电极之间通过隔离套绝缘，内电极和外电极分别与测量电路相连通。

更进一步地，沿传感器的安装方向，壳体内依次有呈阶梯状分布的大腔室、窄腔室和宽腔室，内电极对应依次具有直径为d1的细径段，和直径为d2的宽径段，d1<d2；细径段外周紧密贴合套设有隔离套，且隔离套底部紧密抵靠宽径段并向外延伸，内电极通过隔离套紧密抵靠贴合窄腔室和宽腔室的内壁，且内电极端部继续延伸至大腔室中并紧固。

更进一步地，内电极端部继续延伸至大腔室中并通过锁紧螺母紧固，锁紧螺母与壳体的大腔室端部内壁之间设有隔离圆片。

更进一步地，壳体为金属壳体，壳体自身构成与内电极同轴的外电极。

更进一步地，壳体为金属壳体，壳体的端部设置有单独的外电极，外电极与壳体的端部之间通过隔离垫绝缘，外电极朝向壳体的一端设有向内延伸的台阶，内电极通过隔离套与外电极之间绝缘并紧密抵靠。

更进一步地，壳体为非金属壳体，且壳体的端部设置有单独的外电极，壳体与外电极绝缘，外电极朝向壳体的一端设有向内延伸的台阶，内电极通过隔离套与外电极之间绝缘并紧密抵靠。

更进一步地，内电极与隔离套之间、隔离套与壳体内壁之间分别设有密封圈。

更进一步地，壳体的安装端部外壁沿长度方向设有呈阶梯状分布的安装面，该安装面上设置有密封圈。

更进一步地，测量电路设置于壳体内的大腔室中，且壳体的非安装端部通过盖板封闭，且盖板上设置有接插头，测量电路与接插头相连。

更进一步地，壳体内设置有温度探头，温度探头与测量电路相连。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的耐压式电容传感器，内电极和隔离套沿传感器安装方向的反方向安装于壳体内，并通过台阶状结构配合，使得安装紧固后内电极上的台阶可以压住隔离套，隔离套上的台阶可以压住壳体的台阶，产生将外部工作压力依次传递到壳体的效果，实践中压力越大，内电极对隔离套、隔离套对壳体产生的压力也不断增大，密封效果越好，相对于传统电容传感器而言，电容传感器的耐压能力大大提升。

(2)本实用新型的耐压式电容传感器，可将外电极单独设置，且外电极与壳体之间绝缘，以此实现内外电极都与工业管道隔离的电容传感器，避免外界干扰信号通过管道进入电容传感器的测量电路，从而进一步保障造成传感器测量精度，延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的电容传感器的剖视示意图；

图2为本实用新型的电容传感器的侧面示意图；

图3为本实用新型的电容传感器的剖视示意图。

示意图中的标号说明：

100、壳体；101、通孔；102、接插头；103、盖板；104、外电极；105、隔离垫；

200、内电极；300、密封圈；400、隔离套；500、温度探头；600、锁紧螺母；700、测量电路；800、隔离圆片。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1

如图1-图3所示，本实施例的一种耐压式电容传感器，包括壳体100、内电极200和测量电路700，内电极200安装于壳体100内，且壳体100的安装端部具有与内电极200同轴的外电极104，内电极200与外电极104之间形成检测腔体，外电极104上开设有与检测腔体相通的通孔101；内电极200沿传感器安装方向的反方向安装于壳体100内，且内电极200和外电极104之间通过隔离套400绝缘，内电极200和外电极104分别与测量电路700相连通。

如图1所示，本实施例中壳体100的安装端部外壁沿长度方向设有呈阶梯状分布的安装面，该安装面上设置有密封圈300，具体可在安装面上设置安装螺纹，便于通过螺纹安装在被测流体的管道上。具体地，壳体100端部可设置三级台阶，密封圈300即安装在第二级台阶上，壳体100端部的外电极104形成第三级台阶，螺纹安装时通过安装面不断挤压挤紧密封圈300以实现密封安装，保障检测准确性。

本实施例中，沿传感器的安装方向，壳体100内依次有呈阶梯状分布的大腔室、窄腔室和宽腔室，内电极200为圆柱形金属体，对应依次具有直径为d1的细径段，和直径为d2的宽径段，d1<d2；细径段外周紧密贴合套设有隔离套400，且隔离套400底部紧密抵靠宽径段并向外延伸，内电极200通过隔离套400紧密抵靠贴合窄腔室和宽腔室的内壁，且内电极200端部继续延伸至大腔室中并紧固，具体可通过锁紧螺母600紧固，且锁紧螺母600与壳体100的大腔室端部内壁之间设有隔离圆片800。

具体地，如图1所示，以安装方向为由左向右为例，壳体100中部设有向内延伸的台阶段，使得中部为较窄的窄腔室，两端分别为较宽的大腔室和宽腔室，其中测量电路700可安装于左侧大腔室中，且左侧大腔室左端即壳体100的非安装端部通过盖板103封闭，且盖板103上设置有接插头102，测量电路700与接插头102相连。中部窄腔室的内径为d3，右侧宽腔室的内径的d4，d3<d4，显然，d1<d3，d2<d4；对应地，隔离套400的两段区域外径也分别为d3和d4，隔离套400的内径为d1，安装时内电极200从右向左安装，先紧密贴合套设隔离套400，然后向左穿过窄腔室区域，使得隔离套400的台阶段恰卡在壳体100内台阶段和内电极200台阶段之间，且内电极200的台阶交点处与隔离套400之间、隔离套400与壳体100内壁之间分别设有密封圈300，进一步增强安装密封性。内电极200左端延伸至大腔室区域，并通过锁紧螺母600紧固，且锁紧螺母600与壳体100的大腔室端部内壁之间设有隔离圆片800。如此，内电极200上的台阶可以压住隔离套400，隔离套400上的台阶可以压住壳体100的台阶，产生将外部工作压力依次传递到壳体100的效果。

本实施例中壳体100为金属壳体，壳体100端部自身构成与内电极200同轴的外电极104，内电极200外径为d2的部分与壳体100孔径为d4的部分相对，构成电容传感器的检测腔体。壳体100内壁还通过盲孔安装设置有温度探头500，温度探头500与测量电路700相连。本实施例直接在外电极104四周设置通孔101以方便被测流体流进流出检测腔体，并将测量电路700安装于壳体100内，测量电路700具体可包括微处理器、电容检测电路、温度测量电路和通讯传输电路，此电路设置为行业内公知常识，在此不再赘述。利用壳体100直接作为电容传感器的外电极104，并将内电极200、壳体100和温度探头500分别与测量电路700连接，测量电路700通过接插头102与电源连接并将数据上传，完成被测流体介电系数的测量和上传。

本实施例的电容传感器，使得外部环境压力从内电极200传到隔离套400，再从隔离套400传到壳体100，压力越大，内电极200对隔离套400、隔离套400对壳体100产生的压力也不断增大，密封效果越好，相对于传统电容传感器而言，电容传感器的耐压能力大大提升。

实施例2

如图3所示，本实施例的一种耐压式电容传感器，基本结构同实施例1，需要说明的是，同轴圆柱型电容传感器应用于在线监测时，传感器通过螺纹直接安装于工业管道上测量流体的性质。实践中由于工业现场大型设备多，干扰比较严重，一些电磁干扰信号会通过管道进入电容传感器的测量电路，造成传感器测量误差加大，甚至造成测量电路损坏。因此，内外电极都与工业管道隔离的电容传感器在实际应用中具有重要的价值。

对应地，本实施例中不同的是，壳体100为金属壳体，壳体100的端部设置有单独的外电极104，且外电极104与壳体100的端部之间通过隔离垫105绝缘，外电极104朝向壳体100的一端设有向内延伸的台阶，内电极200通过隔离套400与外电极104之间绝缘并紧密抵靠。具体如图3所示，安装方向同样为由左向右，内电极200和隔离套400由右向左呈反向安装在壳体100内，内电极200上的台阶可以压住隔离套400，隔离套400上的台阶可以压住外电极104和壳体100的台阶。当内电极200上的锁紧螺母600拧紧时，压力沿着内电极200、隔离套400、隔离垫105传递到壳体100上，产生将外电极104、内电极200和壳体100连为一体的效果。内电极200、外电极104和温度探头500分别通过导线连接到测量电路700上，测量电路700通过接插头102与电源连接并将数据上传。如此有效避免现场环境干扰，提高传感器使用精度和使用寿命。

同理，本实施例中壳体100亦可采用为非金属壳体，且壳体100的端部设置有单独的外电极104，壳体100自身直接与外电极104绝缘，其余结构设计同上，在此不再赘述。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐压式电容传感器，其特征在于：包括壳体(100)、内电极(200)和测量电路(700)，内电极(200)安装于壳体(100)内，且壳体(100)的安装端部具有与内电极(200)同轴的外电极(104)，内电极(200)与外电极(104)之间形成检测腔体，外电极(104)上开设有与检测腔体相通的通孔(101)；内电极(200)沿传感器安装方向的反方向安装于壳体(100)内，且内电极(200)和外电极(104)之间通过隔离套(400)绝缘，内电极(200)和外电极(104)分别与测量电路(700)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：沿传感器的安装方向，壳体(100)内依次有呈阶梯状分布的大腔室、窄腔室和宽腔室，内电极(200)对应依次具有直径为d1的细径段，和直径为d2的宽径段，d1<d2；细径段外周紧密贴合套设有隔离套(400)，且隔离套(400)底部紧密抵靠宽径段并向外延伸，内电极(200)通过隔离套(400)紧密抵靠贴合窄腔室和宽腔室的内壁，且内电极(200)端部继续延伸至大腔室中并紧固。

3.根据权利要求2所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：内电极(200)端部继续延伸至大腔室中并通过锁紧螺母(600)紧固，锁紧螺母(600)与壳体(100)的大腔室端部内壁之间设有隔离圆片(800)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：壳体(100)为金属壳体，壳体(100)的安装端部自身构成与内电极(200)同轴的外电极(104)。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：壳体(100)为金属壳体，壳体(100)的端部设置有单独的外电极(104)，外电极(104)与壳体(100)的端部之间通过隔离垫(105)绝缘，外电极(104)朝向壳体(100)的一端设有向内延伸的台阶，内电极(200)通过隔离套(400)与外电极(104)之间绝缘并紧密抵靠。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：壳体(100)为非金属壳体，且壳体(100)的端部设置有单独的外电极(104)，壳体(100)与外电极(104)绝缘，外电极(104)朝向壳体(100)的一端设有向内延伸的台阶，内电极(200)通过隔离套(400)与外电极(104)之间绝缘并紧密抵靠。

7.根据权利要求1所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：内电极(200)与隔离套(400)之间、隔离套(400)与壳体(100)内壁之间分别设有密封圈(300)。

8.根据权利要求1所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：壳体(100)的安装端部外壁沿长度方向设有呈阶梯状分布的安装面，该安装面上设置有密封圈(300)。

9.根据权利要求2所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：测量电路(700)设置于壳体(100)内的大腔室中，且壳体(100)的非安装端部通过盖板(103)封闭，且盖板(103)上设置有接插头(102)，测量电路(700)与接插头(102)相连。

10.根据权利要求4或5或6所述的一种耐压式电容传感器，其特征在于：壳体(100)内设置有温度探头(500)，温度探头(500)与测量电路(700)相连。

Images