CN218674037U - 一种氢气压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢气压力传感器，包括传感器壳体，传感器壳体设有容纳腔和与容纳腔连通的气体流通腔，容纳腔内设有O型密封圈；压力传感部，压力传感部安装在容纳腔内，压力传感部包括陶瓷电容和安装在陶瓷电容表面的传感器芯片，传感器芯片上下两端分别设有柔性排线，传感器上方设有柔性连接板；接插件，接插件下部设有插头，插头将柔性连接板、传感器芯片和陶瓷电容铆压在容纳腔内；本实用新型中，通过使用陶瓷电容作为检测元件，陶瓷电容具有防氢渗功能，不与氢气发生反应，耐氢气腐蚀，更适合用于氢气压力测量；铆压固定插头并压缩O型密封圈，通过台阶机械尺寸控制O型密封圈的预压缩量，使O型密封圈的压缩量调整更具灵活性。

Description

一种氢气压力传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，更具体而言，涉及一种氢气压力传感器。

背景技术

目前，氢能源作为清洁能源，被广泛应用于多个领域，如汽车、轮船、潜艇、有轨车辆、航空航天、以及单独用于固定电源、基站等固定式储氢能源设备上。氢能源的供给需要氢瓶和瓶阀，同时要能将氢气高压转化成中压，甚至是低压，以能充分进行氢气路的控制和反应，在氢气控制回路中，氢气压力传感器是非常重要的部分，它能够起到氢气压力检测，确保氢路系统供给正常。但因氢气系统需要压力较高，现有的普通压力传感器无法耐受氢气腐蚀，需要设计氢气路专用的氢气压力传感器，符合氢燃料电池使用，并能够满足功能、寿命和可靠性要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种氢气压力传感器，在工况运行时耐受氢气腐蚀且能准确地测量氢气压力。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种氢气压力传感器，包括：

传感器壳体，所述传感器壳体设有容纳腔和与所述容纳腔连通的气体流通腔，所述容纳腔内设有O型密封圈；

压力传感部，所述压力传感部安装在所述容纳腔内，所述压力传感部包括陶瓷电容和安装在所述陶瓷电容表面的传感器芯片，所述传感器芯片上下两端分别设有柔性排线，所述传感器芯片上方设有柔性连接板；

接插件，所述接插件下部设有插头，所述插头将所述柔性连接板、传感器芯片和陶瓷电容铆压在所述容纳腔内。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述陶瓷电容下方设有陶瓷变形膜，所述陶瓷变形膜与所述O型密封圈相抵接，气体流经所述气体流通腔作用于所述陶瓷变形膜。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述陶瓷电容与所述陶瓷变形膜之间设有焊料，所述焊料将所述陶瓷电容与所述陶瓷变形膜之间焊接固定。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述传感器壳体底部设有接头，所述接头外壁设有螺纹。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述气体流通腔设置在所述接头中部，所述气体流通腔贯通所述接头与所述容纳腔相连通。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述柔性连接板设有多个并列设置的第一排线孔，所述柔性排线穿过所述第一排线孔伸至所述接插件的接插口。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述陶瓷电容设有多个并列设置的第二排线孔，所述第二排线孔轴向贯穿所述陶瓷电容，所述柔性排线穿过所述第二排线孔与所述陶瓷变形膜连接。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述陶瓷电容的结构设置为圆柱体，所述圆柱体的外径尺寸与所述容纳腔的直径尺寸相匹配。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述传感器壳体中部设有凸起部，所述凸起部设置为六边形结构。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述传感器壳体采用铝壳材料，所述铝壳材料经过耐氢处理。

本实用新型上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：。

本实用新型中，通过使用陶瓷电容作为检测元件，陶瓷电容具有防氢渗功能，不与氢气发生反应，更适合用于氢气压力测量，具有耐氢气腐蚀的性能；铆压固定插头并压缩O型密封圈，可通过台阶机械尺寸控制O型密封圈的预压缩量，也可以通过O型密封圈线径和陶瓷电容厚度调节，使O型密封圈的压缩量调整更具灵活性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是本实用新型一个实施例中氢气压力传感器的结构分解图；

图2是本实用新型一个实施例中氢气压力传感器的剖视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同方案。

参照图1至图2所示，提供了一种氢气压力传感器，其特征在于，包括：

传感器壳体8，传感器壳体8设有容纳腔81和与容纳腔81连通的气体流通腔83，容纳腔81内设有O型密封圈6；

压力传感部，压力传感部安装在容纳腔81内，压力传感部包括陶瓷电容4和安装在陶瓷电容4表面的传感器芯片3，传感器芯片3上下两端分别设有柔性排线，传感器芯片3上方设有柔性连接板2；

接插件1，接插件1下部设有插头11，插头11将柔性连接板2、传感器芯片3和陶瓷电容4铆压在容纳腔81内。

其中，陶瓷电容4下方设有陶瓷变形膜7，陶瓷变形膜7与O型密封圈6相抵接，气体流经气体流通腔83作用于陶瓷变形膜7。

本实施例中，传感器壳体8设有容纳腔81，容纳腔81设置为圆形凹槽，气体流通腔83与容纳腔81连通，气体流通腔83与待检测氢气管路连通，且容纳腔81的内径尺寸大于气体流通腔83的内径尺寸，容纳腔81与气体流通腔83之间形成有第一安装面，O型密封圈6安装在容纳腔81内与第一安装面相抵接，O型密封圈6外径尺寸与容纳腔81内径尺寸相匹配，O型密封圈6外壁与容纳腔81内壁相抵接，陶瓷电容4下方设有陶瓷变形膜7，陶瓷变形膜7与O型密封圈6相抵接，传感器芯片3安装在陶瓷电容4表面，氢气通过气体流通腔83进入到容纳腔81后直接作用在陶瓷变形膜7的前表面，使陶瓷变形膜7产生形变，厚膜电阻印刷在陶瓷变形膜7的背面，厚膜电阻通过柔性排线与传感器芯片3相连接形成一个惠斯通电桥，当陶瓷变形膜7受到被测氢气而产生形变时，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性的电压信号。

该氢气压力传感器的接插件1与传感器壳体8采用铆合结构连接，与当前的螺纹固定结构以及卡簧固定结构相比，一次性铆压固定插头11并压缩O型密封圈6，通过台阶机械尺寸控制O型密封圈6的预压缩量，也可以通过O型密封圈6的线径和陶瓷电容4厚度调节，使O型密封圈6的压缩量调整更具灵活性；当前的螺纹固定结构复杂，装配过程繁琐，通过螺纹来控制垫片的预压缩量，控制手段单一且无法精确控制；卡簧固定结构中O型密封圈压缩量通过卡簧来控制，卡簧高度和厚度都会影响压缩量调节，卡簧制造偏差会严影响O型密封圈的压缩量。

进一步的，传感器壳体8底部设有接头82，接头82外壁设有螺纹，气体流通腔83设置在接头82中部，气体流通腔83贯通接头与容纳腔81相连通。

进一步的，O型密封圈6采用低预压缩率的O型密封圈，以防止橡胶在吸收氢气后发生膨胀，从而导致密封面上的接触应力增加，同时，防止在氢气路的高压下过高盈利导致O型密封圈应力松弛和永久变形，可降低O型密封圈寿命和密封可靠性的风险，提高氢气压力传感器的测量精度。

进一步的，陶瓷电容4的结构设置为圆柱体，圆柱体的外径尺寸与容纳腔81的直径尺寸相匹配。

本实用新型的一个实施例中，陶瓷电容4与陶瓷变形膜7之间设有焊料5，焊料5将陶瓷电容4与陶瓷变形膜7之间焊接固定。

本实施例中，陶瓷变形膜7通过焊接的方式与陶瓷电容4固定连接，进一步加强陶瓷电容4与陶瓷变形膜7之间的密封，同时可以简化氢气压力传感器的结构，便于进行装配，能够简化生产工序，提升氢气压力传感器的密封效果，同时提高氢气压力传感器的测量精度。

本实用新型的一个实施例中，柔性连接板2设有多个并列设置的第一排线孔21，柔性排线穿过第一排线孔21伸至接插件1的接插口与外接电路相连接输出信号。

本实用新型的一个实施例中，陶瓷电容4设有多个并列设置的第二排线孔41，第二排线孔41轴向贯穿陶瓷电容4，柔性排线穿过第二排线孔41与陶瓷变形膜7连接。

本实用新型的一个实施例中，传感器壳体8中部设有凸起部，凸起部设置为六边形结构，此设置方便使用扳手将接头82与待检测氢气管路的接口拧紧。

本实用新型的一个实施例中，传感器壳体8采用铝壳材料，铝壳材料经过耐氢处理。

本实施例中，传感器壳体8采用铝壳材料，并且铝壳材料经过耐氢工艺处理，使其能够在氢气浓度较高的环境下依然不会与氢气发生反应，避免传感器壳体8的结构强度和硬度受氢气腐蚀而发生变化，从而提高了氢气压力传感器的可靠性以及使用寿命。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种氢气压力传感器，其特征在于，包括：

传感器壳体(8)，所述传感器壳体(8)设有容纳腔(81)和与所述容纳腔(81)连通的气体流通腔(83)，所述容纳腔(81)内设有O型密封圈(6)；

压力传感部，所述压力传感部安装在所述容纳腔(81)内，所述压力传感部包括陶瓷电容(4)和安装在所述陶瓷电容(4)表面的传感器芯片(3)，所述传感器芯片(3)上下两端分别设有柔性排线，所述传感器芯片(3)上方设有柔性连接板(2)；

接插件(1)，所述接插件(1)下部设有插头(11)，所述插头(11)将所述柔性连接板(2)、传感器芯片(3)和陶瓷电容(4)铆压在所述容纳腔(81)内。

2.根据权利要求1所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述陶瓷电容(4)下方设有陶瓷变形膜(7)，所述陶瓷变形膜(7)与所述O型密封圈(6)相抵接，气体流经所述气体流通腔(83)作用于所述陶瓷变形膜(7)。

3.根据权利要求2所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述陶瓷电容(4)与所述陶瓷变形膜(7)之间设有焊料(5)，所述焊料(5)将所述陶瓷电容(4)与所述陶瓷变形膜(7)之间焊接固定。

4.根据权利要求1所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述传感器壳体(8)底部设有接头(82)，所述接头(82)外壁设有螺纹。

5.根据权利要求4所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述气体流通腔(83)设置在所述接头(82)中部，所述气体流通腔(83)贯通所述接头与所述容纳腔(81)相连通。

6.根据权利要求1所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述柔性连接板(2)设有多个并列设置的第一排线孔(21)，所述柔性排线穿过所述第一排线孔(21)伸至所述接插件(1)的接插口。

7.根据权利要求2所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述陶瓷电容(4)设有多个并列设置的第二排线孔(41)，所述第二排线孔(41)轴向贯穿所述陶瓷电容(4)，所述柔性排线穿过所述第二排线孔(41)与所述陶瓷变形膜(7)连接。

8.根据权利要求1所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述陶瓷电容(4)的结构设置为圆柱体，所述圆柱体的外径尺寸与所述容纳腔(81)的直径尺寸相匹配。

9.根据权利要求1所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述传感器壳体(8)中部设有凸起部，所述凸起部设置为六边形结构。

10.根据权利要求1所述的氢气压力传感器，其特征在于，所述传感器壳体(8)采用铝壳材料，所述铝壳材料经过耐氢处理。

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