CN219736466U - 一种热式质量流量传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热式质量流量传感器装置，包括壳体、设置在壳体内的主流道和设置在壳体内的电路板，壳体内设有与主流道相通的毛细流道；电路板上设有与毛细流道内部接触的流量传感器。本实用新型通过毛细流道结构，将少量的气流引入毛细流道内，紊流转换为层流气体，在尽可能降低能耗的前提下，将检测后的气流流入主流道，实现气流参数的检测，避免传感器作为敏感元件直接在主流道中长期使用后容易损坏的弊端；并且电路板直接接触毛细流道流道，既用于流道密封，又使得流量传感器直接检测气流，提高流量检测灵敏度。

Description

一种热式质量流量传感器装置

技术领域

本实用新型涉及流量传感器技术领域，特别是指一种热式质量流量传感器装置。

背景技术

近年来，随着疫情频发及后疫情时代的发展，呼吸系统问题成为人们日常生活中空前关注的话题，对应的医疗系统中用于监测和治疗呼吸系统疾病的制氧机、麻醉机、呼吸机等，而作为监测气流速度参数的关键零部件——气体流量传感器已经在很多医疗器械中发挥着至关重要且无法取代的作用。

目前流量传感器的主流产品仍是进口产品，国产化替代成为国内医疗行业当务之急。行业内主流传感器大多是将传感器直接放入主流道中检测，由于传感器为敏感元器件，无论是安装过程中还是长期检测过程，都会造成敏感元器件的变形或损坏，并且维修过程中不利于更换元器件。同时业内较多的采用板孔结构或文丘里管结构来控制压损和流量检测，板孔结构虽然简单，但由于阻流明显造成压损较大，产生的能耗较大不利于医疗领域的应用和推广，文丘里管结构内部设计计算较为繁琐，且对壁面要求较高，如果更换量程需要重新设计内部尺寸。当前的流量传感器为了保证在监测气流过程中既不影响主流道进气量，又能实现实时监控流量参数，我们提出一种“主流道+毛细流道”式一体化热式MEMS流量传感器。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种热式质量流量传感器装置，用于解决现有技术中传感器直接放入主流道中长期检测后容易造成传感器变形或损坏的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种热式质量流量传感器装置，包括壳体、设置在壳体内的主流道和设置在壳体内的电路板，壳体内设有与主流道相通的毛细流道；电路板上设有与毛细流道内部接触的流量传感器。

进一步地，所述主流道顶部外侧设有至少一个毛细管或间隔设有至少两道凸条，毛细管内部或凸条之间形成所述的毛细流道；所述主流道顶部设有分别与毛细流道两端相通的毛细流道入口和毛细流道出口。

进一步地，所述主流道内设有整流栅以使流体进入毛细流道入口；整流栅包括垂直于主流道轴向设置的栅格板或三角板或菱形板，或周向均布在主流道内的多个整流板，或同轴设置在主流道内的环板或同心圆板。

进一步地，所述主流道顶部外侧弧形盖板或弧形弯板，弧形盖板与毛细管端部连接或弧形弯板的两端分别与相邻两道凸条的同一端连接，弧形盖板或弧形弯板内围成缓流区，所述毛细流道入口或毛细流道出口设置在缓流区底部；所述电路板盖设在毛细流道和缓流区上。

进一步地，所述电路板包括电路板主板和设置在电路板主板下侧的电路板副板，电路板副板上设有副板插针，电路板主板上设有供副板插针插入的插针孔。

进一步地，所述流量传感器设置电路板副板下侧，所述流量传感器为MEMS热式流量传感器。

进一步地，所述主流道顶部外侧设有用于限位电路板副板的限位框，且毛细流道位于限位框内；限位框内壁设有副板固定柱，电路板副板的边缘设有与副板固定柱契合的定位槽。

进一步地，所述电路板主板上设有温度传感器，所述主流道顶部外侧设有供温度传感器插入的温度探测孔，温度探测孔顶部设有用于容纳温度密封件的密封槽，温度密封件套设在温度传感器上。

进一步地，所述电路板主板上设有供螺丝穿过的螺丝孔，所述壳体内设有供螺丝拧入的螺丝固定柱。

进一步地，还包括与壳体扣合的上盖，上盖上设有卡扣，壳体上设有供卡扣插入的插孔。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型通过毛细流道结构，将少量的气流引入毛细流道内，紊流转换为层流气体，在尽可能降低能耗的前提下，将检测后的气流流入主流道，实现气流参数的检测，避免传感器作为敏感元件直接在主流道中长期使用后容易损坏的弊端；同时设计整流栅结构，通过控制整流栅的截面积和结构形状，同步实现控制压损和调节检测量程的功能；

2. 本实用新型能够有效地实现不同检测环境的气路安装，且该产品模块化设计、体积小，安装维修方便等；

3. 本实用新型基于流体力学设计整流栅结构，使得气流进入到主流道内进行整流，有利于气流的稳定进入毛细流道，并且能够通过控制整流栅的结构改变主流道的截面积，从而实现控制压损到一定范围，满足性能要求；

4. 本实用新型基于流体力学设计毛细流道结构，使得紊乱的气流通过该结构转换为易测量的层流结构，并且该结构紧凑、设计进出口缓流区和充分长度的流道来创造稳定的层流结构，便于进一步提高流量检测灵敏度；

5. 本实用新型电路板模组采用一体化设计，使得电路板副板直接接触毛细流道，既用于流道密封，又使得MEMS热式流量传感器直接检测气流；同时电路板主板采用插针式连接方式，便于后期电路板维修与更换，提高了产品的利用率和可维护性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型的电路板主板的结构示意图；

图3为本实用新型的电路板检测板的结构示意图；

图4为本实用新型的壳体的立体结构示意图；

图5为本实用新型的壳体的流道剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1~图5所示，本实用新型实施例1所述的一种热式质量流量传感器装置，包括壳体4、设置在壳体4内的主流道410和设置在壳体4内的电路板。具体地，壳体4内的上部设有顶板，顶板与壳体4的底部、侧壁之间围成所述的主流道410。壳体4的两端设有与主流道410相通的进口管和出口管。进口管和出口管用于与外部设备或管道相连接，且进口管和出口管上设有用于安装O型密封圈的密封凹槽407。壳体4内上部设有与主流道410相通的毛细流道。本实施例中，毛细流道设置在顶板上，电路板设置在毛细流道上方。电路板上设有与毛细流道内部接触的流量传感器，接触位置形成检测区405。流量传感器检测到气流变化，并通过模拟信号转换为电信号，实现流量监测。此外，壳体4上侧还设有上盖1，上盖1与壳体4扣合连接。其中，上盖1上设有卡扣，壳体4上设有供卡扣插入的插孔401。

进一步地，如图4所示，所述主流道410顶部外侧即在主流道410顶板的上侧间隔设有至少两道凸条，凸条之间形成所述的毛细流道。本实施例中，主流道410顶板的上侧设有两道凸条，且两道凸条为直条，并沿着主流道410的长度方向延伸设置。所述主流道410顶部的顶板上设有分别与毛细流道两端相通的毛细流道入口411和毛细流道出口412。如图5所示，毛细流道入口411设置在靠近主流道410的进口管一侧，毛细流道出口412设置在靠近主流道410的出口管一侧。

进一步地，如图5所示，所述主流道410内设有整流栅409起到整流作用，以使主流道410内流体进入毛细流道入口411。本实施例中，整流栅409为多个固定在主流道410内周向均布的整流板，整流板的外侧与主流道410连接、内侧为弧形边缘。其他实施例中，整流栅409包括垂直于主流道410轴向设置在主流道410内的栅格板或三角板或菱形板；或者整流栅409包括同轴设置在主流道410内的环板或同心圆板。其中，同心圆板包括一个或间隔设置的两个甚至多个与主流道410同心但不同直径的环形板同轴设置在主流道410内，且环形板通过若干根径向的连接板与主流道410连接。此外，整流栅409既可以固定在主流道410内，又可以嵌套式装入主流道410内。在另一个实施例中，整流栅409的结构可根据需要进行调整。

进一步地，所述主流道410顶部外侧即在主流道410顶板的上侧设有弧形弯板，弧形弯板的两端分别与相邻两道凸条的同一端连接，弧形弯板内围成缓流区。其中，弧形弯板设有若干个，若干个弧形弯板分别与毛细流道两端连接；缓流区包括入口缓流区406和出口缓流区404。如图4所示，本实施例中，主流道410顶板的上侧对称设有两个弧形弯板，两个弧形弯板分别对应于毛细流道入口411和毛细流道出口412。每个弧形弯板的两端与两道凸条的同一端连接。对应于毛细流道入口411的弧形弯板围成入口缓流区406，对应于毛细流道出口412的弧形弯板围成出口缓流区404。所述毛细流道入口411设置在入口缓流区406底部，毛细流道出口设置在出口缓流区404底部。所述电路板盖设在毛细流道和缓流区上，以使毛细流道和缓流区形成封闭的空间。

实施例2，其与实施例1的区别在于，如图1、图2和图3所示，所述电路板包括电路板主板2和设置在电路板主板2下侧的电路板副板3，电路板副板3上设有副板插针302，电路板主板2上设有供副板插针302插入的插针孔202。电路板副板3通过副板插针302插入电路板主板2上的插针孔202与电路板主板2连接，所述流量传感器设置电路板副板3下侧。电路板副板3盖设在毛细流道和缓流区上。本实施例中，所述流量传感器为MEMS热式流量传感器301。

进一步地，如图4所示，所述主流道410顶部外侧即在主流道410顶板上侧设有用于限位电路板副板3的限位框，且毛细流道和缓流区位于限位框内，限位框的上端高于毛细流道顶部，电路板副板3可嵌入限位框内，以使电路板副板3下侧的MEMS热式流量传感器301接触毛细流道内部。限位框内壁四周设有多个副板固定柱408，电路板副板3的边缘设有与副板固定柱408契合的定位槽303。

进一步地，如图2和图4所示，所述电路板主板2上设有温度传感器201，所述主流道410顶部外侧设有供温度传感器201插入的温度探测孔402。并且，温度探测孔402顶部设有同轴的环形的密封槽用于容纳温度密封件6。温度密封件6套设在温度传感器201上，在温度传感器201插入温度探测孔402后，温度密封件6位于密封槽内，并在电路板安装紧密后，起到密封作用。

进一步地，如图4所示，所述电路板主板2上设有供螺丝7穿过的螺丝孔，所述壳体4侧壁的内侧四周设有供螺丝7拧入的螺丝固定柱403。该螺丝固定柱403位于上述限位框的外侧。在电路板副板3嵌入限位框后，通过螺丝7穿过电路板主板2的螺丝孔拧入壳体4的螺丝固定柱403内，不仅稳定安装了电路板主板2，还压紧安装了电路板副板3，使得电路板副板3密封毛细流道的同时，其上的MEMS热式流量传感器301直接接触毛细流道内流体。

实施例3，其与实施例2的区别在于，所述主流道410顶部外侧即在主流道410顶板的上侧设有至少一条毛细管，毛细管内部形成所述的毛细流道。其中，毛细管可以直接固定在顶板的上侧，也可嵌入顶板的上侧。所述主流道410顶部外侧即在主流道410顶板的上侧设有弧形盖板，弧形盖板的下侧边缘与顶板封闭固定，弧形盖板的一端设有开口用于与毛细管密封连通。本实施例中，主流道410顶板的上侧设有一条毛细管，主流道410顶板的上侧对称设有两个弧形盖板，两个弧形盖板分别对应于毛细流道入口411和毛细流道出口412。两个弧形盖板分别与毛细管两端连接。对应于毛细流道入口411的弧形盖板内形成入口缓流区406，对应于毛细流道出口412的弧形盖板内形成出口缓流区404。所述电路板设置在毛细流道和缓流区上，毛细管中部对应于MEMS热式流量传感器301的位置设有开口，以使MEMS热式流量传感器301接触探测毛细流道内的流量。

该流量传感器装置的工作原理：该传感器装置通过进出口端的出口管和密封件5与外部设备或管道相连接，气流进入主流道410后，大部分气体通过整流栅409，少量气体由毛细流道入口411进入入口缓流区406沿着设定的毛细流道经过毛细流道检测区405，位于该区域的MEMS热式流量传感器301检测到气流变化，并通过模拟信号转换为电信号，实现流量监测，气流沿着毛细流道从出口缓流区404流出，进入主流道，实现气流参数的检测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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)

1.一种热式质量流量传感器装置，其特征在于：包括壳体（4）、设置在壳体（4）内的主流道（410）和设置在壳体（4）内的电路板，壳体（4）内设有与主流道（410）相通的毛细流道；电路板上设有与毛细流道内部接触的流量传感器。

2.根据权利要求1所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述主流道（410）顶部外侧设有至少一个毛细管或间隔设有至少两道凸条，毛细管内部或凸条之间形成所述的毛细流道；所述主流道（410）顶部设有分别与毛细流道两端相通的毛细流道入口（411）和毛细流道出口（412）。

3.根据权利要求2所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述主流道（410）内设有整流栅（409）以使流体进入毛细流道入口（411）；整流栅（409）包括垂直于主流道（410）轴向设置的栅格板或三角板或菱形板，或周向均布在主流道（410）内的多个整流板，或同轴设置在主流道（410）内的环板或同心圆板。

4.根据权利要求2或3所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述主流道（410）顶部外侧设有弧形盖板或弧形弯板，弧形盖板与毛细管端部连接或弧形弯板的两端分别与相邻两道凸条的同一端连接，弧形盖板或弧形弯板内围成为缓流区，所述毛细流道入口（411）或毛细流道出口（412）设置在缓流区底部；所述电路板盖设在毛细流道和缓流区上。

5.根据权利要求1~3任一项所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述电路板包括电路板主板（2）和设置在电路板主板（2）下侧的电路板副板（3），电路板副板（3）上设有副板插针（302），电路板主板（2）上设有供副板插针（302）插入的插针孔（202）。

6.根据权利要求5所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述流量传感器设置电路板副板（3）下侧，所述流量传感器为MEMS热式流量传感器（301）。

7.根据权利要求6所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述主流道（410）顶部外侧设有用于限位电路板副板（3）的限位框，且毛细流道位于限位框内；限位框内壁设有副板固定柱（408），电路板副板（3）的边缘设有与副板固定柱（408）契合的定位槽（303）。

8.根据权利要求6或7所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述电路板主板（2）上设有温度传感器（201），所述主流道（410）顶部外侧设有供温度传感器（201）插入的温度探测孔（402），温度探测孔（402）顶部设有用于容纳温度密封件（6）的密封槽，温度密封件（6）套设在温度传感器（201）上。

9.根据权利要求8所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：所述电路板主板（2）上设有供螺丝（7）穿过的螺丝孔，所述壳体（4）内设有供螺丝（7）拧入的螺丝固定柱（403）。

10.根据权利要求1~3或6或7或9任一项所述的热式质量流量传感器装置，其特征在于：还包括与壳体（4）扣合的上盖（1），上盖（1）上设有卡扣，壳体（4）上设有供卡扣插入的插孔（401）。