專利名稱:氣流流速閾值傳感器的制作方法
本發(fā)明涉及的是傳感器，更具體講涉及的是氣流流速閾值傳感器。
用于住房和工商業(yè)部門的環(huán)境控制系統(tǒng)一般包括供暖和空調系統(tǒng)，用來調節(jié)封閉空氣的溫度。進而，這種系統(tǒng)還包括過濾裝置以濾去熱或冷空氣中的顆粒物質。這種過濾裝置特別對住房來講是由盤繞的或相互編織的纖維材料構成的機械過濾器。
這些纖維材料的作用是在氣流流經(jīng)網(wǎng)絡通道時機械阻止顆粒物質的運動，這樣顆粒物質就會附著在個別纖維上，經(jīng)過一個時期，則逐漸堵塞了氣流通道?？諝膺^濾器進氣流側和出氣流側之間的壓差作為由過濾器濾出的和滯留在空氣過濾器纖維上的顆粒物質的數(shù)量的函數(shù)而增加，同時，流經(jīng)過濾器的氣流流速則會降低。
受到污染的或部分堵塞的空氣過濾器所產(chǎn)生的不良影響是多方面的，氣流流速的減弱降低了住房或工商業(yè)部門的有效供暖或冷卻。部分堵塞的過濾器勢必會增加作用在產(chǎn)生氣流的吹風機或電風扇上的背壓，這個背壓會增加不必要的做功，同時增加吹風機或電風扇所消耗的能量，所增加的做功負載又增加了磨損率和工作費用。
近年來發(fā)展了各種各樣的裝置供用戶測定或提醒用戶更換供熱或空調中的空氣過濾氣。在美國專利2，753，831和4，321，070中提供了一個管道，該管道延伸經(jīng)過空氣過濾器，并且其中具有一個哨子。工作時，氣流連續(xù)經(jīng)過該管道，隨著空氣過濾器堵塞的增大，流經(jīng)該管道的氣流增加，當該氣流流速達到一定程度時，該哨子就會發(fā)出聲響。由于氣流連續(xù)地流經(jīng)該管道，因此該管道注定要受到污染而發(fā)生阻塞，這對哨子的工作會產(chǎn)生一個負作用。美國專利2，804，839號中提供了一種裝置，該裝置可以提供一個看得見聽得著的信號，來指示出空氣過濾器的堵塞。該裝置是一個非常復雜的機械裝置，其中包括一個磁鐵，該磁鐵將一個可在樞軸上轉動的元件保持在適當位置，該元件可以提供一個憑視覺可察覺出的信號，并且進而驅動一個結構，產(chǎn)生一個可以聽得到的信號。此外，該裝置所采用的復雜的相互聯(lián)系的機械運動系統(tǒng)是可以自動復原的。因此對于提示適時更換空氣過濾器還是可行的。美國專利3，916，817中提供了一種安裝在樞軸上的圓片，該圓片響應于由予定值壓差所帶動的一個彈簧的動作而運動，當該圓片復位時提供一個可憑視覺察覺出的信號。美國專利3，027，865中提供了一種裝置，該裝置中具有一個對所產(chǎn)生的不完全真空敏感的膜片，用來提供一個可見的信號，同時使一對觸點接觸，來激勵一個電訊號。美國專利2，721，533中提出了一種在風扇壁上安裝的報警裝置，在正常工作過程中，經(jīng)過該裝置有一個連續(xù)的氣流，當空氣過濾器堵塞時，流經(jīng)該裝置的氣流增加，一個振動簧片則受到激勵，產(chǎn)生一種聽得見的信號，可以通過調節(jié)空氣進口的尺寸來調整工作閾值。美國專利2，782，747中提供了一種裝置，該裝置貫穿地安裝在風扇系統(tǒng)的壁上，當聯(lián)接著該風扇系統(tǒng)的空氣過濾器堵塞時，流經(jīng)該裝置的氣流增加，由此激勵簧片。產(chǎn)生一個可以聽得見的信號，美國專利3，736，900公開了一個簧片裝置，當聯(lián)接著內(nèi)燃汽化器的空氣清潔過濾器堵塞時，就產(chǎn)生一個可以聽得見的信號。
本發(fā)明的傳感器包括一個磁性維持的圓片，該圓片與該傳感器的一個端蓋一起限定了一個第一腔室，該腔室的氣壓與有關空氣過濾器上流側的氣壓相同，由該圓片和該傳感器的基座限定了一個第二腔室，該腔室通過該基座上的一個孔與該空氣過濾器下流側氣流導通，這樣在該第二腔室內(nèi)所建立的氣壓與該空氣過濾器下流側所建立的氣壓相同。當該第一和第二腔室之間產(chǎn)生一個足夠的壓差時，該圓片就會從該磁體移開，響應于所產(chǎn)生的壓差使氣流從該第一腔室移動到第二腔室，敏感的氣流就會穿過該基座上的孔，響應于經(jīng)過該孔的氣流產(chǎn)生一個聽得見的音調，指出壓差超過了壓差閾值，另外，還設置了改變作用在該圓片上磁力大小的裝置，用來改變該閾值的大小。
因此，本發(fā)明的目的之一就是提供一種閾值壓敏裝置，工作時當有關空氣過濾器達到預先確定的堵塞程度時這種壓敏裝置可以產(chǎn)生一個信號。
本發(fā)明的目的之二就是提供一種供空氣過濾器使用的報警裝置，在正常工作過程中，該空氣過濾器不會受到夾帶顆粒物質的空氣的污染。
本發(fā)明的目的之三就是提供一種具有可調閾值的裝置，該裝置用來檢測和顯示經(jīng)過空氣過濾器的壓差的預定狀態(tài)。
本發(fā)明的目的之四是提供一種用于空氣過濾器的壓敏傳感器，用來顯示超過了氣壓閾值。
本發(fā)明的目的之五就是提供一個磁性維持圓片，用來響應于經(jīng)過該圓片的超額壓差，激勵一個可以聽得見的音頻發(fā)生器。
本發(fā)明的目的之六就是提供一種供空氣過濾器使用的價廉的傳感器，用來檢測經(jīng)過空氣過濾器的氣流流速的變化。
本發(fā)明的目的之七就是提供一種可清掃的傳感器，用來檢測經(jīng)過用在供熱或空調系統(tǒng)上的空氣過濾器的不能接受的氣流流速。
本發(fā)明的這些以及其它目的在參照下列附圖更為具體清楚的敘述中對本領域技術人員來講將會非常易于理解，其中圖1是安裝在典型的空氣過濾器上的本發(fā)明傳感器的透視圖;
圖2是沿圖1的2-2線截取的截面視圖;
圖3是一個部分截面視圖;
圖4表示的是傳感器工作時經(jīng)過該傳感器的氣流通道;
圖5是傳感器主要元件的分解等比例視圖;和圖6是該傳感器一部分的內(nèi)部情況的透視圖。
如圖1所示，表明了一種用于住房和各種工商業(yè)部門的典型的空氣過濾器10，在該過濾器中包括一層設置在相對的多孔支持件之間的纖維材料，這種過濾器一般用于供熱或冷卻裝置，用來從熱氣或冷氣中濾去顆粒物質，所濾去的顆粒物質沾連并積聚在空氣過濾器10的纖維物質上。過了一段時間以后，經(jīng)過空氣過濾器的空氣通路由于受到積聚的顆粒物質的影響而變得逐漸堵塞起來，不斷加重的堵塞會使過濾器上流側和下流側兩側之間的壓差相應增加，這個不斷增加的壓差會降低經(jīng)過過濾器的氣流流速，這樣在空氣過濾器的影響下就會使住房或工商部門的供熱或冷卻效果相應地下降，此外，此時的過濾器會使得用于該供熱或冷卻系統(tǒng)的電風扇產(chǎn)生一個背壓，導致能量的過多消耗。
因此，常常需要更換空氣過濾器10，以防該過濾器逐漸堵塞，使從中經(jīng)過的氣流流速受到抑制，而超過可接受的預定值。由于阻塞是懸浮或夾帶在空氣中的顆粒物質的量的函數(shù)，而懸浮或夾帶在空氣中的顆粒物質又是需要供熱或冷卻的區(qū)域中活動性質或活動量的函數(shù)，因此不能對過濾器的更換周期做出精確的預測。這樣，最好設置一個信號裝置，在空氣過濾器10逐漸堵塞，從中經(jīng)過的氣流流速達到一個預定值時，該信號裝置自動地發(fā)出一個指令。
在圖1中就示出了一個傳感器12，該傳感器用來測定經(jīng)過空氣傳感器10的氣流流速，并提供這個流速是高于還是低于一個可調閾值的指示。該傳感器可直接連接在空氣過濾器10的上流面14上。傳感器12的目的和作用就是測定空氣過濾器10上流側和下流側之間的壓差，并且該傳感器還能根據(jù)這個壓差發(fā)出一個報警信號，用來指示該壓差超過了一個預定閾值，該閾值表示了經(jīng)過空氣過濾器10的一個下降到一定程度的氣流流速。
現(xiàn)將參照圖2、5和6敘述傳感器12的結構。傳感器12是由一個基座20和一個可拆卸的端蓋22構成，將該端蓋連接在基座上的連接裝置可以是一種普通的推卡裝置24，該裝置設置在該基座和端蓋圓周的四個位置上。該基座包括一個環(huán)形平面部分26，該部分用來將基座20連接在空氣過濾器10的表面14上。用來連接在該過濾器的裝置可以是鉤環(huán)帶，比如可以是在“VELCRO”注冊商標下出售的兩部分帶。也可采用可穿透地接合該空氣過濾器的纖維的尖頭物，粘合劑或類似的其它手段。在基座20的中心位置設置了一個孔30，用來給流體提供一個從傳感器12經(jīng)空氣過濾器10的通道。用于支承一個舌簧片34的壁32設置在位于孔30的周圍位置。該舌簧片34具有一個或多個舌簧36，該舌簧響應于從中經(jīng)過的氣流可以振動，舌簧36振動的結果會產(chǎn)生一種聽得見的音調。通過選擇舌簧的數(shù)目、尺寸和長度，就可產(chǎn)生一種悅耳的或不和諧的音調。若干個支柱38從基座20的底面40延伸到這樣一個高度，該高度高于由安裝在壁32上的舌簧片34所表示的高度。
端蓋22包括一個進氣面44，在該進氣面上有若干個同心的弧形孔46，該弧形孔給空氣進入傳感器12提供了通路。一個中空的帶有內(nèi)螺紋54的凸臺48基本上從進氣面44的中心位置向里延伸，在中心位置帶有一個心軸52的螺塞50通過其上的螺紋56與凸臺48上的螺紋54配合。螺塞50還包括一個指示器58，用來給該螺塞的轉動位置提供一個看得見的指示，并且給轉動該螺塞使其進入或退出與其配合的凸臺48提供一個調整扭。
心軸52貫穿地支承著一個環(huán)形磁體60，該磁體采用粘接或其它手段連接在螺塞50的環(huán)形表面62上的，該心軸還通過與一個圓片66的孔68配合貫穿地支承著該圓片66。如圖所示，可以在心軸52的周圍設置一個塞套70，用來給該帶孔的圓片和磁體提供一個支承表面。
處于第一位置時，該圓片66進一步由形成在端蓋22上的環(huán)形凸緣72支承，同時還設置了一個環(huán)形突邊74，用來給處于第一位置的該圓片定位，并且用來在該圓片和端蓋22之間形成一個密封。處于第二位置時，該圓片66支承在每個支柱38上，該支柱限制了圓片66向舌簧片34的進一步移動，并使該圓片處于與該舌簧片脫離接觸的位置。心軸52限制了圓片66的橫向運動，而且限制了該圓片沿該心軸軸線的運動。
檢驗表明，進氣面44的弧形孔46所承受的氣壓基本上與過濾器10上流側的氣壓相同。這樣，在端蓋22進氣面和圓片66之間限定的空間處于等氣壓?？?0與空氣過濾器10相毗鄰并且基本上與空氣過濾器10的相同的下流面處于直流連通，該孔30所處的壓力與該空氣過濾器下流側的壓力相同。空氣過濾器10下流側上的壓力經(jīng)過孔30傳送到由基座20和圓片66限定的傳感器12內(nèi)的空間。因此，任何穿過空氣過濾器10的壓差都會穿過圓片66，也就是說，任何這樣的壓差都會導致作用在該圓片上流側上的一個壓力或力，該壓力則會使該圓片沿著心軸52的軸線向著孔30移動。由于該圓片66是由相應的磁性材料制造，因此該圓片會吸引到磁體60上，并且會抵抗沿心軸52的移動。直到作用到該圓片上的由上述壓差所產(chǎn)生的力足以克服由磁體60所產(chǎn)生的磁力時，該圓片才會發(fā)生移動。當克服了該磁力時，圓片66就會向著支柱38移動而移動到如圖4所示的第二位置。在此位置，由箭頭80所表示的空氣經(jīng)弧形孔46流入端蓋22，并經(jīng)過圓片66的圓周進入基座20，進而經(jīng)過支柱38到舌簧片34，又經(jīng)舌簧36到達孔30，經(jīng)孔30進入空氣過濾器10。這個氣流流經(jīng)舌簧36時會產(chǎn)生一種聽得見的音調，該音調可以是悅耳的或者是不和諧的。這種聽得見的信號則提供給操作者一個持續(xù)的提醒，即空氣過濾器10已堵塞，需要更換了。
在更換該空氣過濾器時，可以很容易地從該空氣過濾器上取下傳感器12，并使用膠帶28或其他連接裝置將該傳感器重新連接到一個新的過濾器10上。觀察可知，可以非破壞性地拆下傳感器12的各種固定的和可動的零件來進行清洗，由此，該傳感器的使用壽命可以大大延長。此外，由于傳感器12的費用很低，因此在某些條件下，可以連同該空氣過濾器一同丟掉。
為了給傳感器12的使用提供更多功能，設置了調整經(jīng)過圓片66的壓差閾值的裝置，這對改變該圓片的位置以及激勵舌簧36都是必要的?？梢酝ㄟ^轉動螺塞50來進行調整，當圓片66處于毗鄰凸緣72的第一位置時，轉動該螺塞就會移動緊靠圓片66的磁體60。該磁體離該圓片越遠，將該圓片移動到第二位置所需要的壓差閾值越小。為方便起見，指示器58可以包括設置在端蓋22上的標記，該標記可以標定壓差值。
雖然結合所示實施例使本發(fā)明的原理得以認識，但是對本領域技術人員來講，在本發(fā)明付之應用時，很明顯在不脫離這些原理的范圍內(nèi)還會在結構、安排、比例、元件、材料和組成上有許多修改，以適用于特定環(huán)境和操作需要。
權利要求
1.一種用于在經(jīng)過一個具有上流側和下流側的空氣過濾器的空氣壓差超過預定閾值時產(chǎn)生聽得見的音調的傳感器，其特征在于該空氣傳感器包括(a)用于將所述傳感器連接在該空氣過濾器的上流側的連接裝置；(b)一個位于所述傳感器內(nèi)的第一腔室，該腔室用來檢測和容納一個與該空氣過濾器上流側相同的氣壓；(c)一個位于所述傳感器內(nèi)的第二腔室，該腔室用來檢測和容納一個與該空氣過濾器下流側相同的氣壓；(d)一個在所述傳感器中，響應于在所述第一和第二腔室中氣壓之間的一個預定壓差閾值，可以從一個第一位置移動到一個第二位置的圓片；(e)用于限制所述圓片，使之在超過所述第一和第二腔室之間的壓差閾值時才能移動的限制裝置；(f)用來響應于所述圓片的移動使氣流從所述第一腔室流經(jīng)所第二腔室的通道裝置；和(g)用來響應于流經(jīng)所述第二腔室的氣流產(chǎn)生一個聽得見的音調的發(fā)聲裝置。由此，該聽得見的音調指示人們，經(jīng)過該空氣過濾器的壓差超過了一個預定閾值。
2.如權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述圓片對磁性敏感，且所述限制裝置為一個可磁性吸引所述圓片的磁體。
3.如權利要求
2所述的傳感器，其特征在于該傳感器進而包括用來移動所述圓片的移動裝置，所述移動裝置包括一個心軸，用來沿所述心軸的軸線移動該圓片，所述移動裝置還包括一個設置在所述圓片中的孔，用來貫穿地承接所述心軸。
4.如權利要求
2所述的傳感器，其特征在于該傳感器進而包括用來相對所述圓片的第一位置改變作用在所述圓片上的限制力以改變所述磁體位置的裝置。
5.如權利要求
4所述的傳感器，其特征在于該傳感器進而包括用來移動所述圓片的移動裝置，所述移動裝置包括一個心軸，用來沿所述心軸的軸線移動該圓片，所述移動裝置還包括一個設置在所述圓片中的孔，用來貫穿地承接所述心軸。
6.如權利要求
5所述的傳感器，其特征在于所述移動裝置進而包括一個與所述傳感器配合的塞子，用來將所述磁體連接在所述塞子上的裝置，并且其中所述心軸從所述塞子延伸出來。
7.如權利要求
6所述的傳感器，其特征在于該傳感器進而包括螺旋裝置用來將所述塞子與所述傳感器配合，還包括用來指示所述塞子與所述傳感器配合程度的裝置，該配合程度為由所述限制裝置所提供的限制作用的結果。
8.如權利要求
6所述的傳感器，其特征在于所述第二腔室包括一個孔用來排出流經(jīng)所述第二腔室的氣流，并且其中所述發(fā)聲裝置包括至少一個對流經(jīng)所述孔的氣流敏感的舌簧，用來產(chǎn)生聽得見的音調。
9.如權利要求
8所述的傳感器，其特征在于所述發(fā)聲裝置包括若干個用來響應于該氣流產(chǎn)生若干個音調的舌簧。
10.如權利要求
8所述的傳感器，其特征在于該傳感器進一步包括一個連接在所述第二腔室中的片，用來支承至少一個所述舌簧。
11.如權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述第二腔室包括一個孔用來排出流經(jīng)所述第二腔室的氣流，并且其中所述發(fā)聲裝置包括至少一個對流經(jīng)所述孔的氣流敏感的舌簧，用來產(chǎn)生聽得見的音調。
12.如權利要求
9所述的傳感器，其特征在于所述發(fā)聲裝置包括若干個用來響應于該氣流產(chǎn)生若干個音調的舌簧。
13.如權利要求
1所述的傳感器，其特征在于該傳感器進而包括用來改變由所述限制裝置提供的抵卸所述圓片的運動的限制程度的裝置。
14.一種用來通過檢測一個空氣過濾器上流和下流側壓差來傳感和提供一個表示該空氣過濾器所夾帶的顆粒物質的程度的指示的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟(a)檢測該空氣過濾器上流側的氣壓，并將其傳給一個圓片的一側;(b)檢測該空氣過濾器下游側的氣壓，并將其傳給該圓片的另一側;(c)響應于該圓片兩側所提供的大于一個預定壓差閾值的壓差，將該圓片從一個第一位置移動到一個第二位置;(d)作為該壓差閾值的一個函數(shù)，限制該圓片從該第一位置到該第二位置的移動運動。(e)調整響應于使該圓片從該第一位置到第二位置的移動的該壓差的氣流;和(f)響應于超過該壓差閾值的氣流，產(chǎn)生一個聽得見的音調。
15.如權利要求
14所述的方法，其特征在于該方法進一步包括作為改變該壓差閾值的函數(shù)的所述限制步驟的修改運用的步驟。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種用于空氣過濾器的氣流流速傳感器，當由于過濾器的阻塞使經(jīng)過該過濾器的氣流流速降低而導致作用在該傳感器上的壓差超過預定閾值時，該傳感器可以產(chǎn)生一種聽得見的聲音。
文檔編號B01D46/44GK87105271SQ87105271
公開日1988年4月13日 申請日期1987年8月1日
發(fā)明者巴利N·荷羅維茨 申請人:濾器警報公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan