專利名稱：液體污染物檢測設備的制作方法
液體污染物檢測設備
背景技術：
對于幾乎所有內燃機交通工具(例如機動車、飛機和快艇)來說，在 液體燃料中包含的少量水會降低內燃機的性能。在液體燃料中過多的水可 引起燃燒故障，并導致以設備和/或人的生命為代價的災難性故障。
7JM艮容易通過自然手段(例如冷凝)或通itA為失誤引入到液體燃料 箱中。燃料系統(tǒng)行業(yè)特別關注于防止水進入交通工具燃料箱和燃料系統(tǒng)。 許多燃料系統(tǒng)被設計為結合過濾器/精制器/處理器，其用于在箱體填充期間 去除水和/或顆粒。水可由于冷凝和周圍溫度改變而聚集到存儲箱中。需要 附加的隨交通工具攜帶的過濾系統(tǒng)，以保證在將燃料傳送給引擎燃燒之前 從燃料去除所有水。盡管燃料過濾系統(tǒng)的功能在于有效去除水，還已知地， 這些過濾元件會由于燃料自身中過多的水和/或其他污染物而性能降低。
目前，在燃料系統(tǒng)過濾行業(yè)中使用著多種現(xiàn)有7jC檢測設備。許多的這
些現(xiàn)有設計利用了與最常見的基于石油的液體燃料相比水的更高的密度。 其他設計利用水的導電性來實現(xiàn)表示存在水的電路。在從燃料中過濾水時， 水聚集在燃料箱的最低點，通常在過濾容器的底部。7jC檢測設備正是安裝 在這個位置處?，F(xiàn)有的檢測設備通常可分為機械設備或電設備。
最常用類型的機^r測設備包括浮標。浮標的重量設計為，使其不會
漂浮在純燃料中。因此，在用純燃料填充箱體時，浮標將停留在下部位置。 在聚集了足夠的污染水時，浮標漂浮起來并觸發(fā)警報和/或關閉。 設計 的缺陷在于其具有可容易地受到水中常見的污染物堵塞的多個移動部件， 在惡劣環(huán)境中水聚集在燃料箱或過濾容器的底部。
最常用類型的電水檢測器利用相對于非導電燃料的水的導電性，作為 檢測所聚集水的存在的手段。這是在相對清潔環(huán)境中檢測水的有效手段。然而，在與水混合時，石油燃料提供細菌微生長的良好環(huán)境。這種細菌能 夠在水檢測器上形成電絕緣膜，其使得感測電極與水隔離，使得檢測器無 效。
現(xiàn)有水檢測器設計的其他缺點是燃料行業(yè)通常需要對檢測器進行定期 認證測試，以保證其適當功能。對于大部分現(xiàn)有技術的水檢測器來說，將 水引入燃料系統(tǒng)中，以執(zhí)行真實的功能測試。這種實踐與從燃料系統(tǒng)去除 水的需求相矛盾。本行業(yè)不情愿執(zhí)行這個行為，但是由于缺少更好的選擇， 常常不得不接受。
因此，需要一種污染物檢測i殳備，其具有少量的會受到污染物堵塞的 移動部分，以及不容易受到由于感測電極上細菌生長的故障的影響。此夕卜， 需要一種污染物檢測設備，其消除為了真實功能測試而不得不將水引入燃
料系統(tǒng)的不良實踐。這種新式污染物檢測設備必須具備在燃料/7jC分離容器
中聚集過多污染物時向燃料系統(tǒng)操作員提供警報的有效手段。利用附加的 控制子系統(tǒng)，這個檢測設備還可以使燃料系統(tǒng)禁用，以防止有故障的過濾 元件將水傳遞到下游。本發(fā)明實現(xiàn)了這些需求，并提供了其他相關優(yōu)點。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種設置在基液中的污染物檢測器，用于檢測污染液體的
存在。所述污染物檢測器包括導電外殼；導電核，其滑動地^:置在所述 外殼中；導電傳感器探頭，其以非導電關系從所述核延伸；對所述傳感器 探頭提供電荷并對所述核和外殼提供相反電荷，以通過所述基液創(chuàng)建閉場 環(huán)的機構；測量在所述外殼的所述傳感器探頭附近的所述基液的局部電容 的機構；以及響應于所測量的局部電容的改變生成警才艮信號，以表示在所 述基液中存在的污染液體超過預設閾值的機構。
所述外殼從所述核的近端延伸并超出所述核的遠端，并且所述外殼被 配置為，使得所述傳感器探頭以非導電關系延伸出所述外殼的遠端。在所 述核的近端和所述外殼之間的軸封(sliding seal)防止液體泄露。
傳感器帽安裝在所述傳感器探頭的延伸出所述外殼的那一部分上；以及彈簧使得所述傳感器探頭從所述外殼偏置。該彈簧與傳感器帽一起將傳 感器探頭保持在離外殼固定的距離處。在所述傳感器帽和所述外殼之間的 絕緣墊圏4果持傳感器探頭與外殼電絕緣。在外殼中與傳感器探頭鄰近的兩 個或更多個開口允許液體流入外殼中到達傳感器探頭。
在所述核和所述傳感器探頭之間的絕緣封盒保持二者的電隔離。此外， 絕緣體也保持傳感器探頭從所述核電隔離。在優(yōu)選實施例中，所述基液包 括燃料，所述污染液體包括水。
污染物檢測器可用在一種檢測在基液中存在污染液體的處理中，該處
理包括以下步驟
O在包含所述基液的箱體中設置污染物檢測器，其具有導電核、以非 導電關系從所述核延伸的傳感器探頭、以及與所述傳感器探頭電連接的電 路板；
o對于所述電路板施加電能；
o在所述傳感器探頭中產(chǎn)生電荷以及在所述核中產(chǎn)生相反電荷，以創(chuàng) 建穿過所述基液的閉場環(huán)；
O測量在所述傳感器探頭和所述核附近的所逸基液的局部電容；以及
o響應于所測量的局部電容的改變生成警才艮信號，以表示在所述基液 中存在的污染液體超過預設閾值。
所述污染物檢測器還可包括導電外殼，所述核可滑動地設置于其中， 并且所述傳感器探頭以非導電關系設置于其中。通過所述外殼，所述產(chǎn)生 步驟包括以下步驟在所述外殼中產(chǎn)生相反的電荷；所述測量步驟包括以 下步驟測量通過所述外殼的所述基液的電容。
所述污染物檢測器垂直地安裝在所述箱體的底壁中，或水平地安裝在 所述箱體的側壁中。在優(yōu)選實施例中，所述基液包括燃料，所述污染液體 包括水。優(yōu)選地，所述電路板包含在所述核中，以及從所述箱體外部的電 源提供所述電能。
可通過將傳感器探頭從外殼偏置預設距離來實現(xiàn)污染物檢測器的測 試。然后，將傳感器探頭沿偏置方向相反的方向推動到距外殼預定距離內。響應于所測量到的局部電容，生成警才艮信號。對傳感器探頭的推動改變了 傳感器探頭和外殼之間的局部電容，使得該局部電容達到當所述傳感器探 頭從所述外殼偏置設定距離并且在所述基液中的污染液體的量大于所述預 設閾值時的局部電容。
根據(jù)以下具體實施方式
并結合附圖，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得 清楚，其中各附圖通過舉例的方式示出了本發(fā)明原理。


附圖示出了本發(fā)明。在這些示圖中 圖l是實現(xiàn)本發(fā)明的污染物檢測器的導電核的截面圖； 圖2是類似于圖1的截面圖，示出滑動地設置在外殼中的導電核； 圖3是安裝在燃料箱底部的圖2的污染物檢測器的部分截面圖； 圖4是類似于圖3的部分截面圖，示出安裝在燃料箱側壁的污染物檢 測器；以及
圖5是類似于圖3的部分截面圖，示出在測試模式下安裝在燃料箱底 壁中的污染物檢測器。
M實施方式
本發(fā)明涉及一種污染物檢測器10，用于檢測在基液中存在的污染液 體。以下具體的具體描述將結合燃料系統(tǒng)的水檢測設備來描述檢測器10， 所述燃料系統(tǒng)的水檢測設備用于檢測在燃料箱底部聚集的水的存在。然而， 本發(fā)明的原理也適用于在除了燃料之外的基液中檢測除了水之外的污染物 的系統(tǒng)。
如圖1和2所示，污染物檢測器10主要包括在導電外殼14中的導電 核12。檢測器10包括軸封16，其鄰近檢測器10的近端；并且外殼14 包括 一個或多個開口 18，其鄰近檢測器10的遠端。
導電核12具有傳感器探頭22，其以非導電關系從核12延伸；以及 電路板24，其電連接至傳感器探頭22。配置核12，使其緊密地固定在檢測器10的外殼14的內部。傳感器探頭22設置在核12的遠端，使得至少 傳感器探頭22的一部分在核12的外部。絕緣封盒28設置為環(huán)繞在核12 和傳感器探頭22之間的結合處。密封30和32產(chǎn)生流體密封，其防止任何 流體流入核12的內部。
電路板24設置在核12的內部，并電連接至傳感器探頭22。電路板24 還通過導線34或本領域公知的其他手段電連接至連接器組件26。連接器 組件26設置在核12的近端，并通過固件36保持在適當位置。絕緣體38 設置在核12的內部，以將傳感器探頭22和電路板24從核12絕緣。絕緣 封盒28也有助于此處的電絕緣。絕緣體38和絕緣封盒28由介電材料構成。
核12和外殼14都是導電的。然而，本發(fā)明不需要電流經(jīng)過核12、外 殼14或基液。核12和外殼14彼此具有相對較低的電容，這樣有助于生成 如下所述的閉場環(huán)。
彈簧40設置在外殼14中，處于外殼的遠端和核12的遠端之間。至 少傳感器探頭22的一部分延伸到外殼14的遠端之外。傳感器帽42附加在 傳感器探頭22的延伸到外殼14的遠端之外的所述部分上。絕緣墊圏44 位于傳感器帽42和外殼14之間，以保持傳感器探頭與外殼14和核12電 絕緣。彈簧40與傳感器帽42 —起使得傳感器探頭22從外殼14偏置固定 距離。如下所述，為了污染物檢測器10的運行，這個固定距離的偏置是必 須的。
如圖3和4所示，污染物檢測器10可安裝在燃料箱46的底壁或側壁 中。當檢測設備組件10安裝在燃料箱46中時，在外殼14的遠端的開口 18允許液體燃料或液體水到達傳感器探頭22。在絕緣封盒28中的密封30 和32防止燃料或水進入核12的內部，從而防止影響到其中的電子部件。 在外殼中的軸封16防止外殼14和核12之間的任何外部泄露。
在操作中，通過連接器組件26向電路板24提供電能。電子電路板24 產(chǎn)生到達傳感器探頭22的電荷以及到達核12和外殼14的相反電荷。在一 方面的傳感器探頭22以及在另一方面的核12和外殼14起到感測電極的功 能。具有相反電荷的這些感測電極通過在他們附近的液體燃料有源地形成"閉場環(huán)"。利用"閉場環(huán)"，電路板24通過在感測電極附近的液體測量 電容。在純燃料存在時，由電路板24測量的電容是已知值。當水聚集在燃 料箱中并且水位到達離傳感器探頭22以及核12/外殼24的很近的位置時， 電路板24測量到局部電容的改變。當電容改變了預定幅度時，表示存在太 多的水，電路板24生成通過連接器組件26到達外部警才艮系統(tǒng)(未示出) 的輸出警報信號。
污染物水不需要實際接觸傳感器探頭22或核12/外殼24。因為使用閉 場環(huán)測量電容，所以可在7jC位僅接近傳感器探頭22或核12/外殼24時就生 成警報輸出信號。正是這一特征使得，即使感測電^Lt蓋有細菌微生長的 膜、污染物、腐蝕等，電路板24也能夠檢測水的存在。本發(fā)明的水檢測功 能僅通過電子裝置來執(zhí)行，而不需要任何機械移動部分。
在本發(fā)明的測試才莫式中，將污染物檢測器10 i殳計為結合了一種測試特 征，該測試特征用于仿真在感測電極附近存在水，而不需要實際引入水。 如在運行才莫式中所述，電路板24測量局部電容的任何變化，以確定在感測 電極附近水的存在?？赏ㄟ^改變傳感器探頭22和外殼14之間的距離來仿 真局部電容的變化。如圖5所示，可將核12向外殼14沿彈簧40產(chǎn)生的偏 置相反的方向推動。在傳感器探頭22到達接近外殼14的預定距離內時， 在傳感器探頭22和外殼14之間的局部電容達到在存在水的情況下在檢測 器10的運行模式下測量的電容。在這個測試才莫式下，通過電路板24將輸 出信號發(fā)送至外部警報系統(tǒng)，以仿真在燃料箱46中檢測到過多聚集的水。 因此，在不需要向燃料箱46引入水的情況下，可實現(xiàn)檢測設備組件的測試。
在本發(fā)明中的外殼14的功能是便于在不需要向燃料箱46引入水的情 況下測試污染物檢測器10。在不需要測試的情形下，可獨立地將核12用 作污染物檢測器10,而不需要包括外殼14。在這種情況下，傳感器核12 可直接安裝在燃料箱46中。
如上所述，本發(fā)明的污染物檢測器10可用于檢測在一種液體中存在任 何另一種不期望的液體。對于可適用的^t術，各主體液體必須具有以下物 理和電屬性o各液體一定不能彼此溶解；
o各液體必須具有不同密度，從而他們可通過重力彼此分離；以及 o各液體必須具有不同電屬性。
在箱體46中的污染物檢測器10的位置必須根據(jù)主體液體的相對密度 而改變。如果基液的密度大于污染物液體，則污染物液體將漂浮在基液的 頂部。在這種情況下，需要將污染物檢測器10設置在箱體46中接近污染 物液體將來所處的區(qū)域附近。
盡管為了說明的目的詳細描述了本發(fā)明的各個實施例，但是在不脫離 本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以進行各種修改。
權利要求
1.一種檢測在基液中存在污染液體的方法，包括以下步驟在包含所述基液的箱體中設置污染物檢測器，其具有導電核、以非導電關系從所述核延伸的傳感器探頭、以及與所述傳感器探頭電連接的電路板；對于所述電路板施加電能；在所述傳感器探頭中產(chǎn)生電荷以及在所述核中產(chǎn)生的相反電荷，以產(chǎn)生通過所述基液的閉場環(huán)；測量在所述傳感器探頭和所述核附近的所述基液的局部電容；以及響應于所測量的局部電容的改變生成警報信號，以表示在所述基液中存在的污染液體超過預設閾值。
2. 如權利要求1所述的方法，包括導電外殼，其中所述核以導電 關系可滑動地"^殳置在該外殼中。
3. 如權利要求2所述的方法，其中所述產(chǎn)生步驟包括在所述外殼中 產(chǎn)生相反電荷的步驟。
4. 如權利要求3所述的方法，其中所述測量步驟包括以下步驟測 量在所述傳感器探頭和所述外殼附近的所述基液的電容。
5. 如權利要求1所述的方法，其中所述污染物檢測器垂直地安裝在 所述箱體的底壁中。
6. 如權利要求1所述的方法，其中所述污染物檢測器水平地安裝在 所述箱體的側壁中。
7. 如權利要求1所述的方法，其中所述基液包括燃料，所述污染液 體包括水。
8. 如權利要求l所述的方法，其中所述電路板設置在所述核中。
9. 如權利要求1所述的方法，其中從所述箱體外部的電源提供所述 電能。
10. 如權利要求2所述的方法，還包括以下步驟將所述傳感器探頭從所述外殼偏置設定距離；將所述傳感器探頭與所述偏置相反地推動以到ii^巨所述外殼預定距離 內；以及響應于所測量的局部電容生成警纟艮信號。
11. 如權利要求10所述的方法，其中所述推動步驟改變所述傳感器 探頭和所述外殼之間的局部電容，使得該局部電容達到當所述傳感器探頭從所述外殼偏置設定距離并且在所述基液中的污染液體的量大于所述預設 閾值時的局部電容。
12. —種檢測在燃料基液中存在水的方法，包括以下步驟 在包含所述燃料的箱體中設置污染物檢測器，其具有導電核；導電外殼，所述核以導電關系可滑動地設置在該外殼內；以非導電關系從所述 核延伸的傳感器探頭；以及與所述傳感器探頭電連接的電路板； 對于所述電路板施加電能；在所述傳感器探頭中產(chǎn)生電荷以及在所述外殼中產(chǎn)生相反的電荷，以產(chǎn)生通過所述燃料的閉場環(huán)；測量在所述傳感器探頭和所述外殼附近的所述燃料的局部電容；以及 響應于所測量的局部電容的改變生成警才艮信號，以表示在所述燃料中存在的水超過預設閾值。
13. 如權利要求12所述的方法，其中所述污染物檢測器垂直地安裝 在所述箱體的底壁中。
14. 如權利要求12所述的方法，其中所述污染物檢測器水平地安裝 在所述箱體的側壁中。
15. 如權利要求12所述的方法，其中所述電路板設置在所述核中。
16. 如權利要求12所述的方法，其中從所述箱體外部的電源提供所 述電能。
17， 如權利要求12所述的方法，還包括以下步驟 將所述傳感器探頭從所述外殼偏置設定距離；將所述傳感器探頭與所述偏置相反地推動以到&巨所述外殼預定i 巨離內；以及響應于所測量的局部電容生成警報信號。
18. 如權利要求17所述的方法，其中所述推動步驟改變所述傳感器 探頭和所述外殼之間的局部電容，使得該局部電容達到當所述傳感器探頭 從所述外殼偏置設定距離并且所述燃料中的水的量大于預設閾值時的局部 電容。
19. 一種設置在基液中的污染物檢測器，用于檢測污染液體的存在， 包括導電外殼；導電核，其以導電關系可滑動地設置在所述外殼中；導電傳感器探頭，其以非導電關系從所述核延伸；對所述傳感器探頭提供電荷并對所述核和外殼提供相反電荷，以產(chǎn)生 通過所述基液的閉場環(huán)的機構；測量在所述傳感器探頭和所述外殼附近的所述基液的局部電容的機 構；以及響應于所測量的局部電容的改變生成警報信號，以表示在所述基液中 存在的污染液體超過預設閾值的機構。
20. 如權利要求19所述的污染物檢測器，其中所述外殼從所述核的 近端延伸并超出所述核的遠端，所述外殼配置為使得所述傳感器探頭以非 導電關系延伸出所述外殼的遠端。
21. 如權利要求19所述的污染物檢測器，還包括軸封，其在所述 核和所述外殼之間，鄰近所述核的近端。
22. 如權利要求19所述的污染物檢測器，還包括傳感器帽，其安 裝在所述傳感器探頭的延伸出所述外殼的部分上；以及彈簧，其使得所述 傳感器探頭從所述外殼偏置。
23. 如權利要求22所述的污染物檢測器，還包括絕緣墊圏，其在 所述傳感器帽和所述外殼之間。
24. 如權利要求19所述的污染物檢測器，在所述外殼中還包括至少兩個開口，其鄰近所述傳感器探頭。
25. 如權利要求19所述的污染物檢測器，還包括絕緣封盒，其在 所述核和所述傳感器探頭之間。
26. 如權利要求19所述的污染物檢測器，還包括絕緣體，其在所 述核和所述傳感器探頭之間。
27. 如權利要求19所述的污染物檢測器，其中所述基液包括燃料， 所述污染液體包括水。
全文摘要
一種設置在基液中的污染物檢測器，用于檢測污染液體的存在，包括導電核；以非導電關系從所述核延伸的導電傳感器探頭；以及在所述核中的電路板。所述電路板電連接至所述傳感器探頭，并與所述核電絕緣。對于所述核施加的電能產(chǎn)生用于測量基液的局部電容的閉場環(huán)。當在基液中存在足夠的污染液體以改變局部電容時，發(fā)出警報聲，以表示污染液體的存在。
文檔編號G01R27/08GK101636660SQ200780050274
公開日2010年1月27日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權日2007年1月22日
發(fā)明者B·R·邁諾特, T·A·多爾頓, T-Y·翁 申請人:科斯塔梅薩市阿爾戈技術公司