專利名稱：流體傳感器及其檢測流體的流動狀態(tài)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對流體的流動狀態(tài)進行檢測的流體傳感器。
背景技術：
流體傳感器要求將流體的流動狀態(tài)或靜止狀態(tài)以電信號的形式輸出，從而可以通過儀器檢識該信號，并通過儀表顯示出來，以達到自動檢測、或在故障時自動報警的目的。在流體檢測領域，目前缺乏結構簡單、并且可以有效地檢測流體的流動狀態(tài)的傳感器。傳統(tǒng)的流量計用于測量流體的流量，盡管可用于檢測流體的流動狀態(tài)，但有明顯的缺陷。其一，由于通常采用葉輪等轉動部件作為檢測器件，對于流速慢、粘度高的流體 (例如潤滑系統(tǒng)中油脂)的測量可靠性將大大降低；其二，此類傳感器體積較龐大，對于狹小空間的應用場合，并不適合；其三，制造精度要求高，導致造價偏高，不適合低成本、大批量的應用。在汽車、機械等集中潤滑領域中，目前缺乏結構簡單，并且可以有效地檢測分油管路中油脂流動狀態(tài)的流體傳感器。為了適應特殊的狹小的工作環(huán)境，要求該流體傳感器的體積不宜過大。為了保證應用的可靠性，要求其結構盡量簡單。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種流體傳感器，可以適用于任何流體(包括流速慢、粘度高的流體)，并能適應頻繁的流動和靜止切換，信號輸出可靠。為此，本發(fā)明還要提供所述流體傳感器對流體的流動狀態(tài)進行檢測的方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明流體傳感器包括殼體，其側面具有一凹槽；其一端具有流體入口 ；其另一端具有流體出口 ；在殼體內部具有連接流體入口和流體出口的流道；所述流道包括連通的第一腔體和第二腔體；第二腔體的截面形狀完整覆蓋第一腔體的截面形狀且更大；溢流閥芯，可滑動地固定于第一腔體和第二腔體中；磁鐵，可滑動地固定于第二腔體中，且緊挨著溢流閥芯；限位螺栓，設置在殼體具有流體出口的那一端；復位彈簧，固定在磁鐵和限位螺栓之間；霍爾傳感器，設置在殼體側面的凹槽中。所述流體傳感器的檢測方法為初始狀態(tài)下，溢流閥芯的一端緊挨著第一腔體的一端端面，溢流閥芯的另一端與磁鐵相接觸；當流體從流體入口進入，流體擠壓著溢流閥芯和磁鐵一起向第二腔體的方向運動，當溢流閥芯完全進入到第二腔體時，流體從溢流閥芯與第二腔體的內壁之間的縫隙中流出，接著又從磁鐵和第二腔體的內壁之間的縫隙流出，并經過磁鐵旁側、復位彈簧旁側，從流體出口中流出；這一過程中，流體始終擠壓著溢流閥芯和磁鐵，磁鐵又使復位彈簧呈現(xiàn)被壓縮的狀態(tài)；當流體停止從流體入口中進入，被壓縮的復位彈簧擠壓著磁鐵和溢流閥芯一起向著第一腔體的方向運動，直至溢流閥芯的一端緊挨著第一腔體的一端端面；在上述過程中，霍爾傳感器通過檢測磁鐵的磁性信號的大小強弱而獲知磁鐵的位置，從而得知流體是否經過流道。本發(fā)明流體傳感器通過巧妙設計的兩個腔體的形狀，使流體從流動狀態(tài)到靜止狀態(tài)后，整個系統(tǒng)可以盡快恢復到初始狀態(tài)，從而使傳感器可靠地迎接下一次檢測。該流體傳感器可以適應任何種類的流體，尤其適用于流速慢、粘度高的液體，例如汽車、機械等集中潤滑領域中潤滑油脂的流動狀態(tài)檢測。其還具有體積小、易安裝、成本低廉等特點。


圖1是本發(fā)明流體傳感器的一個實施例的剖面示意圖；圖加是圖1中A-A向剖面示意圖；圖2b是圖加中的第二腔體20b的示意圖；圖2c是圖加中的磁鐵41的示意圖；圖3a是圖1中B_B向剖面示意圖(不包括霍爾傳感器50)；圖北是圖3a中的第一腔體20a的示意圖；圖3c是圖3a中的溢流閥芯31的示意圖。圖中附圖標記說明10為流體傳感器；11為殼體；20為流道；20a為第一腔體；20b為第二腔體；21為流體入口 ；22為流體出口 ；31為溢流閥芯；31a、31b為溢流閥芯兩端的倒角；31c為均壓槽； 41為磁鐵；42為限位螺栓；43為復位彈簧；50為霍爾傳感器。
具體實施例方式請參閱圖1，這是本發(fā)明流體傳感器的一個實施例。該流體傳感器10具有殼體11， 在殼體11的一端具有流體入口 21，另一端具有流體出口 22。流體入口 21和流體出口 22 之間、且在殼體11內部具有容納流體經過的流道20。流道20至少包括有相互連通的第一腔體20a和第二腔體20b，后者的截面積較大，因此第二腔體20b在與第一腔體20a相連通處仍具有部分底面。本發(fā)明要求第二腔體20b的截面形狀完整包含第一腔體20a的截面形狀，并在此基礎上有所增加。將第二腔體20b的截面形狀與第一腔體20a的截面形狀相增加的部分稱為新增截面。這樣與第一腔體20a的截面形狀相適應的部件可以自由滑動在第一腔體20a 和第二腔體20b之中，而與所述新增截面的部分或全部相適應的部件只能自由滑動在第二腔體20b中不能滑動到第一腔體20a中。優(yōu)選地，第一腔體20a呈圓柱體，其橫截面形狀如圖北所示。第二腔體20b呈圓柱體和長方體相結合，其橫截面形狀如圖2b所示。這兩個腔體20a、20b中的圓柱體的軸在同一條直線上，或者可以理解為第一腔體20a的圓柱體延伸到第二腔體20b中。在第一腔體20a中具有溢流閥芯31，該溢流閥芯31的一端抵住第一腔體20a的一端端面，該溢流閥芯31的另一端與磁鐵41相接觸。在溢流閥芯31的外側壁具有多道均壓槽31c，如圖3c所示。該均壓槽既可保證溢流閥芯31在第一腔體20a和第二腔體20b內穩(wěn)定滑動，又為流體提供了一條溢流通道。優(yōu)選地，溢流閥芯31的兩端都具有倒角部位31a、31b，如圖1所示。所述溢流閥芯31的截面形狀小于或等于第一腔體20a的截面形狀(即第一腔體20a的截面形狀完整包含溢流閥芯的截面形狀)。優(yōu)選地，溢流閥芯31的截面形狀與第一腔體20a的截面形狀相適應，因而溢流閥芯31可滑動地限定在第一腔體20a和第二腔體20b中。例如，溢流閥芯31大致呈圓柱體，其橫截面形狀如圖3c所示。溢流閥芯31上的均壓槽31c與其中軸線相平行。在第二腔體20b中具有磁鐵41，磁鐵41的一側與溢流閥芯31的另一端相接觸。 在殼體11的另一端處具有限位螺栓42，在該限位螺栓42上開設有一個或多個通孔作為流體出口 22。復位彈簧43固定在磁鐵41和限位螺栓42之間，且位于第二腔體20b中。當磁鐵41與溢流閥芯31相接觸、且溢流閥芯31緊挨著第一腔體20a的一端端面時，復位彈簧43呈未壓縮也未拉伸的正常狀態(tài)。該正常狀態(tài)的復位彈簧43的彈性力迫使磁鐵41和溢流閥芯31相接觸并緊壓。優(yōu)選地，磁鐵41呈長方體，其橫截面形狀如圖2c所示。限位螺栓42呈圓柱體。所述磁鐵41的截面形狀包含有所述新增截面的部分或全部，因而磁鐵41僅可滑動地限定在第二腔體20b中，而無法滑動到第一腔體20a中。在殼體11的側面還具有一個凹槽，其中設有霍爾傳感器50，用來檢測磁鐵41的磁性信號并轉換為電信號輸出。上述流體傳感器的工作原理如下。初始狀態(tài)下，溢流閥芯31的一端(右端)緊挨著第一腔體20a的一端(右端)端面，磁鐵41與溢流閥芯31的另一端(左端)相接觸。復位彈簧43呈未壓縮也未拉伸的正常狀態(tài)。當有流體(尤其是液體)從流體入口 21進入流道20，并進入第一腔體20a時，小部分的流體從溢流閥芯31側壁的均壓槽31c中流出，如圖3a所示；大部分的流體則擠壓著溢流閥芯31向左運動，溢流閥芯31又擠壓著磁鐵41向左運動。當溢流閥芯31完全進入到第二腔體20b時，溢流閥芯31與第二腔體20b的內壁之間的縫隙遠大于溢流閥芯31側壁的均壓槽，如圖2b和圖3c所示。流體從該縫隙中流出。接著，流體又從磁鐵41和第二腔體20b的內壁之間的縫隙流出，如圖加所示；并經過磁鐵41旁側、復位彈簧43旁側，從限位螺栓42上的流體出口 22中流出。這一過程中，流體始終擠壓著溢流閥芯31和磁鐵41， 磁鐵41又使復位彈簧43呈現(xiàn)被壓縮的狀態(tài)。當流體停止從流體入口 21中進入，則溢流閥芯31不再受到流體的壓力。在被壓縮的復位彈簧43的作用下，磁鐵41向右運動并擠壓溢流閥芯31 —起向右運動，直至溢流閥芯31的一端(右端)緊挨著第一腔體20a的一端(右端)端面。復位彈簧43恢復為初始狀態(tài)下的未被壓縮也未被拉伸的狀態(tài)。這一過程中，第一腔體20a內殘留的小部分流體通過溢流閥芯31側壁的均壓槽31c流出。在上述流體開始經過流道20并最終停止的過程中，霍爾傳感器50通過檢測磁鐵 41的磁性信號的大小強弱而獲知磁鐵41的位置。優(yōu)選地，將霍爾傳感器50設置在與初始狀態(tài)下的磁鐵41最近的位置，從而在初始狀態(tài)下可檢測到最強的磁性信號。當磁性信號變弱，則表示磁鐵41遠離霍爾傳感器50，同時表示有流體經過。當磁性信號重新回到最強，則表示磁鐵41回歸初始狀態(tài)下的原位，同時表示沒有流體經過。 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限定本發(fā)明。對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種流體傳感器，其特征是，包括殼體，其側面具有一凹槽；其一端具有流體入口 ；其另一端具有流體出口 ；在殼體內部具有連接流體入口和流體出口的流道；所述流道包括連通的第一腔體和第二腔體；第二腔體的截面形狀完整覆蓋第一腔體的截面形狀且更大；溢流閥芯，可滑動地固定于第一腔體和第二腔體中；磁鐵，可滑動地固定于第二腔體中，且緊挨著溢流閥芯；限位螺栓，設置在殼體具有流體出口的那一端；復位彈簧，固定在磁鐵和限位螺栓之間；霍爾傳感器，設置在殼體側面的凹槽中。
2.根據權利要求1所述的流體傳感器，其特征是，所述溢流閥芯的截面形狀小于或等于第一腔體的截面形狀。
3.根據權利要求1所述的流體傳感器，其特征是，所述磁鐵的截面形狀包含所述第二腔體比第一腔體新增截面的部分或全部。
4.根據權利要求1所述的流體傳感器，其特征是，所述溢流閥芯的兩端具有倒角部位。
5.根據權利要求1所述的流體傳感器，其特征是，所述溢流閥芯的外側壁上具有均壓槽，所述均壓槽與溢流閥芯的中軸線相平行。
6.根據權利要求1所述的流體傳感器，其特征是，所述限位螺栓上設有一個或多個通孔，這些通孔作為流體出口。
7.如權利要求1所述的流體傳感器檢測流體的流動狀態(tài)的方法，其特征是，所述方法為初始狀態(tài)下，溢流閥芯的一端緊挨著第一腔體的一端端面，溢流閥芯的另一端與磁鐵相接觸；當流體從流體入口進入，流體擠壓著溢流閥芯和磁鐵一起向第二腔體的方向運動，當溢流閥芯完全進入到第二腔體時，流體從溢流閥芯與第二腔體的內壁之間的縫隙中流出， 接著又從磁鐵和第二腔體的內壁之間的縫隙流出，并經過磁鐵旁側、復位彈簧旁側，從流體出口中流出；這一過程中，流體始終擠壓著溢流閥芯和磁鐵，磁鐵又使復位彈簧呈現(xiàn)被壓縮的狀態(tài)；當流體停止從流體入口中進入，被壓縮的復位彈簧擠壓著磁鐵和溢流閥芯一起向著第一腔體的方向運動，直至溢流閥芯的一端緊挨著第一腔體的一端端面；在上述過程中，霍爾傳感器通過檢測磁鐵的磁性信號的大小強弱而獲知磁鐵的位置， 從而得知流體是否經過流道。
8.根據權利要求7所述的流體傳感器檢測流體的流動狀態(tài)的方法，其特征是，當流體從流體入口進入，流體擠壓著溢流閥芯向第二腔體的方向運動的過程中，部分流體從溢流閥芯側壁的均壓槽中流出。
9.根據權利要求7所述的流體傳感器檢測流體的流動狀態(tài)的方法，其特征是，當流體停止從流體入口進入，溢流閥芯向第一腔體的方向運動的過程中，第一腔體內殘留的流體通過溢流閥芯側壁的均壓槽流出。
10.根據權利要求7所述的流體傳感器檢測流體的流動狀態(tài)的方法，其特征是，霍爾傳感器設置在與初始狀態(tài)下的磁鐵最近的位置，從而在初始狀態(tài)下檢測到最強的磁性信號；當磁性信號變弱，則表示磁鐵遠離霍爾傳感器，同時表示有流體經過； 當磁性信號重新回到最強，則表示磁鐵回歸初始狀態(tài)下的原位，同時表示沒有流體經過。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流體傳感器，包括殼體，其側面具有一凹槽；其一端具有流體入口；其另一端具有流體出口；在殼體內部具有連接流體入口和流體出口的流道；所述流道包括連通的第一腔體和第二腔體；第二腔體的截面形狀完整覆蓋第一腔體的截面形狀且更大。溢流閥芯，可滑動地固定于第一腔體和第二腔體中。磁鐵，可滑動地固定于第二腔體中，且緊挨著溢流閥芯。限位螺栓，設置在殼體具有流體出口的那一端。復位彈簧，固定在磁鐵和限位螺栓之間?；魻杺鞲衅鳎O置在殼體側面的凹槽中。該流體傳感器可以適應任何種類的流體，尤其適用于流速慢、粘度高的液體，例如潤滑油脂的流動狀態(tài)檢測。其還具有體積小、易安裝、成本低廉等特點。
文檔編號G01P13/00GK102519526SQ20111040283
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者張維國, 袁宇 申請人:上海三浪車輛部件有限公司