專利名稱：可伸縮的傳感器裝置的制作方法
加熱，通風(fēng)及類似的系統(tǒng)經(jīng)常配有控制回路，它包括傳感器，以對(duì)參數(shù)，如，加熱或冷卻液的溫度，或環(huán)境中濕氣的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還包括矯正單元，如加熱器，和控制電路，用于將檢測(cè)到的參數(shù)與要求的門限進(jìn)行比較，并且基于比較的結(jié)果對(duì)矯正單元進(jìn)行控制。
加熱和通風(fēng)系統(tǒng)中使用的普通傳感器是熱敏電阻，直接放在通風(fēng)道中，或放在裝在水箱或泵中的容器(Pocket)里。為了將熱敏電阻放置在其溫度要被監(jiān)測(cè)的流體里，傳感器裝在固定的空心測(cè)桿的一端上，連接電路從傳感器經(jīng)過(guò)桿體到達(dá)在測(cè)桿相對(duì)端的接線盒。對(duì)于不同應(yīng)用場(chǎng)合，需要有不同的測(cè)桿，以正確地將傳感器元件放在流程中。通常，300mm和450mm長(zhǎng)的測(cè)桿用于通風(fēng)道中傳感器的配置，并且125mm和200mm長(zhǎng)的測(cè)桿相當(dāng)于水系統(tǒng)中容器的大小。
在水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，容器包括一端封閉的管子。封閉端被放進(jìn)流體通道中。容器(Pocket)的開(kāi)口端，開(kāi)口朝著管或水箱的外面。使用時(shí)，包括溫度傳感元件的桿位于容器里，傳感器元件與封閉端接觸。桿的另一端機(jī)械安裝到容器的暴露端。水溫的變化被傳輸?shù)饺萜鞯亩吮?，并且使熱敏電阻阻抗產(chǎn)生相應(yīng)變化。該阻抗能被監(jiān)測(cè)到。
在氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，溫度傳感元件放在管道內(nèi)的氣道里，并且傳感器裝置機(jī)械安裝在管道的壁。
在水的應(yīng)用中，為保證對(duì)于水溫的變化有良好的熱反映，重要的是將傳感器緊壓向容器的端部。已知的傳感器結(jié)構(gòu)配備彈簧裝置，支撐溫度傳感元件，加壓使其偏向容器的封閉端。這成功地保證了傳感器元件在容器的長(zhǎng)度與測(cè)桿長(zhǎng)度之間略有差異時(shí)靠在容器的端部，但它不能補(bǔ)償更大的差異。這種彈簧偏壓配備也很貴。因此，有必要使測(cè)桿的長(zhǎng)度與管子的深度精確地匹配。另外，由于制造商之間對(duì)探測(cè)器加裝到容器頭部在布局上通常有不同，在許多情況下不可能總能容易或可靠地解決上述問(wèn)題。因此，通常在配置新傳感器元件時(shí)，用設(shè)計(jì)成與傳感器測(cè)桿長(zhǎng)度相匹配的容器去替換容器，并且，具有恰當(dāng)?shù)陌惭b裝置，將傳感器放置并固定在容器中。這就需要排干水壓系統(tǒng)，以便壓力下的水在容器拆卸時(shí)不從系統(tǒng)泄漏。
另外，當(dāng)傳感器沒(méi)有放置在正確位置，或因?yàn)榱淤|(zhì)安裝而能移動(dòng)離開(kāi)容器的封閉端時(shí)，預(yù)定溫度就不能相應(yīng)預(yù)期的溫度，并且因此錯(cuò)誤地控制流程。傳感器應(yīng)被放置在容器的底部，但由于測(cè)桿長(zhǎng)度而被放置離開(kāi)容器的端部的情況下，傳感器的反應(yīng)時(shí)間就會(huì)降低，并且因此流程的控制就落后于監(jiān)測(cè)參數(shù)的變化。
對(duì)于傳統(tǒng)的傳感器，不可能僅切掉測(cè)桿的端部來(lái)使其有恰當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，因?yàn)?，如果這樣做，或者切掉包括傳感器的端部，或者切掉通過(guò)測(cè)桿的導(dǎo)線，致使傳感器不能被連接到控制單元。
不使用彈簧來(lái)確保與容器底部的良好接觸的傳統(tǒng)傳感器，而一般依靠使用導(dǎo)熱化合物改進(jìn)對(duì)溫度變化的反應(yīng)。所使用的膠不易被涂在容器的底部，一般涂在傳感器的頂部并被小心地插入，希望膠全部被用上。但這種情況很少有，膠在插入時(shí)會(huì)被容器壁所去掉。
因此實(shí)踐中有必要儲(chǔ)備多個(gè)帶有不同長(zhǎng)度測(cè)桿的傳感器，以用于不同的情況，并且提供許多不同模式的傳感器及已組裝好的容器。這導(dǎo)致成本增加。對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)合提供了錯(cuò)誤長(zhǎng)度的傳感器裝置也是經(jīng)常發(fā)生的，并且，在許多情況下，傳感器沒(méi)有特定應(yīng)用所要求的長(zhǎng)度。因此，眾所周知，安裝者提供額外的支架和其它支撐，安裝長(zhǎng)度不適合給定應(yīng)用場(chǎng)合的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明，提供有一種傳感器裝置，帶有傳感元件配置在可伸展桿的一端，其中，可伸展桿是伸縮桿，包括數(shù)個(gè)互相相對(duì)滑動(dòng)以改變桿的長(zhǎng)度的同軸部件；包含傳感器的部件長(zhǎng)度長(zhǎng)于其它部件，配備在可伸展桿的另一端用于安裝桿的安裝裝置；和從傳感元件沿桿的長(zhǎng)度到安裝裝置并被固定在其上的連接電路。
對(duì)于各種普通裝置，伸縮傳感器裝置到容器裝置的安裝是簡(jiǎn)單通用的。最后部件的額外長(zhǎng)度能允許使用導(dǎo)熱膠攜帶套圈，例如，套圈沿桿軸自由移動(dòng)一定量，如伸展通過(guò)傳感元件，給出間隙區(qū)域(clearancearea)，并且在傳感元件的頂上生成一個(gè)凹坑，使得能應(yīng)用導(dǎo)熱化合物。
本發(fā)明中，只需儲(chǔ)備一種傳感器裝置，它能被用于所有應(yīng)用場(chǎng)合，除庫(kù)存的不同長(zhǎng)度的傳感器用于不同場(chǎng)之外。本方法不必儲(chǔ)備許多傳感器，因此具有經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。由于傳感器能被縮短到它的最小長(zhǎng)度，與較長(zhǎng)的固定長(zhǎng)度的傳感器相比，所需包裝也更少，因此，包裝和運(yùn)輸成本降低。進(jìn)一步，由于桿的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)，所以傳感器能被高精度的用在任何應(yīng)用場(chǎng)合。因此，在使用這種容器時(shí)，不需要更換容器使其對(duì)應(yīng)傳感器的長(zhǎng)度，和因此也不需要排干系統(tǒng)去更換容器。
這樣，完全伸展的桿與熱敏電阻一起全部插入容器里。包含導(dǎo)熱化合物的套圈碰到容器的封閉端，并且，桿的插入力推動(dòng)熱敏電阻通過(guò)套圈/導(dǎo)熱化合物，至到熱敏電阻也碰到容器的封閉端時(shí)為止。桿和墊圈滑過(guò)套圈。套圈為今后的使用包括保養(yǎng)保持完整。
在替換方案中，套圈能配備成部分伸展越過(guò)桿的端部，以定義出圓柱腔，其底與安裝在桿的端部上的傳感器鄰接。腔中充滿固定劑，例如環(huán)氧樹(shù)脂，以將套圈保持到位。這在隨后的安裝過(guò)程中，由環(huán)氧樹(shù)脂和圍繞的套圈給傳感器提供了保護(hù)。
傳感器裝置可在使用之前與套圈和導(dǎo)熱化合物組裝到位，做好直接插入進(jìn)容器的準(zhǔn)備。
可以使用任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱化合物，并且，已知及已有各種化合物，包括硅氧烷基化合物(silisone-based compound)。
插入力壓縮伸縮桿，優(yōu)化其長(zhǎng)度，從而與容器的特定需要相匹配，省去了任何需要切除導(dǎo)線或延長(zhǎng)導(dǎo)線的操作。進(jìn)一步，傳感器到容器的連接簡(jiǎn)單，并且總能確保傳感器的性能最佳。
較長(zhǎng)的同軸桿部件的構(gòu)造，支撐傳感元件，確保桿在插入過(guò)程中，或真正地通常在桿的壓縮過(guò)程中操作最佳。這確保在相鄰?fù)S部件之間沒(méi)有能形成明顯的間隙，并且降低腐蝕性液體或氣體進(jìn)入的可能性。這還保證在傳感器被插入進(jìn)容器的情況下，傳感器頭部與容器的端部適當(dāng)嚙合。另外，使得套圈的應(yīng)用能夠確保適當(dāng)?shù)幕衔飸?yīng)用。
相同的套圈能被用在氣體應(yīng)用場(chǎng)合，其中，套圈固定在適當(dāng)位置，支撐氣流中的熱敏電阻，同時(shí)提供機(jī)械保護(hù)。
桿優(yōu)選至少包括四個(gè)部件。這使得桿能夠從約100mm的最小長(zhǎng)度伸展到約300mm的最大長(zhǎng)度。另外，桿可以包括五個(gè)部件，使得桿能夠從伸展到約450mm的最大長(zhǎng)度。
傳感器裝置能被用于潮濕情況下的溫度。如果使用的傳感元件是熱敏電阻，則熱敏電阻蓋滿熱膠有助于在熱敏電阻碰到容器的封閉端的情況下提供良好的導(dǎo)熱性。
優(yōu)選傳感器有使其能裝在大多數(shù)傳統(tǒng)容器中的最大寬度。典型的容器具有在6到12mm間的內(nèi)徑，并且相應(yīng)的傳感器優(yōu)選具有小于6mm的最大寬度。
可以使用適配器，以使普通傳感器裝置設(shè)計(jì)被固定在加熱/通風(fēng)系統(tǒng)中已有傳感器端口的范圍。
本發(fā)明的實(shí)施例將參考所附附圖進(jìn)行說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)傳感器在伸展的未被安裝狀態(tài)下，和安裝進(jìn)容器中的側(cè)視圖；圖2A和2B是本發(fā)明系統(tǒng)傳感器伸展和未伸展?fàn)顟B(tài)下的剖面圖；圖3是有傳感器安裝在其中的通風(fēng)道的示意圖；和圖4是帶有套圈和導(dǎo)熱化合物的傳感器桿的底視圖。
現(xiàn)參照?qǐng)D1，管子(未示出)包含可被用在加熱或通風(fēng)系統(tǒng)中的水或其它流體(未示出)。管子包括容器8，它包括不銹鋼管或銅管，有到管子外的開(kāi)口，和使用時(shí)在管子里水面下的閉合底部。
現(xiàn)參照?qǐng)D2A和2B，熱敏電阻1安裝在有四個(gè)部件2，3，4，5的伸縮桿端部。部件2，3，4，5同軸地配備，并且，可相對(duì)互相縱向滑動(dòng)。熱敏電阻1安裝最長(zhǎng)最細(xì)的端部件2上，部件2被容納在部件3中，部件3被容納在部件4中，部件4依次被容納在部件5中。各部件用不銹鋼制造，當(dāng)然，該部件也可用其它金屬或塑料材料制造，例如FORTON(商標(biāo))的鋁。
伸縮桿的端部，離開(kāi)熱敏電阻1，包括傳感器頭10。還包括固定裝置6，用于在容器(Pocket)8的開(kāi)口和可轉(zhuǎn)動(dòng)頂部7上將傳感器安裝到管子。導(dǎo)線9經(jīng)過(guò)熱敏電阻1到傳感器頭10，以連接傳感元件或墊圈，在本實(shí)施方案中，熱敏電阻1控制配備在傳感器頭10里的電子設(shè)備(未示出)，以按熱敏電阻1的溫度產(chǎn)生電輸出，并且，通過(guò)頂部7將其輸出到控制電路。頂部7布置成相對(duì)固定裝置6能獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)，以致它能被移動(dòng)，以確保電連接口16處于將連接導(dǎo)線14裝到電插座17(圖2B)的最佳位置?？刂齐娐份喠骺刂菩Ｕ龁卧?，如加熱器(未示出)，以致當(dāng)熱敏電阻1在溫度底于預(yù)定門限時(shí)，加熱器運(yùn)行以增加流過(guò)管子的水的溫度。另外，傳感器能被用于監(jiān)測(cè)應(yīng)用場(chǎng)合。提供有足夠的空間，使導(dǎo)線9在桿處于其最小長(zhǎng)度時(shí)仍能被容納。
使用時(shí)，熱敏電阻1蓋滿導(dǎo)熱膠，并且，伸縮桿的部件，或在安裝進(jìn)容器之前，或在安裝進(jìn)容器的過(guò)程中，互相相對(duì)滑動(dòng)，以使傳感器頭5和熱敏電阻1之間的距離對(duì)應(yīng)容器8內(nèi)的長(zhǎng)度。導(dǎo)熱膠被傳送到可滑動(dòng)的套圈20里，以確保最少量膠的使用和正確配置。如果在插入之前進(jìn)行調(diào)整，然后將伸縮桿插入進(jìn)容器8，從而使熱敏電阻1被壓靠在容器8的底部。隨后，傳感器頭(head)被連接到容器的開(kāi)口端和管子。
在制造過(guò)程中，套圈的凹坑區(qū)域可用導(dǎo)熱化合物填充。間隙區(qū)可以是，極高粘性化合物能被完好地留在墊圈的表面上，保護(hù)其免受運(yùn)輸及安裝中的振動(dòng)。在插入進(jìn)容器的過(guò)程中，套圈先碰到容器的封閉端，當(dāng)更大壓力作用在傳感器桿時(shí)，就導(dǎo)致套圈沿第一伸縮件被推回，直到傳感元件自身推過(guò)，以確保良好接觸。伸縮元件繼續(xù)縮回，直到傳感器頭能機(jī)械地連接到容器的開(kāi)口端為止。傳感器桿與連接容器的裝置一起，通過(guò)向下推墊圈同時(shí)形成可靠的固定，繼續(xù)確保良好的熱接觸。
由于導(dǎo)熱膠圍繞著熱敏電阻1，流過(guò)管子的水的溫度通過(guò)容器8的封閉端和熱傳遞膠被傳到熱敏電阻1。熱敏電阻1的電阻依圍繞容器封閉端的水的溫度而定?？赡馨娮铇虻目刂齐娮釉O(shè)備產(chǎn)生依熱敏電阻1電阻而定并因此依水溫而定的輸出。然后，控制器按預(yù)定水溫控制加熱器。
傳感器不必配備在容器里，但可直接伸展進(jìn)氣流通道，例如，如圖3所示直接伸進(jìn)通風(fēng)道15中。正如圖3中所能看到的，通風(fēng)道15有定向氣流13，它確保氣體通過(guò)加熱或冷卻元件12。傳感器頭1放置在風(fēng)道15中的最佳位置，以保證精確地讀取氣體溫度，它們的位置可通過(guò)調(diào)整傳感器來(lái)調(diào)整。
套圈20用環(huán)氧樹(shù)脂固定在圖3傳感器裝置的一端，以在傳感器裝置的端部圍繞傳感器1，從而在安裝進(jìn)通風(fēng)道15的過(guò)程中給傳感器提供保護(hù)。
圖4示出本發(fā)明傳感器裝置的伸縮桿的端部，在適當(dāng)位置帶有套圈20，其形成其中保持有導(dǎo)熱膠22的凹坑。膠22能用環(huán)氧樹(shù)脂或其它將套圈22保持在適當(dāng)位置的硬化合物(hard setting compound)所替代。
權(quán)利要求
1.一種傳感器裝置，具有配備在一可伸展桿上一端的傳感元件，其中，所述可伸展桿是一伸縮桿，包括數(shù)個(gè)可互相相對(duì)滑動(dòng)以改變所述桿長(zhǎng)度的同軸部件；包含所述傳感器元件的所述部件長(zhǎng)度長(zhǎng)于所述其它可滑動(dòng)部件，配備在所述可伸展桿的另一端用于安裝所述桿的安裝裝置；以及經(jīng)過(guò)所述傳感元件沿所述桿的長(zhǎng)度方向到所述安裝裝置并被固定在其上的連接電路。
2.如權(quán)利要求1的傳感器裝置，其中，所述桿至少包括四個(gè)部件。
3.如權(quán)利要求1的傳感器裝置，其中，在所述桿的端部上放置有套圈。
4.如權(quán)利要求3的傳感器裝置，其中，所述套圈在所述桿的端部保持導(dǎo)熱化合物，該導(dǎo)熱化合物可選硅氧烷基化合物。
5.如權(quán)利要求3的傳感器裝置，其中，所述套圈固定在所述桿的適當(dāng)位置上。
6.如權(quán)利要求5的傳感器裝置，其中，所述套圈用所述套圈里的環(huán)氧樹(shù)脂固定在適當(dāng)位置上。
7.一種具有流體通道的加熱/通風(fēng)系統(tǒng)，其包括在任何前述權(quán)利要求中所要求的傳感器裝置，該傳感器裝置放置位置使所述傳感器元件能感應(yīng)流體通道中流體參數(shù)。
8.如權(quán)利要求7的加熱/通風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)傳送氣體，并且所述傳感器是濕度傳感器。
9.一種加熱/通風(fēng)系統(tǒng)，包括流體通道，和容器，它伸展進(jìn)流體通道，并且包括如權(quán)利要求4的傳感器裝置，所述桿伸展進(jìn)所述容器，和所述導(dǎo)熱化合物與所述容器接觸。
10.如權(quán)利要求9的加熱/通風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)傳送流體，和所述傳感器元件是溫度傳感器，優(yōu)選熱敏電阻。
11.如權(quán)利要求9或10的加熱/通風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述傳感器的最大寬度小于6mm。
12.一種將傳感器裝置放進(jìn)具有傳感器容器的加熱/通風(fēng)系統(tǒng)中的方法，包括步驟a)提供如權(quán)利要求4的傳感器裝置；b)伸展所述伸縮桿，使其能到達(dá)所述容器的端部；c)將所述伸縮桿推進(jìn)所述容器中，以使所述導(dǎo)熱化合物被壓靠在所述桿的底部；d)將所述傳感器裝置固定到所述加熱/通風(fēng)系統(tǒng)，將其相對(duì)于所述容器保持在適當(dāng)位置。
全文摘要
一種傳感器裝置,帶有配備在可伸展桿上一端的傳感元件,其中,可伸展桿是伸縮桿,包括數(shù)個(gè)可互相相對(duì)滑動(dòng)以改變桿的長(zhǎng)度的同軸部件(2到5),包含傳感器元件的部件長(zhǎng)度長(zhǎng)于其它可滑動(dòng)部件,安裝裝置(6)配備在可伸展桿的另一端用于安裝桿；和,經(jīng)過(guò)傳感元件沿桿的長(zhǎng)度到安裝裝置并被固定在其上的連接電路(9)。
文檔編號(hào)F24F11/00GK1423746SQ0081838
公開(kāi)日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2000年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月16日
發(fā)明者D·馬修斯 申請(qǐng)人:薩切威爾控制系統(tǒng)有限公司