專利名稱：探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感器，具體涉及一種探測液體中雜質(zhì)的電 容傳感器。
技術(shù)背景-
電容傳感器可用于探測油中的水，這對于潛水泵中所用的浸在水 中的電機(jī)尤為重要。出于密封的目的，這些電機(jī)有一個油室和/或油 緩沖區(qū)來防止水直接滲入到電機(jī)的內(nèi)部。但是不管怎么說，提早發(fā)現(xiàn) 是否油室由于密封磨損而發(fā)生了泄漏是很重要的，這樣可以在水繼續(xù) 滲入到電機(jī)內(nèi)部之前使電機(jī)和/或泵停止運轉(zhuǎn)，進(jìn)行維修?，F(xiàn)有的電 容傳感器是由排列在同一平面的兩個相鄰電極棒組成的。這兩個電極 能夠在油中產(chǎn)生雜散電場，而當(dāng)水進(jìn)入時，該電場將發(fā)生變化。但是， 這些傳感器具有測量不精確的缺點。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的探測液體中雜質(zhì)的電容 傳感器。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下 一種探測液體 中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征在于它包括管狀第一電極，該管狀第一 電極內(nèi)設(shè)有第二電極，第二電極的外壁與第一電極內(nèi)壁之間隔開，形 成環(huán)狀空間。管狀第一電極和/或第二電極表面覆蓋有絕緣體。第二 電極位于作為絕緣體的玻璃管內(nèi)，玻璃管的一端封閉，玻璃管位于管 狀第一電極內(nèi)，玻璃管與第一電極的內(nèi)壁之間隔開，形成環(huán)狀空間。 管狀第一電極的兩端分別設(shè)有第一正面開口和第二正面開口。第二電 極為棒狀結(jié)構(gòu)，位于第一電極內(nèi)部中心，沿第一電極軸向布置，向第 一正面開口方向延伸?；蛘咴摰诙姌O直接位于第一電極的第一正面 開口內(nèi)。該管狀第一電極的表面還設(shè)有至少一個擴(kuò)展開口。管狀第一 電極內(nèi)部還設(shè)有線路板，該線路板與第二電極電路連接，至少一根電 氣連接纜通過第一電極的第二正面開口進(jìn)入第一電極內(nèi)部，與該線路 板電連接。其中一根電氣連接纜與管狀第一電極電氣連接，電氣連接 纜與管狀第一電極采用絕緣材料密封連接，玻璃管的外壁與管狀第-電極的內(nèi)壁之間也采用絕緣材料密封連接。
第一電極和第二電極之間的環(huán)狀空間內(nèi)，兩個電極間將產(chǎn)生電 場。受該電容傳感器檢測的液體從第一正面開口和擴(kuò)展開口進(jìn)入第一 電極和第二電極之間的環(huán)狀空間內(nèi)，形成電介質(zhì)。如果液體的狀態(tài)發(fā) 生改變，例如液體接觸到雜質(zhì)，那么其介電性能將改變，因此兩個電 極間的電場將發(fā)生變化，這些變化能夠以通常方式監(jiān)視。本實用新型 的優(yōu)點在于因雜質(zhì)造成的液體的任何變化都可以在兩個電極間的直 接電場中測量出來。通過測量直接電場比現(xiàn)有的使用雜散電場進(jìn)行的 測量結(jié)果更加精確。第一電極和/或第二電極表面覆蓋有絕緣體，該 絕緣體是由不導(dǎo)電材料制成的電絕緣體，以防止兩個電極間形成短 路，此外，該絕緣體還可作為兩個電極的防腐蝕保護(hù)材料。


圖1是本實用新型的電容傳感器的分解圖 圖2是按圖1裝配好的電容傳感器的側(cè)視圖
圖3是圖2的剖面圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細(xì)說明。 圖1所示的電容傳感器顯示了管狀第一電極2具有圓形橫截面。 管狀第一電極2的兩端分別設(shè)有第一正面開口 4和第二正面開口 6， 以及擴(kuò)展開口8。第一電極2內(nèi)部設(shè)有印刷電路板14，線路板14在 第一電極2縱向軸和一個直徑軸構(gòu)成的一個平面上伸展。第二電極 18位于第一電極2內(nèi)的中心位置，與線路板14電連接，沿第-一電極 2的縱向方向從線路板14的前部邊緣延伸至第一電極2的第一正面 開口4，第二電極18與第一電極2之間形成一個環(huán)狀空間22。液體 可以從第一正面開口 4和擴(kuò)展開口 8進(jìn)出該環(huán)狀空間22。電氣連接 纜IO通過第一電極的第二正面開口 6伸入第一電極2的內(nèi)部。電氣 連接纜10在第二正面開口 6通過夾具與第一電極2機(jī)械連接，該電 氣連接纜10的外部導(dǎo)體與第一電極2的電氣連接同時完成。第二正 面開口 6的夾具連接通過絕緣管12進(jìn)行絕緣，例如熱收縮管。線路 板14與電氣連接纜10內(nèi)部的附加電導(dǎo)體16相連接。
第二電極18位于第一電極2的內(nèi)部中心，管狀第一電極2具有 -個圓形的橫截面，橫截面的中心就是第二電極18，這樣第二電極 18整個外周與第一電極2的內(nèi)壁在徑向上等距。第二電極18的形狀 是棒狀，而且縱向方向延伸至管狀第一電極2的內(nèi)部正中央。第二電 極18由一端封閉的玻璃管20包裹，玻璃管20套在第二電極18的自
由前端外，其面向線路板14的一側(cè)是開放的。這樣，玻璃管20把第 二電極18與周圍的液體和第一電極2隔離開來。第二電極18裝在一 個絕緣的玻璃管20內(nèi)，玻璃管20又放置在第一電極內(nèi)部，玻璃管 20 —端封閉，放置時使得玻璃管20與第一電極2的內(nèi)壁隔開。這樣， 玻璃管20的外表面和第一電極2的內(nèi)壁之間的環(huán)狀空間22中，第- 電極2和第二電極18可以產(chǎn)生電場。 一方面，絕緣材料玻璃可以提 供良好的電絕緣性，另一方面，玻璃還可以提供良好的防腐保護(hù)，電 場受到的干擾幾率減少。
圖2顯示了裝配好的電容傳感器的側(cè)視圖。第一正面開口 4位于 背離電氣連接纜10的一側(cè)，與擴(kuò)展開口 8 —樣作為液體進(jìn)入第一電 極2的入口。作為補(bǔ)充，該管狀第一電極2應(yīng)該至少有一個擴(kuò)展開口 8，如果第一電極2有一個擴(kuò)展開口 8，那么液體將能夠通過該擴(kuò)展 開口 8與第一正面開口 4自由流入第一電極2內(nèi)部，使得在傳感器內(nèi) 部產(chǎn)生良好的液體交換，以盡早探測到任何雜質(zhì)。在第一電極2的外 表面最好多設(shè)幾個擴(kuò)展開口 8，它們最好平均分布在外表面上，這樣， 在第一電極2內(nèi)部的所有區(qū)域都能形成平穩(wěn)、持續(xù)的液體交換。絕緣 軟管12封裝了電氣連接纜10和第一電極2的第二正面開口 6的錐形 端口。這樣第二正面開口 6由絕緣軟管12與外界密封隔絕。此外絕 緣軟管12密封了電氣連接纜10與第一電極2之間的電氣連接，這樣 液體無法滲入到電氣連接纜10的內(nèi)部。
圖3顯示了圖2的剖視圖。第二電極18從線路板14的前部邊緣 沿著該傳感器的縱向軸X向第一電極2的第一正面開口 4延伸。這樣 棒狀第二電極18被安置在管狀第一電極2的中心。第二電極18特別 延伸到第一電極2的擴(kuò)展開口和第一正面開口 4之間的區(qū)域。
線路板14位于第一電極2的內(nèi)部在擴(kuò)展開口 8和第二正面開口 4之間的區(qū)域，電氣連接纜10通過第二正面開口 6進(jìn)入。放置該線 路板14時使其能夠在第一電極2的縱向軸和一個直徑軸構(gòu)成的一個 平面上伸展。線路板14的寬度基本與第一電極2的內(nèi)徑相吻合，因 此，線路板14可以精確地嵌入第一電極2內(nèi)部，這樣，與線路板14 穩(wěn)固連接的第二電極18就可以放置在第一電極2中心指定的位置上。 第二電極連接在線路板14上，從線路板14沿著管狀第-電極2的屮 線和/或縱向軸延伸。這意味著線路板14不僅提供電氣連接，而且起 到了在第一電極2內(nèi)部機(jī)械固定第二電極18的作用，在線路板14上 可以附加其它電子元件。使用密封劑21 (如樹脂)填充第一電極內(nèi)
部放置電路連接以及線路板14的區(qū)域，將線路板14封裝在第一電極 2內(nèi)，第二電極18的放置使得其至少部分位于填充區(qū)域之外，密封 劑21封閉了線路板14嵌入的空間，特別是將其與玻璃管20和第 電極2內(nèi)部的環(huán)狀空間22進(jìn)行電絕緣。此外，密封劑為線路板14和 第一電極2內(nèi)的第二電極18提供了穩(wěn)固的連接。這樣，線路板14和 線路板14上所有的電氣端口和電子元件都得以絕緣。這樣，兩個電 極之間存在一個開放區(qū)域，同時，兩個電極之間的密封區(qū)域的空間由 密封劑填滿。第二電極18的絕緣殼即玻璃管20和電氣連接纜10也 澆注于密封區(qū)域。玻璃管20的開放端與密封劑21相結(jié)合，被密封劑 21連接和密封到位。這確保了第二電極18與進(jìn)入環(huán)狀空間22的液 體絕緣。密封劑21封閉并進(jìn)而絕緣了第一電極2內(nèi)電氣連接纜10進(jìn) 入的區(qū)域。
被監(jiān)控的液體通過擴(kuò)展開口 8和第一正面開口 4進(jìn)入環(huán)狀空間 22，在第一電極2和第二電極18之間的電場內(nèi)形成電介質(zhì)。第一正 面開口 4和擴(kuò)展開口 8使液體能夠很好地交換流動，這樣就能夠檢測 到液體中的雜質(zhì)，例如水。液體快速進(jìn)入第一電極2的內(nèi)部，即傳感 器的測量區(qū)域。因此測量在第二電極18和第一電極2之間徑向伸展 的直接電場內(nèi)進(jìn)行，能夠得出精確的測量結(jié)果。
可以利用固定和/或密封介質(zhì)將第一電極2的外表面與容器(圖 中未示出)外殼連接，位置在擴(kuò)展開口 8和第二正面開口 6之間。也 可以在第一電極2的外表面制作出相應(yīng)的連接和/或密封接口，例如， 可以在第一電極2的外表面形成適當(dāng)?shù)陌疾郏蛲馔怀龅膹较蚍ㄌm和 /或螺紋，以便它可以分別被嵌入或者擰入外殼相應(yīng)的凹槽或螺紋孔 中。另外，密封件(例如O形圈)可以用于第一電極和外殼件的密封。 這樣，管狀第一電極2插入外殼壁內(nèi)，為液體設(shè)的第一正面開口和擴(kuò) 展開口位于外殼之內(nèi)，而電氣連接纜通過的第二正面開口位于外殼之 外。因此，管狀第一電極最好從外部插入外殼內(nèi)，這樣便于更換。而 且，可以將電極嵌入外殼上已經(jīng)存在的開口，例如注入液體(例如油) 的開口。
該電容傳感器首要應(yīng)用于潛水電機(jī)的液體密封中。這樣的電機(jī)用 于例如潛水泵之類的裝置上。隔離電機(jī)內(nèi)部與周圍液體的液體密封裝 在電機(jī)的一個室中，軸從定子室伸入這個室中。該液體密封室?guī)в袃?個密封件 一個用于隔離電機(jī)干的內(nèi)部，另一個用于隔離周圍液體。
如果周圍的液體因為外部的密封件的磨損而滲進(jìn)了液體密封，那么在
內(nèi)部密封件磨損，液體進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部之前，該滲漏將被本實用新型中 的傳感器檢測到。該液體密封采用油以便與周圍的液體，例如水，形 成很好的區(qū)別。在水滲入到電機(jī)內(nèi)部損壞電機(jī)的危險發(fā)生之前，任何 進(jìn)入液體或油密封的水都能夠被該傳感器及早探測到。
權(quán)利要求1、一種探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征在于它包括管狀第一電極，該管狀第一電極內(nèi)設(shè)有第二電極，第二電極的外壁與第一電極內(nèi)壁之間隔開，形成環(huán)狀空間。
2、 按權(quán)利要求1所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征在于管狀第一電極和/或第二電極表面覆蓋有絕緣體。
3、 按權(quán)利要求2所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征在于第二電極位于作為絕緣體的玻璃管內(nèi)，玻璃管的一端封閉，玻璃 管位于管狀第一電極內(nèi)，玻璃管與第一電極的內(nèi)壁之間隔開，形成環(huán) 狀空間。
4、 按權(quán)利要求1至3中任一項所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳 感器，其特征在于管狀第一電極的兩端分別設(shè)有第一正面開口和第二 正面開口。
5、 按權(quán)利要求4所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征 在于第二電極為棒狀結(jié)構(gòu)，位于第一電極內(nèi)部中心，沿第一電極軸向 布置，向該第一電極的第一正面開口方向延伸。
6、 按權(quán)利要求5所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征 在于管狀第一電極內(nèi)部還設(shè)有線路板，該線路板與第二電極電路連 接，至少一根電氣連接纜通過第一電極的第二正面開口進(jìn)入第一電極 內(nèi)部，與該線路板電連接。
7、 按權(quán)利要求6所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征 在于管狀第一電極與一根電氣連接纜電氣連接。
8、 按權(quán)利要求7所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征 在于線路板采用絕緣材料密封在第一電極內(nèi)部，第二電極至少部分放 置在密封區(qū)域之外。
9、 按權(quán)利要求7所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征 在于電氣連接纜與管狀第一電極連接處采用絕緣材料密封，玻璃管的 外壁與管狀第一電極的內(nèi)壁之間也采用絕緣材料密封連接。
10、 按權(quán)利要求4所述的探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征在于該管狀第一電極的表面還設(shè)有至少一個擴(kuò)展開口。
專利摘要本實用新型涉及一種探測液體中雜質(zhì)的電容傳感器，其特征在于它包括管狀第一電極，該管狀第一電極內(nèi)設(shè)有第二電極，第二電極的外壁與第一電極內(nèi)壁之間隔開，形成環(huán)狀空間。第一電極和第二電極之間的環(huán)狀空間內(nèi)，兩個電極間將產(chǎn)生電場。受該電容傳感器檢測的液體進(jìn)入第一電極和第二電極之間的環(huán)狀空間內(nèi)，形成電介質(zhì)。如果液體的狀態(tài)發(fā)生改變，例如液體接觸到雜質(zhì)，那么其介電性能將改變，因此兩個電極間的電場將發(fā)生變化，這些變化能夠以通常方式監(jiān)視。本實用新型的優(yōu)點在于因雜質(zhì)造成的液體的任何變化都可以在兩個電極間的直接電場中測量出來。通過測量直接電場比現(xiàn)有的使用雜散電場進(jìn)行的測量結(jié)果更加精確。
文檔編號G01N27/22GK201004056SQ200720066870
公開日2008年1月9日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者保羅·埃里克·克里斯滕森 申請人:格蘭富水泵(上海)有限公司