泵控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于控制流体介质泵如水泵的泵控制器，所述的泵控制器包括一金属基板（１１），适用于其中具有暴露于流体介质的第一面；以及用于所述基板的第二面上的绝缘介质。在紧邻所述基板的绝缘介质上印制一个包括至少一个压力响应元件（Ｒ９，Ｒ１０）的压力传感装置（１２），以至当所述的第一面暴露于所述流体介质时，所述的压力元件对所述流体介质的压力作出响应。在紧邻所述基板的绝缘介质上印制一个流量传感装置（１３），该装置包括至少一个热源（１５）和至少一个温度响应元件（１６），以至当所述的第一面暴露于所述流量时，所述的温度响应元件对所述流体介质的流量作出响应，所述的流体介质以与流量相关的方式为所述热源提供一个散热体。所述的泵控制器还包括开关装置（１７），用于启动或关闭所述的泵；以及处理装置（１４），用于从所述的压力传感装置和所述的流量传感装置接收数据。所述的数据通过在所述绝缘介质上印制的导电印制线进行通信所述的处理装置适合于处理所述的数据并且用于产生驱动所述开关装置的输出。本发明专利技术还公开了一种用于传感器基板的外壳，该基板具有一潮湿面和一干爽面，并且适合于改善所述潮湿面与流体介质的接触以及实质性地防止所述干爽面与所述流体介质的接触。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种泵控制系统，尤其涉及一种用于泵控制系统的传感器组件。
技术介绍
用于控制灌溉、工业或家用水泵的简单的泵控制器通常使用一个压力开关，该压力开关被设定用来在压力的下限与上限之间操作泵。当达到下限时，所述开关将泵开启，当达到上限时，所述开关将泵关闭。这种控制器的缺陷是所述的泵往往在两个阈值之间不必要地循环。例如，使用离心泵时，更加希望需要连续操作泵，直至相关联的出口被关闭，因为在最大压力下运行泵不成问题。为了达到上述目的，在一些现有技术的泵控制器中除压力探测之外还引入了流量探测。这可以使泵在没有流量时关闭，但是对泵控制器增加了相当大的复杂性，并且已采用在形式上根本不同的传感器来实现。此外，这样的传感器往往具有需要实地进行手动调节的操作点，使泵的输出与安装场所的要求相适合。在一个独立的装置中(例如装到已有泵系统上的装置)，需要所述泵控制器自动适应于装置和泵的任何可行组合。人们试图采用相当简单的适应系统处理上述问题，但是，已知的解决方案仍然都会中断泵，导致不希望的压力下降。其中一个解决方案包括通过监控关闭头的压力测量泵的性能，所述的控制器可决定当探测到预定的压力降(例如20％)时就需要加压，并且可对这样的压力降作出响应而启动所述的泵。
技术实现思路
本专利技术通过设置在一金属基板上的集成传感器系统处理所述的问题，所述基板与水流或其它被抽吸的流体或介质直接接触。所述基板优选包括一钛板。在一些实施方案中，所述基板可以包括低碳钢板。所述的传感器系统包括压力传感装置如应变仪，所述的应变仪优选包括一个直接设置在所述金属基板的干爽面之上的厚膜压电电阻。所述的传感器系统包括流量传感装置，该传感装置利用热传递或热损失测量技术。基于热技术的流量传感装置在公众可获得的文献中已有描述，其中包括名称为“流量传感器和控制系统”的WO91/19170，其公开内容在此通过交叉引用被并入本申请。所述的流量传感装置包括诸如加热元件的热源和多个诸如电热调节器的温度传感器。所述的加热元件和/或所述的每个电热调节器可利用厚膜技术直接印刷在所述金属基板的干爽面上。在非常靠近压力/流量传感器件的位置设置一个用于控制阈值和系统操作的控制单元，例如直接设置于所述的金属基板之上。所述的控制单元可以包括一个微处理器或微控制器。该控制单元的输入端可通过直接印刷在所述金属基板的干爽面之上的导电印制线连接至所述的压力传感装置和/或流量传感装置。所述的金属基板在其干爽面上包括一绝缘体如陶瓷，该绝缘体将导电印制线和其它元件与所述金属基板绝缘。位于共同的金属基板之上的传感器系统的结构有利于散热，通常是从所述泵的开关元件如三端双向可控硅开关元件散热。在一些实施方案中，三端双向可控硅开关元件也可以作为用于流量传感器件的热源，而不需要单独的加热元件。位于利用包括介电连接的印刷和焙烧的厚膜技术的金属体之上的传感元件的结构在公众可获得的文献中已被描述，其中包括名称为“制造厚膜压力传感器的方法”的US5867886和名称为“采用多晶硅传感元件的金属振动膜传感器及其制造方法”的US6022756，这些文献所公开的内容在此通过交叉引用并入本申请。用于泵控制器的传感器组件所需要具备的特点是尽管所述的组件在压力下需要直接与被抽吸的流体介质相接触，但其仍能可靠地运行。被抽吸的介质会向灵敏的电子元件提供一个固有的不利环境。由于所述的传感器组件位于传感器基板的干爽面之上，所述的传感器组件可有效地与所述不利环境相隔开。但是，仍然需要确保所述基板的干爽面被有效地密封以免来自潮湿面的湿气进入。用于密封传感器组件的装置优选在流体压力会导致传感器基板变形的环境中是有效的，可控变形是传感器基板所需要的特点，因为这可以向位于所述基板干爽面之上的压力传感装置传输有关流体压力的信息。对于大规模生产的传感器组件，也可优选以相当经济的方式实现密封。密封装置可包括至少一个第一密封元件和一个第二密封元件，所述的第一密封元件可包括弹性体材料如天然或合成橡胶，并可适合于实质性地防止在被抽吸流体介质的压力相当高的情况下流体的进入。所述的第一密封元件可包围位于传感器外壳上的孔，所述的传感器外壳与被抽吸介质相通。第一密封元件可包括一周向压条，并介于所述基板体的潮湿面与所述外壳的周边部分之间，所述周边部分包围所述的外壳上的孔。所述的弹性体材料对于被抽吸介质在化学上可以是惰性的，所述的弹性体材料可以至少具有足够的弹性使所述基板体逐渐增加形变，同时使进入外壳的被抽介质减少到最小程度。因为进入一些介质是不可避免的，所述的第一密封元件可包括一个通向第一腔室的渗漏通道。该第一腔室可与大气压相通，第一腔室可通过包括一个第二密封元件在内的装置而与所述基板体的干爽面隔开。第一腔室与大气的相通可确保任何高压渗漏都在渗透到第二密封元件之前排向大气，所述的第二密封元件保护基板体的干爽面。所述的第二密封元件可包括弹性体材料如天然或合成橡胶，可包括一周向压条。第二密封元件可介于与第一腔室相关的周边与一封盖元件之间。所述的封盖元件包括一个第二腔室。所述的第二腔室可以与大气压相通。第二密封元件可适合于实质性地阻止湿气进入到第二腔室，第二密封件可包括一弹性壁，该弹性壁能对大气条件引起的内部压力变化或温度变化作出响应，该弹性壁可实质性地防止潮湿空气(湿气)随时间而进入。第二腔室可以与传感器基板的干爽面相通，它适合于容纳与传感器系统相关的电子元件。所述的第一和第二密封元件可以相互连接，这些密封元件可通过一隔膜进行连接，所述的隔膜可采用与第一和第二密封元件相同或相类似的材料制成，或者也可以采用不同的材料制成。所述隔膜可以与所述的密封元件成一体。所述隔膜的形状至少包围所述基板体的周边。所述的传感器外壳以及相连的封盖可包括一个或更多的凹槽，所述凹槽适于容纳第一密封元件、第二密封元件和被包围的基板体周边。包括传感器组件的所述外壳可插入到泵的上游或下游。所述的传感器外壳可包括一文丘里管装置，该文丘里管装置被设计用于加快至少在所述基板体的潮湿面附近被抽吸的介质的流速。所述的文丘里管装置包括利用文丘里原理的结构，该结构通过其狭窄部分将与被抽吸介质的流量相关的压力能量转换成动能。所述的文丘里管装置可位于传感外壳的出口附近，并且与外壳上的孔相邻，该孔有利于被抽吸介质与基板体的潮湿面之间的相通。根据本专利技术的一个方面，提供了用于控制流体介质泵如水泵的泵控制器，所述的泵控制器包括一金属基板，适合于其中具有暴露于所述流体介质的第一面；一绝缘介质，用于所述基板的第二面上；压力传感装置，包括至少一个压力响应元件，该元件在紧邻所述基板的绝缘介质上印制，以至当所述的第一面暴露于所述流体介质时，所述的压力元件对所述流体介质的压力作出响应；流量传感装置，包括至少一个热源和至少一个温度响应元件，该元件在紧邻所述基板的绝缘介质上印制，以至当所述的第一面暴露于所述流量时，所述的温度响应元件对所述流体介质的流量作出响应，所述的流体介质以与流量相关的方式为所述热源提供一个散热体；开关装置，用于启动或关闭所述的泵；以及处理装置，用于从所述的压力传感装置和所述的流量传感装置接收数据，所述的数据通过在所述绝缘介质上印制的导电印制线进行通信，所述的处理装置适合于处理所述的数据并且用于产生驱动所述开本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制流体介质泵如水泵的泵控制器，所述的泵控制器包括：一金属基板，适合于其中具有暴露在所述流体介质的第一面；一绝缘介质，用于所述基板的第二面上；压力传感装置，包括至少一个压力响应元件，该元件在紧邻所述基板的绝缘介质上印制，以至当所述的第一面暴露于所述流体介质时，所述的压力元件对所述流体介质的压力作出响应；流量传感装置，包括至少一热源和至少一温度响应元件，该元件在紧邻所述基板的绝缘介质上印制，以至当所述的第一面暴露于所述流量时，所述的温度响应元件对所述流体介质的流量作出响应，所述的流体介质以与所述流量相关的方式为所述热源提供一个散热体；开关装置，用于启动或关闭所述的泵；以及处理装置，用于从所述的压力传感装置和所述的流量传感装置接收数据，所述的数据通过在所述绝缘介质上印制的导电印制线进行通信，所述的处理装置适合于处理所述的数据并且用于产生驱动所述开关装置的输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃特亨利贝里曼，休巴尔麦克唐纳，
申请(专利权)人：戴维产品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[]