CN108981876B - 流体传感器保护组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体传感器保护组件，用于保护流体传感器系统的至少一个流体传感器免受气泡和/或颗粒的影响，特别用于保护尿素传感器系统的至少一个尿素传感器。为了有效保护传感器系统的流体传感器同时容易制造且具成本效益，本发明的组件包括用于接收至少一个流体传感器的壳体，其包括在竖直方向上彼此间隔开的底壁和顶壁，底壁设置至少一个下部流通开口并且顶壁设置至少一个上部流通开口，下部和上部流通开口在壳体的外侧分别由下部和上部盖构件覆盖，每个盖构件在竖直方向上与对应的流通开口间隔开并且提供至少一个外部流通开口，至少一个连续流通通道在至少一个下部外部流通开口与至少一个上部外部流通开口之间延伸。

Description

流体传感器保护组件

技术领域

本发明涉及一种流体传感器保护组件，用于保护流体传感器系统的至少一个流体传感器免受气泡和/或颗粒的影响，特别是用于保护尿素传感器系统的至少一个尿素传感器。

背景技术

流体传感器系统和对应的传感器保护组件在现有技术中是已知的，并且通常用于流体罐中，特别是用于诸如尿素溶液(柴油机排出流体，“DEF”)的用于清洁柴油发动机排气的流体罐。根据本发明的传感器保护组件和流体传感器系统在其中可以使用的其他类型的流体是基于油的流体。流体传感器通常用于监测流体的某些性质，用以分析溶液的质量。但是，某些情况可能会对测量产生负面影响。第一个问题可能是一些流体倾向于在罐的运动期间产生气泡。例如，在填充罐期间，可能会产生大量的气泡。另外，操作条件下的振动也可能导致流体产生气泡。这些气泡可能会影响流体传感器的测量结果。通常使用的传感器可以是不同类型的，诸如超声波传感器或光学传感器，特别是红外传感器。这些传感器通常用于测量声音或光线在流体中的速度和/或测量流体的密度。这些测量可用于确定罐内流体的质量和/或填充水平。已知流体中的气泡对这些测量产生负面影响。另一可能干扰流体传感器的测量结果的已知的问题是颗粒，例如由碎屑或冷冻的流体形成的颗粒。已知的传感器保护组件使用诸如网状材料或半透膜的过滤器构件来保护传感器，同时还允许流体同时到达传感器。这些组件是有用的，并为流体传感器提供良好的保护。但是，这些组件通常需要大量零件，因此耗费生产时间和成本。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种流体传感器保护组件和流体传感器系统，其允许有效地保护传感器系统的流体传感器，并且同时制造容易且成本有效。

对于根据本发明的流体传感器保护组件，该目的得以实现，该组件包括用于接收并且优选地还支撑至少一个流体传感器的壳体，其中该壳体包括在竖直方向上彼此间隔开的底壁和顶壁，其中底壁设置有至少一个下部流通开口，并且顶壁设置有至少一个上部流通开口，其中下部流通开口和上部流通开口在壳体的外侧分别由下部盖构件和上部盖构件覆盖，其中每个盖构件在竖直方向上与对应的流通开口间隔开并且提供至少一个外部流通开口，并且其中，至少一个连续流通通道在至少一个下部外部流通开口与至少一个上部外部流通开口之间延伸。在下文中，关于作为流体的溶液来描述本发明，所述流体尤其可以是尿素溶液。但是如上文所述，本发明也可以用于其他流体。

根据本发明的解决方案允许有效地使溶液通过所述组件以便到达流体传感器。这是由连续流通通道所允许的。如果传感器设置在壳体中，连续流通通道让溶液通过尿素传感器，以便被尿素传感器分析。同时，覆盖壳体中的下部流通开口和上部流通开口的盖构件有效地防止气泡和/或碎屑进入壳体并干扰流体传感器的测量。

本发明进一步涉及一种流体传感器系统，除了包括根据本发明的流体传感器保护组件外，该流体传感器系统还包括被接收在壳体中的至少一个流体传感器。这种流体传感器系统将受益于如上所述的流体传感器保护组件的优点。

通过覆盖下部流通开口和上部流通开口，当平行于竖直方向观察时，每个盖构件与其对应的流通开口重叠。应该注意的是，术语“底部”和“顶部”是指竖直方向上的。竖直方向可以与重力方向平行。重力方向与气泡上升方向相反，气泡上升方向由气泡在溶液中上升所沿的方向限定。壳体及其壁可以形成为单一部件或者形成为由多个部件组成的经组装的结构。然而，所述壳体优选地形成为包括底壁和顶壁的一个部件。

下面描述本发明的进一步改进。取决于特定应用中是否需要特定改进的特定优点，额外的改进可以彼此独立地组合。

根据本发明的流体传感器保护组件的第一有利改进，所述至少一个下部外部流通开口可以形成在所述底壁和所述下部盖构件之间，和/或所述至少一个上部外部流通开口可以形成在所述顶壁和所述上部盖构件之间。从而可以实现简单的结构。此外，如果至少一个盖构件形成为板状件，则该盖构件与对应的壁之间的间隙可以形成相应的外部流通开口。这种外部流通开口可以较大并且可以便于溶液流向和流出壳体中对应的流通开口。在这样的布置中，所述至少一个外部流通开口可以具有狭缝的形状。特别是在这种情况下，狭缝的优选地沿竖直方向测量的高度在1至2mm的范围内，更优选地在1.3至1.7mm的范围内，最优选在1.4至1.6mm的范围内。

在替代方案中，所述至少一个下部外部流通开口和/或所述至少一个上部外部流通开口可以分别形成为下部盖构件和/或上部盖构件中的通孔。如果至少一个盖构件固定到壳体的对应壁上，这种布置可能是有益的，特别是如果没有形成可用作外部流通开口的间隙的话。所述通孔的尺寸可以根据穿过孔的流体的量来选择。

连续流通通道的下部部分可以从下部流通开口基本上水平地延伸到下部外部流通开口。该下部部分尤其可以在底壁和下部盖构件之间基本上水平地延伸。相应地，连续流通通道的上部部分可基本上水平地从上部流通开口延伸到上部外部流通开口，特别是在顶壁和上部盖构件之间。基本上水平的布置可以防止已经进入外部流通开口中的一个的气泡到达壳体中的对应流通开口。同时，基本上水平的部分允许溶液流过连续流通通道。术语“水平的”是指垂直于竖直方向的方向。“基本上水平的”是指相对精确的水平对准的偏差达5°。

由于如上所述的部分，所述至少一个下部外部流通开口可以在水平方向上与所述至少一个下部流通开口间隔开。相应地，所述至少一个上部外部流通开口可沿水平方向与上部流通开口间隔开。

由于外部流通开口相对于壳体中的流通开口的相对位置，连续流通通道可以蜿蜒(meander)穿过所述组件。特别地，连续流通通道可以沿着穿过组件的曲折的(zigzag)路线布置，特别是由于所述水平部分。

为了改进对气泡的防护，连续流通通道的上部和/或下部部分应当各自具有足够的部分长度。优选地，所述部分中的至少一个具有的部分长度是所述至少一个盖构件与其对应的壁之间的最小距离的至少两倍，更优选是至少三倍，并且最优选是四倍或更多倍。如果在盖构件和对应的壁之间形成至少一个外部流通开口，则该最小距离可以与在盖构件和对应的壁之间形成的间隙的间隙宽度相同，尤其是沿着竖直方向测得的间隙宽度。取决于可用空间，所述部分中的至少一个也可具有是所述至少一个盖构件与其对应壁之间的最小距离的至少1.5倍的部分长度。

所述部分中的至少一个可以具有是其在壳体中的对应流通开口的直径的至少两倍、更优选至少三倍、并且最优选四倍或更多倍的部分长度。如果壳体中的所述流通开口未形成为具有圆形形状的通孔，则直径被测量为垂直于竖直方向的通孔的最小宽度。取决于可用的空间，所述部分中的至少一个也可以具有是其在壳体中的对应流通开口的直径的至少1.3倍、更优选地至少1.5倍的部分长度。所述部分中的至少一个可以具有沿水平方向测得的优选为至少4mm、更优选至少5mm、并且最优选至少6mm的部分长度。

壳体中的流通开口优选地形成为通孔。一个优选实施例包括在壳体中的至少一个流通开口，该至少一个流通开口具有圆形形状，且其直径为2至3mm，更优选地为2.2至2.8mm，最优选地为2.4至2.6mm。另一优选实施例包括在壳体中的至少一个流通开口，该至少一个流通开口具有圆形形状，且其直径为3.5至4.5mm，更优选地为3.7至4.3mm，最优选地为3.9至4.1mm。第三优选实施例包括在壳体中的至少一个流通开口，该至少一个流通开口具有总体狭缝状形状，其中狭缝具有的长度为10至14mm，更优选地为11至13mm，且最优选地为11.5至12.5mm。狭缝的宽度优选为3.5至4.5mm，更优选为3.7至4.3mm，最优选为3.9至4.1mm。

根据本发明的流体传感器保护组件的另一有利改进，所述至少一个上部流通开口和所述至少一个下部流通开口可以在竖直方向上彼此对齐。换句话说，如果沿着竖直方向看，流通口可以彼此重叠。这可以促进溶液流过组件，特别是通过可以放置流体传感器的壳体。此外，这可以促进气泡的移除，特别是如果气泡通过下部流通开口进入壳体。这样的气泡可逆着重力方向上升，并直接通过上部流通开口离开壳体。

所述至少一个上部流通开口优选与所述至少一个下部流通开口相似地布置和被设定尺寸。特别地，所述至少一个上部流通开口和所述至少一个下部流通开口优选地被布置和设定尺寸为使得它们相对于在底壁和顶壁之间平行于水平方向延伸的对称镜面彼此镜像对称。

壳体可进一步设置有至少一个气泡出口开口，该至少一个气泡出口开口将壳体敞开到组件的外部。这对于在壳体中形成气泡并防止气泡通过流通开口中的一个离开壳体的情况下可能是有利的，例如当气泡太大而不能通过流通开口时。因此，所述至少一个气泡排出开口可以形成用于从壳体移除气体的排气孔。该至少一个气泡出口开口的沿竖直方向测得的高度优选为0.5至1.5mm，更优选地为0.8至1.2mm。它可以具有沿着水平方向延伸的狭缝的形状。平行于水平方向测得的狭缝的宽度可以大于高度。仅举例来说，宽度可能大于8mm。

为了便于从壳体移除气泡，所述至少一个气泡出口开口优选设置在顶壁附近。由于这种布置，朝向壳体顶壁上升并在顶壁下方形成气体积聚的气泡可容易地通过所述至少一个气泡出口开口离开壳体。

根据本发明的流体传感器保护组件的另一个有利改进，盖构件中的至少一个可以与壳体整体地形成。由此，可以实现组件的简单和牢固的设计。

另外地或替代地，盖构件中的至少一个可以由至少部分地围绕壳体的外部壳体形成。这种布置可以有助于组装该组件。此外，盖构件可以独立于壳体形成，使得可以制造壳体和盖构件的不同组合。

为了便于从壳体移除气泡并且同时防止气泡通过流通开口中的一个进入到壳体中，至少一个流通开口可以具有在向对应的盖构件的方向上渐缩的平行于竖直方向的横截面。结果，这种流通开口具有整体的漏斗状形状，其较窄一侧指向壳体的外侧。

在下文中，使用示例性实施例并参照附图更详细地描述本发明及其改进。如上所述，实施例中所示的各种特征可以在具体应用中彼此独立地使用。

附图说明

在以下附图中，具有相同功能和/或相同结构的元件将由相同的附图标记表示。在附图中：

图1以示意性横截面图示出了具有根据本发明的流体传感器保护组件的流体传感器系统的第一实施例；

图2以示意性横截面图示出了具有根据本发明的流体传感器保护组件的流体传感器系统的第二实施例；和

图3以示意图示出了具有根据本发明的流体传感器保护组件的流体传感器系统的第三实施例。

具体实施方式

在下文中，参照图1描述在下面被命名为“组件1”的流体传感器保护组件1的第一有利实施例。

组件1尤其可以在用于溶液4的罐3内使用，溶液4优选为尿素溶液，诸如柴油机排出流体(DEF)。罐3由点划线表示。组件1可以设置有由虚线表示的流体传感器5。组件1和流体传感器5可一起形成根据本发明的流体传感器系统7。

流体传感器5尤其可以是质量传感器，其适于分析罐3中的溶液4的质量。流体传感器5优选为光学传感器或超声波传感器。在替代方案中，传感器技术可以是任何其他类型或不同类型的组合。

组件1包括用于接收流体传感器5的壳体9。优选地，壳体9还适于支撑和固定流体传感器5。壳体可以包封流体传感器5。替代地，流体传感器5的壁部分也可以形成壳体9的一部分。

壳体9包括底壁11和顶壁13。应该注意的是，术语“底部”和“顶部”是指竖直方向V。竖直方向V可以与重力方向G平行。由于溶液中气泡(未示出)的特性，重力方向G与气泡上升方向A相反。竖直方向V垂直于水平方向H。

底壁11和顶壁13在竖直方向V上彼此间隔开并且建立传感器容积部15，所述至少一个流体传感器5可以接收在该传感器容积部15中。

底壁11设置有下部流通开口17，并且顶壁13设置有上部流通开口19。壁中的每个的仅一个开口的存在只是示例。如果需要，壁11和13中的每一个可以设置多于一个的开口。溶液4可以通过开口17和19进入和离开壳体9，以便被流体传感器5分析。当使用组件1时，传感器容积部15优选被溶液4完全填充，并且传感器容积部15与壳体9的外侧21之间的溶液4的连续交换通过开口17和19实现。

下部流通开口17在壳体9的外侧21由下部盖构件23覆盖，并且上部流通开口19在壳体9的外侧21由上部盖构件25覆盖。盖构件23和25每个沿竖直方向V与其对应的流通开口17和19间隔开。

下部盖构件23提供下部外部流通开口27，并且上部盖构件25提供上部外部流通开口29。外部流通开口27和29允许组件1的外侧30与传感器容积部15之间的溶液4的交换。

由于上述设计，连续流通通道31在下部外部流通开口27和上部外部流通开口29之间延伸。用虚线表示连续流通通道31。

沿着连续流通通道31，溶液4可以穿过组件1以便通过流体传感器5进行分析。通道31可以为溶液4提供无阻碍的路径。连续流通通道31经过传感器容积部15。优选地，连续流通通道31在相对于水平方向H的传感器容积部15的中心区域中经过传感器容积部15。

由于流通开口17和19，阻止了气泡进入壳体9。同时，连续流通通道31提供了通过壳体的溶液4的流动。

应该进一步注意的是，根据本发明的组件1可以克服对诸如网状材料或半透膜的过滤器构件的需要。然而，如果需要，这并不排除在根据本发明的组件1中使用这种过滤器构件。

在关于图1所描述的第一实施例中，下部外部流通开口27形成为在底壁11与下部盖构件23之间的下部间隙33。上部外部流通开口29形成为顶壁13与上部盖构件25之间的上部间隙35。间隙33和35可以形成狭缝状开口27和29。

为了沿着连续流通通道31提供穿过组件1的溶液4的连续流动，下部流通开口17优选地与垂直于竖直方向V的上部流通开口19对齐。换句话说，如果沿着竖直方向V观看，则开口17和19彼此重叠。该对齐也可以帮助移除例如通过下部流通开口17进入壳体9的气泡。由于气泡沿着气泡上升方向A上升，所以气泡直接流向上部流通开口19并离开壳体9。

优选地，连续流通通道31蜿蜒穿过组件1，或者换句话说，遵循曲折的路线。这可以帮助防止气泡进入传感器容积部15。这种路线通过覆盖开口17和19的盖构件23和25来实现。当沿竖直方向V看时，盖构件23和25与开口17和19重叠。由于盖构件23和25的存在，形成了连续流通通道31的水平部分。

连续流通通道31的下部部分37从下部流通开口17基本水平地延伸到底壁11与下部盖构件23之间的下部外部流通开口27。连续流通通道31的上部部分39从上部流通开口19基本水平地延伸到顶壁13与上部盖部件25之间的上部外部流通开口29。

优选地，这些水平部分37和39尽可能长。特别地，这些部分37和39的长度优选大于对应的盖构件23或25与其对应的壁11或13之间的距离。另外地或可选地，这些部分37和39的长度优选地大于对应的流通开口17或19的直径。

详细地说，下部部分37优选具有垂直于竖直方向V从下部流通开口17到下部外部流通开口27测得的部分长度41，其大于底壁11与下部盖构件23之间的距离43。另外地或替代地，部分长度41优选地大于下部流通开口17的直径45。相应地，上部部分39的部分长度47优选地大于顶壁13和上部盖构件25之间的距离49和/或大于上部流通开口19的直径51。

为了允许已经积聚在壳体9中、特别是在传感器容积部15中的气泡离开壳体9，壳体9可以设置有至少一个气泡出口开口53，其将壳体9敞开到组件1的外侧30。但是，这种气泡出口开口53不是强制性的。如果存在气泡出口开口53，那么这样的开口53优选布置在顶壁13附近。由于气泡倾向于沿气泡上升方向A上升，所以这些气泡很可能积聚在顶壁13下方。因此，靠近顶壁13设置气泡出口开口53是有利的，以便容易地排出这种气泡。

盖构件23和25中的至少一个可以与其对应的壁11或13整体地形成。替代地，盖构件23和25中的至少一个可以附接到壳体9或者可以仅布置在壳体9的外侧并且通过其他器件保持就位，诸如固定到罐3或流体传感器系统7的另一部件。根据替代实施例，盖构件23或25中的至少一个可以形成为至少部分地围绕壳体9的外部壳体(未示出)的一部分。

最后应该注意的是，开口17、19、27、29和53中的至少一个可以具有适于防止气泡进入壳体9的横截面形状。仅举例来说，开口中的至少一个可以具有沿朝向外侧30的方向渐缩的横截面。因此，这样的开口具有类似于漏斗的横截面形状，其中漏斗形状的宽侧朝向传感器容积部15布置，并且漏斗形状的窄侧朝向外侧21布置。

在下文中，参照图2描述流体传感器保护组件1和流体传感器系统7的第二实施例。为了简洁起见，仅详细描述相对于第一实施例的差异。还应该注意的是，为了更好的可视性，已经关于第一实施例详细描述的第二实施例的一些特征在图2中未被提供有附图标记。

第二实施例与第一实施例的不同之处在于，盖构件23和25设置有在盖构件23和25中形成为通孔55和57的外部流通开口27和29。仅作为示例，盖构件23和25被示出为围绕壳体9的外部壳体59的一部分。

在根据第二实施例的组件1设置有气泡出口开口53的情况下，该开口53可以形成为延伸穿过壳体9和外部壳体59的通孔。

最后，关于图3描述第三实施例。再次，为了简洁起见，仅详细描述与上述第一和第二实施例的不同之处。

根据第三实施例的组件1设置有盖构件23和25，盖构件23和25具有整体板状形状并且被附接到壳体9，使得它们与它们的对应的壁11和13间隔开。盖构件23通过间隔件61与对应的壁11和13间隔开。间隔件61可以与壳体9、盖构件23或25整体地形成，或者替代地，作为固定在壳体9和盖构件23之间的分开的部件而被形成。

流通开口17和19相对于盖构件23和25布置，使得它们各自布置在垂直于竖直方向V的盖构件23和25的中心区域中。在垂直于竖直方向V的盖构件23和25的每一侧形成外部流通开口29和31。这些流通开口29和31每个都具有狭缝状形状，并且形成为在盖构件23和25与对应的壁11和13之间的间隙33和35。结果，连续流通通道31(这里未示出)延伸成使得溶液4可以在其去往和来自流通开口17和19的路径上围绕板状的盖构件23和25流动。

作为前述实施例的替代方案，盖构件23或25可以布置成使得它们不在每一侧上形成外部流通开口29和31，而仅在一侧、两侧或三侧上形成外部流通开口。

应该注意的是，根据本发明的组件1也可以具有如上所述的实施例的组合。仅作为示例，组件1可以设置有被设置为根据第二实施例的下部盖构件23中的通孔的下部外部流通开口27和根据第一或第三实施例形成的上部外部流通开口29。

附图标记

1 流体传感器保护组件

3 罐

4 溶液

5 流体传感器

7 流体传感器系统

9 壳体

11 底壁

13 顶壁

15 传感器容积部

17 下部流通开口

19 上部流通开口

21 壳体的外侧

23 下部盖构件

25 上部盖构件

27 下部外部流通开口

29 上部外部流通开口

30 组件的外侧

31 连续流通通道

33 下部间隙

35 上部间隙

37 下部部分

39 上部部分

41 下部部分的部分长度

43 距离

45 下部流通开口的直径

47 上部部分的部分长度

49 距离

51 上部流通开口的直径

53 气泡出口开口

55 下部通孔

57 上部通孔

59 外部壳体

61 间隔件

A 气泡上升方向

G 重力方向

V 竖直方向

H 水平方向

Claims (12)

1.一种流体传感器保护组件(1)，用于保护流体传感器系统(7)的至少一个流体传感器(5)免受气泡和/或颗粒的影响，其中，所述组件(1)包括用于接收所述至少一个流体传感器(5)的壳体(9)，其中所述壳体(9)包括在竖直方向(V)上彼此间隔开的底壁(11)和顶壁(13)，其中所述底壁(11)设置有至少一个下部流通开口(17)，并且所述顶壁(13)设置有至少一个上部流通开口(19)，其中所述下部流通开口(17)和所述上部流通开口(19)在所述壳体(9)的外侧(21)分别由下部盖构件(23)和上部盖构件(25)覆盖，其中每一个盖构件(23，25)在所述竖直方向(V)上与对应的流通开口(17，19)间隔开并且提供至少一个外部流通开口(27，29)，并且其中，至少一个连续流通通道(31)在所述至少一个下部外部流通开口(27)与所述至少一个上部外部流通开口(29)之间延伸，

其中，所述壳体(9)还设置有至少一个气泡出口开口(53)，所述至少一个气泡出口开口将所述壳体(9)敞开到所述组件(1)的外侧(30)。

2.根据权利要求1所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述至少一个下部外部流通开口(27)形成在所述底壁(11)和所述下部盖构件(23)之间，和/或所述至少一个上部外部流通开口(29)形成在所述顶壁(13)和所述上部盖构件(25)之间。

3.根据权利要求1或2所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述至少一个下部外部流通开口(27)和/或所述至少一个上部外部流通开口(29)分别形成为在所述下部盖构件(23)和/或所述上部盖构件(25)中的通孔(55，57)。

4.根据权利要求1或2所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述连续流通通道(31)的下部部分(37)从所述下部流通开口(17)基本上水平地延伸到所述下部外部流通开口(27)，和/或所述连续流通通道(31)的上部部分(39)从所述上部流通开口(19)基本上水平地延伸到所述上部外部流通开口(29)。

5.根据权利要求4所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述部分(37，39)中的至少一个具有等于所述至少一个盖构件(23，25)与其对应的壁(11，13)之间的最小距离(43，49)的至少1.5倍的部分长度(41，47)。

6.根据权利要求4所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述部分(37，39)中的至少一个具有等于其对应的流通开口(17，19)的直径(45，51)的至少1.5倍的部分长度(41，47)。

7.根据权利要求1或2所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述至少一个上部流通开口(19)和所述至少一个下部流通开口(17)在所述竖直方向(V)上彼此对齐。

8.根据权利要求1或2所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述至少一个气泡出口开口(53)被布置为靠近所述顶壁(13)。

9.根据权利要求1或2所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述盖构件(23，25)中的至少一个与所述壳体(9)整体地形成。

10.根据权利要求1或2所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述盖构件(23，25)中的至少一个由至少部分地围绕所述壳体(9)的外部壳体(59)形成。

11.根据权利要求1或2所述的流体传感器保护组件(1)，其中，所述流通开口(17，19)中的至少一个具有在向对应的盖构件(23，25)的方向上渐缩的平行于所述竖直方向(V)的横截面。

12.一种流体传感器系统(7)，包括至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的流体传感器保护组件(1)和被接收在所述壳体(9)中的至少一个流体传感器(5)。

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