專利名稱：流體液位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及感測(cè)其中的流體被泵送的容器或罐中流體的液位。
背景技術(shù)：
流體可以存儲(chǔ)在容器或罐中。一些流體系統(tǒng)，如汽車，包括泵以便在壓力下從罐輸送流體，例如由車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。已知感測(cè)或確定罐中的流體液位以及提供罐中的流體的液位的指示。

發(fā)明內(nèi)容
在至少一些實(shí)施方式中，一種用于感測(cè)罐內(nèi)的流體的液位的流體液位傳感器包括流體在壓力下流動(dòng)通過(guò)的流體管、壓力脈沖發(fā)生器、流體液位響應(yīng)部件和壓力傳感器。壓力脈沖發(fā)生器設(shè)置在流體管中，使得流動(dòng)通過(guò)流體管的流體中的至少一些與壓力脈沖發(fā)生器接合。流體液位響應(yīng)部件與壓力脈沖發(fā)生器可操作地關(guān)聯(lián)，以便對(duì)壓力脈沖發(fā)生器提供根據(jù)罐中的流體液位而改變的力。壓力傳感器感測(cè)流動(dòng)通過(guò)管的流體的壓力，其中，壓力脈沖發(fā)生器根據(jù)流體液位而引起流體壓力的改變，該壓力的改變由壓力傳感器所感測(cè)。流體罐和流體液位感測(cè)系統(tǒng)可以包括流體罐、流體泵和流體管，流體罐具有存儲(chǔ)流體的內(nèi)部，流體泵從流體罐取得流體并且在壓力下從流體泵排出該流體，流體管位于流體泵下游，流體在壓力下流動(dòng)通過(guò)該流體管。壓力脈沖發(fā)生器設(shè)置在流體管中，使得流動(dòng)通過(guò)流體管的流體中的至少一些接合壓力脈沖發(fā)生器，流體液位響應(yīng)部件與壓力脈沖發(fā)生器可操作地關(guān)聯(lián)，以便提供給壓力脈沖發(fā)生器根據(jù)罐中的流體液位而改變的力。壓力傳感器感測(cè)流動(dòng)通過(guò)管的流體的壓力，其中，壓力脈沖發(fā)生器根據(jù)流體液位而引起流體壓力的改變，該壓力的改變由壓力傳感器所感測(cè)。一種確定流體罐內(nèi)的流體的液位的方法，包括在壓力下從流體罐泵送流體，使泵送的流體通過(guò)流體管，在流動(dòng)通過(guò)流體管的流體內(nèi)引起壓力脈沖，以及確定壓力脈沖的頻率。壓力脈沖的頻率是流體罐內(nèi)的流體液位的函數(shù)，使得能夠在任何期望時(shí)間確定燃料罐內(nèi)的流體液位。


將參考附圖來(lái)描述示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)說(shuō)明和最佳模式，附圖中
圖I是顯示流體罐內(nèi)的流體液位傳感器的概略圖；以及
圖2是流體罐和流體液位傳感器的概略圖。
具體實(shí)施例方式更詳細(xì)地參考附圖，圖I示出了流體液位傳感器10的一個(gè)實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，流體液位傳感器10用于確定車輛燃料罐12中的燃料的液位。當(dāng)然，流體液位傳感器10可以用于其它應(yīng)用以及用于除了燃料之外的流體。如圖所示，燃料罐12可以是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并且可以由金屬或塑料形成。流體泵14可以設(shè)置在罐12中或附近，并且流體泵14可以具有出口，燃料在壓力下可以通過(guò)該出口排出，用于輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。流體泵14的出口可以被引導(dǎo)通過(guò)罐12內(nèi)的流體管16，可以利用壓力傳感器18如本文所述地檢測(cè)、感測(cè)或確定流體流的壓力。流體管16可以具有入口 20和出口 22，并且其可以是由適用于罐12中的流體的金 屬(優(yōu)選無(wú)磁性的)或塑料材料形成的大致圓柱形并中空的管。在所示的實(shí)施方式中，流體管16豎直地延伸，其入口 20設(shè)置得低于其出口 22，使得流體抵抗重力并且與重力相反地流動(dòng)。止動(dòng)表面或座24可以定位在管16中。壓力脈沖發(fā)生器26可以定位于流體管16中，并且可以包括面向座24的前表面28，并且至少當(dāng)流體不流動(dòng)通過(guò)流體管16時(shí)可以與座接合。在流動(dòng)通過(guò)流體管16的流體的力的作用下，壓力脈沖發(fā)生器26可以移動(dòng)離開(kāi)座24。一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口 30可以穿過(guò)壓力脈沖發(fā)生器26的前表面28形成，使得當(dāng)流體流動(dòng)通過(guò)流體管16時(shí)，流體的至少一些可以流動(dòng)通過(guò)壓力脈沖發(fā)生器26。然而，前表面28還可以是實(shí)心或無(wú)孔的，使得所有的流體在壓力脈沖發(fā)生器26周圍流過(guò)并且不通過(guò)它。如果需要的話，在壓力脈沖發(fā)生器26的外周和流體管16的內(nèi)表面34之間可以設(shè)有間隙32，使得一些流體可以容易地在壓力脈沖發(fā)生器26周圍流過(guò)。通過(guò)偏置部件(例如彈簧36)可以使壓力脈沖發(fā)生器26可屈服地朝向座偏置。壓力脈沖發(fā)生器26可以具有保持特征，諸如直立蓋或側(cè)壁38，以便有助于將偏置部件36保持抵靠壓力脈沖發(fā)生器26。保持特征還可以是夾、結(jié)、粘合劑等。偏置部件可以是容納在流體管16中的螺旋彈簧。彈簧36的一端40可以接合壓力脈沖發(fā)生器26并作用在壓力脈沖發(fā)生器26上，另一端可以從壓力脈沖發(fā)生器向下游隔開(kāi)。彈簧36的彈簧率在至少一個(gè)實(shí)施方式中是非線性的或不恒定的。在這些實(shí)施方式中，彈簧36的長(zhǎng)度變化(例如，通過(guò)彈簧的拉伸或壓縮)以非線性的方式改變彈簧提供給壓力脈沖發(fā)生器26的力。流體響應(yīng)部件46可以設(shè)置在流體管16的外側(cè)，與罐12中的流體接觸。流體響應(yīng)部件可以是浮在流體中的漂浮件46。漂浮件46可以聯(lián)接到流體管16，使得漂浮件在使用中保持鄰近流體管。在一個(gè)實(shí)施方式中，漂浮件46可以具有通道48，流體管16延伸通過(guò)該通道48，使得漂浮件圍繞全部或部分的流體管。以此方式，當(dāng)罐12中的流體的液位改變時(shí)，漂浮件46相對(duì)于流體管16向上和向下移動(dòng)。漂浮件46可以攜帶第一磁體50，使得該第一磁體與漂浮件一起移動(dòng)。第一磁體50可以容納為鄰近流體管16，使得流體管可以位于第一磁體的磁場(chǎng)內(nèi)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，第一磁體50可以是環(huán)形的并且可以圍繞一部分流體管16。當(dāng)然，如果需要的話，第一磁體50可以設(shè)置為其它形狀和形式，并且可以使用多于一個(gè)磁體。第二磁體52可以定位在流體管16中，并且可以操作地與彈簧36的第二端42相關(guān)聯(lián)。第二磁體52可以磁性地聯(lián)接到第一磁體50，通過(guò)流體管16。以此方式，由于第一和第二磁體50、52之間的磁性聯(lián)接，漂浮件46和第一磁體50的移動(dòng)造成第二磁體52和彈簧36的第二端的移動(dòng)。從而，罐12中的流體液位的改變可以造成彈簧36的長(zhǎng)度的改變，由此造成彈簧36提供給壓力脈沖發(fā)生器26的力的改變。當(dāng)流體流動(dòng)通過(guò)流體管16時(shí)，流體在壓力脈沖發(fā)生器26周圍流過(guò)和/或流動(dòng)通過(guò)壓力脈沖發(fā)生器26。壓力脈沖發(fā)生器26的重量以及彈簧36的力抵抗流體管中的流體流。壓力脈沖發(fā)生器26可以因流體流而位移離開(kāi)座24，然后因彈簧36而回到座，當(dāng)壓力脈沖發(fā)生器26移動(dòng)離開(kāi)座24時(shí)，彈簧36的力增加。以此方式，壓力脈沖發(fā)生器26可以在流體管16內(nèi)擺動(dòng)或振動(dòng)，而不是達(dá)到平衡和保持不動(dòng)。壓力脈沖發(fā)生器26的這種移動(dòng)可以造成或引起在流體管16中流動(dòng)的流體的壓力的壓力脈沖或瞬時(shí)改變。這些脈沖或壓力改變可以由設(shè)置在壓力脈沖發(fā)生器26下游的壓力傳感器18感測(cè)。壓力傳感器18可以是已有的流體壓力傳感器，諸如可以存在于至少某些車輛應(yīng)用中，諸如在汽車的燃料軌上或燃料軌附近。如果需要的話，壓力傳感器18還可以單獨(dú)地設(shè)置以用于流體液位傳感器10。如以上所述的，當(dāng)罐12中的流體的液位改變時(shí)，漂浮件 46和第一磁體50移動(dòng)，并且第二磁體52和彈簧36的第二端42也移動(dòng)，這改變彈簧36提供在壓力脈沖發(fā)生器26上的力。除了壓力脈沖發(fā)生器的質(zhì)量(為恒定的)之外，在任何給定時(shí)間作用在壓力脈沖發(fā)生器26上的彈簧的剛度決定了受到在流體管16中流動(dòng)的流體的作用時(shí)壓力脈沖發(fā)生器振動(dòng)的頻率。因此，隨著罐12中的流體液位改變以及作用在壓力脈沖發(fā)生器26上的彈簧的剛度改變，壓力脈沖發(fā)生器的振動(dòng)的頻率將改變，從而，流體管16中的壓力脈沖的頻率將改變。流體壓力脈沖的頻率可以由壓力傳感器18感測(cè)并且可以與罐12中的流體液位相關(guān)聯(lián)，以便在任何需要的時(shí)間提供罐中的流體液位的指示。在任何給定的流體液位的壓力脈沖的頻率可以根據(jù)系統(tǒng)中已知的變量(例如，流體壓力、壓力脈沖發(fā)生器質(zhì)量、彈簧率)來(lái)計(jì)算，或者它可以經(jīng)驗(yàn)地確定，或者這兩種方式都使用。壓力傳感器18可以包括微控制器或與微控制器通信，該微控制器根據(jù)由壓力傳感器18感測(cè)的壓力脈沖而提供指示流體罐12中的流體液位的信號(hào)或其它輸出。在流體液位傳感器的另一個(gè)實(shí)施方式58中，如圖2所示，流體液位響應(yīng)部件可以是水下部件60 (有時(shí)其可以至少顯著地沒(méi)入罐內(nèi)的流體中)或以下的其它部件1)不顯著地浮在罐12內(nèi)的流體中，或2)其質(zhì)量足以操作系統(tǒng)并且可以沒(méi)入(甚至浮著)，諸如通過(guò)限制其移動(dòng)，使得當(dāng)罐中的流體液位升高時(shí)，其逐漸地沒(méi)入流體中。水下部件60還可以圍繞流體管16或者以其它方式定位在流體管16附近。水下部件60可以相對(duì)于流體管16移動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，水下部件60相對(duì)于流體管16的移動(dòng)可以是最小化的或受到約束。在圖2所示的實(shí)施例中，水下部件60是大致圓柱形，并且其高度與罐12的內(nèi)部高度幾乎相同。以此方式，水下部件60不完全沒(méi)入，直到流體罐12是滿的或接近滿的。并且甚至當(dāng)流體罐12是空的或接近空的時(shí)，水下部件60仍在流體中。水下部件60可以攜帶第一磁體62，該第一磁體62將磁場(chǎng)提供至流體管16上以及進(jìn)入流體管16中。第一磁體62可以與流體液位傳感器10的第一磁體50相同，包括之前所討論的所有替代性或可選的形式。壓力脈沖發(fā)生器26可以與之前的實(shí)施例的壓力脈沖發(fā)生器相似地形成，并且在管16中流動(dòng)的流體可以在壓力脈沖發(fā)生器周圍流過(guò)和/或流動(dòng)通過(guò)壓力脈沖發(fā)生器。在該實(shí)施方式中，第二磁體64可以聯(lián)接到壓力脈沖發(fā)生器26，或者可由壓力脈沖發(fā)生器26攜帶，在第二磁體64和壓力脈沖發(fā)生器26之間不存在任何偏置部件36。第二磁體64可以磁性地聯(lián)接到第一磁體62以便由此將水下部件60聯(lián)接到壓力脈沖發(fā)生器26。壓力脈沖發(fā)生器26可以替代地是磁體，使得可以不需要單獨(dú)的第二磁體64。在這種形式下，壓力脈沖發(fā)生器26也將是第二磁體64，并且直接磁性地聯(lián)接到第一磁體62。當(dāng)流體罐12中的流體液位改變時(shí)，水下部件60沒(méi)入流體中的量改變，并且水下部件60的有效質(zhì)量改變。水下部件60的質(zhì)量通過(guò)第一和第二磁體62、64的磁性聯(lián)接而作用在壓力脈沖發(fā)生器26上。因此，由在流體管16中 流動(dòng)的流體所提供給壓力脈沖發(fā)生器26的力由對(duì)壓力脈沖發(fā)生器26提供力的水下部件60的重力抵抗。當(dāng)壓力脈沖發(fā)生器26位移離開(kāi)座24時(shí)，水下部件60升起，由于沒(méi)入較少的水下部件60，水下部件60的有效質(zhì)量增力口，這造成壓力脈沖發(fā)生器26向座24移動(dòng)，由此，因?yàn)檩^多的水下部件60再次沒(méi)入，水下部件60的有效質(zhì)量降低。當(dāng)流體在流體管16內(nèi)流動(dòng)時(shí)，這可以連續(xù)地重復(fù)。隨著罐12中的流體液位變化，壓力脈沖發(fā)生器26的移動(dòng)或振動(dòng)頻率可以變化。這可以如所需要地通過(guò)計(jì)算或憑經(jīng)驗(yàn)確定，并且其可以由壓力傳感器18來(lái)感測(cè)以提供流體罐12內(nèi)的流體液位的指示，如同參考圖I所討論的實(shí)施例。磁性聯(lián)接可以提供系統(tǒng)中的一定量的柔性，類似彈簧般作用。這的一個(gè)示例是如果/隨著一個(gè)磁體的位置相對(duì)于另一個(gè)改變，磁場(chǎng)強(qiáng)度可以變化。因此，流體液位傳感器10、58可以使用在流體流內(nèi)提供壓力脈沖的壓力脈沖發(fā)生器26，該壓力脈沖的頻率根據(jù)罐12中的流體液位而變化。不需要基于電阻的傳感器元件，基于電阻的傳感器元件通常依賴于滑片沿著電阻路徑的移動(dòng)，這在至少某些流體(如汽車燃料)中難以防止腐蝕或防止腐蝕很昂貴。在至少某些實(shí)施方式中，壓力脈沖發(fā)生器26不需要罐12內(nèi)的任何電路，或罐中的任何電構(gòu)件，如滑片/隨動(dòng)件或電阻路徑/跡線。并且，壓力脈沖發(fā)生器可以與通過(guò)流體管的流體的流率無(wú)關(guān)地發(fā)揮作用。盡管本文公開(kāi)的本發(fā)明的形式構(gòu)成了當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例，但很多其它實(shí)施例也是可以的。在本文中不意在提到本發(fā)明的所有可能的等價(jià)形式或分支。應(yīng)該懂得，本文使用的術(shù)語(yǔ)僅是描述性的，而不是限制性的，可以在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于感測(cè)罐內(nèi)的流體的液位的流體液位傳感器,包括 流體管，流體在壓力下流動(dòng)通過(guò)所述流體管； 壓力脈沖發(fā)生器，所述壓力脈沖發(fā)生器設(shè)置在所述流體管中使得流動(dòng)通過(guò)所述流體管的流體中的至少一些與所述壓力脈沖發(fā)生器接合； 流體液位響應(yīng)部件，所述流體液位響 應(yīng)部件與所述壓力脈沖發(fā)生器可操作地關(guān)聯(lián)，以便對(duì)所述壓力脈沖發(fā)生器提供根據(jù)罐中的流體液位而改變的力；以及 壓力傳感器，所述壓力傳感器感測(cè)流動(dòng)通過(guò)所述管的流體的壓力，其中，所述壓力脈沖發(fā)生器根據(jù)流體液位而引起流體壓力的改變，該壓力的改變由所述壓力傳感器感測(cè)。
2.如權(quán)利要求I所述的流體液位傳感器，其中，所述流體液位傳感器還包括偏置部件，所述偏置部件抵抗流體作用在所述壓力脈沖發(fā)生器上的力而使所述壓力脈沖發(fā)生器可屈服地偏置，并且其中，所述流體液位響應(yīng)部件作用在所述偏置部件上以根據(jù)罐中的流體的液位來(lái)改變所述偏置部件提供給所述壓力脈沖發(fā)生器的力。
3.如權(quán)利要求2所述的流體液位傳感器，其中，所述偏置部件是彈簧，所述彈簧的一端接合所述壓力脈沖發(fā)生器，所述流體液位響應(yīng)部件包括浮在流體中的漂浮件，所述漂浮件攜帶有第一磁體用于與所述漂浮件一起移動(dòng)，與所述第一磁體磁性聯(lián)接的第二磁體由所述彈簧在其與所述壓力脈沖發(fā)生器相反的端部攜帶，并且其中，隨著流體液位改變，所述漂浮件和所述第一磁體的位置改變，從而改變所述第二磁體的位置，以便改變所述偏置部件根據(jù)罐中的流體液位而提供給所述壓力脈沖發(fā)生器的力。
4.如權(quán)利要求3所述的流體液位傳感器，其中，所述彈簧的彈簧率是不恒定的。
5.如權(quán)利要求3所述的流體液位傳感器，其中，所述壓力脈沖發(fā)生器包括至少一個(gè)開(kāi)口，流體可以流動(dòng)通過(guò)所述至少一個(gè)開(kāi)口。
6.如權(quán)利要求I所述的流體液位傳感器，其中，所述流體液位響應(yīng)部件是受到罐內(nèi)的流體作用的水下部件，所述水下部件攜帶第一磁體，所述壓力脈沖發(fā)生器攜帶第二磁體，并且所述第二磁體通過(guò)所述流體管與所述第一磁體磁性地聯(lián)接，并且其中，所述水下部件沒(méi)入流體中的部分越大，則越小的有效質(zhì)量通過(guò)所述第一和第二磁體作用在所述壓力脈沖發(fā)生器上，由此，與較少的水下部件沒(méi)入流體中造成更多的有效質(zhì)量通過(guò)所述第一和第二磁體作用在所述壓力脈沖發(fā)生器上時(shí)相比，所述壓力脈沖發(fā)生器可以更容易地被流動(dòng)通過(guò)所述流體管的流體移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的流體液位傳感器，其中，所述水下部件相對(duì)于所述流體管的移動(dòng)被約束，使得所述水下部件的一部分總是沒(méi)入罐中的流體內(nèi)。
8.一種用于確定流體罐內(nèi)的流體的液位的方法,包括 在壓力下從所述流體罐泵送流體； 使所泵送的流體通過(guò)流體管； 在流動(dòng)通過(guò)所述流體管的流體內(nèi)引起壓力脈沖；以及 確定壓力脈沖的頻率，其中，壓力脈沖的頻率是所述流體罐內(nèi)的流體液位的函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過(guò)抵靠至少部分地設(shè)置在所述流體管內(nèi)的壓力脈沖發(fā)生器引導(dǎo)所泵送的流體而引起所述壓力脈沖。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述壓力脈沖發(fā)生器可以在所述流體管內(nèi)移動(dòng)，所述壓力脈沖發(fā)生器的移動(dòng)受到可操作地聯(lián)接到所述壓力脈沖發(fā)生器的流體液位響應(yīng)部件的約束。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于感測(cè)罐內(nèi)的流體的液位的流體液位傳感器，其包括流體在壓力下流動(dòng)通過(guò)的流體管、壓力脈沖發(fā)生器、流體液位響應(yīng)部件和壓力傳感器。壓力脈沖發(fā)生器設(shè)置在流體管中，使得流動(dòng)通過(guò)流體管的流體中的至少一些與壓力脈沖發(fā)生器接合。流體液位響應(yīng)部件與壓力脈沖發(fā)生器可操作地關(guān)聯(lián)，以便對(duì)壓力脈沖發(fā)生器提供根據(jù)罐中的流體液位而改變的力。壓力傳感器感測(cè)流動(dòng)通過(guò)管的流體的壓力，其中，壓力脈沖發(fā)生器根據(jù)流體液位而引起流體壓力的改變，該壓力的改變由壓力傳感器所感測(cè)。
文檔編號(hào)B65D90/48GK102853877SQ201210220369
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者L.F.克拉里 申請(qǐng)人:Ti 集團(tuán)自動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)有限責(zé)任公司