专利名称：流体液位传感器的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及感测其中的流体被泵送的容器或罐中流体的液位。
背景技术：
流体可以存储在容器或罐中。一些流体系统，如汽车，包括泵以便在压力下从罐输送流体，例如由车辆的发动机使用。已知感测或确定罐中的流体液位以及提供罐中的流体的液位的指示。
发明内容
在至少一些实施方式中，一种用于感测罐内的流体的液位的流体液位传感器包括流体在压力下流动通过的流体管、压力脉冲发生器、流体液位响应部件和压力传感器。压力脉冲发生器设置在流体管中，使得流动通过流体管的流体中的至少一些与压力脉冲发生器接合。流体液位响应部件与压力脉冲发生器可操作地关联，以便对压力脉冲发生器提供根据罐中的流体液位而改变的力。压力传感器感测流动通过管的流体的压力，其中，压力脉冲发生器根据流体液位而引起流体压力的改变，该压力的改变由压力传感器所感测。流体罐和流体液位感测系统可以包括流体罐、流体泵和流体管，流体罐具有存储流体的内部，流体泵从流体罐取得流体并且在压力下从流体泵排出该流体，流体管位于流体泵下游，流体在压力下流动通过该流体管。压力脉冲发生器设置在流体管中，使得流动通过流体管的流体中的至少一些接合压力脉冲发生器，流体液位响应部件与压力脉冲发生器可操作地关联，以便提供给压力脉冲发生器根据罐中的流体液位而改变的力。压力传感器感测流动通过管的流体的压力，其中，压力脉冲发生器根据流体液位而引起流体压力的改变，该压力的改变由压力传感器所感测。一种确定流体罐内的流体的液位的方法，包括在压力下从流体罐泵送流体，使泵送的流体通过流体管，在流动通过流体管的流体内引起压力脉冲，以及确定压力脉冲的频率。压力脉冲的频率是流体罐内的流体液位的函数，使得能够在任何期望时间确定燃料罐内的流体液位。
将参考附图来描述示例性实施例的以下详细说明和最佳模式，附图中
图I是显示流体罐内的流体液位传感器的概略图；以及
图2是流体罐和流体液位传感器的概略图。
具体实施例方式更详细地参考附图，图I示出了流体液位传感器10的一个实施方式。在该实施方式中，流体液位传感器10用于确定车辆燃料罐12中的燃料的液位。当然，流体液位传感器10可以用于其它应用以及用于除了燃料之外的流体。如图所示，燃料罐12可以是传统的结构并且可以由金属或塑料形成。流体泵14可以设置在罐12中或附近，并且流体泵14可以具有出口，燃料在压力下可以通过该出口排出，用于输送到发动机。流体泵14的出口可以被引导通过罐12内的流体管16，可以利用压力传感器18如本文所述地检测、感测或确定流体流的压力。流体管16可以具有入口 20和出口 22，并且其可以是由适用于罐12中的流体的金 属(优选无磁性的)或塑料材料形成的大致圆柱形并中空的管。在所示的实施方式中，流体管16竖直地延伸，其入口 20设置得低于其出口 22，使得流体抵抗重力并且与重力相反地流动。止动表面或座24可以定位在管16中。压力脉冲发生器26可以定位于流体管16中，并且可以包括面向座24的前表面28，并且至少当流体不流动通过流体管16时可以与座接合。在流动通过流体管16的流体的力的作用下，压力脉冲发生器26可以移动离开座24。一个或多个开口 30可以穿过压力脉冲发生器26的前表面28形成，使得当流体流动通过流体管16时，流体的至少一些可以流动通过压力脉冲发生器26。然而，前表面28还可以是实心或无孔的，使得所有的流体在压力脉冲发生器26周围流过并且不通过它。如果需要的话，在压力脉冲发生器26的外周和流体管16的内表面34之间可以设有间隙32，使得一些流体可以容易地在压力脉冲发生器26周围流过。通过偏置部件(例如弹簧36)可以使压力脉冲发生器26可屈服地朝向座偏置。压力脉冲发生器26可以具有保持特征，诸如直立盖或侧壁38，以便有助于将偏置部件36保持抵靠压力脉冲发生器26。保持特征还可以是夹、结、粘合剂等。偏置部件可以是容纳在流体管16中的螺旋弹簧。弹簧36的一端40可以接合压力脉冲发生器26并作用在压力脉冲发生器26上，另一端可以从压力脉冲发生器向下游隔开。弹簧36的弹簧率在至少一个实施方式中是非线性的或不恒定的。在这些实施方式中，弹簧36的长度变化(例如，通过弹簧的拉伸或压缩)以非线性的方式改变弹簧提供给压力脉冲发生器26的力。流体响应部件46可以设置在流体管16的外侧，与罐12中的流体接触。流体响应部件可以是浮在流体中的漂浮件46。漂浮件46可以联接到流体管16，使得漂浮件在使用中保持邻近流体管。在一个实施方式中，漂浮件46可以具有通道48，流体管16延伸通过该通道48，使得漂浮件围绕全部或部分的流体管。以此方式，当罐12中的流体的液位改变时，漂浮件46相对于流体管16向上和向下移动。漂浮件46可以携带第一磁体50，使得该第一磁体与漂浮件一起移动。第一磁体50可以容纳为邻近流体管16，使得流体管可以位于第一磁体的磁场内。在至少一个实施方式中，第一磁体50可以是环形的并且可以围绕一部分流体管16。当然，如果需要的话，第一磁体50可以设置为其它形状和形式，并且可以使用多于一个磁体。第二磁体52可以定位在流体管16中，并且可以操作地与弹簧36的第二端42相关联。第二磁体52可以磁性地联接到第一磁体50，通过流体管16。以此方式，由于第一和第二磁体50、52之间的磁性联接，漂浮件46和第一磁体50的移动造成第二磁体52和弹簧36的第二端的移动。从而，罐12中的流体液位的改变可以造成弹簧36的长度的改变，由此造成弹簧36提供给压力脉冲发生器26的力的改变。当流体流动通过流体管16时，流体在压力脉冲发生器26周围流过和/或流动通过压力脉冲发生器26。压力脉冲发生器26的重量以及弹簧36的力抵抗流体管中的流体流。压力脉冲发生器26可以因流体流而位移离开座24，然后因弹簧36而回到座，当压力脉冲发生器26移动离开座24时，弹簧36的力增加。以此方式，压力脉冲发生器26可以在流体管16内摆动或振动，而不是达到平衡和保持不动。压力脉冲发生器26的这种移动可以造成或引起在流体管16中流动的流体的压力的压力脉冲或瞬时改变。这些脉冲或压力改变可以由设置在压力脉冲发生器26下游的压力传感器18感测。压力传感器18可以是已有的流体压力传感器，诸如可以存在于至少某些车辆应用中，诸如在汽车的燃料轨上或燃料轨附近。如果需要的话，压力传感器18还可以单独地设置以用于流体液位传感器10。如以上所述的，当罐12中的流体的液位改变时，漂浮件 46和第一磁体50移动，并且第二磁体52和弹簧36的第二端42也移动，这改变弹簧36提供在压力脉冲发生器26上的力。除了压力脉冲发生器的质量(为恒定的)之外，在任何给定时间作用在压力脉冲发生器26上的弹簧的刚度决定了受到在流体管16中流动的流体的作用时压力脉冲发生器振动的频率。因此，随着罐12中的流体液位改变以及作用在压力脉冲发生器26上的弹簧的刚度改变，压力脉冲发生器的振动的频率将改变，从而，流体管16中的压力脉冲的频率将改变。流体压力脉冲的频率可以由压力传感器18感测并且可以与罐12中的流体液位相关联，以便在任何需要的时间提供罐中的流体液位的指示。在任何给定的流体液位的压力脉冲的频率可以根据系统中已知的变量(例如，流体压力、压力脉冲发生器质量、弹簧率)来计算，或者它可以经验地确定，或者这两种方式都使用。压力传感器18可以包括微控制器或与微控制器通信，该微控制器根据由压力传感器18感测的压力脉冲而提供指示流体罐12中的流体液位的信号或其它输出。在流体液位传感器的另一个实施方式58中，如图2所示，流体液位响应部件可以是水下部件60 (有时其可以至少显著地没入罐内的流体中)或以下的其它部件1)不显著地浮在罐12内的流体中，或2)其质量足以操作系统并且可以没入(甚至浮着)，诸如通过限制其移动，使得当罐中的流体液位升高时，其逐渐地没入流体中。水下部件60还可以围绕流体管16或者以其它方式定位在流体管16附近。水下部件60可以相对于流体管16移动。在一些实施方式中，水下部件60相对于流体管16的移动可以是最小化的或受到约束。在图2所示的实施例中，水下部件60是大致圆柱形，并且其高度与罐12的内部高度几乎相同。以此方式，水下部件60不完全没入，直到流体罐12是满的或接近满的。并且甚至当流体罐12是空的或接近空的时，水下部件60仍在流体中。水下部件60可以携带第一磁体62，该第一磁体62将磁场提供至流体管16上以及进入流体管16中。第一磁体62可以与流体液位传感器10的第一磁体50相同，包括之前所讨论的所有替代性或可选的形式。压力脉冲发生器26可以与之前的实施例的压力脉冲发生器相似地形成，并且在管16中流动的流体可以在压力脉冲发生器周围流过和/或流动通过压力脉冲发生器。在该实施方式中，第二磁体64可以联接到压力脉冲发生器26，或者可由压力脉冲发生器26携带，在第二磁体64和压力脉冲发生器26之间不存在任何偏置部件36。第二磁体64可以磁性地联接到第一磁体62以便由此将水下部件60联接到压力脉冲发生器26。压力脉冲发生器26可以替代地是磁体，使得可以不需要单独的第二磁体64。在这种形式下，压力脉冲发生器26也将是第二磁体64，并且直接磁性地联接到第一磁体62。当流体罐12中的流体液位改变时，水下部件60没入流体中的量改变，并且水下部件60的有效质量改变。水下部件60的质量通过第一和第二磁体62、64的磁性联接而作用在压力脉冲发生器26上。因此，由在流体管16中 流动的流体所提供给压力脉冲发生器26的力由对压力脉冲发生器26提供力的水下部件60的重力抵抗。当压力脉冲发生器26位移离开座24时，水下部件60升起，由于没入较少的水下部件60，水下部件60的有效质量增力口，这造成压力脉冲发生器26向座24移动，由此，因为较多的水下部件60再次没入，水下部件60的有效质量降低。当流体在流体管16内流动时，这可以连续地重复。随着罐12中的流体液位变化，压力脉冲发生器26的移动或振动频率可以变化。这可以如所需要地通过计算或凭经验确定，并且其可以由压力传感器18来感测以提供流体罐12内的流体液位的指示，如同参考图I所讨论的实施例。磁性联接可以提供系统中的一定量的柔性，类似弹簧般作用。这的一个示例是如果/随着一个磁体的位置相对于另一个改变，磁场强度可以变化。因此，流体液位传感器10、58可以使用在流体流内提供压力脉冲的压力脉冲发生器26，该压力脉冲的频率根据罐12中的流体液位而变化。不需要基于电阻的传感器元件，基于电阻的传感器元件通常依赖于滑片沿着电阻路径的移动，这在至少某些流体(如汽车燃料)中难以防止腐蚀或防止腐蚀很昂贵。在至少某些实施方式中，压力脉冲发生器26不需要罐12内的任何电路，或罐中的任何电构件，如滑片/随动件或电阻路径/迹线。并且，压力脉冲发生器可以与通过流体管的流体的流率无关地发挥作用。尽管本文公开的本发明的形式构成了当前优选的实施例，但很多其它实施例也是可以的。在本文中不意在提到本发明的所有可能的等价形式或分支。应该懂得，本文使用的术语仅是描述性的，而不是限制性的，可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下进行各种改变。
权利要求
1.一种用于感测罐内的流体的液位的流体液位传感器,包括 流体管，流体在压力下流动通过所述流体管； 压力脉冲发生器，所述压力脉冲发生器设置在所述流体管中使得流动通过所述流体管的流体中的至少一些与所述压力脉冲发生器接合； 流体液位响应部件，所述流体液位响 应部件与所述压力脉冲发生器可操作地关联，以便对所述压力脉冲发生器提供根据罐中的流体液位而改变的力；以及 压力传感器，所述压力传感器感测流动通过所述管的流体的压力，其中，所述压力脉冲发生器根据流体液位而引起流体压力的改变，该压力的改变由所述压力传感器感测。
2.如权利要求I所述的流体液位传感器，其中，所述流体液位传感器还包括偏置部件，所述偏置部件抵抗流体作用在所述压力脉冲发生器上的力而使所述压力脉冲发生器可屈服地偏置，并且其中，所述流体液位响应部件作用在所述偏置部件上以根据罐中的流体的液位来改变所述偏置部件提供给所述压力脉冲发生器的力。
3.如权利要求2所述的流体液位传感器，其中，所述偏置部件是弹簧，所述弹簧的一端接合所述压力脉冲发生器，所述流体液位响应部件包括浮在流体中的漂浮件，所述漂浮件携带有第一磁体用于与所述漂浮件一起移动，与所述第一磁体磁性联接的第二磁体由所述弹簧在其与所述压力脉冲发生器相反的端部携带，并且其中，随着流体液位改变，所述漂浮件和所述第一磁体的位置改变，从而改变所述第二磁体的位置，以便改变所述偏置部件根据罐中的流体液位而提供给所述压力脉冲发生器的力。
4.如权利要求3所述的流体液位传感器，其中，所述弹簧的弹簧率是不恒定的。
5.如权利要求3所述的流体液位传感器，其中，所述压力脉冲发生器包括至少一个开口，流体可以流动通过所述至少一个开口。
6.如权利要求I所述的流体液位传感器，其中，所述流体液位响应部件是受到罐内的流体作用的水下部件，所述水下部件携带第一磁体，所述压力脉冲发生器携带第二磁体，并且所述第二磁体通过所述流体管与所述第一磁体磁性地联接，并且其中，所述水下部件没入流体中的部分越大，则越小的有效质量通过所述第一和第二磁体作用在所述压力脉冲发生器上，由此，与较少的水下部件没入流体中造成更多的有效质量通过所述第一和第二磁体作用在所述压力脉冲发生器上时相比，所述压力脉冲发生器可以更容易地被流动通过所述流体管的流体移动。
7.如权利要求6所述的流体液位传感器，其中，所述水下部件相对于所述流体管的移动被约束，使得所述水下部件的一部分总是没入罐中的流体内。
8.一种用于确定流体罐内的流体的液位的方法,包括 在压力下从所述流体罐泵送流体； 使所泵送的流体通过流体管； 在流动通过所述流体管的流体内引起压力脉冲；以及 确定压力脉冲的频率，其中，压力脉冲的频率是所述流体罐内的流体液位的函数。
9.如权利要求8所述的方法，其中，通过抵靠至少部分地设置在所述流体管内的压力脉冲发生器引导所泵送的流体而引起所述压力脉冲。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述压力脉冲发生器可以在所述流体管内移动，所述压力脉冲发生器的移动受到可操作地联接到所述压力脉冲发生器的流体液位响应部件的约束。
全文摘要
本发明提供了一种用于感测罐内的流体的液位的流体液位传感器，其包括流体在压力下流动通过的流体管、压力脉冲发生器、流体液位响应部件和压力传感器。压力脉冲发生器设置在流体管中，使得流动通过流体管的流体中的至少一些与压力脉冲发生器接合。流体液位响应部件与压力脉冲发生器可操作地关联，以便对压力脉冲发生器提供根据罐中的流体液位而改变的力。压力传感器感测流动通过管的流体的压力，其中，压力脉冲发生器根据流体液位而引起流体压力的改变，该压力的改变由压力传感器所感测。
文档编号B65D90/48GK102853877SQ201210220369
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月29日 优先权日2011年6月30日
发明者L.F.克拉里 申请人:Ti 集团自动推进系统有限责任公司