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气流流速阈值 传感器

阅读：830发布：2020-05-17

专利汇可以提供气流流速阈值传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于空气过滤器的气流流速传感器，当由于过滤器的阻塞使经过该过滤器的气流流速降低而导致作用在该传感器上的压差超过预定阈值时，该传感器可以产生一种听得见的声音。，下面是气流流速阈值传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种用于在经过一个具有上流侧和下流侧的空气过滤器的空气压差超过预定阈值时产生听得见的音调的传感器，其特征在于该空气传感器包括：
(a)用于将所述传感器连接在该空气过滤器的上流侧的连接装置；
(b)一个位于所述传感器内的第一腔室，该腔室用来检测和容纳一个与该空气过滤器上流侧相同的气压；
(c)一个位于所述传感器内的第二腔室，该腔室用来检测和容纳一个与该空气过滤器下流侧相同的气压；
(d)一个在所述传感器中，响应于在所述第一和第二腔室中气压之间的一个预定压差阈值，可以从一个第一位置移动到一个第二位置的圆片；
(e)用于限制所述圆片，使之在超过所述第一和第二腔室之间的压差阈值时才能移动的限制装置；
(f)用来响应于所述圆片的移动使气流从所述第一腔室流经所第二腔室的通道装置；和
(g)用来响应于流经所述第二腔室的气流产生一个听得见的音调的发声装置。
由此，该听得见的音调指示人们，经过该空气过滤器的压差超过了一个预定阈值。
2、如权利要求1所述的传感器，其特征在于所述圆片对磁性敏感，且所述限制装置为一个可磁性吸引所述圆片的磁体。
3、如权利要求2所述的传感器，其特征在于该传感器进而包括用来移动所述圆片的移动装置，所述移动装置包括一个心轴，用来沿所述心轴的轴线移动该圆片，所述移动装置还包括一个设置在所述圆片中的孔，用来贯穿地承接所述心轴。
4、如权利要求2所述的传感器，其特征在于该传感器进而包括用来相对所述圆片的第一位置改变作用在所述圆片上的限制力以改变所述磁体位置的装置。
5、如权利要求4所述的传感器，其特征在于该传感器进而包括用来移动所述圆片的移动装置，所述移动装置包括一个心轴，用来沿所述心轴的轴线移动该圆片，所述移动装置还包括一个设置在所述圆片中的孔，用来贯穿地承接所述心轴。
6、如权利要求5所述的传感器，其特征在于所述移动装置进而包括一个与所述传感器配合的塞子，用来将所述磁体连接在所述塞子上的装置，并且其中所述心轴从所述塞子延伸出来。
7、如权利要求6所述的传感器，其特征在于该传感器进而包括螺旋装置用来将所述塞子与所述传感器配合，还包括用来指示所述塞子与所述传感器配合程度的装置，该配合程度为由所述限制装置所提供的限制作用的结果。
8、如权利要求6所述的传感器，其特征在于所述第二腔室包括一个孔用来排出流经所述第二腔室的气流，并且其中所述发声装置包括至少一个对流经所述孔的气流敏感的舌簧，用来产生听得见的音调。
9、如权利要求8所述的传感器，其特征在于所述发声装置包括若干个用来响应于该气流产生若干个音调的舌簧。
10、如权利要求8所述的传感器，其特征在于该传感器进一步包括一个连接在所述第二腔室中的片，用来支承至少一个所述舌簧。
11、如权利要求1所述的传感器，其特征在于所述第二腔室包括一个孔用来排出流经所述第二腔室的气流，并且其中所述发声装置包括至少一个对流经所述孔的气流敏感的舌簧，用来产生听得见的音调。
12、如权利要求9所述的传感器，其特征在于所述发声装置包括若干个用来响应于该气流产生若干个音调的舌簧。
13、如权利要求1所述的传感器，其特征在于该传感器进而包括用来改变由所述限制装置提供的抵卸所述圆片的运动的限制程度的装置。
14、一种用来通过检测一个空气过滤器上流和下流侧压差来传感和提供一个表示该空气过滤器所夹带的颗粒物质的程度的指示的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
（a）检测该空气过滤器上流侧的气压，并将其传给一个圆片的一侧;
（b）检测该空气过滤器下游侧的气压，并将其传给该圆片的另一侧;
（c）响应于该圆片两侧所提供的大于一个预定压差阈值的压差，将该圆片从一个第一位置移动到一个第二位置;
（d）作为该压差阈值的一个函数，限制该圆片从该第一位置到该第二位置的移动运动。
（e）调整响应于使该圆片从该第一位置到第二位置的移动的该压差的气流;和
（f）响应于超过该压差阈值的气流，产生一个听得见的音调。
15、如权利要求14所述的方法，其特征在于该方法进一步包括作为改变该压差阈值的函数的所述限制步骤的修改运用的步骤。

说明书全文

本发明涉及的是 传感器，更具体讲涉及的是气流流速阈值传感器。

用于住房和工商业部门的环境控制系统一般包括供暖和空调系统，用来调节封闭空气的温度。进而，这种系统还包括过滤装置以滤去热或冷空气中的颗粒物质。这种过滤装置特别对住房来讲是由盘绕的或相互编织的纤维材料构成的机械过滤器。

这些纤维材料的作用是在气流流经网络通道时机械阻止颗粒物质的运动，这样颗粒物质就会附着在个别纤维上，经过一个时期，则逐渐堵塞了气流通道。空气过滤器进气流侧和出气流侧之间的压差作为由过滤器滤出的和滞留在空气过滤器纤维上的颗粒物质的数量的函数而增加，同时，流经过滤器的气流流速则会降低。

受到污染的或部分堵塞的空气过滤器所产生的不良影响是多方面的，气流流速的减弱降低了住房或工商业部门的有效供暖或冷却。部分堵塞的过滤器势必会增加作用在产生气流的吹风机或电风扇上的背压，这个背压会增加不必要的做功，同时增加吹风机或电风扇所消耗的能量，所增加的做功负载又增加了磨损率和工作费用。

近年来发展了各种各样的装置供用户测定或提醒用户更换供热或空调中的空气过滤气。在美国专利2，753，831和4，321，070中提供了一个管道，该管道延伸经过空气过滤器，并且其中具有一个哨子。工作时，气流连续经过该管道，随着空气过滤器堵塞的增大，流经该管道的气流增加，当该气流流速达到一定程度时，该哨子就会发出声响。由于气流连续地流经该管道，因此该管道注定要受到污染而发生阻塞，这对哨子的工作会产生一个负作用。美国专利2，804，839号中提供了一种装置，该装置可以提供一个看得见听得着的信号，来指示出空气过滤器的堵塞。该装置是一个非常复杂的机械装置，其中包括一个磁铁，该磁铁将一个可在枢轴上转动的元件保持在适当位置，该元件可以提供一个凭视觉可察觉出的信号，并且进而驱动一个结构，产生一个可以听得到的信号。此外，该装置所采用的复杂的相互联系的机械运动系统是可以自动复原的。因此对于提示适时更换空气过滤器还是可行的。美国专利3，916，817中提供了一种安装在枢轴上的圆片，该圆片响应于由予定值压差所带动的一个弹簧的动作而运动，当该圆片复位时提供一个可凭视觉察觉出的信号。美国专利3，027，865中提供了一种装置，该装置中具有一个对所产生的不完全真空敏感的膜片，用来提供一个可见的信号，同时使一对触点接触，来激励一个电讯号。美国专利2，721，533中提出了一种在风扇壁上安装的报警装置，在正常工作过程中，经过该装置有一个连续的气流，当空气过滤器堵塞时，流经该装置的气流增加，一个振动簧片则受到激励，产生一种听得见的信号，可以通过调节空气进口的尺寸来调整工作阈值。美国专利2，782，747中提供了一种装置，该装置贯穿地安装在风扇系统的壁上，当联接着该风扇系统的空气过滤器堵塞时，流经该装置的气流增加，由此激励簧片。产生一个可以听得见的信号，美国专利3，736，900公开了一个簧片装置，当联接着内燃汽化器的空气清洁过滤器堵塞时，就产生一个可以听得见的信号。

本发明的传感器包括一个磁性维持的圆片，该圆片与该传感器的一个端盖一起限定了一个第一腔室，该腔室的气压与有关空气过滤器上流侧的气压相同，由该圆片和该传感器的基座限定了一个第二腔室，该腔室通过该基座上的一个孔与该空气过滤器下流侧气流导通，这样在该第二腔室内所建立的气压与该空气过滤器下流侧所建立的气压相同。当该第一和第二腔室之间产生一个足够的压差时，该圆片就会从该磁体移开，响应于所产生的压差使气流从该第一腔室移动到第二腔室，敏感的气流就会穿过该基座上的孔，响应于经过该孔的气流产生一个听得见的音调，指出压差超过了压差阈值，另外，还设置了改变作用在该圆片上磁力大小的装置，用来改变该阈值的大小。

因此，本发明的目的之一就是提供一种阈值压敏装置，工作时当有关空气过滤器达到预先确定的堵塞程度时这种压敏装置可以产生一个信号。

本发明的目的之二就是提供一种供空气过滤器使用的报警装置，在正常工作过程中，该空气过滤器不会受到夹带颗粒物质的空气的污染。

本发明的目的之三就是提供一种具有可调阈值的装置，该装置用来检测和显示经过空气过滤器的压差的预定状态。

本发明的目的之四是提供一种用于空气过滤器的压敏传感器，用来显示超过了气压阈值。

本发明的目的之五就是提供一个磁性维持圆片，用来响应于经过该圆片的超额压差，激励一个可以听得见的音频发生器。

本发明的目的之六就是提供一种供空气过滤器使用的价廉的传感器，用来检测经过空气过滤器的气流流速的变化。

本发明的目的之七就是提供一种可清扫的传感器，用来检测经过用在供热或空调系统上的空气过滤器的不能接受的气流流速。

本发明的这些以及其它目的在参照下列附图更为具体清楚的叙述中对本领域技术人员来讲将会非常易于理解，其中：

图1是安装在典型的空气过滤器上的本发明传感器的透视图;

图2是沿图1的2-2线截取的截面视图;

图3是一个部分截面视图;

图4表示的是传感器工作时经过该传感器的气流通道;

图5是传感器主要元件的分解等比例视图;和

图6是该传感器一部分的内部情况的透视图。

如图1所示，表明了一种用于住房和各种工商业部门的典型的空气过滤器10，在该过滤器中包括一层设置在相对的多孔支持件之间的纤维材料，这种过滤器一般用于供热或冷却装置，用来从热气或冷气中滤去颗粒物质，所滤去的颗粒物质沾连并积聚在空气过滤器10的纤维物质上。过了一段时间以后，经过空气过滤器的空气通路由于受到积聚的颗粒物质的影响而变得逐渐堵塞起来，不断加重的堵塞会使过滤器上流侧和下流侧两侧之间的压差相应增加，这个不断增加的压差会降低经过过滤器的气流流速，这样在空气过滤器的影响下就会使住房或工商部门的供热或冷却效果相应地下降，此外，此时的过滤器会使得用于该供热或冷却系统的电风扇产生一个背压，导致能量的过多消耗。

因此，常常需要更换空气过滤器10，以防该过滤器逐渐堵塞，使从中经过的气流流速受到抑制，而超过可接受的预定值。由于阻塞是悬浮或夹带在空气中的颗粒物质的量的函数，而悬浮或夹带在空气中的颗粒物质又是需要供热或冷却的区域中活动性质或活动量的函数，因此不能对过滤器的更换周期做出精确的预测。这样，最好设置一个信号装置，在空气过滤器10逐渐堵塞，从中经过的气流流速达到一个预定值时，该信号装置自动地发出一个指令。

在图1中就示出了一个传感器12，该传感器用来测定经过空气传感器10的气流流速，并提供这个流速是高于还是低于一个可调阈值的指示。该传感器可直接连接在空气过滤器10的上流面14上。传感器12的目的和作用就是测定空气过滤器10上流侧和下流侧之间的压差，并且该传感器还能根据这个压差发出一个报警信号，用来指示该压差超过了一个预定阈值，该阈值表示了经过空气过滤器10的一个下降到一定程度的气流流速。

现将参照图2、5和6叙述传感器12的结构。传感器12是由一个基座20和一个可拆卸的端盖22构成，将该端盖连接在基座上的连接装置可以是一种普通的推卡装置24，该装置设置在该基座和端盖圆周的四个位置上。该基座包括一个环形平面部分26，该部分用来将基座20连接在空气过滤器10的表面14上。用来连接在该过滤器的装置可以是钩环带，比如可以是在“VELCRO”注册商标下出售的两部分带。也可采用可穿透地接合该空气过滤器的纤维的尖头物，粘合剂或类似的其它手段。在基座20的中心位置设置了一个孔30，用来给流体提供一个从传感器12经空气过滤器10的通道。用于支承一个舌簧片34的壁32设置在位于孔30的周围位置。该舌簧片34具有一个或多个舌簧36，该舌簧响应于从中经过的气流可以振动，舌簧36振动的结果会产生一种听得见的音调。通过选择舌簧的数目、尺寸和长度，就可产生一种悦耳的或不和谐的音调。若干个支柱38从基座20的底面40延伸到这样一个高度，该高度高于由安装在壁32上的舌簧片34所表示的高度。

端盖22包括一个进气面44，在该进气面上有若干个同心的弧形孔46，该弧形孔给空气进入传感器12提供了通路。一个中空的带有内螺纹54的凸台48基本上从进气面44的中心位置向里延伸，在中心位置带有一个心轴52的螺塞50通过其上的螺纹56与凸台48上的螺纹54配合。螺塞50还包括一个指示器58，用来给该螺塞的转动位置提供一个看得见的指示，并且给转动该螺塞使其进入或退出与其配合的凸台48提供一个调整扭。

心轴52贯穿地支承着一个环形磁体60，该磁体采用粘接或其它手段连接在螺塞50的环形表面62上的，该心轴还通过与一个圆片66的孔68配合贯穿地支承着该圆片66。如图所示，可以在心轴52的周围设置一个塞套70，用来给该带孔的圆片和磁体提供一个支承表面。

处于第一位置时，该圆片66进一步由形成在端盖22上的环形凸缘72支承，同时还设置了一个环形突边74，用来给处于第一位置的该圆片定位，并且用来在该圆片和端盖22之间形成一个密封。处于第二位置时，该圆片66支承在每个支柱38上，该支柱限制了圆片66向舌簧片34的进一步移动，并使该圆片处于与该舌簧片脱离接触的位置。心轴52限制了圆片66的横向运动，而且限制了该圆片沿该心轴轴线的运动。

检验表明，进气面44的弧形孔46所承受的气压基本上与过滤器10上流侧的气压相同。这样，在端盖22进气面和圆片66之间限定的空间处于等气压。孔30与空气过滤器10相毗邻并且基本上与空气过滤器10的相同的下流面处于直流连通，该孔30所处的压力与该空气过滤器下流侧的压力相同。空气过滤器10下流侧上的压力经过孔30传送到由基座20和圆片66限定的传感器12内的空间。因此，任何穿过空气过滤器10的压差都会穿过圆片66，也就是说，任何这样的压差都会导致作用在该圆片上流侧上的一个压力或力，该压力则会使该圆片沿着心轴52的轴线向着孔30移动。由于该圆片66是由相应的磁性材料制造，因此该圆片会吸引到磁体60上，并且会抵抗沿心轴52的移动。直到作用到该圆片上的由上述压差所产生的力足以克服由磁体60所产生的磁力时，该圆片才会发生移动。当克服了该磁力时，圆片66就会向着支柱38移动而移动到如图4所示的第二位置。在此位置，由箭头80所表示的空气经弧形孔46流入端盖22，并经过圆片66的圆周进入基座20，进而经过支柱38到舌簧片34，又经舌簧36到达孔30，经孔30进入空气过滤器10。这个气流流经舌簧36时会产生一种听得见的音调，该音调可以是悦耳的或者是不和谐的。这种听得见的信号则提供给操作者一个持续的提醒，即空气过滤器10已堵塞，需要更换了。

在更换该空气过滤器时，可以很容易地从该空气过滤器上取下传感器12，并使用胶带28或其他连接装置将该传感器重新连接到一个新的过滤器10上。观察可知，可以非破坏性地拆下传感器12的各种固定的和可动的零件来进行清洗，由此，该传感器的使用寿命可以大大延长。此外，由于传感器12的费用很低，因此在某些条件下，可以连同该空气过滤器一同丢掉。

为了给传感器12的使用提供更多功能，设置了调整经过圆片66的压差阈值的装置，这对改变该圆片的位置以及激励舌簧36都是必要的。可以通过转动螺塞50来进行调整，当圆片66处于毗邻凸缘72的第一位置时，转动该螺塞就会移动紧靠圆片66的磁体60。该磁体离该圆片越远，将该圆片移动到第二位置所需要的压差阈值越小。为方便起见，指示器58可以包括设置在端盖22上的标记，该标记可以标定压差值。

虽然结合所示实施例使本发明的原理得以认识，但是对本领域技术人员来讲，在本发明付之应用时，很明显在不脱离这些原理的范围内还会在结构、安排、比例、元件、材料和组成上有许多修改，以适用于特定环境和操作需要。

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气流流速阈值传感器

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