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Patent Searching and Data


Title:
HOUSING FOR CAPACITIVE LIQUID LEVEL SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/152955
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a housing for a capacitive liquid level sensor, for providing an insulating cover over the functional assembly (1) of a capacitive liquid level sensor, consisting of two independent half-bodies (2) and (3), which overlap one another and are secured with a perimeter joint (5) therebetween, the assembly of said half-bodies (2) and (3) determining an intermediate cavity (4) for accommodating the functional assembly (1) of the capacitive liquid level sensor of the application.

Inventors:
GARCIA IZAGUIRRE JAVIER (ES)
DIEZ GARCIA SERGIO (ES)
Application Number:
PCT/ES2021/070929
Publication Date:
July 21, 2022
Filing Date:
December 23, 2021
Export Citation:
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Assignee:
CEBI ELECTROMECHANICAL COMPONENTS SPAIN S A (ES)
International Classes:
G01F23/04; G01D11/24; G01F23/26
Foreign References:
US20200240914A12020-07-30
US20190056321A12019-02-21
US20190128726A12019-05-02
ES1045514U2000-09-01
Attorney, Agent or Firm:
VEIGA SERRANO, Mikel (ES)
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Claims:
- 8 -

REIVINDICACIONES

1.- Carcasa para sensor capacitivo de nivel de líquidos, para determinar un cubrimiento aislante sobre el conjunto funcional (1) de un sensor capacitivo de nivel de líquidos, caracterizada porque se compone de dos semicuerpos (2) y (3) independientes, los cuales se sobreponen entre sí fijándose con una unión perimetral (5) entre ellos, determinando el conjunto de dichos semicuerpos (2) y (3) un hueco (4) intermedio para alojar al conjunto funcional (1) del sensor capacitivo de nivel de líquidos de aplicación.

2.- Carcasa para sensor capacitivo de nivel de líquidos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque la unión perimetral (5) se establece mediante una fijación estanca entre los semicuerpos (2) y (3).

3.- Carcasa para sensor capacitivo de nivel de líquidos, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque un semicuerpo (3) del conjunto componente posee en un extremo una conformación (6) a modo de placa transversal, la cual presenta una ranura (7) pasante para introducir a través de ella el conjunto funcional (1) del sensor capacitivo de nivel de líquidos al hueco (4) de alojamiento.

4.- Carcasa para sensor capacitivo de nivel de líquidos, de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el hueco (4) para alojar al conjunto funcional (1) del sensor capacitivo de nivel de líquidos se determina en una disposición perpendicular al plano de unión entre los semicuerpos (2) y (3).

Description:
DESCRIPCIÓN

CARCASA PARA SENSOR CAPACITIVO DE NIVEL DE LÍQUIDOS

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con el ámbito de la medición del nivel de líquidos y, en particular, con la medición del nivel de líquidos mediante sensores capacitivos, proponiendo una carcasa para sensores de este tipo, desarrollada según una realización que aporta características constructivas y funcionales ventajosas.

Estado de la técnica

En el ámbito de la medición del nivel de líquidos son conocidas realizaciones de sensores de nivel capacitivos, formados por una placa portadora de electrodos en forma de conductores lineales paralelos o como una agrupación de electrodos rectangulares, disponiéndose dicha placa sobre un soporte aislante plano.

Ahora bien, para evitar los procesos de corrosión de origen electroquímico, así como los eventuales riesgos de seguridad eléctrica que pueden darse en caso de que el sensor de nivel quede sumergido en un medio líquido a medir que sea conductor eléctrico, el conjunto funcional, formado por la placa portadora de electrodos y su soporte, se dispone envuelto por una capa de material aislante, con el fin de evitar que las partes eléctricas activas del sensor entren en contacto con el medio líquido de aplicación en las mediciones de nivel.

En ese sentido, existen diferentes propuestas para asegurar el aislamiento entre el conjunto funcional de los sensores de nivel y el medio líquido a medir, por ejemplo, la solución que propone el documento W02015181770, que consiste en una envolvente aislante moldeada separadamente o sobremoldeada, definiendo una cavidad en la que se aloja el conjunto funcional del sensor, con inserto de un material tipo gel o elastómero vulcanizable, entre el mencionado conjunto funcional del sensor y la capa envolvente aislante.

En este caso, si se opta por una realización en la que la envolvente aislante se moldea separadamente mediante un proceso de inyección, surge el problema de que, para que el funcionamiento del sensor sea correcto, el conjunto funcional debe estar en contacto muy íntimo con el interior de la envolvente exterior aislante, con el fin de minimizar la distancia entre los electrodos del conjunto funcional y el medio a medir, sin lo cual el sistema carece de una sensibilidad adecuada.

Para conseguir esa cualidad, el conjunto funcional del sensor debe disponerse muy ajustado en la envolvente exterior aislante, la cual resulta con una sección rectangular de muy poco grosor, lo cual en aplicaciones en las que se requiere una longitud relativa grande hace que se tenga una cavidad muy larga con una distancia pequeña entre las paredes mayores, resultando incompatible esta configuración con la conicidad (unos 2 o ) que debe darse al macho correspondiente del molde, con el fin de poder conseguir el desmoldeo. Y, aún en el caso de aplicar ángulos de desmoldeo, el macho resulta muy largo y estilizado, no estando sujeto nada más que por uno de los extremos, de manera que puede romperse con facilidad debido a la presión que ejerce la masa de plástico inyectada.

Por el contrario, si se quiere hacer un macho robusto, ello conlleva a dejar mucho hueco dentro de la envolvente aislante, siendo necesario disponer piezas adicionales que actúen a modo de resortes sobre el soporte de la placa de electrodos, para conseguir un contacto íntimo del conjunto funcional del sensor con la cara interior de la envolvente aislante.

Por otro lado, si se quiere hacer un macho que quede sujeto por ambos extremos, debe añadirse una pieza de tapón que cierre la envolvente aislante por el extremo de menor sección, lo cual incrementa el coste y reduce la fiabilidad al añadirse una unión que estará en contacto con el líquido a medir con el sensor.

Todo lo cual descarta o hace muy difícil la utilización de un proceso de moldeo por inyección para obtener la envolvente aislante exterior del sensor.

En el documento W02019016660 se propone una solución basada en un recubrimiento del conjunto funcional del sensor con una capa de silicona vulcanizable, mediante un proceso de inmersión, incorporando posteriormente una envoltura exterior rígida mediante un proceso de sobremoldeado.

En este caso, si se piensa en una envolvente aislante sobremoldeada, los problemas son aún mayores, ya que es necesario insertar todo el conjunto funcional del sensor dentro del molde en el que vaya a realizarse la operación de sobremoldeado, existiendo el riesgo de dañar la electrónica por impactos o esfuerzos mecánicos, por temperatura excesiva o por descargas de electricidad estática.

Además, los materiales que pueden utilizarse para realizar la capa aislante sobremoldeada tienen que tener, por un lado, una alta tensión superficial, para que el líquido a medir escurra con facilidad, con el fin de conseguir un secado rápido de la superficie sensible cuando el nivel del líquido baja lo cual es clave para el funcionamiento correcto del sensor; y, por otro lado, dichos materiales tienen que tener una elevada fluidez en estado de fusión, con el fin de llenar la cavidad de la envolvente aislante de forma rápida y eficiente, cuando dicha cavidad tiene una sección muy pequeña.

En tal caso, ocurre que los materiales muy fluidos tienen una fragilidad mecánica más alta que la de los materiales menos fluidos, así como un coeficiente de dilatación muy diferente en relación con el soporte de la placa de electrodos del conjunto funcional del sensor, con lo cual, al retraerse el material sobremoldeado queda tensionado sobre el soporte de la placa de electrodos del conjunto funcional, pudiendo iniciarse fracturas en las zonas de las esquinas o de cualquier otra geometría incidente que se forme en la superficie, como marcas de soportes o expulsores.

Por otra parte, para formar una capa continua alrededor del conjunto funcional, dicho conjunto funcional debe mantenerse centrado en la cavidad de alojamiento, siendo necesario utilizar soportes de sujeción para mantenerle posicionado durante la primera fase del proceso de inyección, los cuales deben ser retraídos en un momento que tiene que calcularse con gran precisión para que se rellenen adecuadamente las discontinuidades o huellas que dejen dichos soportes de sujeción, implicando un proceso muy difícil y complicado de realizar para conseguir una capa de aislamiento de un espesor continuo y hermética que asegure el contacto entre el fluido y el sensor en toda su superficie.

Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone una carcasa de aislamiento exterior para los sensores capacitivos de nivel de líquidos, la cual está prevista según una realización que ofrece características constructivas y funcionales ventajosas frente a las soluciones convencionales de dicha función.

Esta carcasa objeto de la invención se compone de dos semicuerpos complementarios independientes, de material aislante, los cuales se sobreponen entre sí y se fijan mediante una unión perimetral, quedando entre ellos una cavidad destinada para alojar el conjunto funcional de un sensor capacitivo de nivel de líquidos.

La unión perimetral entre los semicuerpos componentes de la carcasa puede establecerse por cualquier medio convencional que permita obtener una fijación estanca, con incorporación de una junta si es necesario, estando prevista para este fin, preferentemente, una unión mediante cordón de soldadura mediante cualquier técnica conocida. Obteniéndose así una carcasa de aislamiento muy fácil de realizar, ya que los semicuerpos componentes se pueden fabricar por separado mediante proceso de inyección, para luego unirlos entre sí, sin necesidad de insertos ni machos para formar una cavidad estrecha de alojamiento en la que el conjunto funcional de un sensor capacitivo de nivel de líquidos quede en contacto íntimo con la pared de la carcasa aislante.

Uno de los semicuerpos componentes de carcasa se prevé además con una base extrema en forma de placa, provista con una ranura para introducir a través de ella el conjunto funcional del sensor capacitivo de nivel a alojar en el interior de la carcasa, pudiendo complementarse dicha base con otros elementos estructurales, para formar una envolvente estanca sobre el tramo del conjunto funcional que queda en el exterior fuera de la zona sensible que se sumerge en el líquido a medir con el sensor, lo cual permite, a su vez, un montaje fácil del conjunto funcional del sensor de nivel en la carcasa aislante exterior.

Por otro lado, el conjunto funcional del sensor de nivel puede incorporarse, ya provisto con la electrónica necesaria de tratamiento de señal, en el hueco de alojamiento entre los semicuerpos componentes de la carcasa aislante exterior, previamente a la unión de fijación perimétrica entre los semicuerpos, lo cual hace posible también insertar elementos elásticos que actúen a modo de resortes o compresores, para mantener una presión de contacto entre el conjunto funcional del sensor y la pared de la carcasa aislante exterior, con el fin de asegurar el contacto íntimo.

Por todo ello, la carcasa que se preconiza resulta de unas características estructurales ventajosas para la función de aislamiento exterior de sensores capacitivos de nivel de líquidos a la que está destinada, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de las soluciones convencionales que actualmente se utilizan para dicha función.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra un sensor capacitivo de nivel de líquidos, según la invención, con los semicuerpos componentes de la carcasa aislante exterior separados en posición correlativa de montaje.

La figura 2 es una perspectiva del sensor capacitivo de nivel de líquidos con los semicuerpos de la carcasa aislante exterior unidos entre sí.

La figura 3 muestra en perspectiva otro ejemplo de realización de un sensor capacitivo de nivel de líquidos, según el objeto de la invención, con los semicuerpos componentes de la carcasa aislante exterior separados en posición correlativa de montaje.

La figura 4 es una perspectiva del sensor capacitivo de la figura anterior con los semicuerpos de la carcasa aislante exterior unidos entre sí.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a una carcasa destinada para alojar el conjunto funcional (1) de un sensor capacitivo de nivel de líquidos, para mantener a dicho conjunto funcional (1) en condiciones eficientes de aislamiento, manteniendo la efectividad del sensor para su función de aplicación en la detección del nivel de líquidos.

La carcasa según la invención se compone de dos semicuerpos (2) y (3) independientes, recíprocamente complementarios, los cuales son susceptibles de acoplamiento en superposición del uno sobre el otro, determinando entre ellos un hueco (4) para alojar el conjunto funcional (1) o PCB del sensor capacitivo, pudiendo realizarse así con facilidad el montaje del conjunto funcional (1) para que quede ajustado dentro del hueco (4) de alojamiento, en íntimo contacto con la pared de la carcasa exterior aislante en toda su superficie.

El cierre de unificación de la carcasa se establece mediante una unión perimetral (5) entre los dos semicuerpos (2) y (3) una vez colocados en la superposición de montaje, determinándose dicha unión perimetral (5), por ejemplo, mediante un cordón de soldadura por cualquier técnica conocida, como placa caliente, vibración, láser, etc., y con carácter general mediante cualquier técnica convencional que permita establecer una fijación estanca.

Según una realización preferente, la formación estructural de una de las partes componentes, por ejemplo, el semicuerpo (3), se prevé con una conformación (6) a modo de placa transversal, en uno de los extremos, poseyendo dicha conformación (6) una ranura (7) pasante. Como se puede ver en el explosionado de la figura 1 , a través de dicha ranura (7) se puede introducir conjunto funcional (1) al hueco (4) de alojamiento en el interior de la carcasa de forma que se puede incorporar el conjunto funcional (1), en el montaje, ya provisto con la electrónica necesaria de tratamiento de señal. Según una opción de diseño se puede incorporar dicho conjunto funcional (1) con elementos elásticos a modo de resortes, en el hueco (4) de alojamiento, antes de unir los semicuerpos (2) y (3), para que dicho conjunto funcional (1) quede presionado en contacto más efectivo contra la pared de la carcasa exterior aislante. El conjunto montado quedaría de la forma mostrada en la figura 2, en la que el semicuerpo (2) se une al semicuerpo (3) presionando al conjunto funcional (1) y posteriormente uniendo ambos semicuerpos (2, 3) alojando en su interior el conjunto funcional (1) de forma que este último mantiene el contacto en toda su superficie con ambos semicuerpos (2, 3) y por lo tanto asegura el contacto del sensor con el fluido a medir.

La conformación (6) a modo de placa puede complementarse en el exterior con elementos estructurales que cubran la parte sobresaliente del soporte del conjunto funcional (1) que se aloje en el hueco (4) del interior de la carcasa, para formar, a su vez, una envolvente estanca sobre esa parte saliente del conjunto funcional (1) que queda fuera de la zona sensible que se sumerge en el líquido a medir con el sensor.

En una vahante de realización, el hueco (4) destinado a alojar el conjunto funcional (1) del sensor de nivel de líquidos puede estar conformado en el semicuerpo (3), también provisto con la conformación (6) extrema a modo de placa, en una disposición perpendicular al plano de unión entre los semicuerpos (2) y (3), como se observa en las figuras 3 y 4. Esta disposición no altera el concepto de la invención, que es la composición de la carcasa aislante mediante dos semicuerpos (2) y (3) independientes, los cuales se fijan entre sí en superposición, mediante una unión perimetral (5) estanca, determinando entre ellos un hueco (4) para alojar el conjunto funcional (1) de un sensor capacitivo de nivel de líquidos.

En este caso como se puede ver en las figuras 3 y 4, el conjunto funcional (1) se introduce igualmente por una ranura (7) de la conformación (6). En este caso está previsto que el semicuerpo (3) comprenda un hueco (4) dentro del cual quedará dispuesto el conjunto funcional (1) en estrecho contacto con las paredes de dicho hueco (4). Posteriormente se incorpora el semicuerpo (2) superior a modo de tapa, de forma que se unen ambos, preferentemente por soldadura. Para dicho propósito está previsto que el semicuerpo inferior (3) comprenda un reborde perimetral que será utilizado para efectuar dicha soldadura.

En una opción de diseño, puede insertarse el conjunto funcional (1) ya provisto de la electrónica de tratamiento de señal previamente a la soldadura de los semicuerpos (2, 3), lo cual hace posible insertar también elementos elásticos que actúen a modo de resortes o compresores, ayudando a mantener la presión entre la cara sensible del conjunto funcional (1) y la cara interior correspondiente del hueco (4) del semicuerpo (3) envolvente. Esta disposición proporciona un contacto suficientemente íntimo como para tener una buena sensibilidad, haciendo innecesaria la adición de compuesto de relleno tipo geles o elastómeros vulcanizadles a temperatura ambiente entre la cara sensible del conjunto funcional y las paredes del hueco (4).