CN111307309A - 温度传感器、复合式压电传感器和轴箱或承载鞍 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种温度传感器、复合式压电传感器和轴箱或承载鞍。温度传感器用于测量待测对象的温度且包括：基体，所述基体的头部形成有外螺纹，用于与所述待测对象的内螺纹螺合，并且所述基体的顶端部形成有凹槽；至少一个金属压块，所述金属压块设于所述凹槽内；以及第一弹性元件，所述第一弹性元件位于所述基体的凹槽的底壁和所述金属压块之间并且能够沿所述基体的轴向压缩，并保证所述金属压块突出于所述基体，以与所述待测对象接触。根据本发明的温度传感器的金属压块借助第一弹性元件自动压紧在待测对象和传感器的基体上，保证热量及时通过金属材料传递，可以有效避免空气传递热量带来的测量滞后性和不准确性。

Description

温度传感器、复合式压电传感器和轴箱或承载鞍
技术领域
本发明涉及温度传感器、复合式压电传感器和轨道车辆用轴箱或承载鞍。
背景技术
目前应用在高铁机车上的复合式压电传感器，通过螺纹连接固定在轴箱上，利用测量探头可以同时采集轴箱的温度和振动信号，用于检测轴箱及轴承的温度和振动状态。其中的温度传感器能否及时准确反映测点的实际温度对轴承的状态监测起着非常重要的作用。复合式压电传感器相比单一传感器，功能更强大一些，集成度较高，安装方便，但同时结构也相对复杂，在监测温度的过程中，发现温度传感器相比测点实际温度，有一定的滞后性，如传感器测量温度相比实际测点温度可滞后5到十几分钟。
发明内容
基于上述已知的缺陷做出了本发明，本发明的主要发明目的在于提供一种温度传感器、包含该温度传感器的复合式压电传感器和轨道车辆用轴箱或承载鞍，其能有效降低由于空气传递热量带来的测量滞后性和不准确性。
根据本发明的一方面，提供一种温度传感器，用于测量待测对象的温度，所述温度传感器包括：
-基体，所述基体的头部形成有外螺纹，用于与所述待测对象的内螺纹
螺合，并且所述基体的顶端部形成有凹槽；
-至少一个金属压块，所述金属压块设于所述凹槽内；以及
-第一弹性元件，所述第一弹性元件位于所述基体的凹槽的底壁和所述
金属压块之间并且能够沿所述基体的轴向压缩，并保证所述金属压块突
出于所述基体，以与所述待测对象接触。
在至少一个实施方式中，所述温度传感器还包括第二弹性元件，所述第二弹性元件将所述金属压块压向所述凹槽的侧壁，使二者保持接触。
在至少一个实施方式中，所述第二弹性元件位于所述基体的凹槽的侧壁和所述金属压块之间。
在至少一个实施方式中，所述温度传感器包括至少两个所述金属压块，所述第二弹性元件位于所述至少两个金属压块之间。
在至少一个实施方式中，所述金属压块的底部形成有用于容纳和/或保持所述第一弹性元件的槽。
在至少一个实施方式中，所述第一弹性元件为螺旋弹簧或膜片弹簧；并且/或者所述第二弹性元件为螺旋弹簧或板簧。
在至少一个实施方式中，所述凹槽与所述金属压块的接触面形状适配。
在至少一个实施方式中，所述第一弹性元件的两端分别与所述凹槽的底壁和所述金属压块连接。
根据本发明的另一方面，提供一种复合式压电传感器，其具有根据本发明的温度传感器。
根据本发明的再一方面，提供一种轨道车辆用轴箱或承载鞍，在所述轴箱或承载鞍中形成有传感器安装孔，根据本发明的温度传感器和/或复合式压电传感器安装到所述传感器安装孔，其中，所述金属压块与所述传感器安装孔的底壁抵接。
根据本发明的温度传感器的金属压块借助第一弹性元件自动压紧在待测对象和传感器的基体上，保证热量及时通过金属材料传递，可以有效避免空气传递热量带来的测量滞后性和不准确性。并且根据本发明的温度传感器结构简单，安装方便，易于拆卸。
附图说明
图1示出了现有技术中的一种温度传感器的局部截面图。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的温度传感器的局部放大截面图。
附图标记说明
1温度传感器的基体；2底部弹簧(第一弹性元件)；3中间弹簧(第二弹性元件)；4金属压块；
41金属压块的顶端部；42金属压块的底部；
10线路板；20温度传感器的探点；
c温度传感器的基体末端与轴箱螺纹孔底壁的间隙；
b金属压块的槽底面与温度传感器的基体的凹槽的底壁的间隙；
h金属压块突出于温度传感器的基体的高度。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
引起温度传感器相比于测点实际温度的滞后性的原因很多，其中一个重要原因如下。
图1示出了现有技术中的一种温度传感器的局部放大截面图。从图1中可以看到温度传感器的基体的头部形成外螺纹，用于与轴箱的螺纹孔的内螺纹配合。在将温度传感器拧紧到轴箱的时候，在头部的端面和轴箱(作为待测对象的示例)的螺纹孔底壁之间或多或少地会存在间隙c。众所周知，空气是温度或者热的不良导体，因此由于间隙c的存在，不能很好地在待测对象和温度传感器之间进行热交换，因而位于温度传感器的头部内的探点20不能非常准确、及时地测得待测对象的温度。其中，探点20测得的温度信号通过线路板10有线或无线地传递到未示出的数据处理器或者显示装置。
对于上述滞后性，现有很多补偿温度方式。发明人认为，最有效的方式是从机械原理上降低滞后性。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的温度传感器的头部的放大截面图。为了消除间隙c，根据本发明的一个实施方式的温度传感器的头部如图2所示，基体1的顶端部具有凹槽，其中容纳有金属压块4。金属压块4的顶端部41始终突出于基体1，而金属压块4的位于与顶端部41相反一侧的底部42形成有用于容纳底部弹簧2的槽，底部弹簧2在基体1的轴向(图中上下方向)上给金属压块4施加弹性推力。此外设置中间弹簧3，用于将金属压块4压向基体1的凹槽的侧壁，始终保证金属压块4与基体1的凹槽的侧壁贴合，从而保证热量由金属压块4迅速传递给基体1，即具有未示出的探点的温度传感器探头。
这样设置底部弹簧2和金属压块4：即使将温度传感器螺纹旋拧到底，金属压块4还是从基体1的凹槽突出，即始终保证h＞0；且金属压块4的底部42的端面在底部弹簧2的作用下不会与基体1的凹槽的底壁接触。图中b表示的是金属压块4的槽底面与基体1的凹槽的底壁的间隙，也是底部弹簧2在当前状态下的长度，底部弹簧2可以处于自由状态或者压缩状态，但是不会达到可压缩到的最小长度，即b＞底部弹簧2可压缩到的最小长度。换句话说，底部弹簧始终处于未被完全压缩的状态
中间弹簧3将金属压块4压向基体1的凹槽的侧壁，这一方面(如上所述)保证金属压块4与基体1的凹槽的侧壁的热传递，另一方面也实现了将金属压块4自动压紧在基体1的凹槽的侧壁上，从而保证了金属压块4不掉出凹槽。示例性地，可以设置2个对称的金属压块4的形状与基体1的凹槽的形状一致，例如若基体1的凹槽为方形，则金属压块4为两个半方形，若基体1的凹槽为圆柱状，则金属压块为两个半圆柱体。凹槽与金属压块的接触面形状适配。图中设置了2个中间弹簧3，也可以设置其他数量的中间弹簧3。
根据所需的热传递效果，可以选择具有不同热传递系数的金属压块4。
本发明的保护范围不限于上述具体实施方式中说明的具体实施例，而是只要满足本发明的权利要求的技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。
(1)可以理解，金属压块4的数量不限于两个，还可以为一个或三个或更多个。例如，在金属压块4为一个的情况下，中间弹簧3可以设置于温度传感器的基体1的凹槽的侧壁和金属压块4之间。
(2)中间弹簧3的数量不限于两个，还可以为一个或三个或更多个。中间弹簧3的可以为螺旋弹簧，板簧等。例如，在中间弹簧3为一个的情况下，中间弹簧3可以为板簧。另外，中间弹簧3仅是本发明的第二弹性元件的示例，还可以使用其它弹性元件来确保金属压块4与凹槽的侧壁之间的接触。
(3)底部弹簧2的数量可以为一个或多个。例如，在底部弹簧2为一个的情况下，底部弹簧2可以为螺旋弹簧或膜片弹簧等。另外，底部弹簧2仅是本发明的第一弹性元件的示例，还可以使用其它弹性元件来确保金属压块4从基体1的顶端部突出。
底部弹簧2的两端可以分别与凹槽的底壁和金属压块4连接，连接方式可以为例如焊接、卡接等。这样可以进一步防止金属压块4从凹槽掉落。
(4)应当理解，金属压块4的底部的槽并不是必须的。可以省略该槽，或者在基体1的凹槽的底壁增设用于容纳和/或保持底部弹簧2的槽。
(5)除了利用中间弹簧3的压力来保持金属压块4不掉落之外，还可以在温度传感器的基体1的凹槽的侧壁和金属压块4的外周面设置台阶、凸条和环槽等卡合结构。
中间弹簧3的两端也可以分别连接到凹槽的侧壁和金属压块4，或者分别连接到两个金属压块4。这样便于金属压块4和中间弹簧3一起放入基体1的凹槽，可以防止中间弹簧3相对于金属压块4发生不期望的位移。
(6)应当理解，本发明的温度传感器和包含该温度传感器的复合式压电传感器不限于安装于轴箱或承载鞍而用于对轴箱或承载鞍和轴承的温度或温度和振动进行测量。

Claims (10)

1.一种温度传感器，用于测量待测对象的温度，其特征在于，所述温度传感器包括：
-基体，所述基体的头部形成有外螺纹，用于与所述待测对象的内螺纹螺合，并且所述基体的顶端部形成有凹槽；
-至少一个金属压块，所述金属压块设于所述凹槽内；以及
-第一弹性元件，所述第一弹性元件位于所述基体的凹槽的底壁和所述金属压块之间并且能够沿所述基体的轴向压缩，并保证所述金属压块突出于所述基体，以与所述待测对象接触。
2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述温度传感器还包括第二弹性元件，所述第二弹性元件将所述金属压块压向所述凹槽的侧壁，使二者保持接触。
3.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述第二弹性元件位于所述基体的凹槽的侧壁和所述金属压块之间。
4.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述温度传感器包括至少两个所述金属压块，所述第二弹性元件位于所述至少两个金属压块之间。
5.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述金属压块的底部形成有用于容纳和/或保持所述第一弹性元件的槽。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述第一弹性元件为螺旋弹簧或膜片弹簧；并且/或者
所述第二弹性元件为螺旋弹簧或板簧。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述凹槽与所述金属压块的接触面形状适配。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述第一弹性元件的两端分别与所述凹槽的底壁和所述金属压块连接。
9.一种复合式压电传感器，其特征在于，其具有根据权利要求1至8中任一项所述的温度传感器。
10.一种轨道车辆用轴箱或承载鞍，其特征在于，
在所述轴箱或承载鞍中形成有传感器安装孔，权利要求1至8中任一项所述的温度传感器和/或权利要求9所述的复合式压电传感器安装到所述传感器安装孔，
其中，所述金属压块与所述传感器安装孔的底壁抵接。
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