具有印刷传感器的流体管道制造技术

本发明专利技术涉及一种流体管道，其包括印刷在流体管道的外壁上的传感器。传感器被配置为感测流体管道的运行参数。保护层被布置成沉积在印刷电子材料的至少选定部分。刷电子材料的至少选定部分。刷电子材料的至少选定部分。

【技术实现步骤摘要】
具有印刷传感器的流体管道


[0001]本公开内容总体上涉及流体管道。更具体地，本专利技术涉及一种用于输送流体的管道，该管道与感测流体的运行参数的传感器相结合。

技术介绍

[0002]在要求用于转移液体或气体介质的连接中使用流体管道。流体管道的选择通常取决于预期用途的具体要求，结果是需要考虑多种管道性能，例如直径、最小弯曲半径、压力载荷和耐热性。
[0003]在许多交通运输工具中使用的输送流体的流体管道不包括物理地连接到管道以测量及监控安全相关的运行参数——例如监控在流体管道中流动的介质的温度和体积流量——的探测器或其它传感器。
[0004]原则上，希望监测交通工具的流体管道中流动的介质的运行参数，例如燃料输送、用于冷却发动机的冷却流体、用于转向和制动系统以及气动空气系统中的液压流体。通过直接监测这些运行参数，可以防止这些系统以及交通工具的运行中断。通过监测管道的运行参数，可以快速诊断和识别中断的可能原因。例如由管道输送的流体的温度变化、压降以及管道材料的过度应力，都可以被识别并随后补救。这样，交通工具和流体管道的寿命和可靠性增加，管道失效可减到最小。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种流体管道，其允许以简单的方式监测该管道的运行和功能参数。例如，要监测的参数包括但不限于，管壁温度和/或在管道中流动的的介质的温度、作用在管壁上的正压或负压、以及检测影响管壁完整性的流体从管壁的泄漏和管道材料老化程度。
[0006]本专利技术涉及结合了印刷传感器的流体管道。<br/>[0007]在第一实施例中，流体管道包括内径和外壁。印刷电子材料沉积在流体管道的外壁上。该印刷电子材料被配置成感测流体管道的运行参数。保护层被布置成至少沉积在印刷电子材料的选定部分。
[0008]在第二实施例中，提供了一种方法。该方法包括感测流体管道的至少一个运行参数。该流体管道包括内径和外壁。该方法还包括将电子材料印刷在流体管道的外壁上，该电子材料用于感测流体管道的至少一个运行参数。该方法还包括至少在印刷电子材料的选定部分上沉积保护层。
附图说明
[0009]从以下附图、描述和权利要求中，其它技术特征对于本领域技术人员来说是显而易见的。
[0010]为了更完整地理解本专利技术，现在结合附图参考以下描述，在附图中：
[0011]图1示出了根据本专利技术的具有印刷在管道上的温度传感器的示例性流体管道；
[0012]图2示出了根据本专利技术的具有印刷在管道上的应变计传感器的示例性流体管道；
[0013]图3示出了根据本专利技术的具有印刷在管道上的泄漏检测传感器的示例性流体管道；
[0014]图4是示出了根据本专利技术的具有印刷在包括保护层的管道上的印刷传感器的流体管道的剖视图；以及
[0015]图5是示出根据本专利技术的具有印刷在包括保护层的管道上的印刷传感器的流体管道的剖视图。
具体实施方式
[0016]在本专利文件中，下面讨论的附图和用于描述本专利技术原理的各种实施例仅仅是说明性的，并且不应当以任何方式解释为限制本专利技术的范围。本领域技术人员将理解，本专利技术的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。
[0017]在本申请的含义内，术语“流体管道(fluid conduit)”是半刚性的管道，以及其管道连接件和部件。管道通常采用细长的圆柱形中空体的形式。在其一端或两端，该管道可选地具有管道连接件或管道连接件的一部分，所谓的配件，通过该配件管道可以连接到例如另一管道或其它管道单元，例如固定管道(pipe)系统或管道组件的其它部分。
[0018]在本专利技术的优选实施方案中，所述管道的壁包含热塑性材料。仅作为实例而非限制性地，聚酰胺(PA)或聚烯烃如聚乙烯(PE)或聚丙烯或它们的共聚物或聚氯乙烯(PVC)或热塑性硫化橡胶(TPV)，如三都坪(Santoprene)。
[0019]这种热塑性管道例如可以以这样的方式生产，即热塑性材料或材料层直接挤出成所需的管道形式。或者，热塑性材料可以例如通过挤出而转变成材料幅的形式，例如挤出的成型边缘或膜幅，然后将其螺旋地卷绕，并且其中相邻的螺旋卷绕部的纵向边缘区段或材料幅的相对的边缘区域彼此重叠地连接。此外，所述管道壁也可以包括多个热塑性材料层，所述多个热塑性材料层例如以多个薄膜层的形式一个布置在另一个之上(“夹层结构”)。
[0020]根据本专利技术的管道的壁具有印刷在壁上的电子材料。特别地，电子材料可以完全或部分嵌入到管道壁中。或者，它可以以在管道外部的涂层形式布置，或以管道壁的组分/部件的涂层形式布置。也可以将印刷电子材料均匀地设置在整个管道壁上或仅设置在管道壁的一部分上，例如材料幅。
[0021]该印刷电子材料具有至少一种材料特性，该材料特性可根据该管道的至少一个运行参数而变化。在本申请的含义内，“运行参数”是指管道的状态变量，其特别是选自：管道壁的温度，例如管道壁内部的温度或管道壁内表面上的温度，结果是可推断位于管道内的介质的温度；作用于管壁的正压或负压；由于管壁材料老化或管壁破裂导致流体从管壁泄漏而导致的管壁的完整性。形成印刷电子材料，使得其适于确定至少一个运行参数。
[0022]因此，根据本专利技术的管道具有很大的优点，即，由于管道壁上含有电子材料，因此可以以简单的方式直接确定管道的一个或多个期望的运行参数，而不需要使用外部测量探测器。
[0023]印刷电子材料优选地为至少一种传感器。本专利技术基于在管道的外部由电子材料印刷至少一个电子传感器。可以使用单个印刷电子传感器或多个印刷电子传感器。例如，可以
使用多个印刷电子器件，以便单独地或彼此组合地多次或在管道的多个点或不同功能处实现相同的运行参数。
[0024]这里应当注意，管道的外壁与管道的内壁紧密相关，因此，例如流体位于管道的内壁中。结果，电子材料的运行参数可以在接近管道内部和其中包含的流体的情况下运行。这可以使得由包括印刷电子材料的传感器的效果例如可以提供更好的测量结果，这是由于传感器尽可能接近管道内部。
[0025]印刷电子材料的生产可以通过一种印刷工艺或通过不同印刷工艺的组合进行。例如，印刷电子材料可以借助于柔性版印刷工艺、借助于凹版印刷工艺、借助于丝网印刷工艺和/或借助于数字印刷工艺来进行印刷。因此，可以使用各种印刷方法来利用各自的特性在管道的外壁上印刷各种印刷电子器件。刚才描述的印刷方法可以用在用于所需传感器结构的印刷油墨的直接印刷。或者，在预备步骤中，在印刷所需传感器结构之前，可首先将粘附促进层施加到管道的外壁。在管道的外壁由难以印刷于其上的材料构成的情况下——例如橡胶或其它橡胶注入材料——这是期望的。另外，在又一预备步骤中，可以通过在管道壁中激光雕刻来制作期望的传感器结构，然后填充形成传感器结构和互连导体布线的电子材料。
[0026]替代地或附加地，印刷电子材料可通过在挤出过程中进行结构化而部分或完全形成。替代地或附加地，印刷电子材料可由通过插入例如形成单个单元的网格或片的结构而部分或完全替代，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体管道(50)，具有内径(52)和外壁(51)，所述流体管道包括：沉积在所述流体管道(50)的外壁(51)上的印刷电子材料，从而产生至少一个传感器元件(10，20，30)，所述传感器元件被配置成感测所述流体管道(50)的至少一个运行参数并且提供表示所感测的运行参数的输出信号；电导体(13，23，33)，用于传送表示所感测的运行参数的输出信号，沉积在流体导管的外壁(51)上；以及保护层(300、325'、400)，沉积在所述印刷电子材料和用于传送输出信号的电导体(13)的至少选定部分上。2.如权利要求1所述的流体管道，其中所述管道的所述至少一个运行参数选自所述管道壁的温度、作用在所述管道壁上的正压或负压、或者所述管道壁的完整性；以及其中，所述至少一个传感器元件选自电导体和电阻元件，所述电导体和电阻元件组合以形成：(a)温度传感器(10)，其用于测量所述壁(51)的温度；(b)应变计传感器(20)，其用于测量作用在所述管道壁(51)上的正压或负压；以及(c)泄露检测传感器(30)，用于测量所述管道壁(51)的完整性。3.根据权利要求1所述的流体管道，其中，所述印刷电子材料通过以下方式中的至少一种沉积在所述管道壁(51)上：柔性版印刷工艺；凹版印刷工艺；丝网印刷工艺；或数字印刷工艺。4.根据权利要求1所述的流体管道，其中，所述保护层(300，325，325'，400)由沉积在所述印刷电子材料和用于传送输出信号的电导体的选定部分上的绝缘油墨、介电油墨、诸如环氧树脂的热固性或交联树脂、绝缘树脂、热固性或交联弹性体、或热塑性弹性体中的至少一种组成。5.如权利要求1所述的流体管道，其中，用于传送输出信号的导体(13)适于使用提供所感测的运行参数的读数的装置(110)来读取。6.一种用于感测流体管道(50)的至少一个运行参数的方法，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：库珀标准汽车公司，
类型：发明
国别省市：