CN102466499A - 流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量气体或液体介质的流量的流量传感器，它具有传感器壳体，在该壳体中在入口通道（15）和出口通道（16）之间延伸流动通道，它具有主通道（2）和平行于主通道（2）接通的测量通道（3）。在此主通道（2）具有至少一个主通道节流位置（17）并且测量通道（3）具有一个用于测量流量的传感器元件。本发明建议，在测量通道（3）中在输入和/或输出侧布置一个测量通道节流位置（18），其中主通道节流位置（17）具有至少一个通口（19）并且测量通道节流位置（18）具有出口（20），它们设计成相同的并且在流动方向上互相平行地延伸。

Description

流量传感器

技术领域

本发明涉及一种用于测量气体或液体介质的流量的流量传感器，它具有一个传感器壳体，在该壳体中在入口通道和出口通道之间延伸一个流动通道，它具有一个主通道和一个平行于主通道接通的测量通道，其中在主通道中布置有至少一个主通道节流位置并且测量通道具有一个用于测量流量的传感器元件。

背景技术

这种流量传感器以多种实施方式公开并且通常被称为流量计。在入口通道和出口通道之间布置在流动通道中的传感器元件可以通过流量传感器通过物理量的测量确定介质的质量流。

由US 6,826,966 B1公开了一种开始所述的流量传感器，它在主通道中具有一个节流位置。在主通道中的节流位置扩大了在主通道中的流动速度并且此外根据它的横截面在主通道中产生一个压力改变。

另一种用于测量流体的流量的装置由CH 696 006 A5公开。它具有一个主通道和一个副通道，它们共同构成流动通道。构成主通道的旁路的副通道具有一个相对主通道较小的横截面。作为测量通道，在副通道中布置有一个用于测量流量的传感器元件。在已知的测量通道和主通道的横截面的情况下可以由在测量通道中测量的质量流确定主通道中的质量流。由此得出通过流量传感器的流动通道的总流量。副通道借助于一个作为节流位置起作用的隔板分成两个互相连接的段。在在介质的流动方向上位于节流位置之前的第一段中出现层状的流动，在位于节流位置之后的第二段中存在紊乱的流动效应。为了准确的测量，传感器元件配属于第一段。

节流位置是流量传感器中的一个区域，在该区域处流动通道的流动横截面变细，这样介质的流动在这个位置被节流。节流位置对抗介质一个相比流动通道的其它位置提高的阻力。在前述的现有技术下可以作为缺点看出，主通道和副通道（测量通道）的流动阻力依赖于流量并且流量的分配比例是依赖压力和温度的。这在前面提及的现有技术下由此解释，流动通道只有一个节流位置，它或者布置在主通道中，或者在测量通道中。

其它特殊的流量传感器实施方式例如由文献US 4,800,754, EP 0 552 916, EP 0 829 793, EP 1 091 195, EP 1 256 786, US 7,107 834, US 3,851,526, US 4,450,718以及EP 0 558 834作为现有技术公开。其中公开的流量传感器具有各一个主通道和一个副通道，它们包括一个或多个流动分支。为了获得在流动分支中的层状的流动在主通道和/或副通道（测量通道）中设有部分节流位置。

发明内容

本发明的任务在于，建议一种此类的流量传感器，其中流量的分配比例尽可能不依赖于压力和温度。此外强烈的紊流应该在主通道中，而不逾越传感器元件的测量区域。

该任务根据本发明通过一种具有权利要求1特征的流量传感器解决。其它有利的设计方案由从属权利要求得出。

在根据本发明的流量传感器中，主通道节流位置在入口通道和/或出口通道和主通道之间具有至少一个通口。在此该通口在在节流位置上设置一个单个的通口的情况下理想地这样设计，即主通道的流动阻力尽可能对应测量通道的流动阻力。通过通口的横截面的变化可以在必要的情况下改变主通道的通流量与测量通道的通流量的分配比例。为了改变分配比例优选不扩大通口的通流横截面，而是为了减小在主通道中的流动阻力在节流位置中引入至少一个附加的通口代替它。以这种方式可以实现通过主通道的高的通流率，而不强烈影响通过测量通道的通流率。由此在通过流量传感器传导的介质的高的压力和高的流量的情况下防止在主通道中的强烈的紊流效应，它可能干扰地影响测量通道并导致，传感器元件的测量结果或多或少地错误或者甚至有时超出流量传感器的测量范围。

在本发明的一种优选的实施方式中，在多个设置在主通道节流位置上的通口的情况下，它们设计成相同的并且在介质的流动方向上互相平行地延伸。通过在主通道的节流位置上增加多个这样的通口可以随意调整主通道和测量通道之间的通流率的分配比例。因为所有的通口是相同尺寸的，它们对流动的介质构成相同的流动阻力，它们也相应地展现出同样的压力、温度和流动性能，这样关于主通道和测量通道的分配比例不被这些参数影响。在节流位置上设有多于一个通口的主通道总是具有相对测量通道更小的流动阻力。

在根据本发明的流量传感器的一种有利的实施方式中，主通道分为至少两个平行于测量通道接通的主通道分支，其中主通道分支的数量决定通过主通道的质量流。此时优选至少一个主通道分支具有至少一个主通道节流位置。通过主通道的质量流特别是可以不影响通过测量通道的质量流地通过主通道分支的数量的变化简单地匹配不同的介质，不同的流动速度或不同的介质输送压力。

在本发明的一种有利的变型方案中，主通道或者说主通道分支在输入侧和/或输出侧具有一个主通道节流位置。由此可靠地防止在主通道中的紊流流动，它可能干扰地影响在测量通道中的层状流动。这可靠地减小了在主通道中的紊流，方法是产生一个尽可能层状的介质流动。在在主通道和测量通道的输入侧和输出侧分别设置节流位置的情况下，有效地排除了流动的互相影响。

优选地在一种实施方式中，测量通道在输入侧和输出侧具有一个测量通道节流位置。该测量通道节流位置以同样的方式影响测量通道，如至少一个的主通道节流位置影响主通道那样。它保证在主通道中的无干扰的层状流动。输入和输出侧的测量通道节流位置已经证实是特别有利的，特别是当主通道只具有一个单个的主通道节流位置时。

在根据本发明的流量传感器的一种有利的改型方案中，该测量通道节流位置具有一个流通部(Durchlauf)，它对应主通道节流位置的通口设计。它理想地平行于至少一个的主通道节流位置的至少一个的通口延伸。这一方面保证，通过相同的尺寸，所有在测量通道和主通道中的流动阻力具有同样的压力、温度和流动性能，这样通过主通道和测量通道的质量流的分配比例不受这些参数的改变的影响。此外这使得所有节流位置的成本经济的生产成为可能。

为了通过增加或者说降低到至少一个的主通道节流位置的通口使根据本发明的流量传感器的流量范围灵活地可校正，主通道节流位置优选具有多个通口，它们或者在还没有组装的流量传感器的情况下可以牢固封闭，或者在组装好的流量传感器的情况下可以手动或自动关闭和/或打开。为此传感器壳体具有一个用于封闭和/或打开主通道节流位置的至少一个的通口的操作装置。利用该操作装置可以手动设置通口的关闭元件或者借助于一个电机的执行器影响。通过影响主通道节流位置的起作用的通口的数量的可能性，根据本发明的流量传感器可以在安装后简单地匹配介质的不同的流动率。此外由此可以在流量传感器的加工时降低鉴于不同大小的通流量的变型的数量。

本发明的两种实施方式被视为对根据本发明的流量传感器的加工和功能是有利的，其中主通道和测量通道或者在一个平面内，或者在不同的平面内互相面对面地布置在传感器壳体中。如果流量传感器模块化地构成并且主通道和副通道构造在传感器壳体的总体的中心部分中，那么这是特别适宜的。在此传感器壳体的入口通道和/或出口通道可以布置在主通道和/或测量通道的平面内，或者布置在传感器壳体的另一个平面内。优选一种实施方式，其中主通道和/或测量通道不布置在由入口通道和出口通道确定的平面内。这结合传感器壳体的流动通道以及入口和出口通道的简单几何形状使应用简单的用于成本经济地生产流量传感器的加工方法成为可能。

在根据本发明的流量传感器的一种偏爱的设计方案中，传感器壳体设计成多件式的。它具有一个第一传感器壳体部分和至少一个第二传感器壳体部分，在它们之间构成主通道和/或测量通道。此时主通道或测量通道设计成在第一和/或第二或者另外的传感器壳体部分中的凹部。在这种情况下传感器壳体部分优选具有主通道节流位置和/或测量通道节流位置，它们在组装好的传感器壳体部分的情况下横向于主通道及测量通道延伸。在此带有至少一个主通道节流位置和/或至少一个测量通道节流位置的传感器壳体部分可以设置作为附加于构成主通道和/或测量通道的传感器壳体部分的传感器壳体部分。在带有主通道节流位置和/或测量通道节流位置的传感器壳体部分上布置流动通道的入口通道和/或出口通道，看起来是特别适宜的。

通过传感器壳体的模块化结构可以通过一定的预加工的传感器壳体部分的组合快速和简单地实现不同的流量传感器。传感器壳体部分利用通常的，专业人员已知的方法互相固定并且彼此密封。与设置的传感器元件连接的导线以传统的方式流体密封地从传感器壳体中引出。

优选主通道和测量通道的凹部，流动通道的入口通道和出口通道和主通道节流位置以及测量通道节流位置一起布置在第一传感器壳体部分中，此时至少一个第二传感器壳体部分设计成带有或者不带凹部的平的对应托架。例如一个弯曲刚性的电路板可以用作为平的对应托架，它直接支撑传感器元件。连接导线可以在这种情况下由导体带在电路板上构成。至少具有第一壳体部分的大小的电路板可以与第一壳体部分螺栓连接，其中为了相对壳体部分密封，应用了通常的，专业人员信任的密封方法。第一传感器壳体部分构成模块化的传感器壳体的中心传感器壳体部分。对于这个第一传感器壳体部分，节流位置将主通道的至少一个凹部和测量通道凹部与传感器壳体的入口通道或者说出口通道连接起来。从传感器壳体的这些凹部出发可以通过增加或关闭简单地改变在入口通道或者说出口通道和主通道以及测量通道之间的节流位置的通口或者说流通部的数量。如果需要，通口或者说流通部的横截面同样可以事后毫无问题地改变。由此在主通道和测量通道之间的质量流的分配比例可以分级地匹配，以改变流量传感器的测量范围。

附图说明

接下来本发明借助两个在图中示出的实施例详细说明。本发明其它的特征由下面的本发明的相应实施例的说明结合权利要求和附图给出。本发明的单个的特征或者可以单独地，或者更多在本发明的不同的实施方式中实现。图中示出：

图1在透视图中示出了根据本发明的流量传感器的中心传感器壳体部分的第一实施方式；

图2在两个透视图（图2a，2b）中示出了根据本发明的流量传感器的中心传感器壳体部分的第二实施方式；

图3在俯视图和侧视图（图3a，3b）中示出了图1中的第一中心传感器壳体部分；

图4是根据图3的第一中心传感器壳体部分沿着截面线A-A（图4a）和B-B（图4b）的两个截面图；

图5在从上面和下面的视图以及侧视图（图5a，5b，5c）中示出了图2中的第二中心传感器壳体部分；以及

图6是根据图5的第二中心传感器壳体部分沿着截面线A-A（图6a）和B-B（图6b）的两个截面图；以及

图7是第三中心壳体部分的截面图，带有附加的用于连接阀门的导线通道。

具体实施方式

图1，2a，2b示出了一种根据本发明的用于测量气体的或者液体的介质的流量的流量传感器的传感器壳体的中心传感器壳体部分1，1’的两种实施方式。传感器壳体部分1，1’分别具有一个主通道2和一个平行于主通道2接通的测量通道3。对在图1中示出的传感器壳体部分1来说，主通道2和测量通道3布置在传感器壳体部分1的一个共同的平面内。对在图2a，2b中示出的第二传感器壳体部分1’来说，主通道2和测量通道3布置在传感器壳体部分1’的不同的平面内。

对在图1中示出的传感器壳体部分1来说，主通道2分成两个主通道分支4，4’， 对在图2a，2b中示出的传感器壳体部分1’来说，没有设置主通道2的分支。对传感器壳体部分1来说，主通道分支4，4’在测量通道3的两侧对称于测量通道3布置。两个主通道分支4，4’在此作为凹部5，5’并且测量通道3作为凹部6构造在传感器壳体部分1的第一平侧面7上。相反在图2中示出的传感器壳体部分1’在第一平侧面7上只具有一个凹部6作为测量通道3（图2a）。主通道2布置在传感器壳体部分1’的位于第一平侧面7对面的第二平侧面8上并在那里作为凹部9引入（图2b）。

为了构成在圆周方向封闭的测量通道3和主通道分支4，4’或者说相应地封闭的主通道2，在在图1，2中示出的根据本发明的流量传感器的实施例中，分别设有配属平侧面7，8的另外的在图中未示出的传感器壳体部分。该传感器壳体部分完全覆盖传感器壳体部分1或者说1’的平侧面7，8。它们优选设计成板形的平的传感器壳体部分，它们构成一个对应托架，并且具有对应传感器壳体部分1，1’的四个孔10布置和制作的孔。传感器壳体部分1，1’和在图中未示出的传感器壳体部分，在它们之间构成主通道2或者说测量通道3，可以这样以简单的方式流体密封地互相螺栓连接。

此外测量通道3的凹部6大约在中心具有一个加宽部12，在它上面布置有一个同样未在图中示出的用于测量流量的传感器元件。朝该传感器元件设有一个通道13，与传感器元件连接的连接导线可以通过该通道流体密封地引出。该连接导线可以作为电线或者平的导体电薄密封地引出。所有的传感器壳体的传感器壳体部分优选由铝生产并且具有简单的几何形状。它们可以利用简单的加工方法简单地生产和加工。

图3a和5a，5b在视图中示出了传感器壳体部分1，1’的平侧面7或8及测量通道3和主通道2或主通道分支4，4’。如由配属的图3b和5c可以看出，中心的传感器壳体部分1或中心的传感器壳体部分1’在侧视图中描绘，在中心平面14中除了通道13，还与它隔开距离在通道13的不同的侧面分别布置有一个入口通道15和一个出口通道16。在入口通道15和出口通道16之间延伸一个流动通道，它由主通道2和平行于主通道2接通的测量通道3构成。可以明显看出四个各带有七个通口19的主通道节流位置17和两个各带有一个流通部20的测量通道节流位置18，它们在具有入口通道15或出口通道16的中心层14和测量通道3以及主通道2的主通道分支4，4’的输入侧和输出侧的平侧面7或者8之间延伸。

在图4a，4b和6a，6b中的传感器壳体部分1，1’的横截面图示出了入口通道15和出口通道16的走向。它们横向于主通道2或者说主通道分支4，4’和测量通道3延伸。它在横向完全覆盖(untergreifen)通道2，3。在入口通道15以及出口通道16和主通道2的凹部5，9之间在主通道2的输入侧和输出侧上分别布置一个主通道节流位置17。此外在入口通道15以及出口通道16和测量通道的凹部6之间在测量通道3的输入侧和输出侧设置一个测量通道节流位置18。主通道节流位置17分别具有七个通口19，它们在长度和直径上设计成相同的。通口19对应图4a，4b，6a，6b在介质的流动方向上互相平行地布置并且与入口通道15、出口通道16和主通道2或者说测量通道3的凹部5，6，9成直角地延伸。测量通道节流位置19相反只各具有一个流通部20，它平行于通口19延伸。流通部20在长度和它的直径上对应主通道节流位置17的通口19构造。

图7示出了在图6中示出的中心壳体部分1’作为壳体部分1’’的变型。该壳体部分1’’与壳体部分1’由于两个附加的导线通道22，23不同，它们从壳体部分1’’的横侧面24成直角地互相平行地延伸离开并且穿到从壳体部分1’’的与出口通道16一样的纵侧面21’出发的流入通道25中。流入通道25通到下游布置的第一导线通道22中，它在壳体部分1’’的横侧面24上具有一个出口26。在相应的横侧面24上具有一个入口27的第二导线通道23，通到在壳体部分1’’的纵侧面21上结束的入口通道15中。在横侧面24上，一个在图中未示出的阀可以与导线通道22，23的出口26和入口27连接。第一导线通道22下游的第二导线通道23，直接与在这个图中未能看出的测量通道的输入侧的流通部20连接并且通过入口通道15与在这个图中未能看出的主通道的输入侧的通口19连接。

Claims (13)

1.用于测量气体或液体介质的流量的流量传感器，它具有传感器壳体，在该壳体中在入口通道（15）和出口通道（16）之间延伸流动通道，它具有主通道（2）和平行于主通道（2）接通的测量通道（3），其中在主通道（2）中布置有至少一个主通道节流位置（17）并且测量通道（3）具有用于测量流量的传感器元件，其特征在于，所述主通道节流位置（17）具有至少一个在入口通道（15）和/或出口通道（16）和主通道（2）之间的通口（19）。

2.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，在多个设置在主通道节流位置（17）上的通口（19）的情况下，它们设计成相同的并且在流动方向上互相平行地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的流量传感器，其特征在于，所述主通道（2）分成至少两个平行于测量通道（3）接通的主通道分支（4，4’），其中至少一个主通道分支（4，4’）具有主通道节流位置（17）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述主通道（2）在输入侧和输出侧具有各主通道节流位置（17）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述测量通道（3）在输入侧和/或输出侧具有测量通道节流位置（18）。

6.根据权利要求5所述的流量传感器，其特征在于，所述测量通道节流位置（18）具有流通部（20），它对应主通道节流位置（17）的通口（19）设计。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述主通道节流位置具有多个通口（19），并且传感器壳体具有用于关闭和/或打开主通道节流位置（17）的至少一个通口（19）的操作装置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述入口通道（15）和/或出口通道（16）布置在不同于主通道（2）和/或测量通道（3）的平面内，与主通道（2）和测量通道（3）布置在传感器壳体中的一个平面内还是主通道（2）和测量通道（3）布置在传感器壳体中的不同的平面内无关。

9.根据前述权利要求中任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述传感器壳体具有一个第一传感器壳体部分（1，1’，1’’）和至少一个第二传感器壳体部分，在它们之间构成主通道（2）和/或测量通道（3），其中主通道（2）和测量通道（3）设计成在第一和/或第二或者另外的传感器壳体部分中的凹部（5，6，9）。

10.根据权利要求9所述的流量传感器，其特征在于，传感器壳体部分（1，1’，1’’）具有主通道节流位置（17）和/或测量通道节流位置（18），它们在组装好传感器壳体部分的情况下横向于主通道（2）和测量通道（3）延伸。

11.根据权利要求10所述的流量传感器，其特征在于，所述具有所述至少一个主通道节流位置（17）和/或所述至少一个测量通道节流位置（18）的传感器壳体部分（1，1’，1’’）设置为构成主通道（2）和/或测量通道（3）的传感器壳体部分的附加的传感器壳体部分。

12.根据权利要求10或11所述的流量传感器，其特征在于，在所述具有主通道节流位置（17）和/或测量通道节流位置（18）的传感器壳体部分（1，1’，1’’）上布置有流动通道的入口通道（15）和/或出口通道（16）。

13.根据前述权利要求9至12中任意一项所述的流量传感器，其特征在于，所述主通道（2）和测量通道（3）的凹部（5，6，9），流动通道的入口通道（15）和出口通道（16）以及主通道节流位置（17）和测量通道节流位置（18）一起布置在第一传感器壳体部分（1，1’，1’’）上并且至少第二的传感器壳体部分设计成平的对应托架。

Images