CN114270158B - 用于测量流体的压力和温度的传感器布置 - Google Patents

用于测量流体的压力和温度的传感器布置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于测量流体的压力和温度的传感器布置(10)，传感器布置(10)包括外壳(12)、压力传感器元件(18)以及温度传感器壳体(20)，其中，外壳(12)包括通道(22)和流体开口(24)，通道(22)和流体开口(24)处于流体连通，其中，压力传感器元件(18)连接到外壳(12)，压力传感器元件(18)与通道(22)处于流体连通，其中，温度传感器壳体(20)包括至少一个温度传感器元件(30)，温度传感器壳体(20)至少部分地布置在通道(22)中，其中，传感器布置(10)进一步包括附接元件(26)，其中，附接元件(26)将温度传感器壳体(20)附接到通道(22)，其中，传感器布置(10)进一步包括至少部分地在外壳(12)与温度传感器壳体(20)之间延伸的流体通路(28)，流体通路(28)穿过附接元件(26)并且与流体开口(24)和压力传感器元件(18)处于流体连通。本发明提供了一种改进的用于测量流体的压力和温度的传感器布置(10)，该传感器布置包括减小的尺寸并且具有成本效益。

Description

用于测量流体的压力和温度的传感器布置
技术领域
本发明涉及一种用于测量流体的压力和温度的传感器布置。
背景技术
一些测量任务需要测量介质的不同物理特性。使用组合传感器来提供这些测量。这些组合传感器相比若干个单个传感器使用更少的空间。用于测量流体的压力和温度的传感器布置广泛用于确定流体(例如，在冷却系统内流动的制冷剂)的压力和温度两者。
从DE 10 2014 215 752 A1已知提供了一种压力连接器部分中形成有宽流体通道的压力和温度传感器布置。温度传感器的管元件从连接器部分的安装部分延伸穿过流体通道，并且与其封闭端部一起从流体通道的开口突出。管元件通过形状配合和压配合连接到连接器部分的安装部分。
从US 8,935,961 B2已知一种传感器布置，包括延伸穿过连接器的流体通道的温度传感器管。在一个实施例中，管附接到形成在压力连接器中的单独通道的开口，该单独通道不同于提供与压力传感器的流体连接的流体通道。在另一个实施例中，温度传感器布置在连接器的圆柱形孔中的管状区段与该圆柱形孔的内壁之间的中空空间中。管状区段包括流体通道。
已知的传感器布置需要特定尺寸的压力连接器以容纳流体通道和温度传感器管，或需要若干个制造步骤。由于空间约束和/或成本要求，可能需要减小这种传感器装置的尺寸、具体是直径。
发明内容
因此，技术目标可以是提供一种改进的用于测量流体的压力和温度的传感器布置，该传感器布置包括减小的尺寸并且具有成本效益。
权利要求1指示本发明的主要特征。本发明实施例的特征为权利要求2至15的主题。
在本发明的一方面，提供了一种用于测量流体的压力和温度的传感器布置，该传感器布置包括外壳、压力传感器元件以及温度传感器壳体，其中，该外壳包括通道和流体开口，该通道和流体开口处于流体连通，其中，压力传感器元件连接到外壳，该压力传感器元件与通道处于流体连通，其中，温度传感器壳体包括至少一个温度传感器元件，温度传感器壳体至少部分地布置在通道中，其中，该传感器布置进一步包括附接元件，其中，该附接元件将温度传感器壳体附接到通道，其中，该传感器布置进一步包括至少部分地在外壳与温度传感器壳体之间延伸的流体通路，该流体通路穿过附接元件并且与流体开口和压力传感器元件处于流体连通。
本发明提供一种用于测量流体的压力和温度的传感器布置，其中，温度传感器壳体通过附接元件附接到通道。附接元件布置在温度传感器元件与通道之间的通道中。附接元件和温度传感器壳体减小了通道中的自由空间。具体地，由于附接元件与温度传感器壳体之间的附接，附接元件从外壳的通道的内壁跨越到温度传感器壳体。因此，在附接元件的位置处，通道中的自由空间最小，使得该通道可能被阻塞。形成在通道与温度传感器壳体之间的流体通路穿过附接元件。因此，流体通路沿着通道提供围绕或穿过附接元件的流体连通连接。因此，流体通路提供压力传感器元件与流体开口之间的流体连通。因此，流体可以穿过流体开口和流体通路流到压力传感器元件。相对于现有技术，流体通路可以是小的，使得流体通路在外壳和通道中不需要太多空间。由于环绕附接元件的位置的流体通路，可以进一步最小化用于测量流体的压力和温度的传感器布置。此外，由于减少了制造步骤的数量和零件的数量，该传感器布置可以以成本有效的方式制造。
温度传感器壳体可以包括布置在温度传感器壳体内的温度传感器元件。因此，温度传感器壳体保护温度传感器元件免受流体影响。
在示例中，温度传感器壳体可以包括流体通路的至少一部分。
因此，流体通路的一部分可以是温度传感器壳体的一部分。温度传感器壳体可以限定流体通路的这一部分。由于流体通路在温度传感器壳体与通道之间延伸，因此流体通路的至少一个壁由通道提供。温度传感器壳体提供了流体通路的另外的壁。
在另外的示例中，流体通路可以包括通路部分，该通路部分是温度传感器壳体上的凹陷部。
温度传感器壳体中的凹陷部可以在温度传感器壳体的外侧壁上制造。例如通过在温度传感器壳体中切割出凹槽，可以将凹陷部成形到温度传感器壳体的壁中。凹陷部的大小和长度可以适配于流体和将流过流体通路的流体的特性。凹陷部(即流体通路的一部分)制造简单且成本有效。由于附接元件可以从通道到达温度传感器壳体，因此温度传感器壳体中的凹陷部可能超出附接元件的范围，使得流体通路环绕附接元件。
在该示例中，流体通路可以包括作为温度传感器壳体上的变形部的通路部分。
流体通路还可以包括作为温度传感器壳体上的变形部的部分。例如，通过将温度传感器壳体的一部分推入到温度传感器壳体中可以制造变形部。流体通路的这一部分的大小和长度可以适配于流体和将流过流体通路的流体的特性。这种变形部易于制造并且在温度传感器壳体布置在传感器布置的通道中时提供可以穿过附接元件的流体通路的一部分。
在另一个示例中，流体通路的至少一部分可以布置在温度传感器壳体与附接元件之间，其中，流体通路的至少一个另外的部分布置在温度传感器壳体与通道之间。
因此，流体通路由温度传感器壳体以及通道和附接元件两者限定。在附接元件的位置处，流体通路在附接元件与温度传感器壳体之间延伸。在通道中的另外的位置处，流体通路在温度传感器壳体与通道之间延伸。流体通路可以仅由温度传感器壳体在通道外部的位置处限定。
此外，在示例中，外壳可以包括连接器元件和板元件，其中，通道和流体开口布置在连接器元件上，其中，板元件在通道的端部部分上封闭通道，该端部部分与流体开口相反，并且其中，压力传感器元件布置在板元件上。
因此，外壳可以包括至少两个部分，即连接器元件和板元件。连接器元件包括具有两个开放端部区段的通道。开放端部区段中的一个是流体开口。另一个开放端部区段可以由板元件封闭。压力传感器元件可以布置在板元件上，使得压力传感器元件与通道处于流体连通。这为该传感器布置提供了易于制造的外壳。
在另外的示例中，温度传感器壳体可以延伸穿过板元件，其中，温度传感器壳体和板元件彼此之间密封连接。
温度传感器壳体可以包括在延伸穿过板元件的区段处的开口。布置在温度传感器壳体中的温度传感器元件可以包括延伸穿过该开口的信号线。温度传感器壳体与板元件之间的连接可以具有密封特性，使得通道中的流体不会沿着温度传感器壳体流过板元件。
在示例中，附接元件可以是通道中的环形凸缘，该环形凸缘围绕通道部分延伸，其中，温度传感器壳体包括填充通道部分的外径。
因此，环形凸缘包括内径，该内径对应于温度传感器壳体的外径。因此，除了在流体通路的位置处之外，温度传感器壳体和环形凸缘完全填充通道的直径。因此，在温度传感器壳体与环形凸缘之间延伸的流体通路局部地减小了温度传感器壳体的外径。在流体通路的位置处，环形凸缘不接触温度传感器壳体。作为附接元件的环形凸缘制造简单且成本有效。
在另一个示例中，附接元件可以包括来自通道内壁的至少一个突出部。该至少一个突出部可以具有桥接通道的内壁与温度传感器壳体的外壁之间的距离的指状件的形状。指状件没有围绕整个温度传感器壳体延伸，使得在附接元件的位置处，附接元件、通道以及温度传感器壳体可以与流体通路相邻。
此外，在示例中，附接元件可以布置在流体开口处。
通过在流体开口处附接附接元件，可以通过流体开口提供温度传感器壳体与附接元件之间的连接。因此，该传感器布置的制造得以改进。此外，通过选择附接元件沿着通道的延伸，流体通路可以适配于将流过流体通路的流体。
在另一个示例中，附接元件可以布置在流体开口与压力传感器元件之间。
将附接元件布置在流体开口与压力传感器元件之间意味着附接元件布置在距离通道中的流体开口一定距离处。然后，附接元件可以例如将通道分成两个通道区段。第一通道区段在流体开口与附接元件之间延伸。另一通道在附接元件与压力传感器元件之间延伸。通过选择附接元件沿着通道的位置和延伸，流体通路可以适配于将流过流体通路的流体。
在示例中，流体通路可以包括布置在通道外部的通路部分。
在这种情况下，流体通路仅由温度传感器壳体限定。然后，流体通路延伸穿过流体开口进入到通道中。
此外，在另一个示例中，流体通路可以包括布置在温度传感器壳体的端头上的通路部分，该端头穿过流体开口延伸出通道。
在示例中，流体通路可以被配置成限制流过流体通路的流体的动力性能。
流体通路可以适配于衰减流过流体通路的流体的动力性能。该适配可以通过限定流体通路的形状、长度和/或宽度来执行。然后该适配可以允许调节流体通路的压力阻尼特征。此外，仅流体通路的一部分(例如，作为温度传感器壳体的一部分的部分)可以适配于衰减动力性能。
在另外的示例中，流体通路可以包括用于流体的压力脉动衰减器。
流体通路减小了通道的流体流动面积。由于该减小的流体通路面积，流体通路可以充当压力脉冲衰减器，使得由流体锤效应产生的压力峰值在穿过流体通路时被衰减。流体中那些压力脉冲的衰减减小了损坏压力传感器元件的风险。
在另一个示例中，流体通路可以包括环形通路部分，该环形通路部分具有围绕温度传感器壳体延伸的环形截面。
在这种情况下，温度传感器壳体具有小于通道内径的外径。在与附接元件的位置间隔开的位置处，流体通路具有围绕温度传感器壳体的环形截面。环形通路部分的形状、宽度和长度还可以用于使流体通路适配于压力脉冲的衰减。
附图说明
本发明的另外的特征、细节和优点源于权利要求的措辞以及基于附图对示例性实施例的以下描述。在附图中：
图1示出了传感器布置的示意图；
图2示出了包括流体通路的温度传感器壳体的示意图；
图3a、图3b示出了附接元件的另外的示例的示意图；以及
图4a、图4b传感器布置的另外的示例的示意图。
具体实施例
在以下描述中，附图标记10是指传感器布置的整体。
图1示出了用于测量流体的压力和温度的传感器布置10的截面视图。传感器布置10包括外壳12、压力传感器元件18、温度传感器壳体20、附接元件26以及流体通路28。
外壳12包括流体开口24和通道22。外壳12进一步包括具有外螺纹部分40和安装凸缘部分42的连接器元件14。通道22布置在连接器元件14中。通道22从流体开口24穿过连接器元件14延伸到布置在通道22的与流体开口24相反的端部上的另一个开口。外壳12的板元件16封闭通道22的该端部。板元件16可以是固定到安装凸缘部分42的单独元件，或者其可以形成为外壳12的整体部分。
温度传感器壳体20包括中空传感器管，该中空传感器管优选地具有圆柱形截面，并且具有开放端部部分34和在端头32处的封闭端部部分。温度传感器元件30(例如，热敏电阻、热电偶或任何其他合适的温度传感器)布置在温度壳体20内部、在靠近温度传感器壳体20的端头32的位置处。电线36连接到温度传感器元件30，并且延伸穿过温度传感器壳体20的开放端部部分34。温度传感器壳体20可以由优选地为金属的导热材料制成，以允许从流体到温度传感器元件30的热传递。该材料可以不同于外壳12的材料。导热材料(例如，矿物粉末或导热膏)包含在温度传感器壳体20内部，以确保温度壳体20的壁与温度传感器元件30之间的最佳热传递。
此外，温度传感器壳体20布置在通道22中，其中温度传感器壳体20的端头32延伸出通道22。然而，温度壳体20的封闭端部还可以被布置成与流体开口24齐平，或甚至布置在通道22内。温度传感器壳体20的开放端部部分34延伸穿过板元件16。板元件16与开放端部部分34之间的连接是密封的。
附接元件26将温度传感器壳体20连接到通道22。温度传感器壳体20可以通过例如压配合、焊接、软焊或其他合适的方法连接到附接元件26。
在第一示例性实施例中，通道22可以包括附接元件26。因此，附接元件26可以从通道22的内壁突出到通道22中。
在另一个示例性实施例中，附接元件26可以是被引入到温度传感器壳体20与通道22之间以将温度传感器壳体20附接到通道22的单独部件。
在另一个示例性实施例中，温度传感器壳体20可以包括附接元件26。在这种情况下，附接元件26可以是例如温度传感器壳体20的壁的背离温度传感器壳体20突出的一部分。
在该示例性实施例中，附接元件26是通道22的圆柱形部分。传感器管的直径大体上对应于通道22的圆柱形部分的直径。因此，温度传感器壳体20和附接元件26填充通道22的整个直径。在该示例性实施例中，附接元件26从靠近流体开口24的位置沿着通道22的大部分朝向压力传感器元件18延伸。
在该示例性实施例中，流体通路28的通路部分27形成为在温度传感器壳体20的面向附接元件26的壁表面中的凹陷部。流体通路28的长度超过附接元件26的轴向方向，使得流体通路28与流体开口24和压力传感器元件18连通。轴向方向从流体开口24沿着通道22延伸。因此，流体通路28环绕附接元件26。流体通路28的第一流体通路部分在通道22与温度传感器壳体20之间延伸。流体通路28的另外的流体通路部分在附接元件26与温度传感器壳体20之间延伸。因此，流体通路28沿着通道22在轴向方向上桥接附接元件26的位置。这允许流体穿过流体通路28以到达压力传感器元件18。
温度壳体20的中空传感器管还可以具有除圆形以外的适配于通道22和/或附接元件16的截面以形成流体通路28的其他截面形状，例如，椭圆形、正方形或矩形形状。
压力传感器元件18附接到板元件16的背离外壳12的表面。板元件16中的开口将流体从通道22传送到压力传感器元件18。
安装凸缘部分42可以包括用于密封传感器布置10与流体管线的连接的密封元件38。
压力传感器元件18包括至少一个压敏元件，例如压阻式、压电式或电容式传感器元件。优选地，压力传感器元件18包括微机电系统MEMS芯片装置、包括至少一个压电电阻器的薄膜或厚膜装置。
图2示出了图1所示的传感器布置10的温度传感器壳体20。流体通路28的通路部分27可以通过温度传感器壳体20的局部压力变形而形成为凹陷部。
流体通路28从温度传感器壳体20的端头32沿着温度传感器壳体20的大部分延伸。此外，流体通路28在靠近温度传感器壳体20的开放端部部分34处终止。在流体通路28的位置处，温度传感器壳体20的直径小于温度传感器壳体20在轴向方向上的其他位置处的直径。
流体通路28还可以形成为进入到温度传感器壳体20的壁中的凹槽。
图3a和图3b示出了在附接元件26的位置处穿过通道22和温度传感器壳体20的截面。通道22和温度传感器壳体20沿着图平面的法线延伸。
在图3a中，附接元件26的示例性实施例包括围绕温度传感器壳体20延伸的环形凸缘。附接元件26的环形凸缘沿着通道22的整个圆周接触通道22。此外，除了流体通路28的位置之外，该环形凸缘围绕温度传感器壳体20的圆周接触温度传感器壳体20。在该实施例中，流体通路28的通路部分27是温度传感器壳体20的壁中的变形部。此外，该变形部可以形成温度传感器壳体20中的凹陷部。流体通路28在附接元件26处提供管腔以沿着通道22引导流体围绕附接元件26。
图3b示出了附接元件26的另一个示例性实施例。在该示例性实施例中，附接元件26包括在通道22壁与温度传感器壳体20壁之间延伸的突出部。在该示例中，附接元件26包括两个突出部。该示例性实施例的流体通路28包括布置在这些突出部、通道22和温度传感器壳体20之间的两个部分。
图4a和图4b示出了传感器布置10的不同示例性实施例。在图4a中，附接元件26沿着通道22延伸超过一定长度，这段长度短于通道22其余部分的长度。此外，附接元件26布置在流体开口24与压力传感器元件18之间。
因此，附接元件26将通道22分为上部部分和下部部分。上部部分布置在压力传感器元件18与附接元件26之间。下部部分布置在附接元件26与流体开口24之间。
流体通路28布置在温度传感器壳体20处并且沿着整个通道22延伸。此外，流体通路28包括布置在温度传感器壳体20的端头32处的通路部分。端头32和该通路部分穿过流体开口24延伸出通道22。
图4b示出了传感器布置10的另外的示例性实施例。在该示例中，附接元件26布置在流体开口24处。此外，附接元件26短于通道22。在该示例中，温度传感器壳体20包括流体通路28的短于图1和图4a的示例性实施例中的一部分。在温度传感器壳体20中成形的通路部分27环绕附接元件26并且终止于通道22。流体通路28的另外的部分是具有环形截面并且围绕温度传感器壳体20延伸的环形通路部分。
通过调整由温度传感器壳体20提供的通路部分27的形状、大小以及长度，可以限制流过流体通路28的流体的动力性能。因此，流体通路28可以充当流体的压力脉动衰减器。因此，可以通过流体通路28将流体中产生压力峰值的锤效应与压力传感器元件18隔离。
本发明不限于前述实施例中的一个实施例。可以用许多方式对本发明进行修改。
源自权利要求、说明书和附图的所有特征和优点(包括构造细节、空间布置以及过程步骤)其自身以及以各种组合对于本发明可以是必不可少的。

Claims (14)

1.一种用于测量流体的压力和温度的传感器布置(10)，该传感器布置(10)包括外壳(12)、压力传感器元件(18)以及温度传感器壳体(20)，其中，该外壳(12)包括通道(22)和流体开口(24)，该通道(22)和该流体开口(24)处于流体连通，其中，该压力传感器元件(18)连接到该外壳(12)，该压力传感器元件(18)与该通道(22)处于流体连通，其中，该温度传感器壳体(20)包括至少一个温度传感器元件(30)，该温度传感器壳体(20)至少部分地布置在该通道(22)中，其特征在于，该传感器布置(10)进一步包括附接元件(26)，其中，该附接元件(26)将该温度传感器壳体(20)附接到该通道(22)，其中，该传感器布置(10)进一步包括至少部分地在该外壳(12)与该温度传感器壳体(20)之间延伸的流体通路(28)，该流体通路(28)穿过该附接元件(26)并且与该流体开口(24)和该压力传感器元件(18)处于流体连通；其中，该流体通路(28)的至少一部分布置在该温度传感器壳体(20)与该附接元件(26)之间，其中，该流体通路(28)的至少一个另外的部分布置在该温度传感器壳体(20)与该通道(22)之间。
2.根据权利要求1所述的传感器布置(10)，其特征在于，该温度传感器壳体(20)包括该流体通路(28)的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该流体通路(28)包括作为该温度传感器壳体(20)上的凹陷部的通路部分(27)。
4.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该流体通路(28)包括作为该温度传感器壳体(20)上的变形部的通路部分(27)。
5.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该外壳(12)包括连接器元件(14)和板元件(16)，其中，该通道(22)和该流体开口(24)布置在该连接器元件(14)上，其中，该板元件(16)在该通道(22)的端部部分上封闭该通道(22)，该端部部分与该流体开口(24)相反，并且其中，该压力传感器元件(18)布置在该板元件(16)上。
6.根据权利要求5所述的传感器布置(10)，其特征在于，该温度传感器壳体(20)延伸穿过该板元件(16)，其中，该温度传感器壳体(20)和该板元件(16)彼此之间密封连接。
7.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该附接元件(26)是该通道(22)中的环形凸缘，该环形凸缘围绕通道部分延伸，其中，该温度传感器壳体(20)包括填充该通道部分的外径。
8.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该附接元件(26)布置在该流体开口(24)处。
9.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该附接元件(26)布置在该流体开口(24)与该压力传感器元件(18)之间。
10.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该流体通路(28)包括布置在该通道(22)外部的通路部分。
11.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该流体通路(28)包括布置在该温度传感器壳体(20)的端头(32)上的通路部分，该端头(32)穿过该流体开口(24)延伸出该通道(22)。
12.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该流体通路(28)被配置成限制流过该流体通路(28)的流体的动力性能。
13.根据权利要求12所述的传感器布置(10)，其特征在于，该流体通路(28)包括用于该流体的压力脉动衰减器。
14.根据权利要求1或2所述的传感器布置(10)，其特征在于，该流体通路(28)包括具有围绕该温度传感器壳体(20)延伸的环形截面的环形通路部分。
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