CN114543923A - 流量测量仪、传感器单元和用于制造流量测量仪的方法 - Google Patents

流量测量仪、传感器单元和用于制造流量测量仪的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种流量测量仪，其带有至少一个测量管、用于测量流动通过测量管的介质的流量的测量组件、用于传感器单元的至少一个容纳单元和传感器单元，其中，容纳单元布置在测量管上。本发明还涉及一种流量测量仪，其带有附加的传感器单元，该传感器单元可特别简单地布置和更换，该任务通过以下方式来解决，即，传感器单元包括至少一个传感器、至少一块可弯曲的电路板和至少一个载体，其中，至少一个传感器布置在至少一块可弯曲的电路板上，使得传感器单元插入到容纳单元中，其中，至少一块可弯曲的电路板至少部分地如此围绕载体卷绕或折叠，使得传感器在插入的状态中布置在测量管内部。

Description

流量测量仪、传感器单元和用于制造流量测量仪的方法
技术领域
本发明涉及一种流量测量仪，其带有至少一个测量管、用于测量流动通过测量管的介质的流量的测量组件、至少一个用于传感器单元的容纳单元和传感器单元，其中，容纳单元布置在测量管上。
此外，本发明涉及一种用于装入到根据本发明的流量测量仪中的传感器单元，其带有至少一个传感器、至少一块可弯曲的电路板和至少一个载体，并且本发明涉及一种用于制造根据本发明的流量测量仪的方法。
背景技术
在一些应用中有利的是，除了用于确定流量的真正的测量单元之外，流量测量仪还具有用于测量至少一个另外的参数的至少一个另外的传感器单元。在这些情况下，至少一个另外的传感器单元能够如此布置或定位在测量管上或测量管中，使得附加的传感器一方面能够可靠地测量待测量的参数，且另一方面可简单地装入并且也又可简单地拆卸。
从文献DE 10 2011 119 841 A1 中已知一种具有电子单元的测量仪，其中电子单元具有柔性电路板，至少两个刚性的接触销如此钎焊到所述柔性电路板上，使得接触销的端部伸出超过柔性电路板，并且其中，柔性电路板通过折叠和/或弯曲变形为三维的本体，其中本体借助于可折叠的载体保持在其三维的形状中。附加地，传感器也可钎焊在柔性电路板上，其中电路板被如此弯曲，使得传感器在测量仪内部被布置在所期望的位置中。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的任务在于，提出一种具有附加的传感器单元的流量测量仪，所述附加的传感器单元可特别简单地来布置和更换。此外，本发明的任务在于，提出一种传感器单元以及一种用于制造流量测量仪的方法，该传感器单元可特别容易地布置在根据本发明的流量测量仪中并且可予以更换。
根据本发明的第一教导，上述任务通过开头所述的流量测量仪由此实现，即，传感器单元包括至少一个传感器、至少一块可弯曲的电路板和至少一个载体，
其中，所述至少一个传感器布置在所述至少一块可弯曲的电路板上，并且
传感器单元被插入到容纳单元中，
其中，至少一块可弯曲的电路板至少部分地如此围绕载体卷绕或折叠，从而传感器在插入的状态中布置在测量管之内。
根据本发明已经认识到，将可弯曲的电路板联接到载体上在如下方面是有利的，即，电路板可以至少部分地与载体的形状相匹配。因此，传感器单元的安装可以以有利的方式通过载体的安装来实现，其中载体仅被插入到容纳单元中。同时，由此将布置在可弯曲的电路板上的传感器定位在用于测量至少一个附加的参数的测量管中。
通过使得可弯曲的电路板仅围绕载体卷绕或折叠，可以放弃电路板的或附加的传感器的耗费的装入和固定。
当这意味着传感器单元或传感器可更换地布置在流量测量仪中时，那么这是指，传感器单元和传感器都不材料锁合地联接在、尤其粘接在流量测量仪中。传感器和/或传感器单元因此仅通过形状锁合的和/或力锁合的连接布置在流量测量仪中。
因此，根据本发明的组件具有的优点是，其特别容易安装，并且此外传感器容易更换。
根据第一种设计方案，容纳单元构造成杯形并且传感器单元的载体至少部分地构造成栓塞形，从而载体作为栓塞封闭杯形的容纳单元。
特别优选地，栓塞形的传感器单元力锁合地保持在杯形的容纳单元中，从而传感器单元一方面即使在振动时也固定地布置并且另一方面不会滑出。
特别优选地，至少一个传感器是温度传感器和/或压力传感器和/或电导率传感器。
例如，通过在运行中将电导率传感器布置在测量管中，能够确定测量管是完全填充还是仅部分填充有待测量的介质。
可弯曲的电路板例如构造为柔性电路板，特别是柔性薄膜，或构造为刚柔性电路板或半柔性电路板。柔性电路板在此可完全弯曲，即在每个位置处弯曲。这种设计方案在如下方面是有利的，即，柔性电路板可以特别柔性地围绕载体卷绕或折叠。此外，可弯曲的电路板也可以构造为刚柔性电路板或半柔性电路板。在这种情况下，可弯曲的电路板具有通过柔性区域相互连接的刚性区域。根据该设计方案，电路板通过可弯曲的区域围绕载体卷绕或折叠。
根据另一种优选的设计方案，可弯曲的电路板至少部分地沿纵向方向和/或至少部分地横向于纵向方向包围载体。根据该设计方案，载体具有纵轴线。尤其是当可弯曲的电路板不仅至少部分地沿纵向方向而且至少部分地横向于纵向方向包围载体时，电路板稳定地围绕载体布置。
特别优选地，载体由聚酰胺制成。根据另一种设计方案，载体附加地至少部分地具有包括粘附剂和/或包括电解铜的层。优选地，存在多个附加层，所述附加层尤其是具有粘附剂和/或电解铜。
根据下一种设计方案，载体具有至少一个第一留空部，并且可弯曲的电路板具有至少一个第一连接区域，其中优选地，第一留空部的形状基本上相应于第一连接区域的形状，并且其中，可弯曲的电路板以第一连接区域置入到第一留空部中。通过将可弯曲的电路板与连接区域优选配合精确地置入到第一留空部中，可弯曲的电路板至少由载体如此保持，从而在插入到容纳单元中期间可弯曲的电路板不会滑脱。
特别优选地，载体具有至少一个第一和第二留空部，其中，电路板具有至少一个第一和第二连接区域，并且其中，电路板以第一连接区域布置在第一留空部中并且以第二连接区域布置在第二留空部中。
根据下一种设计方案，载体具有如下留空部，所述留空部基本上对应于可弯曲的电路板与载体的接触面的形状，使得可弯曲的电路板至少通过留空部的棱边连贯地保持在载体上。
根据下一种设计方案，载体具有至少一个固定元件以用于将电路板固定在载体上。
特别优选地，所述至少一个固定元件是缝隙和/或槽和/或折叠部和/或倒角和/或优选倾斜地突出于电路板的棱边。
在此，倾斜地突出于电路板的棱边与载体的容纳面形成优选在45°到90°之间的锐角。特别优选地，载体具有至少两条倾斜地突出于电路板的棱边，所述棱边彼此相对置地布置。
根据下一种设计方案，可弯曲的电路板优选在连接区域中具有至少一个紧固元件，其中，至少一个紧固元件优选与至少一个固定元件作用关联。
例如，紧固元件构造为凸起，所述凸起布置在固定元件中，使得电路板形状锁合地至少在一个空间方向上保持在载体上。例如，所述凸起能够如此构造和布置，使得其为了固定而被弯曲或推入到固定元件中。
特别优选地，通过至少一个固定元件和至少一个紧固元件的组合来如此构造电路板的固定，使得该电路板在三个空间方向上被固定。
根据另一种优选的设计方案，在可弯曲的电路板上布置有接地接头，其中，该接地接头与流量测量仪的壳体连接。特别优选地，接地接头布置在可弯曲的电路板的第二连接区域上，其中第二连接区域优选基本上配合精确地布置在载体的第二留空部中。
根据下一种优选的设计方案，可弯曲的电路板具有多个功能性的部分区域，其中，这些功能性的部分区域布置在电路板的不同的臂上，从而这些功能性的部分区域通过臂的单独的弯曲布置在流量测量仪的不同的联接区域处。
第一部分区域构造用于联接到载体上。第二部分区域被构造用于联接到测量组件上。第三部分区域用于联接到电源上。特别优选地，在该部分区域中，插头与电路板连接。
根据另一种优选的设计方案，在传感器上布置有遮盖元件。遮盖元件优选构造为用于使传感器绝缘的绝缘元件。替代地或附加地，遮盖元件具有高的导热性，从而在传感器构造为温度传感器的情况下可以保证温度传感器的快速的响应时间。根据一种设计方案，遮盖元件具有至少两个层，其中至少一个层导电地构造，并且其中，至少一个层不导电地构造。特别优选地，不导电的绝缘层比导电层更薄地、尤其是薄得多地构造。根据一种设计方案，不导电层是聚酰亚胺层。
根据另一种优选的设计方案，传感器单元形状锁合地和/或力锁合地保持在容纳单元中。为此，传感器单元优选被压入到容纳单元中。
根据本发明的第二教导，开头所述的任务通过开头所述的、用于装入到根据本发明的流量测量仪中的传感器单元由此实现，即至少一个传感器布置在至少一块可弯曲的电路板上，其中，至少一块可弯曲的电路板至少部分地围绕载体卷绕或折叠。
根据本发明的传感器单元具有的优点是，传感器的装入一方面可以特别容易地实现，因为传感器单元仅须被插入到容纳单元中，并且另一方面传感器由此也可以容易地被更换。
特别优选地，传感器单元根据之前所描述的设计方案中的一种来构造。
根据本发明的第三教导，开头提到的任务通过开头描述的、用于制造流量测量仪的方法由此来实现，即：
首先将至少一块可弯曲的电路板至少部分地围绕载体卷绕和/或折叠，和
紧接着将传感器单元插塞到容纳单元中，从而传感器布置在测量管内。
根据本发明的方法具有的优点是，为了安装以及为了正确地定位附加的传感器，传感器单元仅被插入。
附图说明
现在存在多种设计和改进根据本发明的流量测量仪、根据本发明的传感器单元和根据本发明的方法的可行方案。对此，不仅参考从属于独立权利要求的权利要求而且参考结合附图对优选实施例的以下描述。附图中示出：
图1示出了根据本发明的传感器单元在未连接状态下的一个实施例，
图2示出了根据本发明的传感器单元的一个实施例，其中可弯曲的电路板围绕载体折叠，
图3以另一个视图示出在图2中示出的实施例，
图4示出了根据本发明的传感器单元的另一个实施例，
图5示出了根据本发明的传感器单元的另一个实施例，
图6示出了根据本发明的传感器单元到流量测量仪的测量管上的联接，
图7示出了根据本发明的流量测量仪的一个实施例，
图8示出了可弯曲的电路板的一个实施例，
图9示出了根据本发明的传感器单元的另一个实施例，
图10示出了用于制造流量测量仪的方法的一个实施例。
具体实施方式
图1示出了传感器单元2的第一个实施例。传感器单元2包括布置在可弯曲的电路板5上的传感器4以及用于容纳电路板5的载体6。在所示的实施例中，传感器4被构造为温度传感器。替代地，传感器4当然也可以构造为压力传感器或电导率传感器。
该图示示出了在未连接状态下的传感器单元2，也就是说，可弯曲的电路板5不直接布置在载体6上。为了联接到载体6上，电路板具有第一连接区域12。为了容纳电路板5，载体6具有容纳区域8，连接区域12可以置入到该容纳区域中。
为了将电路板5固定在载体6上，载体具有呈棱边7形式的固定元件。为了更好地固定，棱边7也可以与载体6的容纳面围成在45°到90°之间的锐角。因此，电路板5可以为了联接到载体6上而置入到载体6的容纳区域8中并且通过突出于电路板的棱边7来固定。此外，载体6在容纳区域8中具有用于固定的缝隙10，电路板5可以被推入到该缝隙中。
此外，载体6在容纳面的区域中具有两个折叠部9以用于进一步固定。为了进行联接，电路板5具有呈侧向的凸起11的形式的紧固元件，所述紧固元件在连接状态下能够折叠到折叠部9中。
图2示出传感器单元2的一个实施例，其中可弯曲的电路板5围绕载体6弯曲，使得电路板5能够与载体6一起安装。传感器4在该布置方案中布置在插头状地构造的载体6下方，从而传感器4可通过简单地插入到测量管17的容纳单元16中而被定位在测量管17中。
图3以旋转的视图示出了传感器单元2的在图2中示出的实施例。该图示示出了，除了将电路板5固定在第一连接区域12内之外，电路板5也通过棱边在与第一连接区域12相对置的一侧上固定在载体6上。由此可以确保，电路板5平面地贴靠在载体6上。
图4示出传感器单元2的另一个实施例，其中载体6具有呈留空部13的形式的另一容纳区域，所述另一容纳区域用于容纳电路板5的另一功能性的部件，其中电路板5的相应的连接区域如此构造，使得所述连接区域能够置入到留空部13中。通过止挡将连接区域保持在载体6的留空部13中。在电路板的连接区域上布置有如下接地接头14，该接地接头在载体的插入状态下构造用于联接到壳体上。
图5示出了传感器单元2的一个实施例，其中电路板5完全地围绕载体6的纵轴线折叠。遮盖元件15布置在传感器4上。该遮盖元件15在运行中用于使传感器4绝缘。此外，遮盖元件15具有高的导热性，使得在运行时在所示出的实施例中构造为温度传感器的传感器4的响应时间特别高。
图6示出了图5中所示的传感器单元2和用于容纳传感器单元2的杯形的容纳单元16的组合。容纳单元16布置在流量测量仪1的测量管17上。该图示示出了，传感器单元2整体上如此构造，从而其为了与流量测量仪1相连接且就此而言为了传感器4的定位仅须被插入到容纳单元16中。传感器单元2于是力锁合地保持在容纳单元16中，从而同时可以特别容易地进行传感器单元的更换。
图7示出了呈磁感应的流量测量仪的形式的流量测量仪1的一个实施例，该流量测量仪包括测量管17、用于测量流动通过测量管17的介质的流量的测量组件18、用于传感器单元2的至少一个容纳单元16和布置在容纳单元16中的传感器单元2。传感器单元2的电路板5除了联接到载体6上之外还具有其他的功能性的区域。详细地，电路板5也利用功能性的区域22联接到用于测量流量的测量组件18上并且此外具有用于测量组件的和/或传感器的供给和/或通讯的插头21。
图8示出了根据本发明的电路板5的一个实施例，其中，电路板5具有多个功能性的部分区域。第一部分区域23用于联接到载体6上。第二部分区域22用于联接到测量组件18以用于测量通过测量管的流量，并且第三部分区域24用于测量组件18的和/或传感器4的供给和/或通讯。通过有利地弯曲电路板5，所有功能性的部分区域可布置在设置用于进行连接的位置处。
图9为此示出了在弯曲状态下的传感器单元2的一个实施例，其中，电路板5至少部分地围绕载体6卷绕。
图10示出了用于制造、详细来说是用于安装流量测量仪1的根据本发明的方法3的第一个实施例，其中，流量测量仪1根据在图7中示出的实施例来构造。
在第一步骤19中，将可弯曲的电路板5至少部分地围绕载体6折叠并且固定在其上。
随后，将传感器单元2插塞20到容纳单元16中，从而传感器4布置在测量管17内部。同时，其余的功能性的区域22和24针对所设置的应用被合适地定位。
传感器4的安装就这点而言是特别容易的。此外，传感器单元也可以特别容易地更换。
附图标记列表
1 流量测量仪
2 传感器单元
3 用于制造流量测量仪的方法
4 传感器
5 可弯曲的电路板
6 载体
7 棱边
8 容纳面
9 折叠部
10 缝隙
11 凸起
12 连接区域
13 留空部
14 接地接头
15 遮盖元件
16 容纳单元
17 测量管
18 用于测量流量的测量组件
19 电路板围绕载体的折叠
20 将传感器单元插入到容纳单元中
21 插头
22 用于联接到测量组件上的功能性的区域
23 用于联接到载体上的功能性的区域
24 用于联接到电源上的功能性的区域。

Claims (16)

1.一种流量测量仪（1），具有至少一个测量管（17）、用于测量流动通过测量管（17）的介质的流量的测量组件（18）、用于传感器单元（2）的至少一个容纳单元（16）和传感器单元（2），
其中，容纳单元（16）布置在测量管（17）上，
其特征在于，
所述传感器单元（2）包括至少一个传感器（4）、至少一块可弯曲的电路板（5）和至少一个载体（6），
其中，所述至少一个传感器（4）布置在至少一块可弯曲的电路板（5）上，并且
传感器单元（2）插入到容纳单元（16）中，
其中，至少一块可弯曲的电路板（5）至少部分地如此围绕载体（6）卷绕或折叠，从而传感器（4）在插入的状态中布置在测量管（17）之内。
2.根据权利要求1所述的流量测量仪（1），其特征在于，所述容纳单元（16）被构造成杯形，并且所述传感器单元（2）的载体（6）至少部分地被构造成栓塞形，使得所述载体（6）作为栓塞封闭杯形的容纳单元（16）。
3.根据权利要求1或2所述的流量测量仪（1），其特征在于，所述至少一个传感器（4）是温度传感器和/或压力传感器和/或电导率传感器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，所述可弯曲的电路板（5）是柔性电路板、尤其是柔性薄膜，或者刚柔性电路板或半柔性电路板。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，所述可弯曲的电路板（5）至少部分地沿纵向方向和/或至少部分地沿横向于纵向方向的方向包围所述载体（6）。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，所述载体（6）具有至少一个留空部（13），并且可弯曲的电路板（5）具有至少一个第一连接区域（12），其中优选地，留空部（13）的形状基本上对应于第一连接区域（12）的形状，并且其中，可弯曲的电路板（5）以连接区域（12）置入到所述至少一个留空部（13）中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，所述载体（6）具有至少一个用于将所述电路板（5）固定在所述载体（6）上的固定元件。
8.根据权利要求7所述的流量测量仪（1），其特征在于，至少一个固定元件是缝隙（10）和/或槽和/或折叠部（9）和/或倒角和/或优选倾斜地突出于电路板的棱边（7）。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，可弯曲的电路板（5）优选在连接区域中具有至少一个紧固元件，其中，至少一个紧固元件优选与至少一个固定元件处于作用关联。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，在可弯曲的电路板（5）上布置有接地接头（14），并且该接地接头（14）与流量测量仪（1）的壳体连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，可弯曲的电路板（5）具有多个功能性的部分区域，其中，所述功能性的部分区域布置在所述电路板的不同的臂上，从而所述功能性的部分区域通过所述臂的单独的弯曲布置在所述流量测量仪的不同的联接区域上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，在所述传感器（4）上布置有遮盖元件（15）、优选为绝缘元件和/或导热元件。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的流量测量仪（1），其特征在于，所述传感器单元（2）形状锁合地和/或力锁合地保持在所述容纳单元（16）中。
14.一种用于装入到根据权利要求1至13中任一项所述的流量测量仪（1）中的传感器单元（2），其具有至少一个传感器（4）、至少一块可弯曲的电路板（5）和至少一个载体（6），
其特征在于，
所述至少一个传感器（4）布置在所述至少一块可弯曲的电路板（5）上，
其中，所述至少一块可弯曲的电路板（5）至少部分地围绕所述载体（6）卷绕或折叠。
15.根据权利要求14的传感器单元（2），其特征在于，所述传感器单元（2）具有根据权利要求2至13中任一项所述的特征。
16.一种用于制造流量测量仪（1）的方法（3），其中，所述流量测量仪（1）根据权利要求1至11中任一项来构造，
其特征在于，
首先将至少一块可弯曲的电路板（5）至少部分地围绕载体（6）卷绕和/或折叠，和
随后将传感器单元（2）插塞到容纳单元（16）中，从而传感器（4）布置在测量管（17）内部。
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