DE102009055057A1

DE102009055057A1 - sensor

Info

Publication number: DE102009055057A1
Application number: DE200910055057
Authority: DE
Inventors: Alexander 73760 Lux; Juergen 75433 Woersinger; Martin 70839 Mast
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22
Also published as: WO2011076482A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor, insbesondere einen Druck- und Temperatursensor (10) mit einem Gehäuseteil (12), mit dem ein Temperaturfühler (24) verbunden ist. Ein Anbindungsbereich (42) einer der Temperaturfühler (24) bergenden und endseitig von dem Sensor abstehenden Hülse (32, 52) an das Gehäuseteil (12) liegt innerhalb einer Aussparung 30 im Gehäuseteil (12) des SensorsThe invention relates to a sensor, in particular a pressure and temperature sensor (10) with a housing part (12) to which a temperature sensor (24) is connected. A connection area (42) of a sleeve (32, 52) containing the temperature sensors (24) and protruding at the end from the sensor to the housing part (12) lies within a recess 30 in the housing part (12) of the sensor

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 10 2004 013 154 A1 bezieht sich auf ein Schutzrohr für einen Messfühler, insbesondere für Temperaturreaktionselemente. Das Schutzrohr wird aus elektrisch leitendem Material gefertigt und aus diesem ist ein elektrisch leitendes Steckeranschlusselement herausgebildet. An das elektrisch leitende Steckeranschlusselement ist ein vorzugsweise handelsübliches elektrisch leitendes Gegensteckeranschlusselement ansteckbar. DE 10 2004 013 154 A1 refers to a protective tube for a sensor, in particular for temperature reaction elements. The protective tube is made of electrically conductive material and from this an electrically conductive plug connection element is formed. A preferably commercially available electrically conductive mating connector element can be connected to the electrically conductive plug connection element.

Die DE 101 09 095 A1 bezieht sich auf einen Kombinationssensor. Der Kombinationssensor umfasst einen Drucksensor mit einem Gehäuse und einem eine Druckmembran schützenden Schutzschirm. Ferner ist mit dem Drucksensor ein Temperatursensor kombiniert. Der Drucksensor ist als Frontmembransensor ausgebildet und der Temperatursensor ist als Messfinger auf den Schutzschirm aufgesetzt. Der Messfinger erstreckt sich im Wesentlichen in Axialrichtung vor dem Schutzschirm. Der Temperatursensor ist von einer Hülle, insbesondere einer Edelstahlhülle umgeben.The DE 101 09 095 A1 refers to a combination sensor. The combination sensor includes a pressure sensor having a housing and a protective membrane protecting a pressure membrane. Furthermore, a temperature sensor is combined with the pressure sensor. The pressure sensor is designed as a front diaphragm sensor and the temperature sensor is mounted as a measuring finger on the protective screen. The measuring finger extends substantially in the axial direction in front of the protective screen. The temperature sensor is surrounded by a shell, in particular a stainless steel shell.

In Druck- und Temperatursensoren zur Messung von flüssigen Medien und/oder von hohen Drücken werden die Temperaturfühler gekapselt in z. B. innerhalb eines Gewindeanschlusses verbaut. Bei Druck-Temperatursensoren, die zur Messung von Parametern eines gasförmigen Mediums und geringen Drücken eingesetzt werden, sind die Temperaturfühler in der Regel ohne Kapselung verbaut.In pressure and temperature sensors for measuring liquid media and / or high pressures, the temperature sensors are encapsulated in z. B. installed within a threaded connection. In pressure-temperature sensors, which are used to measure parameters of a gaseous medium and low pressures, the temperature sensors are usually installed without encapsulation.

Bei der Messung von flüssigen Medien, wie z. B. Kraftstoff oder Öl wird durch die Wärmekapazität des flüssigen Mediums eine ausreichend gute Temperaturansprechzeit realisiert. Aufgrund der verringerten Wärmekapazität gasförmiger Medien und auf eine geringere Strömungsgeschwindigkeit zurückzuführende reduzierte Wärmeübertragung, ist diese Auslegungsmöglichkeit für die Messung von gasförmigen Medien, wie z. B. Luft oder CNG weniger oder gar nicht geeignet. Die Temperaturmessung wird durch die Wärmeübertragung von der Umgebung über den Gewindeanschluss überlagert, d. h. eine ausreichend schnelle und genaue Temperaturmessung lässt sich aufgrund der verringerten Wärmekapazität und guter Wärmeleitung zum Gewindestutzen, insbesondere bei geringeren Strömungsgeschwindigkeiten eines gasförmigen Mediums nicht oder nur unzureichend erreichen.When measuring liquid media, such as. As fuel or oil, a sufficiently good temperature response time is realized by the heat capacity of the liquid medium. Due to the reduced heat capacity of gaseous media and attributable to a lower flow rate reduced heat transfer, this design option is for the measurement of gaseous media such. As air or CNG less or not at all suitable. The temperature measurement is superimposed by the heat transfer from the environment via the threaded connection, i. H. a sufficiently fast and accurate temperature measurement can not or only insufficiently be achieved due to the reduced heat capacity and good heat conduction to the threaded connector, especially at lower flow velocities of a gaseous medium.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einem kombinierten Sensor zur Messung eines Druckes und einer Temperatur am Gehäuse des Sensors einen Temperaturfühler von der Temperatur des Gehäuses und der Anbaustelle des kombinierten Druck- und Temperatursensors zu entkoppeln. Der kombinierte Sensor zur Messung eines Druckes und einer Temperatur soll möglichst exakt die Temperatur des Druckmediums erfassen, welche von den Temperaturen der gesamten Anordnungen und der Umgebung abweichen kann. Dies kann in einer vorteilhaften Ausführungsvariante des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens durch die Aussparung eines Volumens im Bereich eines Gewindes in Verbindung mit einer dünnen Hülse erreicht werden. Innerhalb der dünnen Hülse, die z. B. schräg in eine Öffnung im Inneren des Gehäuses vorzugsweise innerhalb des Gewindeanschlusses angeordnet ist, wird die thermische Masse des Gewindestutzens vom Temperaturfühlerelement entkoppelt. Wird diese sehr dünnwandig ausgebildete Hülse in einer erhöhten Axiallänge ausgeführt, kann aufgrund einer sich einstellenden größeren geometrischen Entfernung zwischen dem von der Hülse umschlossenen Temperaturfühler und dem Einschraubbereich eine Verfälschung der Messergebnisse des Temperaturfühlers aufgrund eines zu schnellen Ableitens von Wärme in den Gewindebereich eines Temperatur- und Drucksensors vermieden werden. Durch eine geeignet getroffene Wahl des Materials und der Wandstärke ist ebenfalls eine Reduktion der Wärmeleitfähigkeit und damit eine genauere Temperaturmessung möglich. Die Wandstärke bzw. die Materialauswahl werden hinsichtlich der Funktion und der Fertigbarkeit optimiert.According to the invention, in a combined sensor for measuring a pressure and a temperature at the housing of the sensor to decouple a temperature sensor from the temperature of the housing and the mounting point of the combined pressure and temperature sensor. The combined sensor for measuring a pressure and a temperature should detect the temperature of the pressure medium as accurately as possible, which may differ from the temperatures of the entire arrangements and the environment. This can be achieved in an advantageous embodiment of the invention underlying idea by the recess of a volume in the region of a thread in conjunction with a thin sleeve. Within the thin sleeve, the z. B. is preferably disposed obliquely in an opening in the interior of the housing within the threaded connection, the thermal mass of the threaded connector is decoupled from the temperature sensing element. If this very thin-walled sleeve executed in an increased axial length, due to a settling larger geometric distance between the sleeve enclosed by the temperature sensor and the screwing a falsification of the measurement results of the temperature sensor due to too rapid dissipation of heat in the threaded portion of a temperature and Pressure sensor can be avoided. By a suitable choice of the material and the wall thickness also a reduction of the thermal conductivity and thus a more accurate temperature measurement is possible. The wall thickness or the selection of materials are optimized in terms of function and manufacturability.

Bei CNG-Anwendungen sind oft Druckleitungen mit einem Innendurchmesser von wenigen Millimetern üblich, in welche der Sensor hineinragt. Das Temperaturfühlerelement liegt im günstigsten Fall in der Mitte der Druckleitung und es ist sicherzustellen, dass dieses die gegenüberliegende Wand der Leitung nicht berührt. Andererseits soll der kombinierte Druck-/Temperatursensor eng an der Druckleitung angeordnet sein und wenig abstehen. Durch die im Gewindestutzen vorgesehene Aussparung wird erreicht, dass ein Teil der freien wirksamen Länge der Temperaturfühlerhülse vom Stutzen aufgenommen wird und damit die überstehende Gesamtlänge in das Druckrohr und der erforderliche Bauraum verringert wird.In CNG applications, pressure lines with an inside diameter of a few millimeters are often common, into which the sensor protrudes. The temperature sensing element is located in the best case in the middle of the pressure line and it must be ensured that this does not touch the opposite wall of the pipe. On the other hand, the combined pressure / temperature sensor should be arranged close to the pressure line and protrude slightly. By provided in the threaded neck recess ensures that a part of the free effective length of the temperature sensing sleeve is received by the nozzle and thus the overall length protruding into the pressure tube and the required space is reduced.

Die Entkopplung des Temperaturfühlers vom Gewindebereich eines einschraubbaren kombinierten Temperatur- und Drucksensors aufgrund der Verlängerung des geometrischen Abstandes des Ortes des Temperaturfühlers vom Einschraubbereich des Gehäuses des kombinierten Druck- und Temperatursensors, eine Reduktion der Masse und/oder der Wandstärke – hinsichtlich der sich einstellenden Leitfähigkeit – am Temperaturfühler sowie eine geeignete Auswahl des Materials bezüglich des Wärmeleitfähigkeitkoeffizienten verbessert die Genauigkeit der Temperaturmessung erheblich.The decoupling of the temperature sensor from the threaded portion of a screw-in combined temperature and pressure sensor due to the extension of the geometric distance of the location of the temperature sensor from the Einschraubbereich the housing of the combined pressure and temperature sensor, a reduction in mass and / or wall thickness - in terms of adjusting conductivity - at the temperature sensor and a suitable selection of the material with respect to the coefficient of thermal conductivity significantly improves the accuracy of the temperature measurement.

Die den Temperaturfühler umschließende, dünnwandig ausgebildete Hülse kann separat hergestellt werden und durch geeignete Verbindungsprozesse, so z. B. durch die stoffschlüssigen Fügeverfahren wie Löten, Hartlöten, Schweißen oder Kleben mit dem Gewinde innerhalb des Gewindebereiches des kombinierten Temperatur-Sensors fest und dicht verbunden werden. The temperature sensor enclosing, thin-walled sleeve can be made separately and by suitable bonding processes, such. B. are firmly and tightly connected by the cohesive joining methods such as soldering, brazing, welding or gluing with the thread within the threaded portion of the combined temperature sensor.

Des Weiteren kann durch die oben beschriebenen Maßnahmen (z. B. größere geometrische Entfernung zwischen dem Ort, an dem der Temperaturfühler angeordnet ist und der Verbindungsstelle der Hülse im Sensorgehäuse) erreicht werden, dass das zu messende gasförmige Medium die Hülse schneller und gleichmäßiger abkühlt bzw. aufheizt und sich der Temperaturfühler der Medientemperatur besser anpasst. Der Anbindungsbereich, der den Temperaturfühler bergenden und endseitig vom Sensor abstehenden Hülse an das Sensorgehäuse, liegt innerhalb einer Aussparung im Gewindestück des kombinierten Temperatur und Drucksensors. In vorteilhafter Weise kann durch diese Lösung erreicht werden, dass der gesamte aus der Aussparung herausragende Teil, der den Temperaturfühler umgebenden Hülse vom gasförmigen Medium gleichmäßig gekühlt oder erwärmt werden kann und der Wärmestrom zum Gewinde bzw. vom Gewinde über die gesamte Länge der Hülse und deren geringe Wärmeleitfähigkeit herabgesetzt wird. Dadurch, dass ein Teil der Hülse im Inneren des Stutzens angeordnet ist, ergibt sich bei einer langen Hülse ein deutlich kompakterer Aufbau hinsichtlich der Außenmaße als bei einer Anordnung, bei der die Hülse am Stutzenende angeordnet ist.Furthermore, the measures described above (eg greater geometric distance between the location at which the temperature sensor is arranged and the connection point of the sleeve in the sensor housing) can ensure that the gaseous medium to be measured cools the sleeve more quickly and more uniformly ., and the temperature sensor adapts better to the temperature of the medium. The connection area, which covers the temperature sensor and the sleeve projecting from the sensor to the sensor housing, lies within a recess in the threaded part of the combined temperature and pressure sensor. Advantageously, can be achieved by this solution, that the entire projecting out of the recess part of the surrounding surrounding the temperature sensor sleeve can be uniformly cooled or heated by the gaseous medium and the heat flow to the thread or thread over the entire length of the sleeve and its low thermal conductivity is reduced. The fact that a part of the sleeve is arranged in the interior of the nozzle, results in a long sleeve a much more compact construction in terms of external dimensions as in an arrangement in which the sleeve is arranged at the end of the nozzle.

Im Unterschied zur erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist bei der Lösung gemäß DE 101 09 095 A1 die Schutzhülse an einem Schutzschirm angebunden, der frontseitig auf ein Gewindestück aufgesetzt ist und thermisch mit dem Gewindestück verbunden ist. Die frontseitig an das Gewindestück thermisch angebundene Hülse wird daher durch das Gewindestück auch in dem Bereich aufgewärmt, der von der Luftströmung unmittelbar angeströmt ist. Aufgrund dessen ist die Temperatur der Strömung mittels des in der Hülse angeordneten Temperaturfühlers nicht exakt erfassbar, es sei denn, die Länge der Hülse würde erhöht und damit das Bauteil vergrößert. Dies gilt auch deshalb, weil die Druckhülse nicht beliebig lang ausgestaltet werden kann und der Anbindungsbereich der Hülse in der Lösung gemäß DE 101 09 095 A1 daher relativ nahe am Temperatursensor befindlich angeordnet ist.In contrast to the solution proposed according to the invention is in the solution according to DE 101 09 095 A1 the protective sleeve connected to a protective screen, which is placed on the front of a threaded piece and is thermally connected to the threaded piece. The front side of the threaded piece thermally connected sleeve is therefore warmed up by the threaded part in the area that has been directly flowed by the air flow. Due to this, the temperature of the flow can not be detected exactly by means of the temperature sensor arranged in the sleeve, unless the length of the sleeve is increased and thus the component is enlarged. This is also true because the pressure sleeve can not be configured arbitrarily long and the connection area of the sleeve in the solution according to DE 101 09 095 A1 is therefore located relatively close to the temperature sensor befindlich.

In weiterer Ausgestaltung der der Erfindung zugrunde liegenden Lösung lässt sich eine weitere Verringerung der Wärmeleitung von der Anbaustelle dadurch herbeiführen, dass eine zusätzliche Schicht oder ein Zwischenstück zwischen Hülse und Gewindestück aufgebracht oder angebracht wird, welche eine Herabsetzung der Wärmeleitfähigkeit bzw. Reduktion der Wärmeübertragung bewirkt. Durch die zusätzliche Schicht wird die thermische Masse am Temperaturfühler vom Gewindestück getrennt. Die zusätzliche Schicht kann z. B. aus Glas oder aus einer Keramik hergestellt werden. Als Verbindungsprozess zwischen dem Metall des Gewindestückes und der zusätzlichen Schicht sind Löten, Kleben und Aufglasen denkbar.In a further refinement of the solution on which the invention is based, a further reduction of the heat conduction from the point of attachment can be brought about by applying or attaching an additional layer or an intermediate piece between the sleeve and the threaded piece, which effects a reduction in the thermal conductivity or reduction of the heat transfer. The additional layer separates the thermal mass on the temperature sensor from the threaded part. The additional layer may, for. B. made of glass or of a ceramic. As a bonding process between the metal of the threaded piece and the additional layer soldering, gluing and Aufglasen are conceivable.

Auch bei dieser Ausführungsvariante lässt sich eine größere Temperaturentkopplung zwischen Temperaturfühler und Einschraubbereich, d. h. Gewindestück des kombinierten Temperatur- und Drucksensors, erreichen. Wird die Wandstärke der Hülse des Temperaturfühlers in dem Bereich reduziert, in dem der Temperaturfühler angeordnet ist, lässt sich ebenfalls eine Reduktion der Wärmekapazität und der Wärmeleitung erreichen. Als Ausführungsalternative besteht die Möglichkeit, den Temperaturfühlerbereich komplett aus Glas oder aus Keramik herzustellen.Also in this embodiment, a larger temperature decoupling between temperature sensor and Einschraubbereich, d. H. Threaded piece of the combined temperature and pressure sensor, reach. If the wall thickness of the sleeve of the temperature sensor is reduced in the region in which the temperature sensor is arranged, a reduction of the heat capacity and the heat conduction can likewise be achieved. As an alternative, it is possible to make the temperature sensor area completely made of glass or ceramic.

In einer weiteren Ausführungsmöglichkeit des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens kann eine Verringerung der Wärmeleitung und der Wärmekapazität des Grundmaterials durch den Einsatz einer Kunststoffhülse erreicht werden. Eine dünne, aus einem Kunststoffmaterial gefertigte Hülse entkoppelt ebenfalls die thermische Masse des Gewindestutzens vom Temperaturfühler. Die Schutzhülse aus Kunststoffmaterial kann als separates Bauteil hergestellt werden und anschließend durch einen Klebe- oder einen mechanischen Verbindungsprozess, so z. B. durch Bördeln, Verstempeln oder Anspritzen von Kunststoff, im Rahmen eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens mit dem Gewindestück des Gehäuses kombinierten Druck- und Temperatursensors verbunden werden. Des Weiteren kann die Kunststoffhülse mittels eines Spritzprozesses eventuell optional unter Einsatz eines Dichtmittels mit dem Gewindebereich des kombinierten Druck- und Temperatursensors verbunden werden.In a further embodiment of the concept underlying the invention, a reduction of the heat conduction and the heat capacity of the base material can be achieved by the use of a plastic sleeve. A thin sleeve made of a plastic material also decouples the thermal mass of the threaded connector from the temperature sensor. The protective sleeve made of plastic material can be manufactured as a separate component and then by an adhesive or a mechanical bonding process, such. B. by crimping, stamping or molding of plastic, in the context of a cohesive joining method combined with the threaded part of the housing pressure and temperature sensor. Furthermore, the plastic sleeve may optionally be connected to the threaded area of the combined pressure and temperature sensor by means of an injection molding process optionally using a sealant.

Durch die Verwendung von Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit kann die Länge der Hülse relativ kurz gehalten werden. Allerdings sind Bruchfestigkeit und eingeschränkte Fähigkeit für Verbindungsprozesse zu berücksichtigen.By using materials with low thermal conductivity, the length of the sleeve can be kept relatively short. However, fracture toughness and limited ability for bonding processes must be considered.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nahe stehend eingehender beschrieben.Reference to the drawings, the invention is described in detail in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 einen kombinierten Druck- und Temperatursensor; 1 a combined pressure and temperature sensor;

2 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung; 2 a variant of the proposed solution according to the invention;

3 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hülse zur Aufnahme des Temperaturfühlers mit einem Zwischenstück in einem Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit; 3 a further embodiment of the inventively proposed sleeve for receiving the temperature sensor with an intermediate piece in a material with lower thermal conductivity;

4 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schutzhülse zur Aufnahme des Temperaturfühlers aus vollflächigem Keramik oder Glasmaterial und 4 a further embodiment of the present invention proposed protective sleeve for receiving the temperature sensor of full-surface ceramic or glass material and

5 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung unter Einsatz einer aus Kunststoffmaterial gefertigten Hülse zur Aufnahme des Temperaturfühlers. 5 a variant of the proposed solution according to the invention using a sleeve made of plastic material for receiving the temperature sensor.

Ausführungsvariantenvariants

Der Darstellung gemäß 1 ist ein Sensor, insbesondere ein Druck- und Temperatursensor 10 zu entnehmen. Der Sensor 10 umfasst ein Gehäuseteil 12, welches unterhalb einer eine Elektronikkomponente 16 aufnehmenden Platte 18 liegt. Das Gehäuseteil 12 weist einen Gewindeanschluss 14 auf und kann an seiner außen liegenden Wandfläche demzufolge mit einer Anzahl von Windungen eines Gewindes versehen sein.The representation according to 1 is a sensor, in particular a pressure and temperature sensor 10 refer to. The sensor 10 includes a housing part 12 which is below an electronic component 16 receiving plate 18 lies. The housing part 12 has a threaded connection 14 and can therefore be provided on its outer wall surface with a number of turns of a thread.

Das Gehäuseteil 12 des Sensors 10 umfasst einen Druckkanal 20, der sich ausgehend von einer Kanalöffnung 22 an dem der Platte 18 abgewandten Ende des Gehäuseteiles 12 bis in die Platte 18 erstreckt.The housing part 12 of the sensor 10 includes a pressure channel 20 coming from a canal opening 22 on the plate 18 opposite end of the housing part 12 to the plate 18 extends.

Des Weiteren umfasst das Gehäuseteil 12 des Sensors 10 gemäß der Darstellung in 1 einen Temperaturfühler 24, der an dem der Platte 18 abgewandten Ende des Gehäuseteiles 12 vom Gehäusematerial 28 umschlossen, angeordnet ist. Der an der der Platte 18 abgewandten Endseite des Gehäuseteiles 12 aufgenommene Temperaturfühler 24 steht über eine Anschlussleitung 26 mit den in 1 auf der Oberseite der Platte 18 angeordneten Elektronikkomponenten 16 in Verbindung.Furthermore, the housing part comprises 12 of the sensor 10 as shown in 1 a temperature sensor 24 that at the plate 18 opposite end of the housing part 12 from the housing material 28 enclosed, is arranged. The one at the plate 18 remote end side of the housing part 12 recorded temperature sensor 24 is via a connecting cable 26 with the in 1 on the top of the plate 18 arranged electronic components 16 in connection.

Das in der Darstellung gemäß 1 gezeigte Design weist nur eine bedingte Wirksamkeit bei geringen Wärmekapazitäten sowie bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten, wie sie bei der Messung von gasförmigen Medien auftreten können, auf. Die Temperaturmessung mit dem Temperaturfühler 24 gemäß der Lösung der Darstellung in 1 wird durch eine Wärmeübertragung von der Außenseite her zum Gewindeanschluss 14 überlagert, so dass eine schnelle und ausreichend genaue Temperaturmessung mit dieser Lösung eines Sensors 10 insbesondere eines kombinierten Druck- und Temperatursensors 10 nur bedingt möglich ist.This in the illustration according to 1 The design shown has only a limited effectiveness at low heat capacities and at low flow rates, as they may occur in the measurement of gaseous media on. The temperature measurement with the temperature sensor 24 according to the solution of the representation in 1 becomes by a heat transfer from the outside to the threaded connection 14 superimposed, allowing a fast and sufficiently accurate temperature measurement with this solution of a sensor 10 in particular a combined pressure and temperature sensor 10 only conditionally possible.

2 zeigt eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, bei der der Temperaturfühler in einer langen, dünnen Hülse aufgenommen ist. 2 shows a first embodiment of the proposed solution according to the invention, in which the temperature sensor is accommodated in a long, thin sleeve.

Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass das Gehäuseteil 12 am unteren Ende eines Einschraubbereiches 34 eines Gewindeanschlusses 14 eine Gehäuseöffnung 30 aufweist. In der Gehäuseöffnung 30 des Gehäuseteiles 12 mündet die Kanalöffnung 22 des Druckkanals 20. Darüber hinaus ist ein Anbindungsbereich 42 einer Hülse 32, in der der Temperaturfühler 24 aufgenommen ist und die endseitig vom Gehäuseteil 12 absteht an das Gehäuseteil 12 innerhalb einer Aussparung im Gehäuseteil 12 angeordnet. In vorteilhafter Weise wird durch diese Lösung erreicht, dass der gesamte aus der Aussparung herausragende Teil der Hülse 32, d. h. im Wesentlichen deren gesamte Länge von einer Spitze 40 zum Anbindungsbereich 42 gleichmäßig vom gasförmigen Medium gekühlt oder erwärmt werden. Der Wärmestrom vom Gehäuseteil 12 zur Anbindung an die Hülse 32 wird über die lange und dünne Hülse, die aus einem geeigneten Material gefertigt ist, so stark reduziert, dass der Temperaturfühler 24 im Wesentlichen der Temperatur des zu messenden gasförmigen Mediums folgt und sich demzufolge eine verbesserte Temperaturmessung erreichen lässt, insbesondere bei gasförmigen Medien.From the illustration according to 2 shows that the housing part 12 at the lower end of a screw-in area 34 a threaded connection 14 a housing opening 30 having. In the case opening 30 of the housing part 12 opens the channel opening 22 of the pressure channel 20 , In addition, there is a connection area 42 a sleeve 32 in which the temperature sensor 24 is received and the end of the housing part 12 protrudes on the housing part 12 within a recess in the housing part 12 arranged. Advantageously, it is achieved by this solution that the entire protruding from the recess part of the sleeve 32 ie, essentially their entire length from a peak 40 to the connection area 42 evenly cooled or heated by the gaseous medium. The heat flow from the housing part 12 for connection to the sleeve 32 is so much reduced over the long and thin sleeve, which is made of a suitable material, that the temperature sensor 24 essentially follows the temperature of the gaseous medium to be measured and, consequently, an improved temperature measurement can be achieved, especially in gaseous media.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung gemäß der Ausführungsvariante in 2 wird eine maximal mögliche vergrößerte geometrische Entfernung 38 zwischen dem Ort 36, an dem der Temperaturfühler 34 innerhalb der Hülse 32 aufgenommen ist und dem Anwendungsbereich 42 wie in 2 angedeutet, erreicht.By the inventively proposed solution according to the embodiment in 2 becomes a maximum possible increased geometric distance 38 between the place 36 at which the temperature sensor 34 inside the sleeve 32 is included and the scope 42 as in 2 indicated, reached.

Durch eine geeignete Wahl des Materials der Hülse 32 und eine dementsprechende Auslegung der Wandstärke derselben ist eine Reduktion der Wärmekapazität und insbesondere der Wärmeleitung möglich. Durch die Entkopplung des Temperaturfühlers 24 vom Gehäuseteil 12 durch Vergrößerung der Entfernung 38 zwischen dem Ort 36 des Temperaturfühlers 24 und dessen Anbindungsbereich 42 innerhalb des Gehäuseteiles 12, eine Reduktion der thermischen Masse und der Wärmeleitfähigkeit durch Verringerung der Wandstärke und geeigneter Auswahl des Materials ist eine weitestgehend ungestörte Temperaturmessung mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung erreichbar. Bei der Auswahl des Materials wird ein Material mit möglichst geringer Wärmeleitung und geringer spezifischer Wärmekapazität ausgewählt, unter den Randbedingungen kurzbauende Verbindungsstelle, Dichtheit des Verbindungsprozesses. So kann z. B. ein sehr dünnes Stahlblech gut an Stahl geschweißt, gelötet oder hartgelötet werden. In ihrer hohen Wärmeleitung sind Cu, Al und Au weniger sinnvoll, vielmehr sind Materialien mit geringer Wärmeleitung so z. B. Sintermetalle, Keramik, Glas, Kunststoffe bevorzugt einzusetzen.By a suitable choice of the material of the sleeve 32 and a corresponding interpretation of the wall thickness of the same is a reduction of the heat capacity and in particular the heat conduction possible. By decoupling the temperature sensor 24 from the housing part 12 by increasing the distance 38 between the place 36 of the temperature sensor 24 and its connection area 42 within the housing part 12 , A reduction of the thermal mass and the thermal conductivity by reducing the wall thickness and appropriate selection of the material is a largely undisturbed temperature measurement with the proposed solution according to the invention achievable. In the selection of the material, a material with the lowest possible heat conduction and low specific heat capacity is selected, under the boundary conditions short connecting point, tightness of the connection process. So z. B. a very thin sheet steel well welded to steel, brazed or brazed. In their high heat conductivity Cu, Al and Au are less useful, but materials with low thermal conductivity are such. As sintered metals, ceramics, glass, plastics preferred.

Die in der Darstellung gemäß 2 gezeigte Hülse 32 wird in einem separaten Herstellungsvorgang erzeugt und kann anschließend durch geeignete Verbindungsprozesse, insbesondere stoffschlüssige Verbindungsprozesse, wie z. B. das Löten, das Hartlöten oder das Schweißen innerhalb des Anbindungsbereiches 42 mit einer Aussparung im Gehäuseteil 12 verbunden werden. In diesem Zustand kann das Stutzenteil in den normalen Fertigungsprozess des Sensors eingeführt werden.The in the illustration according to 2 shown sleeve 32 is produced in a separate manufacturing process and can then by suitable bonding processes, in particular cohesive bonding processes such. As the brazing, brazing or welding within the connection area 42 with a recess in the housing part 12 get connected. In this state, the neck part can be introduced into the normal manufacturing process of the sensor.

Der Darstellung gemäß 3 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zu entnehmen.The representation according to 3 a further embodiment of the solution proposed by the invention can be seen.

3 zeigt in perspektivischer Draufsicht auf das Gehäuseteil 12 des Sensors von der Unterseite her, dass sich die Hülse 32 an der Unterseite des Gehäuseteils 12 aus der Gehäuseöffnung hervortretend, erstreckt. Eine Gehäuseöffnung ist hier auch denkbar, jedoch weniger stark ausgeprägt wie in der Ausführungsvariante gemäß 2, da die Ausbildung der Verbindungen einen größeren Platzbedarf erforderlich macht. 3 shows in a perspective plan view of the housing part 12 the sensor from the bottom, that the sleeve 32 at the bottom of the housing part 12 protruding from the housing opening extends. A housing opening is also conceivable here, but less pronounced as in the embodiment according to 2 because the formation of the connections requires a larger space requirement.

In der Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gemäß 3 befindet sich zwischen der Schutzhülse 32 und dem Gehäuseteil 12 eine Schutzhülse, die eine die Hülse 32 umschließende zusätzliche Schicht 44, die zum Beispiel aus Glas oder Keramik hergestellt sein kann. Durch die zusätzliche Schicht 44, welche unmittelbar vor dem Gehäuseteil 12 bzw. von dessen Planfläche liegt, folgt eine Unterbrechung, zumindest eine signifikante Reduktion der Wärmeübertragung. Dies bedeutet, dass die thermische Masse am Temperaturfühler 24 vom Gehäuseteil 12 des Sensors getrennt wird. Bevorzugt wird die zusätzliche Schicht 44 aus Glas oder Keramik oder Kunststoff oder Verbundwerkstoffen gefertigt. Zur Verringerung der Wärmeleitfähigkeit der Hülse 32 ist des weiteren eine Anordnung denkbar, wobei zwischen dem Gehäuseteil 12 und der Hülse 32 eine hocheffektive Schicht, die als Wärmeisolator dient, eingebaut wird. Anstelle dieser Schicht kann z. B. auch ein scheibenförmiges Bauteil mit geringer Wärmeleitfähigkeit oder ein Hülsenstück mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden. Diese Zwischenstücke, so z. B. die Scheibe mit geringer Wärmeleitfähigkeit und das Hülsenstück mit geringer Wärmeleitfähigkeit können auch wie bei der Ausführungsvariante gemäß 2 im Inneren des Gehäuseteiles 12 angeordnet sein oder wahlweise an einem frontbündigen Stutzen. Da aufgrund der Materialeigenschaften der genannten Bauteile eine geringe Wärmeleitfähigkeit vorliegt, kann die Länge der Hülse 32 verkürzt werden, so dass sich eine kompakte Bauform erzielen lässt.In the embodiment of the solution proposed according to the invention 3 located between the protective sleeve 32 and the housing part 12 a protective sleeve, which is a the sleeve 32 surrounding additional layer 44 , which may be made of glass or ceramic, for example. Through the additional layer 44 , which immediately before the housing part 12 or from the plane surface, followed by an interruption, at least a significant reduction of heat transfer. This means that the thermal mass on the temperature sensor 24 from the housing part 12 of the sensor is disconnected. The additional layer is preferred 44 made of glass or ceramic or plastic or composite materials. To reduce the thermal conductivity of the sleeve 32 Furthermore, an arrangement is conceivable, wherein between the housing part 12 and the sleeve 32 a highly effective layer, which serves as a heat insulator, is installed. Instead of this layer can z. B. also a disk-shaped component with low thermal conductivity or a sleeve piece with low thermal conductivity can be used. These spacers, such. As the disc with low thermal conductivity and the sleeve piece with low thermal conductivity can also as in the embodiment according to 2 inside the housing part 12 be arranged or optionally on a front-flush socket. Since there is a low thermal conductivity due to the material properties of said components, the length of the sleeve 32 shortened, so that a compact design can be achieved.

Als Verbindungsprozess zwischen dem metallischen Material des Gehäuseteils 12 und der dem Material der Schutzhülse der Hülse 32 bzw. der auf dieser ringförmig angebrachten zusätzlichen Schicht 44 können z. B. stoffschlüssige Fügeverfahren wie zum Beispiel Löten, Aufglasen und Klebeprozesse oder formschlüssige Fügeverfahren z. B. Bördeln eingesetzt werden.As a bonding process between the metallic material of the housing part 12 and the material of the protective sleeve of the sleeve 32 or on this ring-mounted additional layer 44 can z. B. cohesive joining methods such as soldering, Aufglasen and gluing processes or positive joining method z. B. crimping be used.

Auch in der Ausführungsvariante gemäß 3 ist ein maximaler Wärmeleitungswiderstand zwischen der Spitze 40 der Hülse 32, in der der Temperaturfühler 24 untergebracht ist, und dessen Anbindungsbereich im Inneren des Gehäuseteils 12 anzustreben. Auch bei dieser Ausführungsvariante sind durch geeignete Wahl des Materials sowie der Wandstärke der Hülse 32 in dem Bereich, in dem der Temperaturfühler 24 aufgenommen ist, eine Reduktion der Wärmekapazität möglich.Also in the embodiment according to 3 is a maximum heat conduction resistance between the tip 40 the sleeve 32 in which the temperature sensor 24 is accommodated, and its connection area in the interior of the housing part 12 desirable. Also in this embodiment are by a suitable choice of the material and the wall thickness of the sleeve 32 in the area where the temperature sensor 24 is absorbed, a reduction of the heat capacity possible.

In der Ausführungsvariante gemäß 4 ist dargestellt, dass die gesamte Hülse 32 in dem Bereich, in dem der Temperaturfühler 24 aufgenommen ist, insgesamt als Glas- oder Keramikfläche 46 hergestellt ist, mithin wird die gesamte über die Planseite des Gehäuseteils 12 des Sensors hervorstehende Hülse aus einem dieser Materialien gefertigt.In the embodiment according to 4 is shown that the entire sleeve 32 in the area where the temperature sensor 24 is included, in total as a glass or ceramic surface 46 is made, therefore, the entire over the plan side of the housing part 12 made of the sensor sleeve protruding from one of these materials.

Auch für die Ausführungsvariante gemäß 4 gilt, dass durch die thermische Entkopplung des Bereichs bzw. des Ortes 36, in den der Temperaturfühler 24 innerhalb der Hülse 32 aufgenommen ist, eine ungestörte Temperaturmessung erfolgen kann, ohne dass Einflüsse von außen diese verfälschten. Des Weiteren gilt für die in 4 dargestellte Ausführungsvariante, dass hier ebenfalls eine größere geometrische Entfernung 38 zwischen dem Ort 36 der Aufnahme des Temperaturfühlers 24 und dem Gehäuseteil 12 realisiert ist. Die Hülse 32 kann auch wie nachfolgend im Zusammenhang mit 5 dargestellt wird im Stutzeninneren angeordnet sein oder wahlweise an einem frontbündigen Stutzen ausgebildet sein. Da aufgrund der Materialeigenschaften geringere Wärmeleitfähigkeit vorliegt, lässt sich die Länge der Hülse 32 verkürzen und eine kompakte Bauform erreichen.Also for the embodiment according to 4 is true that by the thermal decoupling of the area or place 36 in which the temperature sensor 24 inside the sleeve 32 is recorded, an undisturbed temperature measurement can be done without external influences that falsified. Furthermore applies to the in 4 illustrated embodiment that here also a larger geometric distance 38 between the place 36 the recording of the temperature sensor 24 and the housing part 12 is realized. The sleeve 32 can also be related as below 5 is shown to be arranged in the nozzle interior or optionally be formed on a front flush nozzle. Since due to the material properties lower thermal conductivity is present, the length of the sleeve can be 32 shorten and achieve a compact design.

In der Darstellung gemäß 5 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung dargestellt.In the illustration according to 5 a further embodiment of the proposed solution according to the invention is shown.

Gemäß 5 ist eine Hülse 52, in der der Temperaturfühler 24 im Bereich der Spitze 40 angeordnet ist, aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Die Hülse 52 umfasst dazu eine dem Anbindungsbereich 42 innerhalb des Gehäuseteils 12 zuweisende Planseite 50. Diese ist bundförmig ausgestaltet.According to 5 is a sleeve 52 in which the temperature sensor 24 in the area of the top 40 is arranged, made of a plastic material. The sleeve 52 includes one to the connection area 42 within the housing part 12 assigning plan page 50 , This is configured collar-shaped.

Die den Temperaturfühler 24 aufnehmende Hülse 52 ist in einer Gehäuseöffnung 30 des Gehäuseteils 12 aufgenommen. Von der Gehäuseöffnung 30 aus erstreckt sich eine Aussparung in das Gehäuseteil 12 des Sensors an dessen Außenseite der Gewindeanschluss 14, d. h. die Einzelwindungen des Einschraubgewindes ausgebildet sind. Eine Achse des Gehäuseteils 12 ist durch Bezugszeichen 54 kenntlich gemacht. Wie aus der Darstellung gemäß 5 hervorgeht, ist die Aussparung im Inneren des Gehäuseteils 12 um einen Neigungswinkel 60 schräg angeordnet in Bezug auf die Symmetrieachse der Kunststoff-Hülse 52. Analog zu den Ausführungsvarianten gemäß der 2 bis 4, befindet sich der Temperaturfühler 24 im Bereich der Spitze 40 der Kunststoff-Hülse 52 und ist mittels der Anschlussleitung 26 mit der in Figur 50 dargestellten Elektronik des Sensors verbunden.The temperature sensor 24 receiving sleeve 52 is in a housing opening 30 of the housing part 12 added. From the case opening 30 from a recess extends into the housing part 12 the sensor on the outside of the threaded connection 14 , that is, the individual turns of the screw thread are formed. An axis of the housing part 12 is by reference numerals 54 indicated. As shown in the illustration 5 shows, the recess in the interior of the housing part 12 around a tilt angle 60 arranged obliquely with respect to the axis of symmetry of the plastic sleeve 52 , Analogous to the embodiments according to the 2 to 4 , is the temperature sensor 24 in the area of the top 40 the plastic sleeve 52 and is by means of the connection cable 26 with the in FIG 50 connected electronics of the sensor connected.

Durch eine Ausbildung der Kunststoff-Hülse 52 in dünner Wandstärke und aufgrund des Umstandes, dass durch die Aussparung im Volumen des Gehäuseteils 12 insbesondere im Bereich des Gewindeanschlusses 14 Material fehlt, wird die thermische Masse, welche die Temperaturmessung des Temperaturfühlers 24 beeinflussen könnte, weiter reduziert und eine geringere Wärmeleitung zum Gewindeanschluss 14 erreicht. Da aufgrund der Materialeigenschaften der Kunststoffhülse 52 eine geringere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Metall vorliegt, kann die Länge der Kunststoffhülse 52 verringert werden, so dass eben auch gemäß dieser Ausführungsvariante eine kompakte Bauform erreicht wird.By training the plastic sleeve 52 in thin wall thickness and due to the fact that through the recess in the volume of the housing part 12 especially in the area of the threaded connection 14 Material is missing, the thermal mass, which is the temperature measurement of the temperature sensor 24 could affect, further reduced and lower heat conduction to the threaded connection 14 reached. Because of the material properties of the plastic sleeve 52 a lower thermal conductivity compared to metal is present, the length of the plastic sleeve 52 can be reduced so that just according to this embodiment, a compact design is achieved.

Die Kunststoff-Hülse 52 wird separat hergestellt und kann anschließend durch ein stoffschlüssiges Verfahren wie zum Beispiel Kleben am Anbindungsbereich 42, der in der Ausführungsvariante gemäß 5 durch eine im Bezug auf die Gehäuseachse 54 schräg ausgebildete Planseite gegeben ist, gefügt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die in der Darstellung gemäß 5 gezeigte Kunststoff-Hülse 52 durch einen Spritzprozess gegebenenfalls unter Einsatz eines zusätzlichen Dichtmittels mit dem inneren, d. h. der oberen schräg orientierten Planseite der Aussparung innerhalb des Gehäuseteils 12 zu fügen.The plastic sleeve 52 is manufactured separately and can then by a cohesive process such as bonding at the connection area 42 , in the embodiment according to 5 by one with respect to the housing axis 54 obliquely formed plan page is given to be joined. Furthermore, there is the possibility that in the illustration according to 5 shown plastic sleeve 52 optionally by using an additional sealing means with the inner, ie the upper obliquely oriented plan side of the recess within the housing part 12 to add.

In vorteilhafter Weise wird durch diese Lösung erreicht, dass der gesamte aus der Aussparung herausragende Teil der Kunststoffhülse 52, d. h. im wesentlichen deren gesamte Länge, von einer Spitze 40 zum Anbindungsbereich 42 gleichmäßig vom gasförmigen Medium gekühlt oder erwärmt werden kann.Advantageously, it is achieved by this solution that the entire protruding from the recess part of the plastic sleeve 52 , ie, substantially its entire length, from a peak 40 to the connection area 42 can be uniformly cooled or heated by the gaseous medium.

Auch bei der in 5 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung unter Einsatz einer Kunststoffhülse 52 ergibt sich eine maximale Entfernung 38 des Ortes 36 des Temperaturfühlers 24 vom Anbindungsbereich 42 der Planseite 50 an das Gehäuseteil 12. Im Anbindungsbereich 42 erfolgt insbesondere die Erzeugung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Material des Gehäuseteils 12 und dem Kunststoffmaterial der Planseite 50 der Kunststoff-Hülse 52. Als stoffschlüssiges Verfahren kommt das Kleben in Betracht.Also at the in 5 illustrated embodiment of the proposed solution according to the invention using a plastic sleeve 52 results in a maximum distance 38 from the place 36 of the temperature sensor 24 from the connection area 42 the plan page 50 to the housing part 12 , In the connection area 42 in particular, the production of a material connection between the material of the housing part takes place 12 and the plastic material of the plan side 50 the plastic sleeve 52 , As cohesive process gluing is considered.

Analog zur Ausführungsvariante gemäß 2 erstreckt sich das in die Anschlussleitung 26 vom Temperaturfühler 24 axial durch den Hohlraum der Kunststoff-Hülse 52 und wird durch das Gehäuseteil 12 an die in 1 dargestellte Elektronik 16 auf der Oberseite der Platte 18 des Druck- und Temperatursensors 10 geleitet.Analogous to the embodiment according to 2 this extends into the connecting cable 26 from the temperature sensor 24 axially through the cavity of the plastic sleeve 52 and is through the housing part 12 to the in 1 illustrated electronics 16 on the top of the plate 18 of the pressure and temperature sensor 10 directed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004013154 A1 [0001]
DE 10109095 A1 [0002, 0010, 0010]

Claims

Sensor, in particular pressure and temperature sensor ( 10 ) with a housing part ( 12 ), with which a temperature sensor ( 24 ), characterized in that a connection area ( 42 ) one the temperature sensor ( 24 ) and protruding end of the sensor sleeve ( 32 . 52 ) and the housing part ( 12 ) within a recess ( 30 ) in the housing part ( 12 ) of the sensor is located.

Sensor according to claim 1, characterized in that the connection area ( 42 ) of the sleeve ( 32 . 52 ) in the recess ( 30 ) sunk.

Sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 32 . 52 ) a medium to be flowed around in its axial length from a tip ( 40 ) to the connection area ( 42 ) is exposed.

Sensor according to claim 1, characterized in that a location ( 36 ), where the temperature sensor ( 24 ) of the sleeve ( 32 . 52 ), at an enlarged geometric distance ( 38 ) from the connection area ( 42 ) lies.

Sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 32 . 52 ) in the connection area ( 42 ) with the housing part ( 12 ) is materially connected, in particular welded, soldered or glued.

Sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 32 . 52 ) an additional layer ( 44 ) between the housing part ( 12 ) and the top ( 40 ), the heat transfer to the housing part ( 12 ) prevents or at least restricts.

Sensor according to claim 6, characterized in that the additional layer ( 44 ) made of glass or of a ceramic.

Sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 32 . 52 ) from the top ( 40 ) to the connection area ( 42 ) is made entirely of ceramic or glass.

Sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 52 ) a first sleeve a plastic sleeve ( 52 ) whose open plan page ( 50 ) cohesively with an inner wall within a recess ( 30 ) of the housing part ( 12 ) connected is.

Sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 32 . 52 ) in a recess ( 30 ) of the housing part ( 12 ) in a slope ( 60 ) relative to a housing axis ( 54 ) of the housing part ( 12 ) forming a gap ( 56 ) and / or a distance ( 58 ) to the inner wall ( 48 ) of the recess ( 30 ) is arranged.

Sensor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the recess ( 30 ) within the housing part ( 12 ) in a slope ( 60 ) with respect to the housing axis ( 54 ) of the housing part ( 12 ) is oriented.

Sensor according to one or more of the preceding claims, characterized in that between the housing part ( 12 ) and the sleeve ( 32 . 52 ) is provided a sleeve-shaped intermediate piece with high thermal resistance of glass or ceramic.