DE102011085055A1

DE102011085055A1 - Temperature measuring device for detecting temperature of flowing fluid medium, particularly for use in motor vehicle, has temperature sensor and housing with gauge connection

Info

Publication number: DE102011085055A1
Application number: DE102011085055A
Authority: DE
Inventors: Christoph Gmelin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-25

Abstract

The temperature measuring device (10) has a temperature sensor (32) and a housing (12) with a gauge connection (16). The temperature sensor is partially introduced into the gauge connection. The gauge connection extends along an extension axis in the flowing fluid medium. The gauge connection has openings which are partially limited by bars (30). The bars are arranged parallel to the extension axis. The bars have a chord which is arranged in a certain angle to a line. The line connects a central point of the bar and a penetration point of the extension axis through a cutting plane.

Description

Stand der TechnikState of the art

In verschiedenen Bereichen der Technik, wie beispielsweise in den Naturwissenschaften oder der Medizintechnik, müssen eine oder mehrere Eigenschaften fluider Medien erfasst werden. Hierbei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften der fluiden Medien, also der Gase und/oder Flüssigkeiten, handeln, wie beispielsweise Temperatur, Druck, Strömungseigenschaften oder Ähnliches. Ein wichtiges Beispiel, auf welches die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist die Erfassung einer Temperatur des fluiden Mediums. Im Folgenden wird insbesondere auf Temperaturmessvorrichtungen, welche im Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen können, Bezug genommen. Derartige Temperatursensoren sind beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seite 137 bekannt. Die dort dargestellten Messprinzipien sind grundsätzlich auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Einsatzgebiete möglich. In various fields of technology, such as in the natural sciences or medical technology, one or more properties of fluid media must be detected. This may in principle be any physical and / or chemical properties of the fluid media, ie the gases and / or liquids, such as temperature, pressure, flow characteristics or the like. However, an important example to which the present invention is not limited is the detection of a temperature of the fluid medium. In the following, reference is made in particular to temperature measuring devices which can be used in motor vehicles. Such temperature sensors are, for example, Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, page 137 known. The measuring principles shown there are basically also used in the context of the present invention. In principle, however, other applications are possible.

Aus der DE 10 2009 026 472 A1 ist beispielsweise eine Temperaturmessvorrichtung mit einem Messfühler bekannt, die gemeinsam mit einem weiteren Messfühler zur Erfassung eines Drucks eingesetzt wird. From the DE 10 2009 026 472 A1 For example, a temperature measuring device with a measuring sensor is known, which is used together with another sensor for detecting a pressure.

Bei den verwendeten Temperaturmessfühlern kann es sich beispielsweise um so genannte NTCs handeln, also um temperaturabhängige Widerstände mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, deren elektrischer Widerstand mit der Temperatur variiert, insbesondere bei steigender Temperatur abnimmt. Derartige NTCs weisen in der Regel eine Glas- oder Kunststoffperle mit einem Durchmesser von 1 bis 4 mm auf, aus der zwei Beinchen herausragen, welche die elektrischen Anschlüsse darstellen. The temperature sensors used may be, for example, so-called NTCs, ie temperature-dependent resistors with a negative temperature coefficient whose electrical resistance varies with temperature, in particular decreases with increasing temperature. Such NTCs usually have a glass or plastic bead with a diameter of 1 to 4 mm, protrude from the two legs, which represent the electrical connections.

Trotz der durch diese Temperaturmessvorrichtungen bewirkten Verbesserungen besteht nach wie vor ein Optimierungspotenzial bekannter Temperaturmessvorrichtungen. Insbesondere in Kombination mit der Erfassung anderer Arten von Parametern, jedoch auch bei reinen Temperaturmessvorrichtungen in Alleinstellung, treten zahlreiche technische Herausforderungen bei der Erfassung von Temperaturen strömender fluider Medien auf. Eine Herausforderung liegt beispielsweise in den so genannten Antwortzeiten, also typischen Zeiten, innerhalb derer die Temperaturmessvorrichtungen auf Temperatursprünge reagieren. Diese können bei einem Temperatursprung von beispielsweise 20°C auf 80°C und einer Anströmgeschwindigkeit von 6 m/s zwischen 6 und 10 Sekunden liegen und sind damit für einige Anwendungen zu lang. Ferner muss der NTC insbesondere in strömenden fluiden Medien mechanisch sehr gut geschützt und abgestützt werden, da er leicht in strömungsinduzierte Schwingungen gerät und so die mechanischen Belastungen der Anschlussleitungen über die Lebenszeit zu groß werden können. Um ein Brechen der Anschlussleitungen zu vermeiden, muss der NTC durch Abstützungen, die sich in einem käfigförmigen Messstutzen zusammen mit dem Temperaturmessfühler befinden, rundum geschützt werden. Bedingt durch diesen Schutz ist jedoch der Wärmeübergang von der Luft auf den NTC deutlich verringert. Zum einen ist der NTC thermisch sehr gut an das Sensorgehäuse angebunden und zum anderen wird die Strömung durch den käfigförmigen Messstutzen fast vollständig abgeschirmt. Dieser käfigförmige Messstutzen besteht beispielsweise aus Streben, die in Winkeln von 120° zueinander beabstandet stehen. Je nach Anströmrichtung ist die Wärmeübertragung und damit die Ansprechgeschwindigkeit des NTCs stark unterschiedlich. Zusätzlich zu der angeführten Problematik kommt es bei symmetrisch angeströmtem NTC und symmetrischer Käfiggeometrie zum Teil zu periodischen Wirbelablösungen am NTC, d. h. zu so genannten Kármánschen Wirbelstraßen, die Schwingungen des NTCs induzieren und zu einer erhöhten mechanischen Belastung führen. Despite the improvements made by these temperature measuring devices, there is still potential for optimization of known temperature measuring devices. In particular, in combination with the detection of other types of parameters, but also in pure temperature measuring devices alone, numerous technical challenges in the detection of temperatures of flowing fluid media occur. A challenge, for example, lies in the so-called response times, ie typical times within which the temperature measuring devices react to temperature jumps. These can be at a temperature jump of, for example, 20 ° C to 80 ° C and a flow velocity of 6 m / s between 6 and 10 seconds and are thus too long for some applications. Furthermore, the NTC must be very mechanically protected and supported very well, especially in flowing fluid media, since it easily gets into flow-induced vibrations and so the mechanical loads of the connection lines can become too long over the lifetime. In order to avoid breakage of the connection lines, the NTC must be completely protected by supports which are located in a cage-shaped measuring connection together with the temperature sensor. Due to this protection, however, the heat transfer from the air to the NTC is significantly reduced. On the one hand, the NTC is thermally very well connected to the sensor housing and on the other hand, the flow through the cage-shaped measuring nozzle is almost completely shielded. This cage-shaped measuring stub consists for example of struts which are spaced apart at angles of 120 °. Depending on the direction of flow, the heat transfer and thus the response speed of the NTC is very different. In addition to the problem mentioned, in symmetrically flowed NTC and symmetric cage geometry, in some cases periodic vortex shedding occurs at the NTC, i. H. to so-called Kármán vortex streets, which induce vibrations of the NTCs and lead to increased mechanical stress.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird dementsprechend eine Temperaturmessvorrichtung zur Erfassung einer Temperatur eines strömenden fluiden Mediums, insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, die die Nachteile bekannter Temperaturmessvorrichtungen zumindest weitgehend vermeidet. Die Temperaturmessvorrichtung zur Erfassung einer Temperatur eines strömenden fluiden Mediums, insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfasst mindestens einen Temperaturmessfühler und ein Gehäuse. Das Gehäuse weist einen Messstutzen auf. Der Temperaturmessfühler ist zumindest teilweise in den Messstutzen eingebracht. Der Messstutzen ragt entlang einer Erstreckungsachse in das strömende fluide Medium hinein. Der Messstutzen weist Öffnungen auf, die zumindest teilweise von Streben begrenzt werden. Die Streben sind im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsachse angeordnet. Die Streben weisen in einer Schnittebene senkrecht zu der Erstreckungsachse eine Profilsehne auf. Bei mindestens einer Strebe ist die Profilsehne in einem Winkel von 5 ° bis 55 °, bevorzugt 10 ° bis 50 ° und noch bevorzugter 20 ° bis 40 °, zu einer Linie, die einen Mittelpunkt der Strebe und einen Durchstoßpunkt der Erstreckungsachse durch die Schnittebene verbindet, angeordnet.Accordingly, a temperature measuring device for detecting a temperature of a flowing fluid medium, in particular for use in a motor vehicle, is proposed which at least largely avoids the disadvantages of known temperature measuring devices. The temperature measuring device for detecting a temperature of a flowing fluid medium, in particular for use in a motor vehicle, comprises at least one temperature sensor and a housing. The housing has a measuring connection. The temperature sensor is at least partially introduced into the measuring stub. The measuring nozzle protrudes along an extension axis into the flowing fluid medium. The measuring stub has openings that are at least partially limited by struts. The struts are arranged substantially parallel to the extension axis. The struts have a chord in a sectional plane perpendicular to the extension axis. In at least one strut, the chord is at an angle of 5 ° to 55 °, preferably 10 ° to 50 ° and more preferably 20 ° to 40 °, to a line connecting a center of the strut and a piercing point of the extension axis through the cutting plane arranged.

Sämtliche Streben können unter im Wesentlichen demselben Winkel zwischen ihrer jeweiligen Profilsehne und der Linie, die den Mittelpunkt der jeweiligen Strebe und den Durchstoßpunkt der Erstreckungsachse verbindet, angeordnet sein. Der Temperaturmessfühler kann auf der Erstreckungsachse angeordnet sein. Der Messstutzen kann rotationssymmetrisch um die Erstreckungsachse sein. Bei der mindestens einen Strebe kann die Profilsehne in einem Anstellwinkel von 2 ° bis 35 °, bevorzugt 5 ° bis 30 ° und noch bevorzugter 10 ° bis 25 ° in der Schnittebene angeordnet sein. Alle Streben können in dem Anstellwinkel und/oder dem Winkel angeordnet sein. Die Streben können in der Schnittebene die Form eines Langlochs aufweisen. Der Messstutzen kann drei Streben aufweisen, die in der Schnittebene in einer Umfangsrichtung um den Temperaturmessfühler gleichmäßig beabstandet angeordnet sind. Die Streben können in der Schnittebene eine Breite von 1 mm bis 2 mm und eine Länge von 2 mm bis 5 mm aufweisen. Die Streben können entlang der Erstreckungsachse eine Abmessung von 5 mm bis 12 mm aufweisen. Der Temperaturmessfühler kann in der Schnittebene einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 1 mm bis 4 mm aufweisen. Der Temperaturmessfühler kann einen Temperaturmesswiderstand aufweisen, insbesondere einen NTC-Widerstand. Die Temperaturmessvorrichtung kann mindestens einen weiteren Messfühler zur Erfassung mindestens eines weiteren physikalischen und/oder chemischen Parameters aufweisen, insbesondere einen Drucksensor.All struts may be disposed at substantially the same angle between their respective chord and the line connecting the midpoint of the respective strut and the puncture point of the extension axis. Of the Temperature sensor can be arranged on the extension axis. The measuring stub can be rotationally symmetrical about the extension axis. In the at least one strut, the chord can be arranged in an angle of incidence of 2 ° to 35 °, preferably 5 ° to 30 ° and more preferably 10 ° to 25 ° in the sectional plane. All struts can be arranged in the angle of attack and / or the angle. The struts may have the shape of a slot in the sectional plane. The measuring stub may comprise three struts, which are arranged uniformly spaced in the cutting plane in a circumferential direction about the temperature sensor. The struts may have a width of 1 mm to 2 mm and a length of 2 mm to 5 mm in the sectional plane. The struts may have a dimension of 5 mm to 12 mm along the extension axis. The temperature sensor may have a circular cross-section with a diameter of 1 mm to 4 mm in the sectional plane. The temperature sensor may have a temperature measuring resistor, in particular an NTC resistor. The temperature measuring device may have at least one further measuring sensor for detecting at least one further physical and / or chemical parameter, in particular a pressure sensor.

Unter "im Wesentlichen" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verlauf oder eine Ausrichtung bezüglich einer Richtung oder Erstreckung mit einer Winkelabweichung von maximal 20 °, insbesondere maximal 10 ° und bevorzugt maximal 5 °, von der Richtung oder Erstreckung zu verstehen. Beispielsweise bedeutet im Wesentlichen parallel zu einer Achse ein Verlauf, der maximal 20 °, insbesondere maximal 10 ° und bevorzugt maximal 5 °, von der Erstreckung oder dem Verlauf der Achse abweicht.In the context of the present invention, "essentially" means a course or an orientation with respect to a direction or extent with an angle deviation of at most 20 °, in particular not more than 10 ° and preferably not more than 5 °, of the direction or extent. For example, substantially parallel to an axis, a course which deviates from the extension or the course of the axis by a maximum of 20 °, in particular not more than 10 ° and preferably not more than 5 °.

Unter einem Stutzen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein kurzes rohrförmiges Ansatzstück zu verstehen. Da der Stutzen in das fluide Medium hineinragt und dort die Temperatur misst, wird der Stutzen im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Messstutzen bezeichnet. Da das fluide Medium üblicherweise einen Druck oberhalb des Atmosphären- oder Normaldrucks aufweist, so dass der Stutzen eine gewisse Druckbeständigkeit aufweisen muss, wird der Stutzen insbesondere bei kombinierten Druck- und Temperaturmessvorrichtungen auch als Druckstutzen bezeichnet. Auch solche Druckstutzten sind Messstutzen im Rahmen der vorliegenden Erfindung.Under a nozzle is to be understood in the context of the present invention, a short tubular extension piece. Since the nozzle protrudes into the fluid medium and there measures the temperature, the nozzle is referred to in the context of the present invention as a measuring nozzle. Since the fluid medium usually has a pressure above the atmospheric or atmospheric pressure, so that the nozzle must have a certain pressure resistance, the nozzle is also referred to as pressure nozzle, in particular in combined pressure and temperature measuring devices. Such pressure nozzles are also measuring stubs in the context of the present invention.

Unter einer Profilsehne ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine gedachte Verbindungslinie zwischen einer Profilnase und einer Profilhinterkante eines Profils zu verstehen, wobei als Profil gemäß den allgemeinen Definitionen der Strömungslehre die Form des Querschnitts eines Körpers in Strömungsrichtung bezeichnet wird.In the context of the present invention, a profile chord means an imaginary connecting line between a profile nose and a profile trailing edge of a profile, the profile of the cross section of a body in the flow direction being referred to as profile according to the general definitions of fluid mechanics.

Unter der Hauptströmungsrichtung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die lokale Strömungsrichtung des fluiden Mediums am Ort der Temperaturmessvorrichtung zu verstehen, wobei beispielsweise lokale Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Turbulenzen, unberücksichtigt bleiben können. Insbesondere kann unter der Hauptströmungsrichtung somit die lokale gemittelte Transportrichtung des strömenden fluiden Mediums verstanden werden. In the context of the present invention, the main flow direction is to be understood as meaning the local flow direction of the fluid medium at the location of the temperature measuring device, for example local irregularities, such as, for example, temperature fluctuations. As turbulence, can be disregarded. In particular, the main direction of flow can thus be understood to be the local average transport direction of the flowing fluid medium.

Unter einem Anstellwinkel ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Winkel zwischen der Hauptströmungsrichtung des anströmenden fluiden Mediums und der Profilsehne der am weitesten stromaufwärts liegenden Strebe zu verstehen. Es wird explizit darauf verwiesen, dass auch für einen Messstutzen mit mehreren Streben der Anstellwinkel bestimmbar ist. Dabei wird der Anstellwinkel ausgehend von der am weitesten stromaufwärts liegenden Strebe, die als erste Strebe bezeichnet werden kann, für jede weitere Strebe auf eine gedachte Position der jeweiligen Strebe bezogen, die am weitesten stromaufwärts liegt, d. h. gedanklich wird zum Bestimmen des Anstellwinkels weiterer Streben der Messstutzen derart gedreht, dass sich die jeweilige Strebe an der am weitesten stromaufwärts liegenden Position der ersten Strebe befindet. Dies ist insbesondere in dem Fall von Bedeutung, in dem mehrere Streben vorgesehen sind, die beispielsweise in Umfangsrichtung um einen Temperaturmessfühler angeordnet sind und somit von ihrer Grundanordnung her bereits unterschiedlich angeströmt werden. Für die eigentliche Definition des Anstellwinkels müssen daher die Streben wie erwähnt gedanklich in Richtung entgegen der Hauptströmungsrichtung auf die Position der ersten Strebe gedreht werden. An angle of attack in the context of the present invention means the angle between the main flow direction of the oncoming fluid medium and the chord of the furthest upstream strut. It is explicitly pointed out that the angle of attack can also be determined for a test piece with several struts. In this case, the angle of attack from the most upstream strut, which may be referred to as a first strut, for each further strut is related to an imaginary position of the respective strut which is furthest upstream, d. H. theoretically, to determine the angle of attack of further struts, the measuring stub is rotated such that the respective strut is located at the furthest upstream position of the first strut. This is particularly important in the case in which a plurality of struts are provided, which are arranged, for example, in the circumferential direction about a temperature sensor and thus already flowed from their basic arrangement already different. For the actual definition of the angle of attack, therefore, the struts, as mentioned, have to be turned mentally in the direction opposite to the main flow direction to the position of the first strut.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter der Form eines Langlochs eine Form zu verstehen, bei der Längsseiten parallel zueinander verlaufen und schmale Seiten durch Halbkreise abgeschlossen werden, deren Durchmesser der Breite der Form bzw. dem Abstand der Längsseiten zueinander entsprechen. In the context of the present invention, the form of a slot is to be understood as meaning a shape in which longitudinal sides run parallel to one another and narrow sides are closed by semicircles whose diameters correspond to the width of the form or to the distance between the longitudinal sides.

Unter einem Temperaturmessfühler ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede Art von bekannten Temperatursensoren zu verstehen, insbesondere so genannte NTCs, d. h. temperaturabhängige elektrische Widerstände mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, deren elektrischer Widerstand mit der Temperatur variiert, insbesondere bei steigender Temperatur abnimmt. Denkbar sind jedoch auch PTCs, d. h. elektrische Widerstände mit positiven Temperaturkoeffizienten, deren Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt. Für weitere mögliche Ausgestaltungen von derartigen Drucksensoren kann auf den oben beschriebenen Stand der Technik, insbesondere auf Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seite 137 verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.In the context of the present invention, a temperature sensor is to be understood as any type of known temperature sensor, in particular so-called NTCs, ie temperature-dependent electrical resistors with a negative temperature coefficient whose electrical resistance varies with temperature, in particular decreases with increasing temperature. Conceivable, however, are PTCs, ie electrical resistors with positive temperature coefficients whose resistance increases with increasing temperature. For further possible embodiments of such pressure sensors, reference may be made to the prior art described above, in particular to Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, page 137 to get expelled. However, other embodiments are possible in principle.

Unter einem Drucksensor ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, welches die eigentlichen Messsignale bezüglich des Drucks und/oder der Messwerte liefert, die zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums genutzt werden. Beispielsweise kann der Drucksensor eine als Messbrücke ausgebildete Sensormembran mit einem oder mehreren piezoresistiven Elementen und/oder anderen Arten von sensitiven Elementen umfassen, wie dies bei Drucksensoren üblich ist. Der Drucksensor kann beispielsweise einen Glassockel sowie einen auf diesem angeordneten Siliziumchip aufweisen, auf dessen Oberfläche beispielsweise eine Auswerteschaltung vorgesehen ist, die beispielsweise in Form einer Wheatstone-Brücke aus piezoresistiven Widerstandselementen aufgebaut sein kann. Die für die Druckerfassung notwendige Membran kann durch Ätzen der Siliziumchiprückseite hergestellt sein. Die Verbindung des Siliziumchips mit dem Glassockel wird beispielsweise unter Vakuum hergestellt, so dass sich anschließend in der freigeätzten Kaverne ein Vakuum befindet. Für weitere mögliche Ausgestaltungen von derartigen Drucksensoren kann beispielsweise auf Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 134–136 verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.For the purposes of the present invention, a pressure sensor is understood to be an element which supplies the actual measurement signals with regard to the pressure and / or the measured values which are used to detect the pressure of the fluid medium. By way of example, the pressure sensor can comprise a sensor membrane designed as a measuring bridge with one or more piezoresistive elements and / or other types of sensitive elements, as is customary in pressure sensors. The pressure sensor may, for example, have a glass base and a silicon chip arranged thereon, on the surface of which, for example, an evaluation circuit is provided, which may be constructed, for example, in the form of a Wheatstone bridge of piezoresistive resistance elements. The membrane necessary for the pressure detection can be produced by etching the silicon chip backside. The connection of the silicon chip to the glass base is produced, for example, under vacuum, so that subsequently there is a vacuum in the etched-out cavern. For further possible embodiments of such pressure sensors, for example, Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 134-136 to get expelled. However, other embodiments are possible in principle.

Ein Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die symmetrische Anordnung der Streben durch schräg angestellte Streben mit einem Verdrehwinkel zu einem Anstellwinkel zu ersetzen, wobei der Anstellwinkel auch 0 ° sein kann.An idea of the present invention is to replace the symmetrical arrangement of the struts by inclined struts with a twist angle to an angle of attack, wherein the angle of attack can also be 0 °.

Durch die erfindungsgemäße Temperaturmessvorrichtung wird ein gleichmäßig guter Wärmeübergang bei verschiedenen Anstellwinkeln der Streben erreicht, der im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen besser ist. Insbesondere werden die Empfindlichkeit des Wärmeübergangs und damit die Ansprechzeit gegenüber dem Anströmwinkel reduziert. Ferner lässt sich eine asymmetrische Umströmung des Temperaturmessfühlers erreichen und damit eine Reduktion von ablöseinduzierten Schwingungen des Temperaturmessfühlers. Insbesondere wird durch die asymmetrische Umströmung die Bildung der oben genannten Kármánschen Wirbelstraßen vermieden. Dadurch werden Ablösegebiete verkleinert und die Umströmung des Temperaturmessfühlers auch bei vollständiger oder teilweiser Verdeckung durch eine Strebe gewährleistet. Damit schwankt der Wärmeübergang weniger stark bei Änderungen des Anströmwinkels.By the temperature measuring device according to the invention a uniformly good heat transfer at different angles of attack of the struts is achieved, which is better compared to the known from the prior art arrangements. In particular, the sensitivity of the heat transfer and thus the response time to the angle of attack are reduced. Furthermore, an asymmetrical flow around the temperature sensor can be achieved and thus a reduction of detachment-induced vibrations of the temperature sensor. In particular, the asymmetric flow avoids the formation of the aforementioned Karmann vortex streets. As a result, detachment areas are reduced and the flow around the temperature sensor ensured even with complete or partial occlusion by a strut. Thus, the heat transfer varies less with changes in the angle of attack.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung, 1 an exploded view of a temperature measuring device according to the invention,

2 eine Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zur Erstreckungsachse eines Messstutzens der Temperaturmessvorrichtung zur Veranschaulichung der Definition der Hauptströmungsrichtung und des Anstellwinkels, 2 a plan view of a sectional plane perpendicular to the extension axis of a measuring stub of the temperature measuring device for illustrating the definition of the main flow direction and the angle of attack,

3 eine Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zur Erstreckungsachse eines Messstutzens mit einem Anstellwinkel von 0 ° der Streben, 3 a plan view of a sectional plane perpendicular to the extension axis of a measuring stub with an angle of attack of 0 ° of the struts,

4 eine weitere Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zur Erstreckungsachse eines Messstutzens mit einem Anstellwinkel von 60 ° der Streben, 4 a further plan view of a sectional plane perpendicular to the extension axis of a measuring stub with an angle of attack of 60 ° of the struts,

5 ein Simulationsergebnis der Geschwindigkeitsverteilung des strömenden fluiden Mediums und der Strömungslinien des Messstutzens mit einem Anstellwinkel von 0 ° der Streben, 5 a simulation result of the velocity distribution of the flowing fluid medium and the flow lines of the measuring nozzle with an angle of attack of 0 ° of the struts,

6 eine Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zur Erstreckungsachse eines Messstutzens der erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung, 6 a top view of a sectional plane perpendicular to the extension axis of a measuring stub of the temperature measuring device according to the invention,

7 ein Simulationsergebnis der Geschwindigkeitsverteilung des strömenden fluiden Mediums und der Strömungslinien bei der erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung, und 7 a simulation result of the velocity distribution of the flowing fluid medium and the flow lines in the temperature measuring device according to the invention, and

8 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verhältnisses zwischen Wärmestrom und Anstellwinkel. 8th a diagram illustrating the relationship between heat flow and angle of attack.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung 10 zur Erfassung einer Temperatur eines strömenden fluiden Mediums. Die Temperaturmessvorrichtung 10 kann als kombinierter Druck-Temperatur-Sensor ausgestaltet sein. Da die Erfindung insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik anwendbar ist, kann die erfindungsgemäße Temperaturmessvorrichtung 10 beispielsweise an einem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine angebracht sein, so dass es sich bei dem fluiden Medium um eine der Brennkraftmaschine zugeführte Ansaugluft handeln kann. Andere Anwendungen, bei denen die Temperatur und optional der Druck oder ein anderer Parameter eines fluiden Mediums bestimmt werden muss, sind jedoch ebenfalls möglich. 1 shows an exploded view of a temperature measuring device according to the invention 10 for detecting a temperature of a flowing fluid medium. The temperature measuring device 10 can be designed as a combined pressure-temperature sensor. Since the invention is particularly applicable in the field of automotive engineering, the temperature measuring device according to the invention 10 For example, be attached to an intake pipe of an internal combustion engine, so that it is in the fluid medium to one of Internal combustion engine supplied intake air can act. However, other applications where the temperature and optionally the pressure or other parameter of a fluid medium must be determined are also possible.

Die Temperaturmessvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12, das von einem Gehäusedeckel 14 verschlossen sein kann, sowie einen Messstutzen 16 auf, der als Druckstutzen ausgestaltet sein kann. Der Messstutzen 16 ragt in das strömende fluide Medium hinein und wird von diesem in einer Hauptströmungsrichtung 18 umströmt. Der Druckstutzen 16 weist ein unteres Ende 20 und ein oberes Ende 22 auf. Der Messstutzen 16 weist an dem unteren Ende 20, das sich näher an dem Gehäuse 12 als das obere Ende 22 befindet, eine Nut 24 für einen Dichtring 26, wie beispielsweise einen O-Ring, auf, mittels dessen das übrige Gehäuse 12 abgedichtet werden kann. Der Messstutzen 16 ist käfigförmig ausgebildet und weist Öffnungen 28 auf, durch welche das strömende fluide Medium in das Innere des Messstutzens 16 einströmen kann. Die Öffnungen 28 werden zumindest teilweise von drei Streben 30 begrenzt. Im Inneren des Messstutzens 16 können Abstützungen vorgesehen sein, welche einen dort aufgenommenen Temperaturmessfühler 32 abstützen und stabilisieren.The temperature measuring device 10 has a housing 12 that of a housing cover 14 can be closed, as well as a measuring stub 16 on, which can be configured as a discharge nozzle. The measuring stub 16 protrudes into the flowing fluid medium and is from this in a main flow direction 18 flows around. The discharge nozzle 16 has a lower end 20 and an upper end 22 on. The measuring stub 16 points at the bottom 20 that is closer to the case 12 as the upper end 22 located, a groove 24 for a sealing ring 26 , such as an O-ring, by means of which the rest of the housing 12 can be sealed. The measuring stub 16 is cage-shaped and has openings 28 through which the flowing fluid medium into the interior of the measuring stub 16 can flow in. The openings 28 be at least partially of three struts 30 limited. Inside the measuring stub 16 Supports may be provided which include a temperature sensor recorded there 32 support and stabilize.

Der Temperaturmessfühler 32 kann beispielsweise in Form eines NTC-Widerstands ausgebildet sein. Der Temperaturmessfühler 32 weist einen Messkopf 34 in Form einer Glas- oder Kunststoffperle mit zwei elektrischen Anschlüssen 36 in Form von biegbaren Beinchen auf. Der Messkopf 34 ist beispielsweise kugelförmig und weist beispielsweise einen Durchmesser zwischen 1 mm und 4 mm auf. Wie in 1 gezeigt, kann der Temperaturmessfühler 32 von einer dem Messstutzen 16 abgewandten Seite des Gehäuses 12 eingebracht werden. Entsprechend ist der Temperaturmessfühler 32 zumindest teilweise in den Messstutzen 16 eingebracht.The temperature sensor 32 may be formed for example in the form of an NTC resistor. The temperature sensor 32 has a measuring head 34 in the form of a glass or plastic bead with two electrical connections 36 in the form of bendable legs. The measuring head 34 For example, is spherical and has, for example, a diameter between 1 mm and 4 mm. As in 1 shown, the temperature sensor can 32 from one of the measuring stubs 16 opposite side of the housing 12 be introduced. The temperature sensor is corresponding 32 at least partially in the measuring stub 16 brought in.

Im Inneren des Gehäuses 12 kann der Temperaturmessfühler 32 mittels der Anschlussleitungen 36 mit einem Stanzgitter 38 verbunden werden, das mit einem Drucksensor 40 zur Erfassung eines Drucks des strömenden fluiden Mediums ausgebildet ist. Der Drucksensor 40 ist beispielsweise auf einem Träger 42 angeordnet und mit diesem über Bonddrähte 44 elektrisch verbunden. Der Träger 42 kann wiederum über nicht gezeigte Bonddrähte mit elektrischen Anschlusskontakten der Temperaturmessvorrichtung 10 verbunden sein, die aus dem Gehäuse 12 herausgeführt sind. Wie gezeigt, kann das Innere des Gehäuses 12, in dem sich die Auswerteschaltung und die übrige Elektronik befinden, durch den Deckel 14 verschlossen werden. In einem Zustand, in dem die Temperaturmessvorrichtung 10 mittels des Gehäuses 12 an einem Messgasraum angebracht ist, der das fluide Medium enthält, ragt der Messstutzen 16 entlang einer Erstreckungsachse 46 in des fluide Medium hinein. Die Streben 30 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsachse 46 angeordnet. Der Messstutzen 16 kann rotationssymmetrisch um die Erstreckungsachse 46 sein.Inside the case 12 can the temperature sensor 32 by means of connecting cables 36 with a punched grid 38 connected to a pressure sensor 40 is designed to detect a pressure of the flowing fluid medium. The pressure sensor 40 is for example on a carrier 42 arranged and with this over bonding wires 44 electrically connected. The carrier 42 can in turn via not shown bonding wires with electrical connection contacts of the temperature measuring device 10 be connected to the housing 12 led out. As shown, the interior of the case 12 , in which the evaluation circuit and the remaining electronics are located, through the lid 14 be closed. In a state where the temperature measuring device 10 by means of the housing 12 attached to a measuring gas chamber containing the fluid medium, projects the measuring nozzle 16 along an extension axis 46 in the fluid medium. The aspiration 30 are essentially parallel to the extension axis 46 arranged. The measuring stub 16 can be rotationally symmetrical about the extension axis 46 be.

2 zeigt eine Draufsicht auf eine Schnittebene durch einen Messstutzen 16 senkrecht zu der Erstreckungsachse 46 des Messstutzens 16, d. h. eine Ansicht in einer Richtung, in der der Temperaturmessfühler 32 in das strömende fluide Medium hereinragt, zur Erläuterung oder Veranschaulichung der Definition der Hauptströmungsrichtung 18 und eines Anstellwinkels bei der Erfindung. Wie bereits erwähnt, ist der Temperaturmessfühler 32 in einen käfigförmigen Messstutzen 16 eingebracht, dessen Öffnungen 28 zumindest teilweise von Streben 30 begrenzt werden. Es können beispielsweise drei Streben 30 vorgesehen sein. Die drei Streben 30 sind in einer Umfangsrichtung um die Erstreckungsachse 46 gleichmäßig beabstandet, so dass ein Winkel in der Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei benachbarten Streben 30 mit einem Scheitel für den Winkel in einem Durchstoßpunkt 48 der Erstreckungsachse 46 durch die Schnittebene liegt und der Winkel 120 ° beträgt. Die Streben 30 weisen in der Schnittebene eine Profilsehne 50 auf, deren gedachte Verlängerung durch den Durchstoßpunkt 48 verläuft. Die Anströmung durch das strömende fluide Medium ist durch Pfeile angedeutet. Insbesondere sind die Streben 30 derart angeordnet, dass ein Anstellwinkel α von beispielsweise 30 ° gebildet wird. Der Anstellwinkel α wird dabei zwischen der Profilsehne 50 derjenigen Strebe 30, die am weitesten stromaufwärts in der Hauptströmungsrichtung 18 liegt, und einer Linie in der Hauptströmungsrichtung 18, die durch den Durchstoßpunkt 48 verläuft, gebildet. Auch die anderen Streben 30, die in der Hauptströmungsrichtung 18 weiter stromabwärts liegen, weisen einen derartigen Anstellwinkel α auf, wobei jedoch zur Bestimmung des Anstellwinkels α der weiter stromabwärts liegenden Streben 30, diese entsprechend gedanklich in die am weitesten stromaufwärts liegende Position gedreht werden. 2 shows a plan view of a sectional plane through a measuring nozzle 16 perpendicular to the extension axis 46 of the measuring stub 16 ie a view in one direction, in which the temperature sensor 32 projects into the flowing fluid medium, for explanation or illustration of the definition of the main flow direction 18 and an angle of attack in the invention. As already mentioned, the temperature sensor is 32 in a cage-shaped measuring socket 16 introduced, whose openings 28 at least partially from aspiration 30 be limited. It can, for example, three struts 30 be provided. The three struts 30 are in a circumferential direction about the extension axis 46 evenly spaced so that an angle in the circumferential direction between each two adjacent struts 30 with a vertex for the angle in a puncture point 48 the extension axis 46 through the cutting plane and the angle is 120 °. The aspiration 30 have a chord in the cutting plane 50 on, whose imaginary extension by the puncture point 48 runs. The flow through the flowing fluid medium is indicated by arrows. In particular, the struts 30 arranged such that an angle of attack α of, for example, 30 ° is formed. The angle of attack α is between the chord 50 that strut 30 farthest upstream in the main flow direction 18 and a line in the main flow direction 18 passing through the puncture point 48 runs, formed. Also the other aspirations 30 which are in the main flow direction 18 lie further downstream, have such an angle α, but for determining the angle of attack α of the further downstream struts 30 they are thoughtfully turned to the furthest upstream position.

3 zeigt zur Erläuterung der strömungsmechanischen Auswirkungen der Anordnung der Streben 30 eine Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zu der Erstreckungsachse 46 eines Messstutzens 16, bei dem die Streben 30 in einem Anstellwinkel α von 0 ° angeordnet sind. Entsprechend liegt die Strebe 30, die sich am weitesten stromaufwärts befindet, so in der Hauptströmungsrichtung 18 gesehen vor dem Temperaturmessfühler 32, dass dieser strömungstechnisch abgeschirmt oder verdeckt wird. Dadurch kommt es aufgrund von Ablösegebieten 52 stromaufwärts und stromabwärts des Temperaturmessfühlers 32 zu einem sehr schlechten Wärmeübergang von dem strömenden fluiden Medium auf den Temperaturmessfühler 32. 3 shows to explain the fluid mechanical effects of the arrangement of the struts 30 a plan view of a sectional plane perpendicular to the extension axis 46 a measuring stub 16 in which the struts 30 are arranged at an angle α of 0 °. The strut is the same 30 which is furthest upstream, so in the main flow direction 18 seen in front of the temperature sensor 32 in that it is fluidically shielded or concealed. This is due to detachment areas 52 upstream and downstream of the temperature sensor 32 to a very poor heat transfer from the flowing fluid to the temperature sensor 32 ,

4 zeigt zur Erläuterung der strömungsmechanischen Auswirkungen der Anordnung der Streben 30 eine weitere Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zu der Erstreckungsachse 46 eines Messstutzens 16, bei dem die Streben 30 in einem Anstellwinkel α von 60 ° angeordnet sind. Dadurch kann der Temperaturmessfühler 32 von dem fluiden Medium im Wesentlichen ungehindert angeströmt werden. Dies führt zu einem sehr guten Wärmeübergang aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeiten um den Temperaturmessfühler 32 und einer an den Temperaturmessfühler 32 anliegenden Strömung. Allerdings kann es auch hier aufgrund der hohen Geschwindigkeiten zu periodischen Wirbelablösungen 54 am Temperaturmessfühler 32 kommen, d. h. den so genannten Kármánschen Wirbelstraßen, die Schwingungen in den Temperaturmessfühler 32 induzieren und so zu einer erhöhten mechanischen Belastung führen. Diese können den Temperaturmessfühler 32 beschädigen und insbesondere zu einem Brechen der dünnen Anschlussleitungen 36 führen. 4 shows to explain the fluid mechanical effects of the arrangement of the struts 30 a further plan view of a sectional plane perpendicular to the extension axis 46 a measuring stub 16 in which the struts 30 are arranged at an angle α of 60 °. This allows the temperature sensor 32 be flowed through the fluid medium substantially unhindered. This leads to a very good heat transfer due to the high flow rates around the temperature sensor 32 and one to the temperature sensor 32 adjacent flow. However, due to the high speeds it can also cause periodic vortex shedding 54 at the temperature sensor 32 come, ie the so-called Kármán vortex streets, the vibrations in the temperature sensor 32 induce and thus lead to increased mechanical stress. These can be the temperature sensor 32 damage and in particular to break the thin connecting cables 36 to lead.

5 zeigt das Ergebnis einer Strömungssimulation für die Anordnung gemäß 3 und der zugehörigen Verteilung der Geschwindigkeitsfelder und der Strömungslinien. Deutlich zu erkennen sind Felder 56 geringer Geschwindigkeit um die am weitesten stromaufwärts liegende Strebe 30 und den Temperaturmessfühler 32. Ferner zeigen die Strömungslinien, dass der Temperaturmessfühler 32 auf seiner stromaufwärts liegenden Seite kaum von dem strömenden fluiden Medium umströmt wird, sondern das fluide Medium an dem Temperaturmessfühler 32 seitlich vorbei strömt. Daher kommt es zu einem schlechten Wärmeübergang von dem fluiden Medium auf den Temperaturmessfühler 32. 5 shows the result of a flow simulation for the arrangement according to 3 and the associated distribution of velocity fields and streamlines. Clearly visible are fields 56 low speed around the furthest upstream strut 30 and the temperature sensor 32 , Furthermore, the flow lines show that the temperature sensor 32 on its upstream side is hardly flowed around by the flowing fluid medium, but the fluid medium at the temperature sensor 32 flows past sideways. Therefore, there is a poor heat transfer from the fluid medium to the temperature sensor 32 ,

6 zeigt eine Draufsicht auf eine Schnittebene senkrecht zu der Erstreckungsachse 46 eines erfindungsgemäßen Messstutzens 16. Die Schnittebene verläuft insbesondere durch den Messkopf 34 des Temperaturmessfühlers 32. Der Messkopf 34 kann einen kreisförmigen Querschnitt in der Schnittebene aufweisen, dessen Durchmesser beispielsweise 1 mm bis 4 mm ist. Der Temperaturmessfühler 32 kann auf der Erstreckungsachse 46 angeordnet sein. In der gezeigten Schnittebene fallen der Durchstoßpunkt 48 der Erstreckungsachse 46 durch die Schnittebene und ein Mittelpunkt des Messkopfs 34 zusammen. Dies ist jedoch kein zwingendes Erfordernis für die Ausführbarkeit der Erfindung. Stattdessen ist auch ein Versatz der Erstreckungsachse 46 bezüglich des Temperaturmessfühlers 32 in der Schnittebene denkbar. Wie in 6 gezeigt ist, ist bei mindestens einer Strebe 30 die Profilsehne 50 in einem Winkel β von 5 ° bis 55 °, bevorzugt 10 ° bis 50 ° und noch bevorzugter 20 ° bis 40 °, wie beispielsweise 30 °, zu einer Linie 58, die einen Mittelpunkt 60 der Strebe 30 und den Durchstoßpunkt 48 verbindet, angeordnet. Folglich sind die Streben 30 derart angeordnet, dass eine gedachte Verlängerung der Profilsehne 50 nicht durch den Durchstoßpunkt 48 verläuft oder diesen schneidet. Da die Streben 30 schräg oder verdreht zu der Erstreckungsachse 46 angeordnet sind, kann der Winkel β auch als Verdrehwinkel bezeichnet werden. Die Streben 30 können zusätzlich in einem Anstellwinkel α größer 0 ° angeordnet sein. Gemäß der Darstellung der 6 ist die Profilsehne 50 der am weitesten stromaufwärts in der Hauptströmungsrichtung 18 liegenden Strebe 30 daher beispielsweise in einem Anstellwinkel α von 30 ° und zusätzlich in einem Winkel β von 30 ° angeordnet. Es können auch alle oder ein Teil der Streben 30 in dem Anstellwinkel α und/oder dem Winkel β angeordnet sein. Beispielsweise ist nur die am weitesten stromaufwärts in der Hauptströmungsrichtung 18 gelegene Strebe 30 in dem Anstellwinkel α von 30 ° und zusätzlich in dem Winkel β von 30 ° angeordnet, während die weiter stromabwärts in der Hauptströmungsrichtung 18 gelegenen Streben 30 in dem Anstellwinkel α von 30 ° und in einem Winkel β von 0 ° oder in einem Anstellwinkel α von 0 ° und in einem Winkel β von 30 °angeordnet sind. Aufgrund der Anordnung mindestens einer Strebe 30 in dem Winkel β von 5 ° bis 55 °, bevorzugt 10 ° bis 50 ° und noch bevorzugter 20 ° bis 40 °, wie beispielsweise 30 °, zu der Linie 58, die den Mittelpunkt 60 der Strebe 30 und den Durchstoßpunkt 48 verbindet, kommt es zu einer asymmetrischen Anströmung des Temperaturmessfühlers 32. Insbesondere können die Streben 30 in der Schnittebene die Form eines Langlochs aufweisen. Die Streben 30 können in der Schnittebene eine Breite, d. h. eine Abmessung senkrecht zu der Profilsehne 58 innerhalb der Schnittebene, von 1 mm bis 2 mm und eine Länge, d. h. eine Abmessung entlang der Profilsehne 58, von 2 mm bis 5 mm aufweisen. Die Streben 30 können entlang der Erstreckungsachse 46 eine Abmessung von 5 mm bis 12 mm aufweisen. 6 shows a plan view of a sectional plane perpendicular to the extension axis 46 a measuring nozzle according to the invention 16 , The cutting plane extends in particular through the measuring head 34 of the temperature sensor 32 , The measuring head 34 may have a circular cross section in the sectional plane whose diameter is, for example, 1 mm to 4 mm. The temperature sensor 32 can on the extension axis 46 be arranged. In the sectional plane shown, the puncture point fall 48 the extension axis 46 through the cutting plane and a center of the measuring head 34 together. However, this is not a mandatory requirement for the practicability of the invention. Instead, there is also an offset of the extension axis 46 with respect to the temperature sensor 32 conceivable in the cutting plane. As in 6 is shown is at least one strut 30 the chord 50 at an angle β of 5 ° to 55 °, preferably 10 ° to 50 ° and more preferably 20 ° to 40 °, such as 30 °, to a line 58 that have a center 60 the strut 30 and the puncture point 48 connects, arranged. Consequently, the struts 30 arranged such that an imaginary extension of the chord 50 not through the puncture point 48 runs or cuts this. Because the aspiration 30 oblique or twisted to the extension axis 46 are arranged, the angle β can also be referred to as a twist angle. The aspiration 30 can additionally be arranged at an angle of attack α greater than 0 °. According to the presentation of the 6 is the chord 50 the furthest upstream in the main flow direction 18 lying strut 30 Therefore, for example, at an angle α of 30 ° and additionally arranged at an angle β of 30 °. It can also be all or part of the struts 30 be arranged in the angle of attack α and / or the angle β. For example, only the furthest upstream in the main flow direction 18 located strut 30 in the angle of attack α of 30 ° and additionally in the angle β of 30 °, while the further downstream in the main flow direction 18 located struts 30 are arranged at the angle of attack α of 30 ° and at an angle β of 0 ° or at an angle α of 0 ° and at an angle β of 30 °. Due to the arrangement of at least one strut 30 at the angle β of 5 ° to 55 °, preferably 10 ° to 50 ° and more preferably 20 ° to 40 °, such as 30 °, to the line 58 that the center 60 the strut 30 and the puncture point 48 connects, it comes to an asymmetrical flow of the temperature sensor 32 , In particular, the struts 30 have the shape of a slot in the sectional plane. The aspiration 30 can in the sectional plane of a width, ie a dimension perpendicular to the chord 58 within the cutting plane, from 1 mm to 2 mm and a length, ie one dimension along the chord 58 , from 2 mm to 5 mm. The aspiration 30 can along the extension axis 46 have a dimension of 5 mm to 12 mm.

7 zeigt ein Ergebnis einer Strömungssimulation der erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung 10, aus der die Verteilung der Geschwindigkeitsfelder und der Strömungslinien hervorgehen. Insbesondere zeigt 7, dass die Strömungslinien aufgrund der asymmetrischen Anströmung den Temperaturmessfühler 32 über einen großen Teil seiner Oberfläche umlaufen und so Ablösegebiete verkleinern. Auch wenn sich der Temperaturmessfühler 32 aufgrund einer teilweisen Verdeckung durch die am weitesten stromaufwärts liegende Strebe 30 in einem Feld 56 geringer Geschwindigkeit befinden kann, kommt es zu einem verbesserten und gleichmäßigeren Wärmeübergang im Vergleich zu der Anordnung der 5. Damit schwankt der Wärmeübergang, d. h. der Wärmestrom von dem strömenden fluiden Medium auf den Temperaturmessfühler 32, weniger stark bei Änderungen des Anstellwinkels α. 7 shows a result of a flow simulation of the temperature measuring device according to the invention 10 , which shows the distribution of the velocity fields and the flow lines. In particular shows 7 in that the flow lines due to the asymmetric flow to the temperature sensor 32 circulating over a large part of its surface and thus reducing detachment areas. Even if the temperature sensor 32 due to partial occlusion by the furthest upstream strut 30 in a field 56 low speed, there is an improved and more uniform heat transfer compared to the arrangement of 5 , Thus, the heat transfer, ie the heat flow from the flowing fluid medium to the temperature sensor varies 32 , less pronounced with changes in the angle of attack α.

8 zeigt ein Diagramm, bei dem das Verhältnis des Wärmestroms in W in Abhängigkeit von dem Anstellwinkel α in Grad aufgetragen ist. Insbesondere sind der Fall, bei dem alle Streben 30 in einem Winkel β von 0 °angeordnet sind, und der Fall, bei dem mindestens eine Strebe 30 in einem Winkel β von 30 °angeordnet ist, in dem Diagramm gezeigt. Die einzelnen Messwerte sind dabei durch Punkte angegeben und die Kurven stellen polynomische Annäherungen der Messwerte als Funktion dar. Aus dem Diagramm ist gut zu erkennen, dass der Wärmestrom für den Fall, bei dem alle Streben 30 in einem Winkel β von 0 °angeordnet sind, insbesondere bei kleineren Anstellwinkeln α, d. h. Anstellwinkeln von 0 ° bis 20 °, und bei großen Anstellwinkeln α, d. h. Anstellwinkeln α von 100 ° bis 120 °, deutlich geringer ist als in dem Fall, bei dem mindestens eine Strebe 30 in einem Winkel β von 30 ° angeordnet ist. Entsprechend lässt sich aus dem Diagramm erkennen, dass durch die mindestens eine in dem Winkel β von 30 ° schräg angestellte Strebe 30, der erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung 10 der Wärmeübergang verbessert wird, wobei die oben genannten Kármánschen Wirbelstraßen vermieden und die Neigung zur strömungsinduzierten Schwingungen reduziert werden können. Auch lässt sich durch die erfindungsgemäße Temperaturmessvorrichtung 10 das Ansprechverhalten des Temperaturmessfühlers 32 deutlich verbessern, d. h. die Ansprechzeiten sind deutlich geringer. 8th shows a diagram in which the ratio of the heat flow in W as a function of the angle of attack α is plotted in degrees. In particular, the case in which all struts 30 are arranged at an angle β of 0 °, and the case in which at least one strut 30 is arranged at an angle β of 30 °, shown in the diagram. The individual measured values are indicated by dots and the curves represent polynomial approximations of the measured values as a function. It can be clearly seen from the diagram that the heat flow for the case in which all struts 30 are arranged at an angle β of 0 °, in particular at smaller angles of attack α, ie angles of attack of 0 ° to 20 °, and at high angles of attack α, ie angles of attack α of 100 ° to 120 °, is significantly lower than in the case at the at least one strut 30 is arranged at an angle β of 30 °. Accordingly, it can be seen from the diagram that by the at least one inclined at the angle β of 30 ° strut 30 , the temperature measuring device according to the invention 10 the heat transfer is improved, whereby the above-mentioned Karmann vortex streets can be avoided and the tendency for flow-induced vibrations can be reduced. Also can be by the temperature measuring device according to the invention 10 the response of the temperature sensor 32 significantly improve, ie the response times are significantly lower.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.It is explicitly pointed out that all features disclosed in the description and / or the claims are considered separate and independent of each other for the purpose of original disclosure as well as for the purpose of limiting the claimed invention independently of the feature combinations in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range indications or indications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as the limit of a range indication.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009026472 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Sensors in motor vehicles, 1st edition 2010, page 137 [0001]
Sensors in motor vehicles, 1st edition 2010, page 137 [0013]
Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 134-136 [0014]

Claims

Temperature measuring device ( 10 ) for detecting a temperature of a flowing fluid medium, in particular for use in a motor vehicle, comprising at least one temperature sensor ( 32 ) and a housing ( 12 ), the housing ( 12 ) a measuring stub ( 16 ), wherein the temperature sensor ( 32 ) at least partially into the measuring stub ( 16 ) is introduced, wherein the measuring stub ( 16 ) along an axis of extension ( 46 ) protrudes into the flowing fluid medium, wherein the measuring stub ( 16 ) Openings ( 28 ), which is at least partially supported by struts ( 30 ), the struts ( 30 ) substantially parallel to the extension axis ( 46 ), wherein the struts ( 30 ) in a sectional plane perpendicular to the extension axis ( 46 ) a chord ( 50 ), characterized in that at least one strut ( 30 ) the chord ( 50 ) at an angle (β) of 5 ° to 55 °, preferably 10 ° to 50 ° and more preferably 20 ° to 40 °, to a line ( 58 ), which has a center ( 60 ) of the strut ( 30 ) and a puncture point ( 48 ) of the extension axis ( 46 ) is connected by the cutting plane, is arranged.

Temperature measuring device ( 10 ) according to the preceding claim, wherein all struts ( 30 ) at substantially the same angle (β) between their respective chord ( 50 ) and the line ( 58 ), which is the midpoint ( 60 ) of the respective strut ( 30 ) and the puncture point ( 48 ) of the extension axis ( 46 ), are arranged.

Temperature measuring device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the temperature sensor ( 32 ) on the extension axis ( 46 ) is arranged.

Temperature measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the measuring stub ( 16 ) rotationally symmetrical about the extension axis ( 46 ).

Temperature measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein in the at least one strut ( 30 ) the chord ( 50 ) is arranged in an angle of attack (α) of 2 ° to 35 °, preferably of 5 ° to 30 ° and more preferably of 10 ° to 25 ° in the sectional plane.

Temperature measuring device ( 10 ) according to the preceding claim, wherein all struts ( 30 ) are arranged in the angle of attack (α) and / or the angle (β).

Temperature measuring device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the struts ( 30 ) in the sectional plane have the shape of a slot.

Temperature measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the measuring stub ( 16 ) three aspirations ( 30 ), which in the sectional plane in a circumferential direction around the temperature sensor ( 32 ) are arranged evenly spaced.

Temperature measuring device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the struts ( 30 ) in the sectional plane has a width of 1 mm to 2 mm and a length of 2 mm to 5 mm and along the extension axis ( 46 ) have a dimension of 5 mm to 12 mm.

Temperature measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the temperature measuring device ( 10 ) has at least one further measuring sensor for detecting at least one further physical and / or chemical parameter, in particular a pressure sensor ( 40 ).