DE102014001640A1

DE102014001640A1 - Pressure and temperature sensor element

Info

Publication number: DE102014001640A1
Application number: DE102014001640.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Zacharias Stefan; Dr. Schroth Andreas; Thomas Bose; Dr. Sager Karsten; Hans-Jürgen Reetz
Original assignee: I2S Intelligente Sensorsysteme Dresden GmbH
Current assignee: I2S Intelligente Sensorsysteme Dresden GmbH
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: DE102014001640B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druck- und Temperatursensor-Element zur Bestimmung von Druck und Temperatur eines Fluids in einem das jeweilige Fluid enthaltenden Element, bei dem ein Drucksensorelement und ein Temperatursensor innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind und das Drucksensorelement über einen einseitig offenen Kanal mit dem Fluid in Kontakt steht und der Kanal in einem hohlzylinderförmigen Element ausgebildet und mit dem das Fluid enthaltenden Element über mindestens eine Öffnung verbunden ist; dabei das hohlzylinderförmige Element mit dem Gehäuse verbunden ist, dabei innerhalb des Gehäuses ein Hohlraum vorhanden ist und der Hohlraum das hohlzylinderförmige Element innerhalb des Gehäuses zumindest in einem Bereich umgibt, so dass in diesem Bereich kein berührender Kontakt zum Gehäuse oder einem anderen Element zum hohlzylinderförmigen Element besteht oder von einem thermisch isolierenden Material in diesem Bereich innerhalb des Hohlraums umgeben ist.The invention relates to a pressure and temperature sensor element for determining the pressure and temperature of a fluid in a respective fluid-containing element, wherein a pressure sensor element and a temperature sensor are arranged within a housing and the pressure sensor element via a one-sided open channel with the fluid in Contact and the channel is formed in a hollow cylindrical member and connected to the fluid-containing element via at least one opening; In this case, the hollow cylindrical element is connected to the housing, while a cavity is present within the housing and the cavity surrounds the hollow cylindrical element within the housing at least in one area, so that in this area no touching contact with the housing or another element to the hollow cylindrical element is or surrounded by a thermally insulating material in this area within the cavity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druck- und Temperatursensor-Element zur Bestimmung von Druck und Temperatur eines Fluids, das in einem Element enthalten ist. Bei einem solchen Element kann es sich um einen Behälter, einen Tank, Zylinder, eine Rohrleitung oder Ähnliche Elemente handeln.The invention relates to a pressure and temperature sensor element for determining the pressure and temperature of a fluid contained in an element. Such an element may be a container, tank, cylinder, piping or similar elements.

Die Erfindung kann für die gleichzeitige Bestimmung von Druck und Temperatur, bei verschiedenen Gasen oder Flüssigkeiten, als Fluid, eingesetzt werden. Dies betrifft verschiedenste Einsatzgebiete und Anwendungen, wie dies beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik, dem Betrieb von Klima- oder Verdichteranlagen, Verbrennungskraftmaschinen und vieles andere mehr, der Fall sein kann.The invention can be used for the simultaneous determination of pressure and temperature, for various gases or liquids, as a fluid. This applies to a wide variety of applications and applications, as may be the case for example in chemical engineering, the operation of air conditioning or compressor systems, internal combustion engines and much more.

Solche Messeinrichtungen sind in vielfältiger Form bekannt. Üblicherweise steht dabei ein Drucksensor über mindestens einen Kanal im Kontakt zu einem Fluid, dessen Druck und Temperatur gemessen werden sollen und das Fluid innerhalb eines Elements, das beispielsweise ein Rohr, eine Leitung, ein Behälter oder ähnliches sein kann, vorhanden ist oder dieses durchströmt. Für die Messung der Temperatur ist üblicherweise ein zweiter Kanal vorhanden, durch den ein Temperatursensor bzw. dessen Zuleitung für eine Übertragung von Messsignalen geführt sind. Der Kanal hierfür wird häufig durch eine zusätzliche Bohrung in einem Gehäuse ausgebildet, in dem auch der Kanal für die Bestimmung des Druckes ausgebildet ist. Dabei wird angestrebt den eigentlichen Temperatursensor so nah wie möglich am Element, in dem sich das Fluid befindet, anzuordnen, so dass sich das Fluid in nahezu unmittelbarer Nachbarschaft zum Temperatursensor befindet. Der Temperatursensor ist dabei in der Regel von einem Gehäuse geschützt oder darin verkapselt ist. In der Regel wird der Temperatursensor auch noch mittels eines Gels, einer Paste oder eines anderen hierfür geeigneten Stoffs gegen Beschädigungen geschützt. Ein Gel oder solcher Stoff sollen eine schwingungsdämpfende Wirkung ausüben und sind daher innerhalb des Gehäuses um den Temperatursensor angeordnet.Such measuring devices are known in many forms. Usually, a pressure sensor is in contact with a fluid via at least one channel, whose pressure and temperature are to be measured, and the fluid is present within or flows through an element, which may be, for example, a pipe, a pipe, a container or the like. For the measurement of the temperature, usually a second channel is present, through which a temperature sensor or its supply line is guided for a transmission of measuring signals. The channel for this is often formed by an additional hole in a housing in which also the channel is designed for the determination of the pressure. The aim is to arrange the actual temperature sensor as close as possible to the element in which the fluid is located, so that the fluid is in almost immediate proximity to the temperature sensor. The temperature sensor is usually protected by a housing or encapsulated therein. As a rule, the temperature sensor is also protected against damage by means of a gel, a paste or another suitable substance. A gel or such substance should exert a vibration-damping effect and are therefore arranged inside the housing around the temperature sensor.

Diese Anordnung und der damit verbundene Abstand zwischen Fluid und Temperatursensor sowie der Einfluss der in der Regel abweichenden Temperatur des Gehäuses verschlechtern die Genauigkeit und das Ansprechverhalten. Eine aufgetretene Temperaturänderung kann daher nur mit entsprechend vergrößerter Zeitkonstante erfasst werden und der Fehler der gemessenen Temperatur im Vergleich zur Medientemperatur im eingeschwungenen Zustand ist deutlich größer. Dies ist insbesondere im Vergleich zur Temperaturmessung mit einem einzeln betriebenen Temperatursensor (stand-alone), der Fall.This arrangement and the associated distance between fluid and temperature sensor as well as the influence of the generally deviating temperature of the housing deteriorate the accuracy and the response. A temperature change that has occurred can therefore only be detected with a correspondingly increased time constant and the error of the measured temperature compared to the medium temperature in the steady state is significantly greater. This is the case in particular in comparison to the temperature measurement with a stand-alone temperature sensor.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine solche zur Temperatur- und Druckmessung geeignete Einheit nur in einer spezifischen Modifikation herstellbar ist und daher keine Flexibilität für verschiedene Anwendungen bei der Herstellung gegeben ist. Außerdem sind diese Anordnungen sehr aufwändig in der Herstellung.A further disadvantage is that such a unit suitable for measuring temperature and pressure can only be produced in a specific modification and therefore there is no flexibility for various applications in the production. In addition, these arrangements are very expensive to manufacture.

Neben anderen, ist aus der DE 10 2005 056 762 A1 ein kombinierter Druck-Temperatursensor mit zentrischer Temperaturmessung bekannt. Dabei ist der Temperatursensor zentrisch in der Mitte angeordnet und von einer Kappe geschützt. Kontakte für die Nutzung des Temperatursensors sind durch einen ebenfalls zentrisch angeordneten Kanal durch einen Sensorkörper geführt. Zur Bestimmung des Drucks sind mindestens zwei Kanäle zu einer Membran geführt, mit der der Druck eines Fluids in an sich bekannter Form bestimmt werden kann. Die Kanäle sind dementsprechend außerhalb der mittleren Längsachse in einem Abstand zu dieser und parallel dazu ausgebildet. Dies führt insbesondere bei strömenden Fluiden zu Problemen bei der Druckmessung, da Druckschwankungen des Fluids in den mehreren Kanälen vorkommen können und daher Messfehler auftreten. Weitere Nachteile sind die erhöhten Kosten, das langsame Ansprechverhalten, das zu einer verlangsamten Temperaturmessung führt sowie ein komplexer und dadurch störanfälliger Aufbau.Among others, is from the DE 10 2005 056 762 A1 a combined pressure-temperature sensor with centric temperature measurement known. The temperature sensor is arranged centrally in the middle and protected by a cap. Contacts for the use of the temperature sensor are guided through a likewise centrally arranged channel through a sensor body. To determine the pressure at least two channels are led to a membrane, with which the pressure of a fluid in a conventional manner can be determined. The channels are accordingly formed outside the central longitudinal axis at a distance to this and parallel thereto. This leads to problems in the pressure measurement, in particular in the case of flowing fluids, since pressure fluctuations of the fluid in the multiple channels can occur and therefore measurement errors occur. Other disadvantages are the increased costs, the slow response, which leads to a slower temperature measurement and a complex and thus susceptible to interference structure.

Bei vielen Anwendungsfällen sind stark erhöhte Temperaturen und/oder Drücke zu bestimmen und bei der eigentlichen Messungen müssen diese berücksichtigt werden. So führen insbesondere höhere Temperaturen zu einer Beeinträchtigung der Messergebnisse, die mit einem Drucksensorelement erfasst werden können. Die dadurch hervorgerufenen Messwertabweichungen können so groß sein, dass es nicht oder nur sehr schwer möglich ist, diese durch Kalibrierungen zu kompensieren. Kalibrierungen müssen dann in kürzer werdenden Intervallen während des Betriebes vorgenommen werden, um eine ausreichende Messgenauigkeit einhalten zu können. Dies ist natürlich in vielen Fällen nicht möglich oder zu aufwändig.In many applications, greatly increased temperatures and / or pressures are to be determined and in the actual measurements, these must be taken into account. In particular, higher temperatures lead to an impairment of the measurement results, which can be detected with a pressure sensor element. The resulting deviations in the measured value can be so great that it is difficult or impossible to compensate for them by calibrations. Calibrations must then be performed at shorter intervals during operation to ensure adequate measurement accuracy. Of course, this is not possible or too time-consuming in many cases.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Sensorsystem zur gleichzeitigen Bestimmung von Druck und Temperatur eines Fluids zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig und flexibel für verschiedene Anwendungen hergestellt und zur Verfügung gestellt werden kann und mit dem die Messgenauigkeit und Dynamik der Druck- und die Temperaturmessung von Fluiden erreicht werden kann, die mindestens den bei herkömmlichen einzeln eingesetzten Druck- und Temperatursensoren entspricht. Dabei soll eine ausreichende Messgenauigkeit dauerhaft, zumindest über längere Zeitintervalle bei erhöhten Temperaturen eingehalten werden können.It is therefore an object of the invention to provide a sensor system for the simultaneous determination of pressure and temperature of a fluid available, which can be inexpensively and flexibly manufactured and made available for various applications and with the accuracy of measurement and dynamics of pressure and temperature measurement Of fluids can be achieved, which corresponds to at least the conventional pressure and temperature sensors used individually. In this case, a sufficient measurement accuracy should be maintained permanently, at least over longer time intervals at elevated temperatures.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Sensorsystem, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden. According to the invention this object is achieved with a sensor system having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features described in the subordinate claims.

Ein erfindungsgemäßes Druck- und Temperatursensor-Element zur Bestimmung von Druck und Temperatur eines Fluids, in einem das jeweilige Fluid enthaltenden Element, ist so ausgebildet, dass ein Drucksensorelement und ein Temperatursensor innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. Das Drucksensorelement steht über einen einseitig offenen Kanal mit dem Fluid in Kontakt steht und der Kanal ist in einem hohlzylinderförmigen Element ausgebildet. Der Kanal ist mit dem das Fluid enthaltenden Element über mindestens eine Öffnung verbunden. Das hohlzylinderförmige Element ist mit dem Gehäuse verbunden, wobei die Verbindung so erfolgen sollte, dass kein Fluid im Verbindungsbereich (Fügespalt) zwischen Gehäuse und hohlzylinderförmigen Element in das Gehäuse gelangen kann.A pressure and temperature sensor element according to the invention for determining the pressure and temperature of a fluid in an element containing the respective fluid is designed such that a pressure sensor element and a temperature sensor are arranged within a housing. The pressure sensor element is connected via a channel open on one side with the fluid in contact and the channel is formed in a hollow cylindrical element. The channel is connected to the fluid containing element via at least one opening. The hollow cylindrical element is connected to the housing, wherein the connection should be such that no fluid in the connection area (joint gap) between the housing and hollow cylindrical element can get into the housing.

Innerhalb des Gehäuses kann ein Temperatursensor in einem Hohlraum angeordnet sein. Der Hohlraum umgibt dabei das hohlzylinderförmige Element innerhalb des Gehäuses zumindest in einem Bereich, so dass in diesem Bereich kein berührender Kontakt zum Gehäuse oder einem anderen Element zum hohlzylinderförmigen Element besteht. Es kann aber auch das hohlzylinderförmige Element in diesem Bereich von einem thermisch isolierenden Material innerhalb des Hohlraums umgeben sein. Der Bereich des hohlzylinderförmigen Elements, der im Bereich des Hohlraums angeordnet ist, sollte in der Nähe der Öffnung des Kanals und in einem Abstand zum Drucksensorelement angeordnet sein. Der Bereich des hohlzylinderförmigen Elements, der vom Hohlraum umgeben ist, kann sich unmittelbar an den Bereich des hohlzylinderförmigen Elements anschließen, der durch die Wandung des Gehäuses geführt und dort befestigt ist.Within the housing, a temperature sensor may be arranged in a cavity. The hollow space surrounds the hollow cylindrical element within the housing at least in one area, so that there is no touching contact with the housing or another element with respect to the hollow cylindrical element in this area. But it may also be the hollow cylindrical element in this area surrounded by a thermally insulating material within the cavity. The region of the hollow cylindrical element, which is arranged in the region of the cavity, should be arranged in the vicinity of the opening of the channel and at a distance from the pressure sensor element. The region of the hollow cylindrical element, which is surrounded by the cavity, can directly adjoin the region of the hollow cylindrical element, which is guided through the wall of the housing and fixed there.

Durch den Abstand zwischen Gehäuse und hohlzylinderförmigen Element im Bereich des Hohlraums, der mit einem Gas oder einem thermisch isolierenden Material ausgefüllt ist, kann eine verbesserte thermische Isolation durch eine dadurch reduzierte thermische Leitung erreicht werden, so dass eine geringere Temperaturerhöhung im Bereich des Drucksensorelements erreichbar ist.Due to the distance between the housing and hollow cylindrical element in the region of the cavity, which is filled with a gas or a thermally insulating material, an improved thermal insulation can be achieved by a reduced thermal conduction, so that a lower temperature increase in the region of the pressure sensor element can be achieved ,

Am Gehäuse kann in einem Bereich, der in das Fluid enthaltende Element hineinragt, zwischen der Außenwand des Gehäuses und dem Hohlraum mindestens ein nutenförmiger Einschnitt ausgebildet sein. Anstelle eines oder mehrerer nutenförmiger Einschnitte kann aber auch mindestens eine Querschnittsverjüngung an der Wand des Gehäuses ausgebildet sein. Dadurch kann eine Reduzierung des Gehäusewerkstoffs im Bereich des/der nutenförmigen Einschnitte(s) oder der Querschnittsverjüngung(en) und dadurch eine Reduzierung der thermischen Leitung in Richtung Drucksensorelement (5) erreicht werden.At least one groove-shaped incision may be formed on the housing in a region which projects into the fluid-containing element, between the outer wall of the housing and the cavity. Instead of one or more groove-shaped incisions but also at least one cross-sectional taper can be formed on the wall of the housing. As a result, a reduction of the housing material in the region of the groove-shaped incisions (s) or the cross-sectional narrowing (s) and thereby a reduction of the thermal conduction in the direction of the pressure sensor element ( 5 ) can be achieved.

Zumindest mit einer der vorgenannten Maßnahmen kann die Temperatur im Bereich des Drucksensorelements reduziert oder auf einem niedrigeren Niveau gehalten werden, so dass temperaturbedingte Messfehler vermieden, zumindest aber verkleinert werden können, da die thermische Leitung in Richtung Drucksensorelement verkleinert ist.At least with one of the aforementioned measures, the temperature in the region of the pressure sensor element can be reduced or kept at a lower level, so that temperature-related measurement errors can be avoided, but at least reduced, since the thermal conduction in the direction of the pressure sensor element is reduced.

Das Drucksensorelement sollte in einem Abstand zu dem/den nutenförmigen Einschnitt(en) oder Querschnittsverjüngung(en) entlang der Längsachse des hohlzylinderförmigen Elements angeordnet sein, der größer ist als der Abstand zwischen einem nutenförmigen Einschnitt oder einer Querschnittsverjüngung, der/die der Öffnung des Kanals in das ein Fluid enthaltende Element am nächsten angeordnet ist. Dadurch ist die thermische Leitfähigkeit ausgehend von der Seite mit der Öffnung des Kanals in Richtung Drucksensorelement weiter reduziert. Dieser Bereich kann im Bereich des Hohlraums innerhalb des Gehäuses angeordnet und in seiner Länge entsprechend der Größe des Hohlraums dimensioniert sein. Höhere Temperaturen des Fluids wirken sich wegen der reduzierten thermischen Leitfähigkeit nicht so stark am Drucksensorelement aus. Dazu sollte das hohlzylinderförmige Element in seinem in Richtung der Öffnung des Kanals weisenden Bereich eine kleinere Wandstärke, als im sich in Richtung Drucksensorelement anschließenden Bereich, aufweisen.The pressure sensing element should be spaced apart from the groove-shaped incision (s) or cross-sectional taper (s) along the longitudinal axis of the hollow cylindrical member which is greater than the distance between a groove-shaped incision or a tapered cross-section of the opening of the channel in which a fluid-containing element is disposed closest. As a result, the thermal conductivity is further reduced starting from the side with the opening of the channel in the direction of the pressure sensor element. This area can be arranged in the region of the cavity within the housing and be dimensioned in its length corresponding to the size of the cavity. Higher temperatures of the fluid do not affect the pressure sensor element as much because of the reduced thermal conductivity. For this purpose, the hollow cylindrical element in its pointing in the direction of the opening of the channel region should have a smaller wall thickness, as in the subsequent pressure sensor element area.

Das hohlzylinderförmige Element kann im Gehäuse so angeordnet und fixiert sein, dass es über die Außenwand des Gehäuses übersteht und die Öffnung des Kanals innerhalb des das Fluid enthaltenden Element angeordnet ist.The hollow cylindrical element can be arranged and fixed in the housing so that it projects beyond the outer wall of the housing and the opening of the channel is arranged within the element containing the fluid.

Dadurch können die Verhältnisse für die Druckbestimmung des Fluids verbessert werden, was insbesondere bei strömenden Fluiden vorteilhaft sein kann.As a result, the conditions for determining the pressure of the fluid can be improved, which may be advantageous in particular with flowing fluids.

Für die Einhaltung einer kleinen Zeitkonstante und ein verbessertes Ansprechverhalten bei der Temperaturbestimmung sollte der Temperatursensor innerhalb des Gehäuses im Hohlraum von einer Wärmeleitpaste umschlossen sein. Die Wärmeleitpaste sollte dabei einen Bereich zwischen dem Temperatursensor und der Innenwand des Gehäuses innerhalb des Hohlraums ausfüllen, so dass eine gute thermische Leitung ausgehend vom Fluid über die Gehäusewand, die Wärmeleitpaste zum Temperatursensor erreicht werden kann.For compliance with a small time constant and improved response in temperature determination, the temperature sensor within the housing should be enclosed in the cavity by a thermal grease. The thermal compound should fill a region between the temperature sensor and the inner wall of the housing within the cavity, so that a good thermal line, starting from the fluid through the housing wall, the thermal paste can be achieved to the temperature sensor.

Die Wärmeleitpaste sollte jedoch keinen Kontakt zum hohlzylinderförmigen Element haben, so dass eine Temperaturerhöhung durch direkte thermische Leitung ausgehend vom Fluid, der Wandung des Gehäuses und der Wärmeleitpaste zum hohlzylinderförmigen Element und damit zum Drucksensorelement vermieden werden kann. Hohlzylinderförmiges Element und Temperatursensor sollten innerhalb des Hohlraums im Gehäuse mit einem Abstand zueinander angeordnet sein. However, the thermal compound should have no contact with the hollow cylindrical element, so that a temperature increase can be avoided by direct thermal line starting from the fluid, the wall of the housing and the thermal paste for hollow cylindrical member and thus to the pressure sensor element. Hollow cylindrical member and temperature sensor should be disposed within the cavity in the housing at a distance from each other.

Vorteilhaft kann an einer äußeren Oberfläche des Gehäuses mindestens ein Führungselement vorhanden sein. Mit einem Führungselement kann eine bestimmte Ausrichtung eines erfindungsgemäßen Elements eingehalten werden. Dies kann insbesondere bei strömenden Fluiden günstig sein, bei denen die Strömungsverhältnisse einen Einfluss auf die Messergebnisse haben können. So kann eine bestimmte gewünschte Position oder Ausrichtung des Temperatursensors und/oder der Öffnung des Kanals in Bezug zu einem strömenden Fluid eingehalten werden, da eine Befestigung/Fixierung eines erfindungsgemäßen Elements zur Druck- und Temperaturbestimmung an einem ein jeweiliges Fluid enthaltenden Element nur in einer entsprechenden Winkelausrichtung oder mit einer bestimmte Tiefe in dieses hinein ragend möglich ist. Ein Führungselement kann beispielsweise ein Steg oder Flansch sein, der in eine Nut einführbar ist, so dass eine Verdrehung nach der Befestigung nicht mehr möglich ist. Durch geeignete Gestaltung oder Anordnung mehrerer Führungselemente kann ein erfindungsgemäßes Element auch nur in einer bestimmten Winkelausrichtung in eine dafür vorgesehene Öffnung eines ein Fluid enthaltenden Elements eingeführt und so darin fixiert werden kann. Für die Fixierung kann dabei beispielsweise eine Schraubverbindung mit Überwurfmutter eingesetzt werden.Advantageously, at least one guide element can be present on an outer surface of the housing. With a guide element, a certain orientation of an element according to the invention can be maintained. This can be favorable in particular with flowing fluids, in which the flow conditions can have an influence on the measurement results. Thus, a certain desired position or orientation of the temperature sensor and / or the opening of the channel with respect to a flowing fluid can be maintained, since an attachment / fixation of an element according to the invention for pressure and temperature determination on a respective fluid-containing element only in a corresponding Angle orientation or with a certain depth projecting into this is possible. A guide element may for example be a web or flange which can be inserted into a groove, so that a rotation after attachment is no longer possible. By suitable design or arrangement of a plurality of guide elements, an inventive element can also be introduced only in a certain angular orientation in a designated opening of a fluid-containing element and thus fixed therein. For fixing can be used, for example, a screw with union nut.

Bei der Erfindung können handelsübliche Temperatursensoren und Drucksensorelemente eingesetzt werden. Sie können in üblicher Form kontaktiert und betrieben werden. Ein Einsatz kann sicher bei Temperaturen bis zu 100°C und bei Drücken bis zu 300 bar erfolgen.Commercially available temperature sensors and pressure sensor elements can be used in the invention. They can be contacted and operated in the usual way. It can be safely used at temperatures of up to 100 ° C and at pressures of up to 300 bar.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following.

Dabei zeigt:Showing:

1 eine Schnittdarstellung eines Beispiels für ein erfindungsgemäßes Element. 1 a sectional view of an example of an inventive element.

Bei dem in der einzigen 1 gezeigten Beispiel besteht das Gehäuse 3 im Wesentlichen aus Metall. Im außerhalb des ein Fluid enthaltenden Elements (nicht dargestellt) können elektrische Anschlussleitungen mit Kontaktelementen 9 verbunden werden, über die eine Messsignalübertragung möglich ist. Der in das ein jeweiliges Fluid enthaltende Element hineinragende Bereich des Gehäuses 3 ragt bei diesem Beispiel nasenförmig in das Fluid hinein. Durch diesen Teil des Gehäuses 3 ist ein hohlzylinderförmiges Element 6 mit dem Kanal 7 geführt, so dass das Drucksensorelement 5 über die Öffnung, die an der Stirnseite des hohlzylinderförmigen Elements 6 angeordnet ist, die der Stirnseite an der das Drucksensorelement 5 angeordnet ist, gegenüber liegt. Das hohlzylinderförmige Element 6 kann aus einem Metall bestehen und mittels einer Presspassung und/oder einer stoffschlüssigen Verbindung (z. B. Schweißverbindung) mit der Wandung des Gehäuses 3 in der Nähe der Öffnung des Kanals 7 verbunden worden sein.In the only one 1 the example shown consists of the housing 3 essentially of metal. In the outside of the fluid-containing element (not shown) can electrical connection lines with contact elements 9 be connected, via which a measurement signal transmission is possible. The portion of the housing projecting into the element containing a respective fluid 3 protrudes nose-shaped into the fluid in this example. Through this part of the case 3 is a hollow cylindrical element 6 with the channel 7 guided, so that the pressure sensor element 5 over the opening, on the front side of the hollow cylindrical element 6 is arranged, which is the front side of the pressure sensor element 5 is located opposite. The hollow cylindrical element 6 may consist of a metal and by means of a press fit and / or a cohesive connection (eg., Welded) with the wall of the housing 3 near the mouth of the canal 7 have been connected.

Innerhalb des nasenförmigen Bereichs des Gehäuses 3 ist ein Hohlraum 1 vorhanden, so dass das hohlzylinderförmige Element 6 von einem Gas umgeben ist und in diesem Bereich kein berührender Kontakt zwischen Gehäuse 3 und hohlzylinderförmigen Element 6 besteht, was die thermische Leitung behindert.Within the nose-shaped area of the housing 3 is a cavity 1 present, so that the hollow cylindrical element 6 surrounded by a gas and in this area no touching contact between housing 3 and hollow cylindrical element 6 exists, which hinders the thermal conduction.

Bei diesem Beispiel weist das hohlzylinderförmige Element 6 im Bereich des Hohlraums 6 einen verkleinerten Außendurchmesser auf, was zu einer verkleinerten Wandstärke und einem kleineren Querschnitt, der für eine thermische Leitung genutzt werden kann, führt. Auch dadurch kann die Temperatur im Bereich des Drucksensorelements 5 reduziert gehalten werden.In this example, the hollow cylindrical member 6 in the area of the cavity 6 a reduced outer diameter, resulting in a reduced wall thickness and a smaller cross-section, which can be used for a thermal conduction leads. This also allows the temperature in the region of the pressure sensor element 5 be kept reduced.

Die thermische Leitung kann auch mit nutenförmigen Einschnitten 3.1 an der Wand des Gehäuses 3 reduziert werden, da auch dort der Querschnitt, der für die thermische Leitung genutzt werden kann, verkleinert ist. Bei diesem Beispiel ist ein nutenförmiger Einschnitt 3.1 an der Außenwand des Gehäuses 3 gezeigt. Es kann aber auch ein nutenförmiger Einschnitt an der Innenwand des Gehäuses 3 oder mehrere nutenförmige Einschnitte an Innen- und/oder Außenwand des Gehäuses 3 ausgenutzt werden. Mehrere nutenförmige Einschnitte 3.1 können ausgehend von der Stirnseite, an der die Öffnung des Kanals 7 angeordnet ist, übereinander in Richtung Drucksensorelement 5 am Gehäuse 3 ausgebildet sein.The thermal line can also be with groove-shaped cuts 3.1 on the wall of the housing 3 be reduced, since there is the cross-section, which can be used for the thermal line, reduced in size. In this example, a groove-shaped incision is made 3.1 on the outside wall of the housing 3 shown. But it can also be a groove-shaped incision on the inner wall of the housing 3 or a plurality of groove-shaped incisions on the inner and / or outer wall of the housing 3 be exploited. Several groove-shaped incisions 3.1 can start from the front, at the opening of the channel 7 is arranged, one above the other in the direction of pressure sensor element 5 on the housing 3 be educated.

Innerhalb des Gehäuses 3 ist im Bereich des Hohlraums 1 der Temperatursensor 2 angeordnet. Er kann, wie gezeigt unmittelbaren Kontakt zur Innenwand des Gehäuses 3 haben, um eine möglichst direkte Messung der Temperatur des Fluids zu erreichen. In nicht dargestellter Form kann der Temperatursensor 2 aber auch von einer Wärmeleitpaste umschlossen sein, über die eine thermische Leitung über größere Oberflächen und Volumina zum Temperatursensor 2 möglich ist. Wärmeleitpaste sollte jedoch das hohlzylinderförmige Element 6 nicht berühren.Inside the case 3 is in the area of the cavity 1 the temperature sensor 2 arranged. It can, as shown, be in direct contact with the inner wall of the housing 3 have to achieve the most direct possible measurement of the temperature of the fluid. In unillustrated form, the temperature sensor 2 but also be enclosed by a thermal paste, on a thermal conduction over larger surfaces and volumes to the temperature sensor 2 is possible. Thermal paste should however, the hollow cylindrical element 6 do not touch.

Bei dem gezeigten Beispiel ist auch ein Führungselement 8 an der Außenwand des Gehäuses 3 vorhanden, das hier als vertikal ausgerichteter Längssteg ausgebildet ist, der in eine entsprechende komplementäre Längsnut einer Öffnung des Gehäuses des das jeweilige Fluid enthaltenden Elements einführbar ist (nicht dargestellt). Wodurch eine bestimmte Winkelausrichtung eingehalten und eine Verdrehsicherung realisiert werden können.In the example shown is also a guide element 8th on the outside wall of the housing 3 present, which is designed here as a vertically oriented longitudinal web, which is insertable into a corresponding complementary longitudinal groove of an opening of the housing of the respective fluid-containing element (not shown). What keeps a certain angular alignment and an anti-rotation can be realized.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005056762 A1 [0006]

Claims

Pressure and temperature sensor element for determining the pressure and temperature of a fluid in a fluid containing the respective fluid, wherein a pressure sensor element ( 5 ) and a temperature sensor ( 2 ) within a housing ( 3 ) are arranged and the pressure sensor element ( 5 ) via a unilaterally open channel ( 7 ) is in contact with the fluid and the channel ( 7 ) in a hollow cylindrical element ( 6 ) and with the element containing the fluid via at least one opening ( 7.1 ) connected is; while the hollow cylindrical element ( 6 ) with the housing ( 3 ), while inside the housing ( 3 ) a cavity ( 1 ) is present and the cavity ( 1 ) the hollow cylindrical element ( 6 ) within the housing ( 3 ) surrounds at least in one area, so that in this area no touching contact with the housing ( 3 ) or another element to the hollow cylindrical element ( 6 ) or of a thermally insulating material in this area within the cavity ( 1 ) is surrounded. Element according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 2 ) within the cavity ( 1 ) is arranged.

Element according to claim 1 or 2, characterized in that on the housing ( 3 ) in an area which projects into the fluid-containing element, between the outer wall of the housing ( 3 ) and the cavity ( 1 ) at least one groove-shaped incision ( 3.1 ) or at least one cross-sectional taper is formed, with the / a reduction of the housing material in the region of the groove-shaped incisions (s) ( 3.1 ) or the cross-sectional taper (s) and thereby a reduction of the thermal line in the direction of pressure sensor element ( 5 ) is reached.

Element according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor element ( 5 ) at a distance to the groove-shaped incision (s) ( 3.1 ) or cross-sectional taper (s) along the longitudinal axis of the hollow cylindrical element ( 6 ) which is greater than the distance between a groove-shaped incision ( 3.1 ) or a cross-sectional taper, the opening of the channel ( 7 ) is disposed closest to the fluid containing element.

Element according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow cylindrical element ( 6 ) in its in the direction of the opening of the channel ( 7 ) facing a reduced wall thickness than in the direction of pressure sensor element ( 5 ) subsequent area.

Element according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow cylindrical element ( 6 ) in the housing ( 3 ) is arranged and fixed so that it over the outer wall of the housing ( 3 ) and the opening of the channel ( 7 ) is disposed in the fluid-containing element.

Element according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature sensor ( 2 ) within the housing ( 3 ) in the cavity ( 1 ) is surrounded by a thermal paste, while the thermal paste a range between the temperature sensor ( 2 ) and the inner wall of the housing ( 3 ) within the cavity ( 1 ).

Element according to claim 6, characterized in that the thermal compound does not make contact with the hollow cylindrical element ( 6 ) Has.

Element according to one of the preceding claims, characterized in that on an outer surface of the housing ( 3 ) a guide element ( 8th ) is available.