DE102018100996A1

DE102018100996A1 - Mechatronic flow sensor

Info

Publication number: DE102018100996A1
Application number: DE102018100996.8A
Authority: DE
Inventors: Berthold Schocker
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2038-01-18
Also published as: DE102018100996B4

Abstract

Bei einem Mechatronischer Strömungssensor mit einem Sensorgehäuse 3 an dem eine Führungsachse 10 angeordnet ist, auf der ein Schiebeelement 12 gegen eine Federkraft verschiebbar gelagert ist und einem im Innenraum der Führungsachse 10 angeordneten Sensorelement 22, das die von der Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Mediums abhängige Position des Schiebelements 12 erfasst, ist am vorderen Ende des Schiebelements 12 ein Adapter 18 vorgesehen ist, der einen erweiterten Bund 19 aufweist, der als Ringführung dient, wobei der Bund 19 randseitige mehrere Ausnehmungen 19a aufweist.

In a mechatronic flow sensor with a sensor housing 3 on which a guide shaft 10 is arranged, on which a sliding element 12 is displaceably mounted against a spring force and arranged in the interior of the guide shaft 10 sensor element 22, which depends on the flow rate of the medium to be measured position of Detected sliding element 12, an adapter 18 is provided at the front end of the sliding element 12, which has an extended collar 19, which serves as a ring guide, the collar 19 has edge-side a plurality of recesses 19 a.

Description

Die Erfindung betrifft einen mechatronischen Strömungssensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a mechatronic flow sensor according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2004 028 759 ist ein gattungsgemäßer mechatronischer Strömungssensor bekannt, bei dem die Position eines Schiebeelements mit einem induktiven Sensor erfasst wird. Das Schiebelement weist am vorderen Ende einen kegelförmigen Adapter mit einem Bund auf, der passend zu einem Ventilsitz in einem Schrägsitzsensorgehäuse ausgebildet ist.From the DE 10 2004 028 759 a generic mechatronic flow sensor is known in which the position of a sliding element is detected with an inductive sensor. The sliding element has at the front end a conical adapter with a collar, which is designed to fit a valve seat in a Schrägsitzsensorgehäuse.

Verschiedene mechatronische Strömungssensoren werden von der Anmelderin unter anderem unter der Bezeichnung SBY hergestellt und vertrieben.Various mechatronic flow sensors are manufactured and distributed by the applicant, inter alia, under the name SBY.

Die bekannten mechatronischen Strömungssensoren sind bis ca. 80-120° C einsetzbar und deshalb nicht für Hochtemperaturanwendungen (ca. 200°C). Derartige Temperaturen treten unter anderem beim Temperieren von Spitzgusswerkzeugen auf.The known mechatronic flow sensors can be used up to approx. 80-120 ° C and therefore not for high-temperature applications (approx. 200 ° C). Such temperatures occur, inter alia, during the tempering of injection-molded tools.

Aus der DE 10 2010 042 213 ist ein mechatronischer Strömungssensor für Hochtemperaturanwendungen bekannt, bei dem bei bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten größere Schwankungen des Messsignals auftreten.From the DE 10 2010 042 213 For example, a mechatronic flow sensor for high-temperature applications is known in which larger fluctuations of the measurement signal occur at certain flow velocities.

Aufgabe der Erfindung ist es ein mechatronischen Strömungssensor anzugeben, der über den gesamten Messbereich der Strömungsgeschwindigkeit ein konstantes Messsignal liefert.The object of the invention is to specify a mechatronic flow sensor which supplies a constant measuring signal over the entire measuring range of the flow velocity.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.This object is achieved by the features specified in claim 1.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, den Bund des Adapters soweit zu erweitern, dass er als Führungsring im Schrägsitzsensorgehäuse dient. Der erweiterte Bund weist randseitig mehrere Ausnehmungen auf.The essential idea of the invention is to expand the collar of the adapter so far that it serves as a guide ring in the oblique seat sensor housing. The extended collar has several recesses at the edge.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Es zeigen:

1 Aufsicht eines erfindungsgemäßen mechatronischen Strömungssensor im eingebauten Zustand teilweise geschnitten;
Figur 2 Längsschnitt eines mechatronischen Strömungssensors gemäß 1
3 Schnitt und Aufsicht auf einen Adapter gemäß der Erfindung

Show it:

1 Top view of a mechatronic flow sensor according to the invention in the installed state partially cut;
FIG. 2 shows a longitudinal section of a mechatronic flow sensor according to FIG 1
3 Section and top view of an adapter according to the invention

In 1 ist ein mechatronischer Strömungssensor 1 bestehend aus einem Sensorgehäuse 3 im eingebauten Zustand dargestellt. Das Sensorgehäuse 3 ist in ein ¾ Zoll Gewindeanschluss an einem Schrägsitzsensorgehäuse 100 eingeschraubt. Das Schrägsitzsensorgehäuse 100, das einem bekannten R3/4 Schrägsitzventilgehäuse, weist insgesamt drei Gewindeanschlüsse 102 auf. Die Strömungsrichtung des zu messenden flüssigen bzw. gasförmigen Mediums ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.In 1 is a mechatronic flow sensor 1 consisting of a sensor housing 3 shown in the installed state. The sensor housing 3 is in a ¾ inch threaded connection on a slanted seat sensor housing 100 screwed. The oblique seat sensor housing 100 , which is a well-known R3 / 4 angle seat valve housing, has a total of three threaded connections 102 on. The flow direction of the liquid or gaseous medium to be measured is indicated by an arrow.

Aus dem mit einem Deckel 5 verschlossenen Sensorgehäuse 3 ragt eine Wärmeleithülse 7, in der ein Anschlusskabel 200 geführt wird. Am Ende des Anschlusskabels 200 ist eine Elektronikmodul 300 mit integriertem Stecker vorgesehen.Out of the one with a lid 5 sealed sensor housing 3 protrudes a Wärmeleithülse 7 in which a connection cable 200 to be led. At the end of the connection cable 200 is an electronic module 300 provided with integrated plug.

In 2 ist eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen mechatronischen Strömungssensors gemäß 1 vergrößert dargestellt. An dem Sensorgehäuse 3, ist eine Führungsachse 10 angeordnet, die zu einem großen Teil aus dem Sensorgehäuse 3 herausragt. Auf der Führungsachse 10 ist ein Schiebeelement 12 verschiebbar gelagert. Das Schiebeelement 12 kann entgegen der Kraftwirkung einer Feder 14 in Richtung des Sensorgehäuses 3 verschoben werden. Das Schiebeelement 12 besteht aus einem Führungsrohr 16 aus Kupfer und einem Adapter 18 aus PPF. Im Adapter 18 wird ein Magnet 20 gehalten, der eine relativ hohe Curie-Temperatur besitzt.In 2 is a sectional view of the mechatronic flow sensor according to the invention according to 1 shown enlarged. On the sensor housing 3 , is a guide axis 10 arranged, which protrudes from the sensor housing 3 to a large extent. On the guide axis 10 is a sliding element 12 slidably mounted. The sliding element 12 can counteract the force of a spring 14 in the direction of the sensor housing 3 be moved. The sliding element 12 consists of a guide tube 16 made of copper and an adapter 18 from PPF. In the adapter 18 becomes a magnet 20 held, which has a relatively high Curie temperature.

Erfindungsgemäß weist der Adapter 18 einen erweiterten Bund 19 auf, der bis unmittelbar an die Wandung 110 des Schrägsitzsensorgehäuses reicht.According to the invention, the adapter 18 an extended fret 19 up, right up to the wall 110 of the oblique seat sensor housing is sufficient.

3 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Adapters 18. Randseitig weist der Bund 19 des Adapters 18 Ausnehmungen 19a auf. 3 shows an enlarged view of an adapter 18 , Edge side, the collar 19 of the adapter 18 recesses 19a on.

In die Führungsachse 10 ist die Wärmeleithülse 7 eingeschraubt. Im Innenraum am vorderen Ende der Wärmeleithülse 7 befindet sich ein Sensorelement 22. Das Sensorelement 22 besteht aus einer Sensorplatine 24, auf der ein GMR-Sensor angeordnet ist.In the leadership axis 10 is the heat conducting sleeve 7 screwed. In the interior at the front end of the Wärmeleithülse 7 there is a sensor element 22 , The sensor element 22 consists of a sensor board 24 on which a GMR sensor is arranged.

Wie aus der 2 ersichtlich ist, ist die Führungsachse 10 an ihrem vorderen Ende geschlossen. Zur Abdichtung des in das Schrägsitzsensorgehäuse 100 eingeschraubten Sensorgehäuses 3 dient ein O-Ring 26.Like from the 2 is apparent, is the guide axis 10 closed at its front end. For sealing in the oblique seat sensor housing 100 screwed sensor housing 3 serves an O-ring 26th

Das Sensorgehäuse 3 und die Führungsachse 10 sind aus einem schlecht wärmeleitenden Material PPS (Polypropylensulfid) mit einem Wärmeleitkoeffizient von ca. 0.3 W/K m. Das im Schrägsitzsensorgehäuse 100 strömende Medium umgibt die Führungsachse 10. Aufgrund der hohen Temperatur des Mediums bis zu 200°C wird trotz des schlechten Wärmeleitkoeffizienten von PPS Restwärme von der Führungsachse 10 in Richtung Wärmeleithülse 7 transportiert. Die Führungsachse 10 dient als thermischer Isolator.The sensor housing 3 and the guide axis 10 are made of a poorly heat-conductive material PPS (polypropylene sulfide) with a thermal conductivity of about 0.3 W / K m. That in the angle seat sensor housing 100 flowing medium surrounds the guide axis 10 , Due to the high temperature of the medium up to 200 ° C is despite the bad Thermal conductivity coefficient of PPS residual heat from the guide axis 10 in the direction of the heat-conducting sleeve 7 transported. The guide axis 10 serves as a thermal insulator.

Aufgrund des sehr hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten der Wärmeleithülse 7 wird die Wärme aber relativ gut zum Ende der Wärmeleithülse 7 abtransportiert, wo sie in die Umgebung nach außen abgeführt wird.Due to the very high thermal conductivity coefficient of the Wärmeleithülse 7 However, the heat is relatively good to the end of the Wärmeleithülse 7 transported away, where it is discharged into the environment to the outside.

Nachfolgend ist die Funktion des mechatronischen Strömungssensors näher erläutert. Durch das in dem Schrägsitzsensorgehäuse 100 strömende Medium (Flüssigkeit oder Gas) wird das Schiebeelement 12 je nach Strömungsgeschwindigkeit des Mediums mehr oder weniger in Richtung des Sensorgehäuses 3 gedrückt. Mit Hilfe des Sensorelementes 22 wird die Lage des Magneten 22 und damit die Position des Schiebeelements 12 auf der Führungsachse 10 erfasst und das entsprechende Messsignal über das Anschlusskabel 200 an die Elektronik 30 weitergeleitet. Der mechatronische Strömungssensor 1 kann als Strömungswächter bzw. Strömungsmesser arbeiten.The function of the mechatronic flow sensor is explained in more detail below. By in the oblique seat sensor housing 100 flowing medium (liquid or gas) becomes the sliding element 12 depending on the flow rate of the medium more or less in the direction of the sensor housing 3 pressed. With the help of the sensor element 22 becomes the location of the magnet 22 and thus the position of the sliding element 12 on the guide axis 10 detected and the corresponding measurement signal via the connection cable 200 to the electronics 30 forwarded. The mechatronic flow sensor 1 can work as a flow switch or flow meter.

Nachfolgend ist die Funktion der Erfindung näher erläutert.The function of the invention is explained in more detail below.

Der erweiterte Bund 19 dient als zusätzliche Führung des Schiebelements 12.The extended federation 19 serves as an additional guide of the sliding element 12 ,

Aufgrund eines relativ großen Spiels zwischen Führungsachse 10 und Führungsrohr 16, das bei Hochtemperaturanwendungen erforderlich ist, kann der Adapter nicht mehr bei bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten „flattern“ und das Messsignal bleibt bei allen Strömungsgeschwindigkeiten stabil.Due to a relatively large clearance between the guide axle 10 and guide tube 16 In high-temperature applications, the adapter can no longer "flutter" at certain flow velocities, and the measurement signal remains stable at all flow velocities.

Neben einem GMR- Sensor zur Erfassung der Position des Schiebeelements 12 sind alternativ auch andere Sensoren insbesondere auch induktive Sensoren denkbar.In addition to a GMR sensor for detecting the position of the sliding element 12 Alternatively, other sensors, in particular inductive sensors are conceivable.

Alternativ kann als Material PPE auch das Material PEEK für das Sensorgehäuse 3 und die Führungsachse 10 verwendet werden.Alternatively, as material PPE, the material PEEK for the sensor housing 3 and the guide axis 10 be used.

Die Erfindung eignet sich besonders gut für Hochtemperaturspritzgussvorrichtungen. Das Medium (Wasser, Öl oder Glykol) besitzt eine Temperatur von ca. 200° Celsius und hat dabei einen Druck von ca. 20 bar. Mit dem erfindungsgemäßen mechatronischen Strömungssensor 1 kann die Menge des strömenden Mediums genau erfasst und der Prozess entsprechend geregelt werden. Damit kann mit einem zusätzlichen Temperatursensor der Wärmeeintrag oder der Wärmeabtrag in das bzw. aus dem Spritzgusswerkzeug heraus genau bestimmt werden und damit der Spritzgussprozess optimiert werden.The invention is particularly well suited for high temperature injection molding equipment. The medium (water, oil or glycol) has a temperature of about 200 ° Celsius and has a pressure of about 20 bar. With the mechatronic flow sensor according to the invention 1 The amount of flowing medium can be detected exactly and the process can be regulated accordingly. In this way, with an additional temperature sensor, the heat input or the heat removal into and out of the injection molding tool can be precisely determined and thus the injection molding process can be optimized.

Mit der Erfindung sind sogar Anwendungen bis zu 250° Celsius möglich. Typische Leitungsquerschnitte sind ½" bis 2" mit einem Durchfluss von 4-200 l/min.With the invention even applications up to 250 ° C are possible. Typical pipe cross-sections are ½ "to 2" with a flow rate of 4-200 l / min.

Die erfindungsgemäßen Strömungssensoren sind besonders für Ventilblöcke bei Mehrkreis-Temperiersystemen geeignet, die z.B. bei der Fertigung von Karosserieteilen, die als Karbon-/Kunststoff-Verbund-Pressteile ausgebildet sind, eingesetzt werden.The flow sensors according to the invention are particularly suitable for valve blocks in multi-circuit tempering systems, e.g. in the manufacture of body parts, which are designed as carbon / plastic composite pressed parts are used.

In vorteilhafter Weise ist der Adapter aus Messing und strömungsseitig vorne hohl (4).Advantageously, the adapter is made of brass and flow side front hollow ( 4 ).

Dadurch ergibt sich eine Gewichtsersparnis. Insbesondere ist dann der Strömungssensor besser für unterschiedliche Einbaulagen vertikal bzw. horizontal geeignet.This results in a weight saving. In particular, the flow sensor is then better suited for different mounting positions vertically or horizontally.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004028759 [0002]
DE 102010042213 [0005]

Claims

Mechatronic flow sensor with a sensor housing (3) on which a guide axis (10) is arranged, on which a sliding element (12) is displaceably mounted against a spring force and a in the interior of the guide axis (10) arranged sensor element (22), the Flow rate of the medium to be measured dependent position of the sliding element (12) detected, characterized in that at the front end of the sliding element (12) an adapter (18) is provided which has an extended collar (19) which serves as a ring guide, wherein the Bund (19) edge-side a plurality of recesses (19a).