DE102021115573A1

DE102021115573A1 - Anordnung zum Schutz einer Sonsorvorrichtung

Info

Publication number: DE102021115573A1
Application number: DE102021115573.8A
Authority: DE
Inventors: Jeremiah Welch; Jason Blume; Carsten Dehoff; Jordi Basiana Martí
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2022-12-22
Also published as: EP4356038A1; CN117501039A; WO2022263022A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz einer Sensorvorrichtung (11) mit einem Rohr (10), das zum Transport eines Fluids ausgebildet ist, einer Sensorvorrichtung (11), die an einer Umfangsfläche des Rohrs (10) angeordnet ist und in thermischem Kontakt mit dem Rohr (10) steht, und einem Schutzelement (1) zum Schutz der Sensorvorrichtung (11) vor mechanischen Stößen und zur thermischen Isolierung der Vorrichtung gegenüber der Umgebung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz einer Sensorvorrichtung während der Messung und während des Transports sowie ein entsprechendes Schutzelement.
Die Messung einer Oberflächentemperatur in einer Hochtemperaturumgebung, wie sie bei Rohren in HLK-Anlagen üblich ist, stellt hohe Anforderungen an die Vorrichtungen. Die Sensorvorrichtung muss hohen Temperaturen von bis zu 200 °C standhalten und oft auch mit hoher Luftfeuchtigkeit und permanenten Vibrationen zurechtkommen, insbesondere bei Anwendungen im Automobilbereich.
Typische Anwendungen für die beschriebenen Sensorvorrichtungen sind Motoren oder Unterböden von Kraftfahrzeugen.
Wie die Sensorvorrichtungen vor Umwelteinflüssen wie Umgebungstemperatur, Luftströmung und insbesondere in Kraftfahrzeuganwendungen vor Schmutz- und Wasserspritzern geschützt werden können, wurde bisher kaum berücksichtigt und ist daher Aufgabe weiterer Erfindungen.
Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Probleme zumindest teilweise zu lösen.
Die vorliegende Erfindung umfasst in einem ersten Aspekt eine Anordnung zum Schutz einer Sensorvorrichtung. Die Sensorvorrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie die Temperatur eines Fluides bestimmt.
Die Anordnung umfasst ein Rohr, das für den Transport von Fluiden ausgelegt ist. Die Anordnung umfasst ferner eine Sensorvorrichtung, die an einer Umfangsfläche des Rohrs angeordnet ist. Die Sensorvorrichtung steht in thermischem Kontakt mit der Umfangsfläche des Rohrs.
Die Anordnung umfasst ferner ein Schutzelement zum Schutz der Sensorvorrichtung gegen mechanische Stöße und zur thermischen Isolierung der Vorrichtung gegen die Umgebung.
Die beschriebene Anordnung ist so konfiguriert, dass sie die Begrenzung von tangentialen, longitudinalen und radialen Bewegungen des Sensors entlang oder um das Rohr erleichtert.
Darüber hinaus ist das Schutzelement so konfiguriert, dass es die Sensorvorrichtung durch Abdecken schützt, wodurch die Sensorvorrichtung mechanisch robuster wird.
Darüber hinaus ist das Schutzelement so konfiguriert, dass es die Sensorvorrichtung vor Schmutz und Wassertropfen aus der Umgebung schützt.
Das Schutzelement kann mehrere Schichten umfassen, die die Sensorvorrichtung vor thermischen Einflüssen der Umgebung, wie z. B. Konvektionswärme und Wärmestrahlung, schützen. Das Schutzelement isoliert die Sensorvorrichtung thermisch.
Darüber hinaus kann das Schutzelement Schichten mit schallabsorbierenden Eigenschaften umfassen, die so gestaltet sind, dass sie den in der Umgebung hörbaren Lärm aus dem Rohr, insbesondere aus der Flüssigkeitsströmung im Rohr, begrenzen.
Das Schutzelement kann so konfiguriert sein, dass es wasserfest ist. In einer wasserfesten Ausführungsform kann das Schutzelement verhindern, dass Wassertropfen eine Oberfläche der Sensorvorrichtung erreichen. In anderen Ausführungsformen, die nicht vollständig wasserbeständig sind, kann das Schutzelement so dick gestaltet sein, dass Wassertropfen, die in das Schutzelement eindringen, entsprechend abgemildert werden, so dass die Wassertropfen keinen Einfluss auf die von der Sensorvorrichtung gemessene Temperatur haben.
In einer Ausführungsform umschließt das Schutzelement das Rohr mit der darauf angeordneten Vorrichtung. Insbesondere ist die Vorrichtung auf dem Rohr angeordnet. Das Schutzelement umschließt sowohl die Sensorvorrichtung als auch zumindest den Abschnitt des Rohres, an dem die Vorrichtung angeordnet ist.
Insbesondere kann das Schutzelement als Umhüllung ausgebildet sein, die mit der darauf angeordneten Vorrichtung um das Rohr gewickelt wird.
Diese Konfiguration ermöglicht einen automatisierten Installationsprozess. Robotermanipulatoren können eine Kraft auf einen ersten Abschnitt des Schutzelements und die darunter liegende Sensorvorrichtung ausüben, wenn ein zweiter Abschnitt des Schutzelements um die Vorrichtung oder um das Rohr mit der montierten Vorrichtung gewickelt wird.
Im Falle eines manuellen Herstellungsverfahrens wird der erste Abschnitt des Schutzelements mit dem Sensor vormontiert und anschließend ein zweiter Abschnitt des Schutzelements von Hand kontrolliert um das Rohr und/oder die Vorrichtung gewickelt.
Das Schutzelement kann aus einem Schichtaufbau bestehen, der zusätzlich in verschiedene Teile gegliedert ist, wobei die Schichten unterschiedlichen Materialien umfassen können.
In einer Ausführungsform kann mindestens eine Schicht, die als Basisschicht bezeichnet wird, durchgehend im gesamten Schutzelement, umfassend alle Teile des Elements, angeordnet sein.
Alle weiteren Schichten werden auf dieser Basisschicht oder auf darauf aufgebrachten Schichten angebracht. Die Anzahl der gestapelten Schichten ist nicht begrenzt.
Das Schutzelement ist als Platte ausgebildet, die die genannten Schichten umfasst. Dies bedeutet, dass die Abmessungen des plattenförmigen Schutzelements in den Richtungen senkrecht zur Stapelrichtung viel größer sind als die Abmessungen der Platte in der Stapelrichtung der Schichten.
Das Schutzelement und seine Schichten sind flexibel und bestehen aus flexiblen Materialien. Beispiele für diese Materialien sind textile oder nichttextile Gewebe, Schaumstoffe oder Kunststoffe und andere organische Materialien.
In einer Ausführungsform ist die Sensorvorrichtung ein Temperatursensor. Der Temperatursensor kann so konfiguriert sein, dass er die Temperatur der Rohroberfläche misst.
Die Sensorvorrichtung kann als herkömmlicher Temperatursensor mit bekanntem Aufbau ausgeführt sein. In einer Ausführungsform ist der Temperatursensor zur Messung der Temperatur einer Rohroberfläche, insbesondere der Rohroberfläche eines Rohres in einer HLK-Anlage, geeignet.
In einer Ausführungsform wird die Sensorvorrichtung, insbesondere der Temperatursensor, mittels eines Befestigungselements am Rohr angebracht.
Das Befestigungselement kann aus einer breiten Palette von Elementen wie Metallschellen, Kunststoffschellen, mechanischen Reißverschlüssen oder ähnlichen Grundbefestigungselementen usw. ausgewählt werden.
In einer Ausführungsform ist das Rohr in einer HLK-Anlage angeordnet. HLK bedeutet Heizung, Lüftung, Kühlung und Klimatisierung. Das Rohr ist als Rohr für den Transport von flüssigen oder gasförmigen Fluiden konfiguriert.
Erhitzte Flüssigkeiten zum Heizen oder gekühlte Flüssigkeiten zur Klimatisierung temperieren das umgebende Rohr. Daher kann die äußere Oberfläche des Rohrs eine andere Temperatur als die Umgebung haben. Die Sensorvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie diese Temperatur der Rohroberfläche misst.
Das Schutzelement deckt zumindest die Sensorvorrichtung und den umgebenden Abschnitt des Rohres ab, um die Vorrichtung und den umgebenden Abschnitt vor mechanischen Stößen zu schützen und Beschädigungen zu verhindern und den Abschnitt thermisch zu isolieren, um korrekte Messwerte zu erhalten.
In einer Ausführungsform umfasst das Schutzelement zwei verschiedene Teile. Die Teile können entlang einer Falte verbunden sein.
Ein erster Teil umfasst eine Klebeschicht zur Befestigung des Schutzelements an der Sensorvorrichtung, und ein zweiter Teil bedeckt den gesamten Umfang des Rohrs und der auf dem Rohr angeordneten Vorrichtung. Insbesondere ist der zweite Teil um den gesamten Umfang des Rohrs und um die Vorrichtung gewickelt, um die Vorrichtung mechanisch zu schützen und thermisch zu isolieren. Das Schutzelement deckt mindestens einen Abschnitt des Rohrs ab, der an die Sensorvorrichtung angrenzt.
Der erste Teil kann eine auf der Basisschicht aufgebrachte Klebeschicht umfassen, die mit der Sensorvorrichtung, insbesondere dem Temperatursensor, verklebt wird.
Der erste Teil hat eine kleinere Oberfläche als der zweite Teil.
Der zweite Teil, der mit dem ersten Teil zumindest durch die Basisschicht verbunden ist, ist um die auf dem Rohr montierte Vorrichtung gewickelt und bildet dabei mindestens eine zylindrisch geformte Umhüllung, die die Vorrichtung und den angrenzenden Rohrabschnitt bedeckt.
In dieser Ausführungsform kann der zweite Teil des Schutzelements eng an der Außenfläche des Rohrs anliegen oder direkt um diese herum verlaufen.
Das Schutzelement wird in tangentialer Richtung zur Rohraußenfläche um das Rohr und die Vorrichtung gewickelt.
Der erste Teil und der zweite Teil des Schutzelements können in Längsrichtung des Rohrs unterschiedliche Abmessungen haben.
In der Längsrichtung kann der zweite Teil länger sein als der erste Teil.
Der zweite Teil kann mehrfach um das Rohr gewickelt werden, wodurch die auf dem Rohr montierte Vorrichtung vollständig abgedeckt und gegen Umwelteinflüsse geschützt wird.
Der zweite Teil kann so oft wie nötig um das Rohr und die Vorrichtung gewickelt werden, um eine ausreichende thermische Isolierung und Schutz gegen mechanische Stöße zu gewährleisten.
In einer Ausführungsform wird das Schutzelement durch eine Klebeverbindung zwischen einer Klebeschicht des zweiten Teils und der Umfangsfläche des Rohrs am Rohr befestigt.
Der zweite Teil des Schutzelements kann mehrfach um das Rohr gewickelt werden. Diese mehreren Windungen des umwickelten Schutzelements werden durch Klebeverbindungen miteinander verbunden, die zwischen der äußeren Umfangsfläche jeder inneren Windung und einer Klebeschicht einer entsprechenden äußeren Windung angeordnet sind. Die erste Windung des Schutzelements kann eng an der Rohroberfläche und an der Vorrichtung anliegen und haftet mit ihrer Klebeschicht am Rohr.
Der zweite Teil kann auch um den ersten Teil gewickelt und mit diesem verklebt werden.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Schutzelement einen dritten, anderen Teil, der verhindert, dass eine Klebeschicht des zweiten Teils am Rohr haftet. Insbesondere verhindert der dritte Teil, dass ein darüberliegender Abschnitt der Klebeschicht des zweiten Teils auf dem Rohr haftet. Der darüberliegende Abschnitt liegt über dem dritten Teil. Ein vorstehender Abschnitt kann über den dritten Teil hinausragen.
Der dritte Teil ist zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Schutzelements angeordnet. Der erste und der dritte Teil können entlang einer Falte verbunden sein. Der dritte und der zweite Teil können entlang einer zweiten Falte verbunden sein. Die beiden Falten sind an gegenüberliegenden Enden des dritten Teils angeordnet. Der erste und der zweite Teil sind nicht direkt miteinander verbunden, da der dritte Teil zwischen ihnen angeordnet ist.
Das Schutzelement kann ein einziges Gewebe umfassen, das aus verschiedenen Teilen und Lagen zusammengesetzt ist. Das Gewebe kann in eine individuelle Form geschnitten werden, die die Teile definiert.
Jede Lage des Gewebes kann sich über das gesamte Gewebe erstrecken und jeden Teil des Gewebes umfassen.
In einigen Ausführungsformen können mehrere Schichten nur in bestimmten Teilen vorhanden sein.
Mindestens eine Basisschicht kann sich über das gesamte Gewebe erstrecken. Zusätzlich können optionale Schutz- und Adsorptionsschichten auf den zweiten Teil oder auf das gesamte Gewebe aufgebracht werden. Gegenüber der Schutzschicht kann zumindest auf dem ersten und dem zweiten Teil eine Klebeschicht aus einem Klebematerial aufgebracht werden.
In einer Ausführungsform wird auch auf den zweiten Teil eine Klebeschicht aufgetragen. Die Klebeschicht auf dem dritten Teil, auf dem ersten Teil und auf dem zweiten Teil kann eine durchgehende Klebeschicht sein. In dieser Ausführungsform kann auf die Klebeschicht im Bereich des zweiten Teils eine weitere, nichtklebende Schicht aufgebracht werden, um zu verhindern, dass der zweite Teil am Rohr festklebt. Diese Antihaftschicht kann dieselben Materialien umfassen wie die Basisschicht. Mögliche Materialien sind z.B. flexible Schäume, textile Gewebe, Papier oder Kunststoffe.
In einer Ausführungsform ist der dritte Teil eng an der Umfangsfläche des Rohrs angebracht, wodurch die auf dem Rohr montierte Vorrichtung geschützt und ihre Bewegung verhindert wird.
Unerwünschte Bewegungen werden durch die Kompression des dritten Teils, der um das Rohr und die Vorrichtung gewickelt ist, verhindert.
In einer Ausführungsform ist das Schutzelement durch eine Klebeverbindung zwischen der Klebeschicht des zweiten Teils und einer Umfangsfläche des dritten Teils an dem Rohr befestigt.
Da der zweite Teil um den dritten Teil gewickelt ist und mit dem dritten Teil verklebt ist, kann das Schutzelement nicht abgewickelt werden und die Kompression wird aufrechterhalten, so dass das Schutzelement an seinem Platz bleibt.
In einer Ausführungsform kann der dritte Teil in Längsrichtung eine geringere Länge haben als der zweite Teil. Daher sind die Endstücke des zweiten Teils, die über dem dritten Teil stehen, an der Umfangsfläche des Rohrs festgeklebt, um das Schutzelement am Rohr zu befestigen. In diesem Fall werden alle Bewegungen des Schutzelements verhindert.
In einer Ausführungsform umfasst der erste Teil eine Klebeschicht, die auf die Sensorvorrichtung geklebt wird.
Mit dem ersten Teil wird das Schutzelement an der Sensorvorrichtung befestigt.
Der erste Teil kann so gestaltet sein, dass er Teilkomponenten der Vorrichtung mechanisch miteinander verbindet. Die Fixierung erfolgt, indem die Klebeschicht des ersten Teils wie ein Klebeband auf benachbarte Komponenten der Sensorvorrichtung aufgebracht wird, die zuvor nur lose miteinander verbunden sind. Insbesondere kann der erste Teil die Sensorvorrichtung und das Befestigungselement, z. B. eine Metall- oder Kunststoffschelle, miteinander verbinden.
In einer Ausführungsform umfasst das Schutzelement mehreren Schichten, die in radialer Richtung zur Rohroberfläche gestapelt sind, wobei eine von den Klebeschichten verschiedene Basisschicht in allen Teilen gleichmäßig ausgebildet ist.
Die Schichten können wie zuvor beschrieben konfiguriert werden.
In einer Ausführungsform umfasst der zweite Teil eine Schutzschicht, die auf der der Klebeschicht gegenüberliegenden Basisschicht aufgebracht ist und dazu dient, die Vorrichtung vor äußeren Stößen zu schützen.
Zusätzlich zu einer ersten Schutzschicht kann der zweite Teil des Schutzelements weitere Schichten umfassen, die unterschiedliche Funktionen bieten können. Mögliche Funktionen sind Wärmedämmung, Geräuschunterdrückung, Absorption mechanischer Stöße, Schutz vor Wasser und Feuchtigkeit usw.
In einer Ausführungsform kann eine einzige Schutzschicht oder die Basisschicht selbst alle erforderlichen Funktionen aufweisen. Daher können keine zusätzlichen Schutzschichten erforderlich sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung, die für den Schutz einer Sensorvorrichtung während deren Transports konfiguriert ist.
Die Anordnung umfasst eine Sensorvorrichtung und ein Schutzelement, das um die Sensorvorrichtung gewickelt ist. Das Schutzelement umfasst einen ersten Teil, der an der Sensorvorrichtung befestigt ist, und einen zweiten Teil, der um die Sensorvorrichtung gewickelt ist.
Das Schutzelement schützt die Sensorvorrichtung vor mechanischen Stößen aus der Umgebung. Darüber hinaus kann das Schutzelement zur thermischen Isolierung der Sensorvorrichtung dienen.
Das Schutzelement kann wie zuvor im ersten Aspekt der Erfindung beschrieben konfiguriert sein. Die Sensorvorrichtung kann auch wie zuvor beschrieben konfiguriert sein. Die Anordnung, die das Schutzelement und die Sensorvorrichtung umfasst, kann gemäß jeder oben beschriebenen Ausführungsform konfiguriert sein.
Das Schutzelement bietet einen mechanischen Schutz für die Sensorvorrichtung, wenn sie auf eine bestimmte Weise verpackt ist. Insbesondere ist das Schutzelement an einem ersten Teil durch eine Klebeschicht an der Sensorvorrichtung befestigt. Ein zweiter und ein optionaler dritter Teil des Schutzelements sind lose um die Sensorvorrichtung gewickelt.
Die lose Packung wird durch ein Befestigungselement in Form gehalten. Bei dem Befestigungselement kann es sich um einen Gummiring, eine Klammer, einen Blister, einen Klebepunkt oder eine Schachtel handeln, die zur Aufnahme der Anordnung konfiguriert ist.
Der zweite und der dritte Teil können Klebeschichten enthalten. In der beschriebenen Anordnung sind die Klebeschichten dieser Teile durch eine zusätzliche nichtklebende Schicht abgedeckt.
Die nichtklebende Schicht ist so gestaltet, dass sie entfernt werden kann. Die nichtklebende Schicht kann ein nichtklebendes Material wie Papier, Textilgewebe, Kunststoff usw. umfassen.
Durch die beschriebene Anordnung der Sensorvorrichtung können Blisterschalen während des Transports vermieden werden und die Sensorvorrichtung kann als Massengut versandt werden.
Das Schutzelement kann als Bandage mit einer beliebigen Anzahl von Windungen konfiguriert sein, die die Sensorvorrichtung während des Transports schützt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Schutzelement, das zwei verschiedenen Teile umfasst.
Ein erster Teil umfasst eine erste Klebeschicht, die so konfiguriert ist, dass sie an einer Sensorvorrichtung klebend befestigt werden kann.
Ein zweiter Teil umfasst eine zweite Klebeschicht, wobei der zweite Teil so konfiguriert ist, dass er die Vorrichtung abdeckt, um die Vorrichtung gegen äußere mechanische Einwirkungen zu schützen und sie thermisch von der Umgebung zu isolieren.
Der zweite Teil hat eine größere Oberfläche als der erste Teil. Insbesondere kann der zweite Teil um die Vorrichtung gewickelt sein.
In einer Ausführungsform umfasst das Schutzelement einen dritten unterschiedlichen Teil, der durchgängig zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er mit der Vorrichtung um das Rohr gewickelt wird, wobei der zweite Teil um eine Umfangsfläche des dritten Teils gewickelt wird, die klebend an dem dritten Teil befestigt ist.
Das Schutzelement kann wie oben im ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Ähnliche oder scheinbar identische Elemente in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figuren und die Proportionen in den Figuren sind nicht skalierbar. Die Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Die Figuren zeigen:

1 zeigt eine erste Ausführungsform des Schutzelements in einer perspektivischen Ansicht.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Schutzelements in einer perspektivischen Ansicht.
3 zeigt die zweite Ausführungsform des Schutzelements in einer Seitenansicht.
4 zeigt die zweite Ausführungsform des Schutzelements in der Draufsicht.
5 zeigt eine erste Ausführungsform einer Anordnung, die das Schutzelement, eine Sensorvorrichtung und ein Rohr umfasst.
6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Anordnung, die das Schutzelement, eine Sensorvorrichtung und ein Rohr umfasst.

Das Schutzelement kann ein Stück Gewebe umfassen, das in einer bestimmten Form zugeschnitten ist, die einzelne Teile aufweist und mehrere Schichten umfasst.
Das in 1 gezeigte Schutzelement 1 umfasst zum Beispiel zwei Teilen 2 und 3 und mehrere Schichten.
Die beiden Teile sind miteinander verbunden und aus einem Stück Gewebe gefertigt. Das gesamte Gewebe umfasst mindestens zwei Schichten, eine Basisschicht 4 aus einem flexiblen Material wie Textilgewebe, Kunststoff oder Schaumstoff und eine auf der Basisschicht 4 aufgebrachten Klebeschicht 5 aus einem (organischen) Klebematerial.
In diesem Beispiel hat der erste Teil 2 eine rechteckige Form. Die Oberfläche des ersten Teils 2 ist deutlich kleiner als die Oberfläche des zweiten Teils 3. Der erste Teil 2 ist so konfiguriert, dass es auf eine Sensorvorrichtung geklebt werden kann. Dabei ist der erste Teil 2 in der Lage, verschiedene lose gestapelte Teilkomponenten der Sensorvorrichtung miteinander zu verbinden. In diesem Fall funktioniert die Klebeschicht 5 des ersten Teils 2 ähnlich wie ein Klebeband.
Der zweite Teil 3 ist so konfiguriert, dass er um die Vorrichtung oder ein Rohr gewickelt werden kann, wobei die Vorrichtung in tangentialer Richtung auf dem Rohr montiert ist. Der erste Teil 2 und der zweite Teil 3 sind in tangentialer Richtung nebeneinanderliegend verbunden.
Die Klebeschicht 5 des zweiten Teils 3 ist so konfiguriert, dass sie an der äußeren Umfangsfläche des Rohrs haftet, wodurch das Schutzelement 1 und die Sensorvorrichtung am Rohr befestigt werden.
In einer Längsrichtung senkrecht zur Tangentialrichtung hat der zweite Teil 3 eine längere Abmessung als der erste Teil 2. Da der erste Teil 2 so konfiguriert ist, dass er an die Sensorvorrichtung geklebt wird, ist der zweite Teil 3 so konfiguriert, dass er die gesamte Sensorvorrichtung und angrenzende Abschnitte des Rohrs abdeckt.
Außerdem umfasst der zweite Teil 3 mindestens eine Schutzschicht 6, die auf einer der Klebeschicht 5 gegenüberliegenden Seite der Basisschicht 4 aufgebracht ist.
Die Schutzschicht 6 schützt das Schutzelement 1 und damit die Sensorvorrichtung vor mechanischen Umwelteinflüssen. Darüber hinaus kann die Schutzschicht 6 geräuschunterdrückende, thermisch isolierende oder ähnliche Funktionen haben. Mögliche Funktionen von optionalen Mehrfachschutzschichten 6 werden im Folgenden detailliert beschrieben.
In den 2, 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform des Schutzelements 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die zweite Ausführungsform ist ähnlich aufgebaut wie die erste Ausführungsform. Im folgenden Text werden nur neue oder abweichende Merkmale beschrieben.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform umfasst die zweite Ausführungsform des Schutzelements 1 einen dritten Teil 7, der zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 3 des Schutzelements 1 angeordnet ist.
Die Basisschicht 4 ist nach wie vor durchgängig über das gesamte Schutzelement 1 ausgebildet. Im Unterschied zum ersten und zweiten Teil 3 ist im dritten Teil 7 keine Klebeschicht 5 auf der Basisschicht aufgebracht.
In weiteren Ausführungsformen kann auf dem dritten Teil 7 eine Klebeschicht 5 aufgebracht sein, die jedoch durch eine zusätzliche nichtklebende Schicht abgedeckt sein kann. Daher kann der dritte Teil 7 keine Klebeverbindungen mit anderen nichtklebenden Oberflächen eingehen.
Die Abmessung des dritten Teils 7 in Längsrichtung ist länger als die des ersten Teils, aber kürzer als diejenige des zweiten Teils.
Nach der Befestigung an der Sensorvorrichtung durch die Klebeschicht 5 des ersten Teils 2 kann der dritte, nichtklebende Teil um die Vorrichtung oder um das Rohr und die Vorrichtung gewickelt werden, um die Vorrichtung abzudecken und zu schützen.
Im nächsten Schritt wird der zweite Teil 3 mit seiner Klebeschicht 5 um den dritten Teil 7 gewickelt und mit dem dritten Teil 7 verklebt. Der über den dritten Teil 7 hinausragende Abschnitt des zweiten Teils 3 kann mit dem Rohr verklebt werden, wodurch das Schutzelement 1 in einer vorgegebenen Position am Rohr befestigt wird.
Die Umgebung, in der der Sensor installiert ist, kann ein geschützter Bereich sein oder kann extremen Bedingungen ausgesetzt sein, wie z. B. am Fahrgestell oder im Motor eines Kraftfahrzeugs.
Im letztgenannten Fall muss der mechanische Schutz der Sensorvorrichtung aus mehreren Gründen erhöht werden. Zum Beispiel sollte die Sensorvorrichtung vor Luftströmungen und Fremdkörpern wie kleinen Steinen, Stöcken, Wassertropfen usw. geschützt werden.
Die Menge des umwickelten Materials des zweiten und dritten Teils 7 kann individuell angepasst werden. Mit anderen Worten, die Anzahl der Windungen des Schutzelements 1 und die Anzahl der Schichten in den Teilen, die die Windungen bilden, sowie die Dicke jeder Schicht können für das gewünschte Schutzniveau und die gewünschte Anwendung angepasst werden.
Insbesondere der zweite Teil 3 ist ein anpassbarer Teil, der in der Dicke oder Länge (Anzahl der Windungen) vergrößert werden kann und dessen Material ausgetauscht werden kann, um verschiedene Arten und Niveaus von Schutz zu bieten.
Die Schichten können beispielsweise einen mechanischen Schutz bieten und als Abdeckung gegen Verunreinigungen, einschließlich Wassertropfen, dienen, die die Temperaturmessungen der darunterliegenden Sensorvorrichtung verändern könnten.
Eine weitere Anwendung der Schutzschichten 6 im zweiten Teil 3 kann darin bestehen, Hitzewellen zu reflektieren. Solche Hitzewellen können z. B. von einer nahe gelegenen Wärmequelle erzeugt werden. Durch die Reflexion der Wellen ermöglicht die Schutzschicht 6 die genaue Messung der Temperatur eines durch das Rohr fließenden Fluids durch Messung der thermisch isolierten Oberfläche des Rohrs.
Eine maßgeschneiderte Wärmereflexionsschicht kann mit thermischen Isolationseffekten gekoppelt werden.
Zusätzlich sorgen die umwickelten Windungen des zweiten und/oder dritten Teils 7 für eine thermische Isolierung.
Insbesondere kann die Wärmeleitfähigkeit der Klebeschicht des zweiten Teils 3 so niedrig und die thermische Masse der Klebeschicht so hoch sein, dass die eingeschlossene Sensorvorrichtung im Wesentlichen thermisch von der Umgebung isoliert ist, so dass die Oberflächentemperatur des Rohrs hauptsächlich durch ein Fluid im Rohr und nicht durch die Umgebung beeinflusst wird. Der Einfluss von Luft, die über die Außenfläche des Schutzelements 1 strömt, kann vernachlässigt werden.
Die von der Sensorvorrichtung gemessene Temperatur kann dann einen genauen Messwert für die Oberflächentemperatur des Rohrs liefern, wie zuvor beschrieben.
Bei Anwendungen oder an Orten, an denen hörbare Vibrationen übertragen werden können und von Belang sind, kann die äußerste Schicht des zweiten Teils 3 eine Schicht sein, die geräuschabsorbierende Eigenschaften aufweist und den hörbaren Umgebungslärm begrenzt, der ansonsten in diesem Teil der Anwendung nicht verhindert werden würde.
In anderen Ausführungsformen können mehrere geräuschunterdrückende Schichten vorgesehen sein.
An Stellen, an denen die Sensorvorrichtung sichtbar ist, können zusätzliche Außenschichten gewählt werden, um die gewünschten Funktionen des Endproduktintegrators zu ermöglichen.
Die 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer Anwendung zur Temperaturerfassung. Auf dem Rohr 10 ist eine Sensorvorrichtung 11 angebracht. Im vorliegenden Beispiel ist die Sensorvorrichtung 11 ein Temperatursensor. Die Sensorvorrichtung 11 ist über einen elektrischen Leiter 12 elektrisch verbunden.
Der Temperatursensor 11 ist mit einer Metallschelle 13 an dem Rohr 10 befestigt. Anstelle der Metallschelle 13 können auch Kunststoffschellen, mechanische Kabelbinder oder ein anderes Befestigungselement verwendet werden. Der Temperatursensor 11 und die Schelle 13 sind nur lose zusammengefügt.
Um die lose miteinander verbundene Sensorvorrichtung 11 und die Schelle 13 zu befestigen, wird der erste Teil 2 des Schutzelements 1, wie in 1 oder 2 dargestellt, auf die Sensorvorrichtung 11 und die Schelle 13 geklebt, wodurch sie durch ihre Klebeschicht miteinander verbunden werden.
Die Metallschelle 13 wird um das Rohr 10 geklemmt, wodurch die Sensorvorrichtung 11 radial am Rohr 10 befestigt wird. Ohne das umgeschlagene Schutzelement 1 können die Schelle 13 und die Sensorvorrichtung 11 weiterhin in tangentialer oder longitudinaler Richtung entlang des Rohres 10 bewegt werden.
Der zweite Teil 3 und der dritte Teil 7 des Schutzelements 1 werden um das Rohr 10 mit der darauf montierten Vorrichtung gewickelt, wodurch die Vorrichtung und der angrenzende Abschnitt des Rohrs 10 vor Umwelteinflüssen geschützt werden.
Dabei ist der dritte Teil 7 optional und kann nur in bestimmten Ausführungsformen konfiguriert werden. Der dritte Teil 7 schützt die darunter liegende Sensorvorrichtung 11 und das Rohr 10 vor dem Kontakt mit dem Klebematerial des zweiten Teils 3, das im thermischen Verbindungsbereich um die Sensorvorrichtung 11 nicht zulässig ist.
Klebematerial darf sich nicht im thermischen Verbindungsbereich befinden, da solches Material und Ablagerungen, die vom Klebematerial eingeschlossen werden könnten, die thermische Verbindung zwischen der Sensorvorrichtung 11 und der Oberfläche des Rohrs 10 verschlechtern können, da die dazwischen liegende Kontaktfläche verkleinert wird und/oder ein Bereich mit geringer Wärmeleitfähigkeit entsteht. Dadurch würde sich die thermische Ansprechzeit der Vorrichtung insgesamt verschlechtern.
Insbesondere wenn die Wartungsfreundlichkeit eine Anforderung ist, ist die Einführung des dritten Teils 7 eine Option, um einen 360-Grad-Schutz vor anhaftendem Material um die Sensorvorrichtung 11 und das Rohr 10 herum zu bieten.
Eine entsprechend konfigurierte Anordnung könnte von einem Bediener leicht entfernt oder ausgetauscht werden, ohne die thermische Verbindung zwischen der Sensorvorrichtung 11 und dem Rohr 10 zu beeinflussen.
In der umwickelten Konfiguration ist die Klebeschicht 5 des zweiten Teils wie oben beschrieben mit dem dritten Teil 7 verklebt. Da der zweite Teil 3 in Längsrichtung länger ist als der dritte Teil 7, wird es auch an seinen überstehenden Abschnitten an der Oberfläche des Rohres 10 haftend befestigt.
Diese Klebeverbindung schränkt die lineare Bewegung der darunter liegenden Sensorvorrichtung 11 ein, da sie die tangentialen und longitudinalen Bewegungswege der Sensorvorrichtung 11 blockiert.
Auf die gleiche Weise wird radiale Bewegung blockiert.
Die Bereitstellung einer Anordnung aus einem Temperatursensor 11, der an einem Rohr 10 angebracht werden kann, und einem Schutzelement 1, das aneinander befestigt ist, bietet mehrere Vorteile. Bei dem Rohr 10 kann es sich um ein Rohr 10 zum Heizen oder Kühlen von Fluiden handeln, das in einem HLK-System angeordnet sein kann.
Ein erster Vorteil besteht darin, dass die Verantwortung des Kunden für die Gestaltung reduziert wird.
Zweitens wird der Temperierungseffekt des Luftstroms wie zuvor beschrieben eliminiert.
Darüber hinaus ist die Wärmeleitfähigkeit der Klebeschicht so gering und ihre thermische Masse so hoch, dass die von innen umhüllte Sensorvorrichtung 11 im Wesentlichen thermisch von der Umgebung isoliert ist.
Das Schutzelement 1 verhindert die Oberflächenkonvektion an einer Außenfläche der Sensorvorrichtung 11.
Außerdem wird der thermische Einfluss von Wassertropfen erheblich reduziert, da kein direkter Kontakt der Wassertropfen mit der Sensorvorrichtung 11 möglich ist.
Die Wassertropfen müssten das Schutzelement 1 erst sättigen. Während dieses Zeitraums ändern die Wassertropfen ihre Temperatur, bevor sie die Oberfläche des Temperatursensors erreichen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Schutzelement 1 sogar wasserdichte Schichten, so dass ein Regenschirmeffekt erzielt werden kann.
In einer zweiten Ausführungsform der Anordnung, die der ersten Ausführungsform ähnelt und in der 6 dargestellt ist, entfällt die Metallschelle 13. Alternativ kann auch ein anderes Befestigungselement wie eine Kunststoffschelle oder ein Gummiring verwendet werden, wie oben erwähnt.
In dieser zweiten Ausführungsform wird die Sensorvorrichtung 11 lediglich durch das Befestigungselement am Rohr 10 befestigt.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst eine Anordnung eine Sensorvorrichtung 11 und ein Schutzelement 1, aber kein Rohr. Diese Anordnung kann z. B. für den Transport der Sensorvorrichtung 11 verwendet werden.
Ähnlich wie bei den zuvor besprochenen Ausführungsformen wird bei dieser Montage der erste Teil 2 des Schutzelements 1 auf die Sensorvorrichtung geklebt, um die Teilkomponenten der Sensorvorrichtung miteinander zu verbinden.
In diesem Fall kann der Temperatursensor 11 mit dem Schutzelement 1 geliefert werden, das durch die Klebeschicht 5 des ersten Teils 2 vormontiert ist. Diese Klebeschicht 5 fixiert die Teilkomponenten des Temperatursensors miteinander, da sie eine Haltekraft in Form von Scherkraft und Schälhaftung zwischen dem klebenden Teil und jeder einzelnen Komponente bietet.
Nachdem der erste Teil 2 an der Sensorvorrichtung 11 befestigt wurde, wird der verbleibende Abschnitt des Schutzelements 1 radial um die Vorrichtung gewickelt, so dass sich die Vorrichtungen nicht mehr ineinander verfangen können und jede einzelne umwickelte Vorrichtung gepolstert gelagert ist.
Die Festigkeit der Befestigung der Sensorvorrichtung 11 wird dann einerseits durch die Haftung zwischen den Teilkomponenten und der Klebeschicht 5 des ersten Teils 2 und andererseits durch die Zugfestigkeit der Windungen des zweiten und dritten Teils 7 des Schutzelements 1 bestimmt.
Nachdem die Sensorvorrichtung 11 auf diese Weise eingewickelt wurde, kann die Position der Anordnung auf verschiedene Weise gesichert werden, u. a. durch Fixierung mit einem Klebepunkt, einem Gummiband oder durch Einbetten der Anordnung in einen Hohlraum einer Blisterschale, um die Verpackung während des Transports an ihrem Platz zu halten.
Die beschriebene Anordnung des letzten Aspekts hat Vorteile bei der Montage der Anordnung auf einem Rohr 10.
Im Falle einer manuellen Montage wird die manuelle Installation einer Sensorvorrichtung 11 durch das vormontierte Schutzelement 1 (das durch die Klebeschicht des ersten Teils 2 an der Sensorvorrichtung 11 befestigt ist) erleichtert. Nachdem die Anordnung aus Sensorvorrichtung 11 und Schutzelement 1 in tangentialer Ausrichtung am Rohr 10 befestigt ist, erleichtert diese Vorfixierung das kontrollierte Umwickeln des zweiten und dritten Teils 7 von Hand.
Im Falle eines automatisierten Prozesses wird der erste Teil 2 als Ausgangspunkt des Umhüllungsprozesses definiert. Robotermanipulatoren können eine Kraft auf den ersten Teil 2 und die darunter liegende Sensorvorrichtung 11 ausüben, den zweiten und den optionalen dritten Teil 7 um das Rohr 10 wickeln und dann eine weitere Kraft auf diese Teile ausüben, um eine druckaktivierte Klebefixierung zu aktivieren.
Mit dieser Automatisierungstechnik kann kontrolliert sichergestellt werden, dass die druckaktivierten Klebeschichten in allen Teilen gleichmäßig aktiviert werden.
Bezugszeichenliste

1: Schutzelement
2: erster Teil
3: zweiter Teil
4: Basisschicht
5: Klebeschicht
6: Schutzschicht
7: dritter Teil
10: Rohr
11: Sensorvorrichtung
12: elektrischer Leiter
13: Schelle

Claims

Anordnung zum Schutz einer Sensorvorrichtung (11), die ein Rohr (10), das für den Transport eines Fluides konfiguriert ist, eine Sensorvorrichtung (11), die auf einer Umfangsfläche des Rohrs (10) und in thermischem Kontakt mit dem Rohr (10) angeordnet ist, und ein Schutzelement (1) zum Schutz der Sensorvorrichtung (11) gegen mechanische Stöße und zur thermischen Isolierung der Vorrichtung gegenüber der Umgebung umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Schutzelement (1) das Rohr (10) und die an dem Rohr (10) angeordnete Vorrichtung umschließt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Sensorvorrichtung (11) ein Temperatursensor ist, der zur Messung der Temperatur der Rohroberfläche konfiguriert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Rohr (10) in einem Heizungs-, Lüftungs- oder Kühlungs- und Klimasystem angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Schutzelement (1) zwei verschiedene Teile umfasst: einem ersten Teil (2) mit einer Klebeschicht (5) zur Befestigung des Schutzelements (1) an der Sensorvorrichtung (11) und einem zweiten Teil (3), der um den gesamten Umfang des Rohrs (10) und um die auf dem Rohr (10) angeordnete Vorrichtung (11) gewickelt ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei das Schutzelement (1) durch eine Klebeverbindung zwischen einer Klebeschicht (5) des zweiten Teils (3) und der Umfangsfläche des Rohrs (10) an dem Rohr (10) befestigt ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Schutzelement (1) einen dritten unterschiedlichen Teil umfasst, der verhindert, dass ein darüberliegender Abschnitt einer Klebeschicht (5) des zweiten Teils (3) am Rohr (10) haftet.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei der dritte Teil (7) direkt an der Umfangsfläche des Rohrs (10) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Schutzelement (1) durch eine Klebeverbindung zwischen der Klebeschicht (5) des zweiten Teils (3) und einer Umfangsfläche des dritten Teils (7) an dem Rohr (10) befestigt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der erste Teil (2) eine Klebeschicht (5) aufweist, die mit der Sensorvorrichtung (11) verklebt ist.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Teilkomponenten der Vorrichtung durch die Klebeschicht (5) des ersten Teils (2) mechanisch miteinander verbunden sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei das Schutzelement (1) mehrere, in radialer Richtung zur Rohroberfläche gestapelte Schichten umfasst, wobei eine von den Klebeschichten (5) verschiedene Basisschicht (4) in allen Teilen durchgehend ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der zweite Teil (3) eine Schutzschicht (6) umfasst, die gegenüber der Klebeschicht (5) auf der Basisschicht (4) gestapelt ist und so konfiguriert ist, dass sie die Vorrichtung vor äußeren Stößen schützt.
Anordnung, die für den Schutz einer Sensorvorrichtung (11) während deren Transports konfiguriert ist und die Sensorvorrichtung (11) und ein Schutzelement (1) umfasst, wobei das Schutzelement (1) einen ersten Teil (2), der an der Sensorvorrichtung (11) befestigt ist, und einen zweiten Teil (3), der um die Sensorvorrichtung (11) gewickelt ist, zum Schutz der Sensorvorrichtung (11) gegen mechanische Stöße umfasst.
Schutzelement (1) umfassend zwei verschiedenen Teilen: einem ersten Teil (2), der eine erste Klebeschicht (5) umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie klebend an einer Sensorvorrichtung (11) befestigt werden kann, und einem zweiten Teil (3), der eine zweite Klebeschicht (5) umfasst, wobei der zweite Teil (3) so konfiguriert ist, dass er zum Schutz gegen äußere mechanische Stöße und zur thermischen Isolierung gegen die Umgebung um die Vorrichtung gewickelt werden kann, wobei der zweite Teil (3) eine größere Oberfläche als der erste Teil (2) aufweist.
Schutzelement (1) nach Anspruch 15, wobei das Schutzelement (1) einen dritten unterschiedlichen Teil umfasst, der durchgängig zwischen dem ersten Teil (2) und dem zweiten Teil (3) angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er um die Vorrichtung gewickelt werden kann, wobei der zweite Teil (3) um eine Umfangsfläche des dritten Teils (7) gewickelt ist und klebend an dem dritten Teil (7) befestigt ist.