DE202021102249U1 - Test setup and temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Prüfanordnung, aufweisend einen Prüfkörper (2) und einen Temperatursensor (1) zur Messung dessen Temperatur, wobei der Prüfkörper (2) eine zu seiner Einführseite (3) hin offene Aussparung (4) aufweist und wobei ein temperatursensitives Element (5) des Temperatursensors (1) zumindest teilweise durch Einschieben in der Aussparung (4) versenkt ist. Test arrangement, comprising a test body (2) and a temperature sensor (1) for measuring its temperature, the test body (2) having a recess (4) open towards its insertion side (3) and wherein a temperature-sensitive element (5) of the temperature sensor ( 1) is at least partially sunk by being pushed into the recess (4).
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung umfassend einen Prüfkörper und einen Temperatursensor zur Messung dessen Temperatur sowie einen entsprechend geeigneten Temperatursensor.The invention relates to a test arrangement comprising a test body and a temperature sensor for measuring its temperature as well as a correspondingly suitable temperature sensor.
In vielen Anwendungen ist die Temperaturmessung von Prüfkörpern, wie zum Beispiel an Stromschienen in Elektromotoren in Elektrofahrzeugen oder an Rohren von Klimaanlagen oder Wärmepumpen, von großer technischer Bedeutung. Grundsätzlich muss auf eine gute thermische Anbindung eines Temperatursensors an dem Prüfkörper geachtet werden.In many applications, the temperature measurement of test objects, such as on busbars in electric motors in electric vehicles or on the pipes of air conditioning systems or heat pumps, is of great technical importance. Basically, a good thermal connection between a temperature sensor and the test body must be ensured.
Temperatursensoren, wie sie vor dieser Erfindung beschrieben wurden, wie zum Beispiel in der
Gemäß der gegenwärtigen Erfindung wird eine Prüfanordnung sowie ein Temperatursensor bereitgestellt, welche einen einfachen und mechanisch stabilen Verbau des Temperatursensors in der Prüfanordnung ermöglichen.According to the present invention, a test arrangement and a temperature sensor are provided, which allow a simple and mechanically stable installation of the temperature sensor in the test arrangement.
Gemäß einem ersten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird eine Prüfanordnung angegeben, aufweisend einen Prüfkörper sowie einen Temperatursensor zur Messung dessen Temperatur. Der Prüfkörper weist hierbei eine zu seiner Einführseite hin offene Aussparung auf. Das temperatursensitive Element des Temperatursensors ist zumindest teilweise durch Einschieben in der Aussparung versenkt.According to a first aspect of the present invention, a test arrangement is specified, comprising a test body and a temperature sensor for measuring its temperature. The test body here has a recess that is open towards its insertion side. The temperature-sensitive element of the temperature sensor is at least partially sunk by being pushed into the recess.
Unter Einschieben wird hierbei und im Folgenden vorzugsweise eine wesentlich rotationsfreie Bewegung beziehungsweise eine wesentlich translatorische Bewegung in die Aussparung hinein verstandenen. Entsprechend findet bevorzugt kein Verschrauben eines in die Aussparung versenkten Teils des Temperatursensors statt. Insbesondere findet bevorzugt kein Einschrauben des versenkten oder teilweise versenkten Teils des Temperatursensors in die Aussparung statt. Entsprechend weist bevorzugt weder die Aussparung noch der Teil des Temperatursensors, der in die Aussparung versenkt wird oder ist, ein Gewinde auf.In this case and in the following, insertion is preferably understood to mean a substantially rotation-free movement or a substantially translational movement into the recess. Accordingly, there is preferably no screwing of a part of the temperature sensor sunk into the recess. In particular, the recessed or partially recessed part of the temperature sensor is preferably not screwed into the recess. Accordingly, neither the recess nor the part of the temperature sensor that is or is countersunk into the recess preferably has a thread.
Eine entsprechende Prüfanordnung beziehungsweise ein entsprechender Temperatursensor hat den Vorteil, dass das Anbringen des Temperatursensors am Prüfkörper einfach ist. Das Anbringen des Temperatursensors benötigt zum Beispiel kein Werkzeug zum Einschrauben.A corresponding test arrangement or a corresponding temperature sensor has the advantage that it is easy to attach the temperature sensor to the test body. For example, attaching the temperature sensor does not require a screw-in tool.
Gleichzeitig bewirkt das zumindest teilweise Versenken im Prüfkörper den Vorteil, dass ein Verrutschen des Temperatursensors senkrecht zu einer Einschieberichtung durch die Wände der Aussparung gehemmt ist. So kann auch ein Verrutschen parallel zu einer Oberfläche des Prüfkörpers gehemmt sein. Durch das Einschränken der Bewegungen des Sensors kann eine Positionssicherung erreicht werden. So kann eine Empfindlichkeit auch gegenüber Vibrationen reduziert werden und die Sicherheit und Genauigkeit von Messungen erhöht werden. Dies ist besonders relevant in Bezug auf eine Langzeit- oder Dauermessung der Temperatur.At the same time, the at least partial countersinking in the test body has the advantage that the temperature sensor is prevented from slipping perpendicular to a direction of insertion through the walls of the recess. This can also prevent slipping parallel to a surface of the test body. The position can be secured by restricting the movements of the sensor. In this way, sensitivity to vibrations can also be reduced and the safety and accuracy of measurements can be increased. This is particularly relevant with regard to a long-term or continuous measurement of the temperature.
Weiterhin kann durch das zumindest teilweise Versenken des temperatursensitiven Elements ein Wärmeaustausch bzw. Wärmefluss vom Prüfkörper zum temperatursensitiven Element aus mehreren Raumrichtungen erfolgen. Je größer die Anzahl an Richtungen ist, aus welchen dem temperatursensitiven Element Wärme zufließt, bzw. bei Abkühlung, in welche diese abfließt, desto rascher kann eine Angleichung der Temperatur des temperatursensitiven Elements an die Temperatur des Prüfkörpers erreicht werden. Somit kann die Temperaturdetektion verbessert sein.Furthermore, by at least partially sinking the temperature-sensitive element, a heat exchange or heat flow from the test body to the temperature-sensitive element can take place from several spatial directions. The greater the number of directions from which heat flows into the temperature-sensitive element or, when it cools down, in which it flows, the more quickly the temperature of the temperature-sensitive element can be brought into line with the temperature of the test body. Thus, the temperature detection can be improved.
Zum Beispiel findet ein Wärmefluss in bisher üblichen Prüfanordnungen, in welchen der Sensor außen am Prüfkörper anliegt, nur einseitig statt. Dem gegenüber kann mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensor und einer erfindungsgemäßen Prüfanordnung ein rascherer Wärmeaustausch erfolgen.For example, in previously common test arrangements, in which the sensor rests on the outside of the test body, there is only one-sided heat flow. In contrast, a more rapid heat exchange can take place with a temperature sensor according to the invention and a test arrangement according to the invention.
Auch wenn das temperatursensitive Element in der Aussparung vollständig frei hängt und kein direkter Kontakt mit dem Prüfkörper besteht, kann durch das teilweise versenkt sein und somit zumindest teilweise umschlossen sein ein ausreichender Wärmeaustausch auch in Anwesenheit einer Luftschicht zwischen einer Wand der Aussparung und dem temperatursensitiven Element erfolgen. Ein direkter physischer Kontakt zwischen temperatursensitiven Element, bzw. einer Außenhülle ist nicht erforderlich. Auch ein Wackelkontakt des temperatursensitiven Elements mit der Wand der Aussparung kann auf die Temperaturmessung einen geringeren Einfluss ausüben als für einen Fall eines nur äußerlich angelegten Sensors.Even if the temperature-sensitive element hangs completely freely in the recess and there is no direct contact with the test body, it can be partially sunk and thus at least partially enclosed, allowing sufficient heat exchange to take place even in the presence of a layer of air between a wall of the recess and the temperature-sensitive element . Direct physical contact between the temperature-sensitive element or an outer shell is not required. A loose contact of the temperature-sensitive element with the wall of the recess can also have a smaller influence on the temperature measurement than in the case of a sensor that is only applied externally.
Indem der Prüfkörper das temperatursensitive Element zumindest teilweise umgibt, kann ein Wärmeabfluss vom Temperatursensitiven Element an die Umgebung reduziert sein. So kann, anders als in einem nur äußerlich anliegenden Sensor, eine systematische Temperaturdifferenz zwischen temperatursensitiven Element und Prüfkörper zumindest teilweise verhindert werden.Since the test body at least partially surrounds the temperature-sensitive element, heat dissipation from the temperature-sensitive element to the environment can be reduced. In contrast to a sensor that is only externally attached, a systematic temperature difference between temperature-sensitive element and test body are at least partially prevented.
In einer Ausführungsform kann gemäß der vorliegenden Erfindung das temperatursensitive Element oder ein Hülle, die dieses umgibt, in direktem Kontakt mit der Wand der Aussparung stehen. Alternativ kann das temperatursensitive Element freihängend oder freistehend in der Aussparung angeordnet sein. Ein direkter Kontakt mit der Wand kann für eine schnelle Detektion von Temperaturänderungen von Vorteil sein.In one embodiment, according to the present invention, the temperature-sensitive element or a shell that surrounds it can be in direct contact with the wall of the recess. Alternatively, the temperature-sensitive element can be arranged freely hanging or free-standing in the recess. Direct contact with the wall can be beneficial for quick detection of temperature changes.
Bevorzugt enthält der Prüfkörper ein festkörperartiges Material. Bevorzugt ist die Aussparung in dem festkörperartigen Material ausgebildet.The test body preferably contains a solid-like material. The recess is preferably formed in the solid-like material.
Durchdringt die Aussparung von einer Einführseite aus den Prüfkörper bis zu einer weiteren Seite des Prüfkörpers, so ist das temperatursensitive Element bevorzugt derart in die Aussparung eingesenkt, dass es nicht auf der weiteren Seite aus der Aussparung heraussteht.If the recess penetrates the test body from an insertion side to a further side of the test body, the temperature-sensitive element is preferably sunk into the recess in such a way that it does not protrude from the recess on the other side.
Beispielsweise kann der Prüfkörper hier eine Stromschiene zum Beispiel in einem Elektromotor in Elektrofahrzeugen sein. Somit kann der Prüfkörper zum Beispiel aus Metall sein.For example, the test body here can be a busbar, for example in an electric motor in electric vehicles. The test body can thus be made of metal, for example.
Alternativ kann der Prüfkörper aber auch ein Rohr einer Klimaanlage oder einer Wärmepumpe oder ein anderes Rohr sein. Hierbei ist die Aussparung bevorzugt ausschließlich in der Rohrwand ausgebildet. Gemäß der gegenwärtigen Erfindung ist es bevorzugt, dass der Temperatursensor nicht in ein Rohrinneres eindringt, also zum Beispiel nicht in ein Fluid reicht, welches in einem Rohr geführt wird. Alternativ kann der Prüfkörper auch ein Ausleger an einem der oben genannten Körper sein. Unter Ausleger kann hierbei ein von einem Hauptkörper abstehender Teil verstanden werden.Alternatively, the test body can also be a pipe of an air conditioning system or a heat pump or another pipe. Here, the recess is preferably formed exclusively in the pipe wall. According to the present invention, it is preferred that the temperature sensor does not penetrate the interior of a pipe, that is to say, for example, does not reach into a fluid which is guided in a pipe. Alternatively, the test body can also be a cantilever on one of the bodies mentioned above. A boom can be understood here as a part protruding from a main body.
Es ist bevorzugt, dass das temperatursensitive Element vollständig in der Aussparung versenkt ist.It is preferred that the temperature-sensitive element is completely sunk into the recess.
Das vollständige Versenken kann den Austausch von Wärme weiter verbessern.Complete immersion can further improve the exchange of heat.
Durch das vollständige Versenken kann ein Wärmeabfluss aus der direkten Nähe des temperatursensitiven Elements und aus dem temperatursensitiven Element selbst an die Umgebung weiter reduziert werden.As a result of the complete sinking, a heat flow from the direct vicinity of the temperature-sensitive element and from the temperature-sensitive element itself to the environment can be further reduced.
Ein zuvor beschriebener Temperatursensor enthält das temperatursensitive Element bevorzugt in einem Messkopf, wobei der Messkopf bevorzugt eine Hülle aufweist.A temperature sensor described above contains the temperature-sensitive element preferably in a measuring head, the measuring head preferably having a casing.
Insbesondere kann ein Messkopf mechanisch stabiler als das temperatursensitive Element selbst sein. Dadurch kann das temperatursensitive Element vor mechanischen Belastungen geschützt werden. Zudem ist auch eine Hemmung der Bewegung senkrecht zur Einschieberichtung durch das Versenkten des Messkopfes mit temperatursensitiven Element besser möglich als mit einem vergleichsweise labilen frei liegenden temperatursensitiven Element alleine.In particular, a measuring head can be mechanically more stable than the temperature-sensitive element itself. As a result, the temperature-sensitive element can be protected from mechanical loads. In addition, an inhibition of the movement perpendicular to the direction of insertion is better possible by countersinking the measuring head with the temperature-sensitive element than with a comparatively unstable exposed temperature-sensitive element alone.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt kann eine Befestigungsvorrichtung zur Fixierung des Temperatursensors für Bewegung entgegen der Einschieberichtung in der Prüfanordnung enthalten sein.According to a further preferred aspect, a fastening device for fixing the temperature sensor for movement against the insertion direction can be contained in the test arrangement.
Durch das Zusammenwirken der Hinderung der Bewegung durch das teilweise versenkt sein des Temperatursensors mit der Befestigungsvorrichtung kann eine Bewegung oder Verschiebung des Temperatursensors gegen den Prüfkörper in allen Raumrichtungen weitgehend gehemmt oder unterdrückt sein.As a result of the interaction between the prevention of movement due to the partially submerged temperature sensor and the fastening device, movement or displacement of the temperature sensor against the test body can be largely inhibited or suppressed in all spatial directions.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt umfasst die Befestigungsvorrichtung eine Federklemme.According to a preferred aspect, the fastening device comprises a spring clip.
Bevorzugt bewirkt die Federklemme einen gewissen Anpressdruck zwischen Temperatursensor und Prüfkörper, welcher hautsächlich die Aufgabe hat, zu verhindern, dass der Temperatursensor in Richtung entgegen der Einschieberichtung aus der Aussparung herausfällt, bzw. vom Prüfkörper abfällt.The spring clamp preferably causes a certain contact pressure between the temperature sensor and the test body, which primarily has the task of preventing the temperature sensor from falling out of the recess in the direction opposite to the direction of insertion or falling off the test body.
Die Klemme muss durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Prüfanordnung folglich nicht notwendigerweise ein Verschieben oder Verrutschen senkrecht zur Einschieberichtung verhindern. Dadurch genügt es, wenn eine Toleranzanforderung an die Klemmwirkung geringer ist als in einem Fall, in welchem die Klemme auch gegen ein Verschieben oder Verrutschen senkrecht zur Einschieberichtung wirken müsste.Due to the design of the test arrangement according to the invention, the clamp does not necessarily have to prevent displacement or slipping perpendicular to the direction of insertion. As a result, it is sufficient if a tolerance requirement for the clamping effect is lower than in a case in which the clamp would also have to act against displacement or slipping perpendicular to the direction of insertion.
Bevorzugt liegen Teile des Temperatursensors, welche als sogenannter Haltebereich des Temperatursensors bezeichnet sein können, wie zum Beispiel Teile eines Temperatursensorgehäuses oder Teile der Federklemme, nahe der Aussparung auf dem Prüfkörper auf. Somit kann die Federklemme eine Klemmwirkung zwischen einem vom Haltebereich abgewandten Teil der Federklemme und dem Haltebereich bewirken.Preferably, parts of the temperature sensor, which can be referred to as the so-called holding area of the temperature sensor, such as parts of a temperature sensor housing or parts of the spring clip, rest on the test body near the recess. Thus, the spring clip can bring about a clamping effect between a part of the spring clip facing away from the holding area and the holding area.
Eine Federklemme als Fixierung kann insbesondere den Vorteil haben, dass sie als Teil des Temperatursensors ausgebildet sein kann. Zum Beispiel kann so der Temperatursensor mittels eines einfachen Auf- und Einsteckens an dem Prüfkörper angebracht werden, wobei dabei das temperatursensitive Elemente zumindest teilweise in der Aussparung versenkt wird und die Federklemme so an den Temperatursensor angreift, dass die Klemmwirkung bewirkt wird. Ein zusätzliches Anbringen einer separaten, vom Rest des Temperatursensors getrennten Federklemme nach dem Einschieben des temperatursensitiven Elements kann so vermieden werden. Weiterhin kann durch eine Federklemme ein kompliziertes Anschrauben oder Einschrauben vermieden werden, da eine Befestigung und Fixierung durch ein einfaches Auf- und Einstecken erfolgen kann.A spring clip as a fixation can in particular have the advantage that it can be designed as part of the temperature sensor. For example, the temperature sensor can be attached to the test body by simply plugging it in and plugging it in temperature-sensitive elements is at least partially sunk into the recess and the spring clip engages the temperature sensor in such a way that the clamping effect is brought about. An additional attachment of a separate spring clip separated from the rest of the temperature sensor after the temperature-sensitive element has been inserted can thus be avoided. Furthermore, complicated screwing or screwing in can be avoided by means of a spring clip, since fastening and fixing can be carried out by simply plugging and plugging in.
Insbesondere können eine einzelne oder mehrere Federklemmen die Fixierung bewirken. Im Fall von einer einzelnen Federklemme kann der Temperatursensor auch an einen Prüfkörper angebracht werden, welcher nicht von allen Seiten zugänglich ist, zum Beispiel, weil der Zugang durch Einbau in einer Anwendung von einigen Seiten versperrt ist.In particular, a single or multiple spring clips can effect the fixation. In the case of a single spring clip, the temperature sensor can also be attached to a test body which is not accessible from all sides, for example because access is blocked from some sides by being installed in an application.
Mehrere Federklemmen, wie zum Beispiel zwei Federklemmen können zum Beispiel eine mehrseitige und somit sicherere Fixierung gewährleisten.Several spring clips, such as two spring clips, can ensure, for example, a multi-sided and thus more secure fixation.
Die Federklemme kann zum Beispiel aus einem elastischen Metall oder aus einem elastischen Kunststoff gefertigt sein.The spring clip can be made, for example, of an elastic metal or of an elastic plastic.
Die Federklemme kann aus einem ähnlichen oder gleichen Material wie das Gehäuse gefertigt werden. Das Material kann aber auch unterschiedlich sein.The spring clip can be made of a material similar to or the same as the housing. But the material can also be different.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann alternativ oder kumulativ zur Federklemme auch ein Kabelbinder zur Fixierung des Temperatursensors eingesetzt werden.According to a further aspect, a cable tie can also be used as an alternative or in addition to the spring clamp to fix the temperature sensor.
Der Kabelbinder kann zum Beispiel um den Prüfkörper und den Temperatursensor herum angebracht sein. Er kann also Prüfköper und Temperatursensor zusammen umschlingen, bzw. um diese festgezogen sein. Ein Kabelbinder kann eine bezüglich Anbringung einfache und kostengünstige Fixierung darstellen. Insbesondere an einem elongierten Prüfkörper kann der der Kabelbinder an einer Stelle angebracht werden, an welchem der Prüfkörper bezüglich seiner Längsachse rundherum frei liegt.The cable tie can be attached around the test body and the temperature sensor, for example. It can loop around the test body and temperature sensor together or be tightened around them. A cable tie can represent a fixation that is simple and inexpensive in terms of attachment. In particular, on an elongated test body, the cable tie can be attached at a point at which the test body is exposed all around with respect to its longitudinal axis.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt ist die Aussparung ein Sackloch.According to a further preferred aspect, the recess is a blind hole.
Dadurch, dass das Sackloch einen Boden gegenüber der Einführseite aufweist, kann das temperatursensitive Element zusätzlich zu der Wand der Aussparung auch noch seitens dieses Bodens vom Material des Prüfkörpers umgeben sein. Dadurch kann Wärmeabfluss aus der Aussparung weg, an die Umgebung noch besser vermieden und die Temperaturmessung weiter verbessert werden.Because the blind hole has a base opposite the insertion side, the temperature-sensitive element can also be surrounded by the material of the test body on the part of this base in addition to the wall of the recess. As a result, heat flow away from the recess to the environment can be avoided even better and the temperature measurement can be further improved.
Auch für ein Sackloch gilt, dass das temperatursensitive Element beziehungsweise dessen Messkopf mit den Wänden oder dem Boden Kontakt haben kann, dies aber nicht muss.It is also true for a blind hole that the temperature-sensitive element or its measuring head can have contact with the walls or the floor, but this does not have to be.
Alternativ kann die Aussparung aber neben der Öffnung auf der Einführseite eine weitere Öffnung auf der Außenseite des Prüfkörpers aufweisen. Es kann sich zum Beispiel um eine durchgehende Öffnung durch den Prüfkörper hindurch handeln, wobei die Öffnung zum Beispiel auf der gegenüberliegenden Seite der Einführseite ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Temperatursensor ein Verschlussteil aufweist, welches diese weitere Öffnung zumindest teilweise bedeckt.Alternatively, however, the recess can have a further opening on the outside of the test body in addition to the opening on the insertion side. For example, it can be a continuous opening through the test body, the opening being on the opposite side of the insertion side, for example. In this case it is preferred that the temperature sensor has a closure part which at least partially covers this further opening.
Eine durchgehende Öffnung im Prüfkörper ist in einigen Fällen einfacher herzustellen als ein Sackloch. Zum Beispiel kann hierfür ein unaufwändiger Stanzprozess eingesetzt werden.In some cases, a through opening in the test specimen is easier to make than a blind hole. For example, an inexpensive punching process can be used for this.
Bevorzugt wird diese zusätzliche Öffnung vollständig bedeckt.This additional opening is preferably completely covered.
Somit kann ein Wärmeabfluss, zum Beispiel über Konvektion, aus dieser weiteren Öffnung verhindert werden, wodurch ein Effekt ähnlich wie beim Sackloch erzielt wird.In this way, heat can be prevented from flowing out of this further opening, for example via convection, whereby an effect similar to that of the blind hole is achieved.
Bevorzugt kann ein solches Verschlussteil Teil einer Federklemme sein, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn diese von einem Verbindungsteil oder Mittelteil des Gehäuses des Temperatursensors aus den Prüfkörper umspannt und auf der zur Einführseite gegenüberliegenden Seite anliegt.Such a closure part can preferably be part of a spring clip, which is particularly advantageous if it spans the test body from a connecting part or central part of the housing of the temperature sensor and rests on the side opposite the insertion side.
Zum Beispiel kann durch ein abgeflachtes Teil der Federklemme oder eine Anliegefläche der Federklemme eine entsprechende Abdeckung oder, noch bevorzugter, deren Verschluss erfolgen.For example, a corresponding cover or, more preferably, its closure can be made by a flattened part of the spring clip or a contact surface of the spring clip.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt bedeckt der Temperatursensor die Aussparung auf der Einführseite des Prüfkörpers zumindest teilweise.According to a further preferred aspect, the temperature sensor at least partially covers the recess on the insertion side of the test body.
Noch bevorzugter bedeckt der Prüfkörper die Öffnung der Aussparung auf der Einführseite vollständig.Even more preferably, the test body completely covers the opening of the recess on the insertion side.
Durch ein zumindest teilweises Bedecken der Öffnung auf der Einführseite kann die Aussparung als Raum der Temperaturmessung zusätzlich abgeschlossen sein. Dies kann einen Austrag an Wärme aus der Aussparung reduzieren und so eine akkuratere Temperaturmessung ermöglichen.By at least partially covering the opening on the insertion side, the recess can also be closed off as a space for temperature measurement. This can reduce heat dissipation from the recess and thus enable more accurate temperature measurement.
Gemäß einem anderen bevorzugten Aspekt kann auch ein Kontaktmittel, welches eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweist, einen Raum zwischen der Außenseite des temperatursensitiven Elements und den Wänden der Aussparung zumindest teilweise auffüllen.According to another preferred aspect, a contact means, which has a better thermal conductivity than air, can also have a space between the outside of the temperature-sensitive Element and the walls of the recess at least partially fill.
Bevorzugt kann es sich beim Kontaktmittel zum Beispiel um eine Wärmeleitpaste handeln.The contact means can preferably be, for example, a heat-conducting paste.
Ein Kontaktmittel, welches die Luft in der Aussparung zumindest teilweise ersetzt, kann die Wärmeleitung zwischen dem temperatursensitiven Element und der Wand der Aussparung im Prüfkörper verbessern. Dadurch kann eine Temperaturmessung noch akkurater oder noch schneller erfolgen. Schneller kann hierbei bedeuten, dass eine Temperaturänderung im Prüfkörper durch das temperatursensitive Element schneller detektiert werden kann. Deshalb kann ein Kontaktmittel insbesondere für Anwendungen bevorzugt werden, in welchen der Prüfkörper raschen Temperaturänderungen unterliegt, welche zeitnah detektiert werden sollen.A contact means which at least partially replaces the air in the recess can improve the heat conduction between the temperature-sensitive element and the wall of the recess in the test body. As a result, a temperature measurement can be carried out even more accurately or even faster. In this context, faster can mean that a temperature change in the test body can be detected more quickly by the temperature-sensitive element. A contact means can therefore be preferred in particular for applications in which the test body is subject to rapid temperature changes which are to be detected promptly.
Ein Kontaktmittel kann bevorzugt bei einem Sackloch verwendet werden, da dieses dann nicht in Einschieberichtung herauslaufen kann.A contact means can preferably be used in the case of a blind hole, since this cannot then run out in the direction of insertion.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt kann ein Messkopf, welcher zumindest teilweise in die Aussparung versenkt ist und das temperatursensitive Element aufweist, mittels einer Vergussmasse in der Aussparung eingegossen sein.According to a further preferred aspect, a measuring head, which is at least partially sunk into the recess and has the temperature-sensitive element, can be cast in the recess by means of a potting compound.
Bevorzugt kann ein Raum zwischen dem Messkopf und den Wänden der Aussparung zumindest teilweise mit einer Vergussmasse aufgefüllt bzw. verfüllt sein.A space between the measuring head and the walls of the recess can preferably be at least partially filled or filled with a potting compound.
Eine solche Vergussmasse kann zum Beispiel Glas, Epoxidharz, Keramik, Silikon, Polyurethan oder eine Mischung von Kombinationen dieser Substanzen aufweisen. Die Vergussmasse kann auch aus solchen Substanzen oder Kombinationen davon bestehen.Such a potting compound can have, for example, glass, epoxy resin, ceramic, silicone, polyurethane or a mixture of combinations of these substances. The potting compound can also consist of such substances or combinations thereof.
Die Vergussmasse kann von einem Kontaktmittel dadurch unterschieden sein, dass die Vergussmasse in der zusammengesetzten Prüfanordnung ausgehärtet ist.The potting compound can be distinguished from a contact means in that the potting compound has hardened in the assembled test arrangement.
Mittels der Vergussmasse kann die Fixierung des Messkopfes weiter verbessert werden und so zusätzlich oder alternativ zu anderen Fixierungsmöglichkeiten, wie sie oben beschrieben sind, eine Fixierung entgegen der Einschieberichtung erfolgen.The fixation of the measuring head can be further improved by means of the potting compound and, in addition or as an alternative to other fixation options, as described above, fixation against the direction of insertion can take place.
Weiterhin kann hierdurch auch ein besserer Wärmetransport erfolgen, als er über Luft möglich ist.Furthermore, better heat transport can take place in this way than is possible via air.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Prüfanordnung beträgt der Abstand zwischen der Außenseite eines temperatursensitiven Elements, welcher zum Beispiel die Außenhülle eines Messkopfs ist, und einem Punkt der Seitenwand der Aussparung maximal 0,6 mm.According to a further preferred aspect of the test arrangement, the distance between the outside of a temperature-sensitive element, which is, for example, the outer shell of a measuring head, and a point on the side wall of the recess is a maximum of 0.6 mm.
Dadurch kann ein Wärmeabfluss durch einen Spalt entsprechender Größe zwischen dem temperatursensitiven Element und einem Punkt der Seitenwand in Richtung aus der Aussparung heraus minimiert werden.As a result, a heat flow through a gap of a corresponding size between the temperature-sensitive element and a point on the side wall in the direction out of the recess can be minimized.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt ist der Temperatursensor so geformt, dass er gegen Verkippen gegen die Einschieberichtung gesichert ist.According to a further preferred aspect, the temperature sensor is shaped in such a way that it is secured against tilting against the direction of insertion.
Ein entsprechend geformter oder ausgebildeter Temperatursensor kann ein übermäßiges Wackeln innerhalb der Aussparung reduzieren oder verhindern.A correspondingly shaped or designed temperature sensor can reduce or prevent excessive wobbling within the recess.
Bevorzugt kann dieser Effekt dadurch erzielt werden, dass der Temperatursensor einen Messkopf aufweist, in welchem das temperatursensitive Element angeordnet ist und dieser Messkopf einen Formschlussbereich aufweist, welcher zumindest teilweise schlüssig in die Form der Aussparung passt.This effect can preferably be achieved in that the temperature sensor has a measuring head in which the temperature-sensitive element is arranged and this measuring head has a form-fit area which at least partially fits into the shape of the recess.
In die Aussparung passen kann hierbei bevorzugt so verstanden werden, dass ein Abstand zwischen dem Formschlussbereich und einer Wand der Aussparung deutlich kleiner als die zuvor beschriebenen 0,6 mm ist. Zum Beispiel kann ein Abstand zwischen einem Punkt der Wand der Aussparung und dem Formschlussbereich kleiner 0,1 mm sein.In this context, fitting into the recess can preferably be understood to mean that a distance between the form-fit area and a wall of the recess is significantly smaller than the 0.6 mm described above. For example, a distance between a point on the wall of the recess and the form-fit area can be less than 0.1 mm.
Bevorzugter liegt der Formschlussbereich in mindestens einem Punkt an der Wand der Aussparung an, noch bevorzugter an mehr als einem Punkt.The form-fit area is more preferably in contact with the wall of the recess at at least one point, even more preferably at more than one point.
Indem der Formschlussbereich zumindest teilweise formschlüssig in die Aussparung passt, kann ein Wackeln oder Verkippen eines Messkopfes oder des ganzen Sensors in Richtungen senkrecht zur Einschieberichtung gehemmt oder unterdrückt werden.Since the form-fit area fits into the recess at least partially in a form-fitting manner, wobbling or tilting of a measuring head or of the entire sensor in directions perpendicular to the direction of insertion can be inhibited or suppressed.
Bevorzugt kann der Formschlussbereich die Aussparung auf der Einführseite zumindest teilweise verschließen.The form-fit area can preferably at least partially close the recess on the insertion side.
Noch bevorzugter kann der Formschlussbereich die Aussparung auf der Einführseite vollständig verschließen.Even more preferably, the form-fit area can completely close the recess on the insertion side.
Zum Beispiel kann in einem entsprechenden Messkopf das temperatursensitive Element so angeordnet sein, dass es tiefer in der Aussparung versenkt ist als der Formschlussbereich des Messkopfs. Indem der Formschlussbereich formschlüssig in die Aussparung passt, kann somit ein zumindest teilweise abgeschlossener Messraum im weiter innenliegenden Teil der Aussparung gebildet werden, wodurch störender Wärmeverlust aus dem Messraum reduziert wird.For example, the temperature-sensitive element can be arranged in a corresponding measuring head in such a way that it is sunk deeper into the recess than the form-fit area of the measuring head. Since the form-fit area fits positively into the recess, at least one can partially closed measuring space can be formed in the further inner part of the recess, whereby disruptive heat loss from the measuring space is reduced.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Prüfanordnung kann ein Haltebereich des Temperatursensors einführseitig, also an der Einführseite des Prüfkörpers, aufliegen. Weiterhin kann die Federklemme den Prüfkörper umgreifen. According to a further preferred aspect of the test arrangement, a holding area of the temperature sensor can rest on the insertion side, that is to say on the insertion side of the test body. Furthermore, the spring clip can grip around the test body.
Dieses Umgreifen kann zum Beispiel mit einem flexiblen Bereich der Federklemme erfolgen. Weiterhin kann ein unterer Abstützbereich der Federklemme auf der Außenseite des Prüfkörpers aufliegen. Diese Außenseite des Prüfkörpers kann hierbei bevorzugt in etwa gegenüber der Einführseite angeordnet sein. Durch das Aufliegen kann eine Klemmwirkung zwischen dem Haltebereich des Temperatursensors und dem Abstützbereich der Federklemme erzeugt werden.This gripping can be done, for example, with a flexible area of the spring clip. Furthermore, a lower support area of the spring clip can rest on the outside of the test body. This outside of the test body can preferably be arranged approximately opposite the insertion side. By resting on it, a clamping effect can be generated between the holding area of the temperature sensor and the support area of the spring clamp.
Durch eine entsprechende Anordnung kann der Temperatursensor innerhalb der Prüfanordnung besonders effizient und stabil an den Prüfkörper angeordnet sein.With a corresponding arrangement, the temperature sensor can be arranged particularly efficiently and stably on the test body within the test arrangement.
Gemäß einem weiteren Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein Temperatursensor genauer beschrieben. Der Temperatursensor kann dem Temperatursensor, wie er zuvor im Rahmen der Prüfanordnung beschrieben wurde, entsprechen und neben den im Folgenden genannten Merkmalen und Vorteilen auch die Merkmale und Vorteile des Temperatursensors aus der Prüfanordnung aufweisen.In accordance with another aspect of the present invention, a temperature sensor is described in greater detail. The temperature sensor can correspond to the temperature sensor as described above in the context of the test arrangement and, in addition to the features and advantages mentioned below, also have the features and advantages of the temperature sensor from the test arrangement.
Es wird ein Temperatursensor angegeben, aufweisend ein temperatursensitives Element in einem Messkopf und weiterhin aufweisend eine Federklemme. Der Messkopf und die Federklemme sind in einem Verbindungsbereich des Temperatursensors miteinander verbunden. Der Messkopf erstreckt sich ausgehend vom Verbindungsbereich in einer Einschieberichtung des Messkopfs. Weiterhin weist der Verbindungsbereich eine Auflagefläche auf, wobei die Auflagefläche zum Beispiel dem zuvor beschriebenen Haltebereich entsprechen kann. Weiterhin ist dem Verbindungsbereich gegenüberliegend ein Federteil angeordnet. Diese kann eine Federwirkung bezüglich des Verbindungsbereiches in Einschieberichtung ausüben.A temperature sensor is specified, having a temperature-sensitive element in a measuring head and also having a spring clip. The measuring head and the spring clip are connected to one another in a connection area of the temperature sensor. Starting from the connection area, the measuring head extends in an insertion direction of the measuring head. Furthermore, the connection area has a bearing surface, wherein the bearing surface can correspond, for example, to the holding area described above. Furthermore, a spring part is arranged opposite the connection area. This can exert a spring effect with respect to the connection area in the direction of insertion.
Ein entsprechend charakterisierter Temperatursensor eignet sich gut für einen effizienten und einfachen Einbau in eine Prüfanordnung, wie er zum Beispiel zuvor beschrieben wurde. Insbesondere kann durch das Abstehen des Messkopfes vom Verbindungsbereich in Einschieberichtung ein Einführen in eine Aussparung in einem Prüfkörper vorgenommen werden.A correspondingly characterized temperature sensor is well suited for efficient and simple installation in a test arrangement, as described above, for example. In particular, because the measuring head protrudes from the connection area in the direction of insertion, it can be inserted into a recess in a test body.
Somit weist ein solcher Temperatursensor für sich einen erfindungsgemäßen Vorteil auf.Such a temperature sensor thus has an advantage according to the invention.
Entsprechend weist auch ein unzusammengesetztes Ensemble aus Temperatursensor und Prüfkörper, welches eine Prüfanordnung bilden kann, einen entsprechenden Vorteil auf.Correspondingly, an unassembled ensemble of temperature sensor and test body, which can form a test arrangement, also has a corresponding advantage.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt kann ein Sensorgehäuse des Temperatursensors zusammen mit der Federklemme als Stanzbiegeteil gefertigt sein. Bevorzugt kann das Sensorgehäuse des Temperatursensors zusammen mit der Federklemme als gemeinsames einstückiges Stanzbiegeteil gefertigt sein.According to a preferred aspect, a sensor housing of the temperature sensor can be manufactured together with the spring clip as a stamped and bent part. The sensor housing of the temperature sensor can preferably be manufactured together with the spring clip as a common, one-piece stamped and bent part.
Bevorzugt kann das Sensorgehäuse hier und im Folgenden eine Hülle des Sensors sein, welche zum Beispiel die Elektronik des Sensors umschließt oder einhaust. Bevorzugt kann es alle Komponenten außer dem Messkopf einhausen. In diesem Fall kann der Messkopf aus dem Gehäuse heraus ragen. Alternativ kann auch eine Außenhülle des Messkopfes Teil des Sensorgehäuses sein.Here and in the following, the sensor housing can preferably be a casing of the sensor which, for example, encloses or houses the electronics of the sensor. It can preferably house all components except for the measuring head. In this case, the measuring head can protrude from the housing. Alternatively, an outer shell of the measuring head can also be part of the sensor housing.
Indem das Sensorgehäuse zusammen mit der Federklemme als einstückiges Stanzbiegeteil gefertigt ist, kann eine einfache Fertigung des Temperatursensors erfolgen.Because the sensor housing is manufactured together with the spring clip as a one-piece stamped and bent part, the temperature sensor can be manufactured easily.
Ein Stanzbiegeteil eignet sich insbesondere im Zusammenhang mit der gegenwärtigen Erfindung, da das Material des Stanzbiegeteils eine gewisse Biegsamkeit aufweisen muss und folglich nicht zu elastisch sein darf, um eine einfache Verformung zu ermöglichen. Diese Anforderung kann gewöhnlich der Anforderung einer möglichst hohen Elastizität an eine Federklemme entgegenlaufen. Dadurch, dass gemäß der gegenwärtigen Erfindung der durch die Federklemme erzeugte Anpressdruck lediglich dazu dient, das Abfallen des Temperatursensors vom Prüfkörper zu verhindern, ist eine hohe Elastizität der Feder nicht zwingend erforderlich. Somit kann auf für das Stanzbiegen geeignete Materialien ohne weiteres zurückgegriffen werden.A stamped and bent part is particularly suitable in connection with the present invention, since the material of the stamped and bent part must have a certain flexibility and consequently must not be too elastic to allow simple deformation. This requirement can usually run counter to the requirement that a spring clip should be as elastic as possible. Because, according to the present invention, the contact pressure generated by the spring clamp only serves to prevent the temperature sensor from falling off the test body, a high elasticity of the spring is not absolutely necessary. In this way, suitable materials for punch bending can be used without any problems.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt des Temperatursensors weist das temperatursensitive Element eine NTC-Keramik sowie eine Metallisierung auf.According to a further preferred aspect of the temperature sensor, the temperature-sensitive element has an NTC ceramic and a metallization.
Bevorzugt kann der Temperatursensor somit ein NTC-Temperatursensor sein.The temperature sensor can thus preferably be an NTC temperature sensor.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt kann eine Außenhülle des temperatursensitiven Elements, welches bevorzugt zum Beispiel eine Außenhülle des Messkopfs sein kann, einen Absorptionswert für Wärmestrahlung von größer oder gleich 0,5 aufweisen.According to a further preferred aspect, an outer shell of the temperature-sensitive element, which can preferably be an outer shell of the measuring head, for example, can have an absorption value for thermal radiation of greater than or equal to 0.5.
Grundsätzlich gilt, je höher der der Absorptionswert ist, desto besser kann die thermische Anbindung des Messkopfs and den Prüfkörper sein. Zum Beispiel kann ein Absorptionswert 0,7 oder mehr betragen.In principle, the higher the absorption value, the better the thermal connection between the measuring head and the test body. For example, an absorption value can be 0.7 or more.
Bevorzugt kann also die Außenhülle mindestens teilweise die Eigenschaften eines schwarzen Strahlers aufweisen. Dies kann zum Beispiel durch eine entsprechende Beschichtung oder eine entsprechende Färbung oder Lackierung erreicht werden.The outer shell can therefore preferably have the properties of a black body at least in part. This can be achieved, for example, by a corresponding coating or a corresponding coloring or painting.
Insbesondere in einem Fall, in welchem der Messkopf oder das temperatursensitive Element keinen direkten Kontakt mit der Wand der Aussparung des Prüfkörpers hat, kann so die Temperaturmessung schneller und akkurater werden, da zusätzlich zur Wärmeleitung und der Konvektion über die Luft auch die Wärmestrahlung von der Wand der Aussparung auf den Sensor effizient mitgenutzt werden kann.In particular, in a case in which the measuring head or the temperature-sensitive element has no direct contact with the wall of the recess of the test body, the temperature measurement can be faster and more accurate, since in addition to heat conduction and convection via the air, there is also heat radiation from the wall the recess on the sensor can also be used efficiently.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt können oben genannte Abdeckungen oder Verschlüsse der Aussparung zudem auch ein Temperaturschild gegenüber Verlust-Wärmestrahlung darstellen.According to a further preferred aspect, the above-mentioned covers or closures of the recess can also represent a temperature shield against loss of heat radiation.
Im Folgenden wird die Erfindung näher an beispielhaften Ausführungen beschrieben. Diese beispielhaften Ausführungen sind in den folgenden Figuren dargestellt, welche nicht maßstabsgetreu sind. Längen sowie relative und absolute Dimensionen können somit nicht aus den Figuren entnommen werden. Die Erfindung ist außerdem auch nicht auf die folgenden Darstellungen beschränkt.
-
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Prüfanordnung. -
2 zeigt einen schematischen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der Prüfanordnung. -
3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Messkopfs zum Einsatz in einem Temperatursensor in einer Prüfanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. -
4 zeigt einen schematischen Querschnitt des in3 gezeigten Messkopfes. -
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung im schematischen Querschnitt. -
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung im schematischen Querschnitt. -
7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung im schematischen Querschnitt. -
8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung in schematischer Draufsicht. -
9 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel der Prüfanordnung in schematischem Querschnitt.
-
1 shows a schematic side view of a first embodiment of a test arrangement. -
2 shows a schematic cross section of the first exemplary embodiment of the test arrangement. -
3 shows a schematic side view of a measuring head for use in a temperature sensor in a test arrangement according to the first embodiment. -
4th shows a schematic cross section of the in3 shown measuring head. -
5 shows a second embodiment of a test arrangement in schematic cross section. -
6th shows a third embodiment of a test arrangement in schematic cross section. -
7th shows a fourth embodiment of a test arrangement in schematic cross section. -
8th shows a fifth embodiment of a test arrangement in a schematic plan view. -
9 shows the fifth embodiment of the test arrangement in a schematic cross section.
Der Temperatursensor
Die Fixierung des Prüfkörpers erfolgt im ersten Ausführungsbeispiel mit einer Federklemme
Die Federklemme kann aus einem flexiblen Metall oder einem flexiblen Kunststoff gefertigt sein.The spring clip can be made of a flexible metal or a flexible plastic.
Zur externen Kontaktierung führen externe Anschlüsse
Der dargestellte Prüfkörper
Maße des Prüfkörpers
Das Material des Sensorgehäuses
Mögliche Kunststoffe für ein Sensorgehäuse können ausgewählt werden aus Polyamid, wie zum Beispiel PA6 oder PA66, Polypropylen, Flüssigkristallpolymeren, Polyphthalamide, Silikonen, wie zum Beispiel Flüssigsilikonen, und Polyetheretherketon.Possible plastics for a sensor housing can be selected from polyamide, such as PA6 or PA66, polypropylene, liquid crystal polymers, polyphthalamides, silicones such as liquid silicones, and polyetheretherketone.
Die Länge des Sensorgehäuses, also die Ausdehnung in Längsrichtung eines elongierten Prüfkörpers ist nicht näher begrenzt. Für typische Stromschienen kann sie zum Beispiel zwischen 5 und 30 mm betragen.The length of the sensor housing, that is to say the extent in the longitudinal direction of an elongated test body, is not limited in any more detail. For typical busbars, for example, it can be between 5 and 30 mm.
Vom Sensorgehäuse
Der Messkopf
Alternativ kann die Hülle
Alternativ kann die Hülle
Zudem kann der Messkopf
Dies kann zum Beispiel durch eine dunkle oder schwarze Beschichtung der Hülle
Weiterhin ist im Messkopf
Die Aussparung
Im ersten Ausführungsbeispiel hat der Messkopf
Alternativ kann der Messkopf
Im gegenwärtigen ersten Ausführungsbeispiel besteht kein Kontakt zwischen der Hülle
Zwischen der Außenhülle
Im gegenwärtigen ersten Ausführungsbeispiel ist der Raum
Alternativ kann der Messkopf
Wie oben zu
Wie einleitend beschrieben, muss die Klemmwirkung nicht so stark sein, dass ein Verrutschen innerhalb der Grenzen der Aussparung
Durch das hier gezeigte flache Aufliegen des Haltebereichs
In den
Der Prüfkörper
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind an dem Temperatursensor
Grundsätzlich können Federklemmen auch zusätzlich zum Kabelbinder
Hierbei ist der Kabelbinder
Der Kabelbinder
Weiterhin weist der Messkopf
Der Formschlussbereich
Im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist ein temperatursensitives Element im Messkopf
Alle Merkmale des dritten Ausführungsbeispiels können denen des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen, ausgenommen die Befestigungsvorrichtung. Im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist die Befestigungsvorrichtung eine einzelne Federklemme
Weiterhin ist die Federklemme
Bevorzugt ist der Verschlussteil
Die einzelne Federklemme hat hierbei zudem den Vorteil, dass der Prüfkörper
Im Gegensatz zum in
In
Das Besondere am fünften Ausführungsbeispiel ist, dass die gezeigten Federklemmen
Bevorzugt weisen die Federklemmen
In
Anders an in den vorangegangen Beispielen weist der Messkopf
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- TemperatursensorTemperature sensor
- 22
- PrüfkörperTest specimen
- 33
- EinführseiteIntroductory page
- 44th
- AussparungRecess
- 4a4a
- Wände der AussparungWalls of the recess
- 4b4b
- Boden der AussparungBottom of the recess
- 55
- temperatursensitives Elementtemperature sensitive element
- 66th
- MesskopfMeasuring head
- 6a6a
- Hülle des MesskopfesCover of the measuring head
- 6b6b
- FormschlussbereichForm fit area
- 77th
- BefestigungsvorrichtungFastening device
- 7a7a
- FederklemmeSpring clip
- 7b7b
- Kabelbindercable ties
- 88th
- SensorgehäuseSensor housing
- 99
- AbstützbereichSupport area
- 9a9a
- VerschlussteilLocking part
- 1010
- Raumspace
- 1111
- HaltebereichHolding area
- 1212th
- VerbindungsbereichConnection area
- 1313th
- externe Anschlüsseexternal connections
- 1414th
- interne Kontaktelementeinternal contact elements
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 10436648 B2 [0003]US 10436648 B2 [0003]
- DE 102017222543 [0003]DE 102017222543 [0003]
- DE 202020101413 U1 [0003]DE 202020101413 U1 [0003]
- EP 2830179 A2 [0003]EP 2830179 A2 [0003]
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Citations (4)
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2021
- 2021-04-27 DE DE202021102249.3U patent/DE202021102249U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |