DE29616942U1

DE29616942U1 - Thermischer Durchflußmengenaufnehmer

Info

Publication number: DE29616942U1
Application number: DE29616942U
Authority: DE
Original assignee: CMS Mikrosysteme GmbH Chemnitz
Current assignee: Cms Mikrosysteme De GmbH
Priority date: 1996-09-28
Filing date: 1996-09-28
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2006-09-29
Also published as: DE19710900A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen thermischen Durchflußmengenaufnehmer.

Einrichtungen zur Erfassung von fließenden Medien durch die Erfassung und Auswertung von Widerstandsänderungen hervorgerufen durch Temperaturänderungen beim Fluß des Mediums durch eine geeignete Anordnung sind in vielen Veröffentlichungen aufgeführt.

So beschreiben unter anderem die DE OS 43 42 481 Massendurchflußmesser für strömende Medien, DE OS 36 17 770 Thermischer Durchfluß-Sensor, DE OS 39 39 885 Strömungsdetektor, DE OS 07 188 Strömungsmengenfühler thermischer Bauart und DE OS 40 016 Hitzdraht-Luftmengenmesser derartige Anordnungen. Hauptaugenmerk gilt dabei der Einbindung der Meß- oder Heizdrahtwicklungen in ein elektrisches Regelsystem. Den Aufbau eines Luftstrom-Fühlerelementes enthält die DE OS 25 380.

Dabei wird nur auf eine thermische Isolationszone zwischen dem Heizelement und jeder Klemme hingewiesen.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Menge eines fließfähigen Stoffes zu erfassen.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Der Durchflußmengenaufnehmer zeichnet sich durch seine leichte Realisierbarkeit aus. Das wird besonders dadurch begünstigt, daß für das Gehäuse ein Kunststoff eingesetzt wird. Das Gehäuse ist luftgefüllt, abgeschlossen und dient dem Schutz

und der Handhabbarkeit des dünnwandigen Rohres. Das Luftpolster im Gehäuse gewährleistet eine gute Wärmeisolation der Heiz- und Meßwiderstände und verhindert weitestgehend, daß schnelle Temperaturänderungen der Umgebung das Meßergebnis beeinflussen. Das dünnwandige Rohr aus einem Metall oder einer Metallverbindung sichert einen schnellen Wärmeübergang vom fließenden Stoff zum Meßwiderstand.

Die Plazierung von elektrischen Kontaktstiften, deren Enden sich innerhalb und außerhalb des Gehäuses befinden, sichern zum einen eine leichte Handhabung und Kontaktierung der Enden der Widerstandsdrähte und zum anderen sind durch einen genormten Rasterabstand der Kontaktstifte handelsübliche Steckverbinderkupplungen zum elektrischen Anschluß des Durchflußmengenaufnehmers einsetzbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 9 angegeben.

Mit der Anordnung von zwei Meßwicklungen und einer separaten Heizwicklung zwischen den Meßwicklungen nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 ist eine empfindliche Meßanordnung gegeben. Durch den Einsatz von Drahtmaterialien mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten für die einzelnen Wicklungen ist eine empfindlichere Meßanordnung realisierbar. Der Aufbau des dünnwandigen Rohres entsprechend der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 erhöht die Genauigkeit des Durchflußmengenaufnehmers, da die Temperatur des eintretenden Mediums erfaßt wird.

Der Aufbau des Durchflußmengenaufnehmers nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 erleichtert die Montage wesentlich. Die Weiterbildungen der Schutzansprüche 5 bis 7 beinhalten besonders günstige konstruktive Einzelheiten, die es erlauben, den Durchflußmengenaufnehmer an unterschiedliche Anbaubedingungen anzupassen. Weiterhin gewährleisten diese Maßnahmen eine leichte Montage am Einsatzort.
Die Weiterbildungen der Schutzansprüche 8 und 9 zeigen eine

leichte Montagemöglichkeit einschließlich der Kontaktierung der Drähte der einzelnen Wicklungen auf.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Schnittdarstellung des Durchflußmengenaufnehmers mit einem dünnwandigen Rohr auf dem ein Heizdraht und zwei Meßdrähte gewickelt sind und

Figur 2 Schnittdarstellung des Durchflußmengenaufnehmers mit zwei dünnwandigen Rohren, die thermisch isoliert miteinander verbunden sind und auf denen ein Heizdraht und drei Meßdrähte gewickelt sind.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht entsprechend der Darstellung der Figur 1 aus einem Gehäuse 1, in dem ein dünnwandiges Rohr 5 plaziert ist. Unmittelbar auf dem dünnwandigen Rohr 5 befinden sich drei Wicklungen.

Der Durchflußmengenaufnehmer besteht aus drei Montageelementen. Das erste Montageelement ist ein Grundkörper 2, der aus einem Anschlußstutzen, einer Lasche 4, einem Boden mit rechteckförmiger Grundfläche und vier Seitenwänden besteht. An einer Seitenwand, die sich rechtwinklig an die Seitenwand einschließlich des Anschlußstutzens anschließt, sind sechs in einer Linie angeordnete Durchgangsbohrungen eingebracht. Die Abstände dieser Bohrungen betragen 2,54 mm. In der Seitenwand gegenüber der mit dem Anschlußstutzen und in dessen Symmetrielinie befindet sich eine Durchgangsbohrung. Weiterhin besitzt der Grundkörper 2 rechtwinklig zu einer der Seitenwände eine Lasche 4, in der sich zwei Durchgangsbohrungen befinden, die der Befestigung des Durchflußmengenaufnehmers dienen. Dieser beschriebene Grundkörper 2 besteht aus einem Kunststoff und ist vorteilhafterweise ein Spritzkörper.

Das zweite Montageelement besteht aus dem zweiten Anschlußstutzen 3 mit dem dünnwandigen Rohr 5 einschließlich der darauf unmittelbar angeordneten Wicklungen 7. In der Durchgangsbohrung

gegenüber der Seitenwand mit dem Anschlußstutzen ist der zweite gleichgestaltete Anschlußstutzen 3 plaziert. Die Enden des dünnwandigen Rohres 5 sind in den Öffnungen der Anschlußstutzen luftdicht befestigt. Damit entsteht ein freier Durchgang von einem Anschlußstutzen des Grundkörpers 2 über den Innenraum des dünnwandigen Rohres 5 zum anderen Anschlußstutzen 3. Dadurch ist diese Anordnung über die Anschlußstutzen in den Strom eines fließfähigen Stoffes einschaltbar.

Das dünnwandige Rohr 5 besteht aus einem Chrom/Nickel-Stahl. Der Außendurchmesser beträgt 0,6 mm bei einem Innendurchmesser von 0,3 mm. Unmittelbar auf diesem befinden sich direkt nebeneinander drei Wicklungen 7a, 7b und 7c. Die mittlere Wicklung 7b ist eine Heizung und besteht aus einem isoliertem Draht aus einer Widerstandslegierung, die einen niedrigen Temperaturkoeffizienten besitzt. Damit wird das gesamte dünnwandige Rohr 5 aufgeheizt. Der niedrige Temperaturkoeffizient ermöglicht eine Heizung mit konstanter Heizleistung. Die beiden äußeren Wicklungen 7a und 7c sind die Meßelemente und bestehen aus einem isolierten Widerstandsdraht, der einen hohen Temperaturkoeffizient besitzt. Dadurch werden auch geringste Temperaturschwankungen, die durch die fließende Stoffmenge hervorgerufen werden, durch eine relativ große Widerstandsänderung erfaßbar. In den sechs Bohrungen des Grundkörpers 2 sind Kontaktstifte 6 so plaziert, daß diese von innen und außen kontaktierbar sind. An den Enden im Innern befinden sich Schlitze, in die jeweils ein Drahtende der Wicklungen 7a, 7b und 7c eingeführt und mit diesem verlötet ist. Die Enden der Kontakstifte 6 außerhalb des Gehäuses 1, sind so ausgebildet, daß entsprechende Gegenkontakte in Form einer Steckverbinderkupplung aufgeschoben und damit elektrisch kontaktiert werden.

Das dritte Montageelement ist der Deckel, der das Gehäuse 1 luftdicht abschließt und aus dem gleichen Kunststoff wie der Grundkörper 2 besteht.

Auf die Anschlußstutzen sind Schläuche straff aufschiebbar. Eine zusätzliche Sicherung wird durch den Einsatz von Schlauchklemmen erreicht.

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Ein zweites Ausführungsbeispiel, wie es in der Figur 2 dargestellt ist, besitzt annähernd den Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels .

Das dünnwandige Rohr 5 besteht aus zwei getrennt voneinander angeordneten Teilen, die über eine Muffe 8, die aus einem thermisch schlecht leitenden Material besteht, miteinander so verbunden sind, daß die Innenräume der Teile der dünnwandigen Rohre 5 über die Muffe 8 hermetisch miteinander verbunden sind. Unmittelbar auf dem in Flußrichtung ersten Teil befindet sich eine Wicklung 7d, die aus einem isolierten Widerstandsdraht mit einem hohen Temperaturkoeffizienten besteht und eine Meßwicklung zur Erfassung der Temperatur des Mediums darstellt. Auf dem zweiten Teil des dünnwandigen Rohres 5 befinden sich unmittelbar drei Wicklungen 7a, 7b und 7c, wobei diese entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiels eine Heizwicklung 7b und zwei diese umgebende Meßwicklungen 7a und 7c darstellen. Der Grundkörper 2 weist acht in Reihe und mit einem Abstand von 2,54 mm zueinander angeordnete Bohrungen in einer der Seitenwände auf, die sich rechtwinklig zu den Seitenwänden mit den Anschlußstutzen befinden. In diesen Bohrungen sind acht Kontaktstifte 6 befestigt. Die Kontaktstifte 6 im Inneren des Gehäuses 1 sind mit den Drahtenden der Wicklungen 7a bis 7d elektrisch leitend fest verbunden. Die Enden der Kontaktstifte 6 außerhalb des Gehäuses 1 sind so ausgebildet, daß Anschlußdrähte angelötet werden können.

Die Anschlußstutzen besitzen ein Außengewinde, so daß aufschraubbare Schlauchkupplungen mit diesen fest verbunden werden.

Die nicht aufgeführte Gestaltung des Grundkörpers 2 und der Kontaktstifte 6 entspricht denen des ersten Ausführungsbeispiels .

Claims

Schutzansprüche

1. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer zur Messung strömender Medien, gekennzeichnet dadurch, daß in dem freien Raum eines hohl ausgebildeten, luftgefüllten und abgeschlossenen Gehäuses (1), das vorzugsweise aus einem Kunststoff besteht, ein mindestens aus einem Stück bestehendes dünnwandiges Rohr (5), das vorzugsweise aus einem Metall oder einer Metallverbindung besteht, angeordnet ist, daß sich unmittelbar auf dem dünnwandigen Rohr (5) mindestens eine Wicklung (7), die aus mindestens einer Lage eines elektrisch isolierten metallischen Widerstandsdrahtes besteht, befindet, daß die Enden des dünnwandigen Rohres (5) mit deren Außenfläche luftdicht mit Öffnungen von Anschlußstutzen verbunden sind, daß das Gehäuse (1) mit elektrischen Kontaktstiften (6) so versehen ist, daß sich jeweils ein Ende innerhalb und das andere Ende außerhalb des Gehäuses (1) befindet und daß die Enden der Widerstandsdrähte mit den innerhalb des Gehäuse (1) angeordneten Enden der Kontaktstifte (6) elektrisch leitend verbunden sind.

2. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich auf dem dünnwandigen Rohr (5) zwei Meßwicklungen (7a) und (7c) und eine dazwischen angeordnete Heizwicklung (7b) befinden.

3. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das dünnwandige Rohr (5) aus zwei Teilen besteht, die zum einen mechanisch fest und luftdicht miteinander und zum anderen thermisch voneinander isoliert so verbunden sind, daß ein freier Fluß durch das dünnwandige Rohr (5) besteht, daß sich in Flußrichtung eine Wicklung (7d) unmittelbar auf dem ersten Teil und drei Wicklungen (7a), (7b) und (7c) unmittelbar auf dem zweiten Teil des dünnwandigen Rohres (5) befinden.

4. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dieser aus den drei Montageelementen

- Grundkörper (4), der aus einem Boden mit mindestens einer Seitenwand, einer Lasche (4), einem Anschlußstutzen, einer Öffnung zum einen gegenüber und zum anderen in der Symmetrielinie des Anschlußstutzens und Öffnungen für die Kontaktstifte (6) einschließlich der darin befestigten Kontaktstifte (6) besteht,

- Anschlußstutzen (3) mit luftdicht befestigtem dünnwandigem Rohr (5) einschließlich der Wicklungen (7) und

- Deckel
besteht.

5. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Anschlußstutzen für Preß-, Schraub-, Kleb- oder Schweißverbindungen zum einen mit dem dünnwandigen Rohr (5) und zum anderen mit dem Gehäuse (1) verbunden sind.

6. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse (1) in seiner Grundfläche rechteck-, kreis- oder ellipsenförmig ausgebildet ist.

7. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch und 6, gekennzeichnet dadurch, daß am Gehäuse (1) mindestens eine Lasche (4) angeordnet und diese mit mindestens einer Durchgangsbohrung versehen ist.

8. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Enden der Kontaktstifte (6) im Gehäuse (1) Klemmschlitze aufweisen.

9. Thermischer Durchflußmengenaufnehmer nach Schutzanspruch 1 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß sich jeweils ein Ende der Widerstandsdrähte in einem Klemmschlitz eines Kontaktstiftes (6) befindet und dieses mit dem Kontaktstift (6) verlötet ist