DE3127097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung von plattenförmig ausgebildeten elektrischen Dünnschicht­ widerständen, die aus einer dünnen Metallschicht auf ei­ nem elektrisch isolierenden Träger bestehen, insbesondere zur Anwendung in Heißfilmanemometern zur Messung von Strö­ mungsgeschwindigkeiten.

Beheizte Dünnschichtwiderstände werden oft als Bestand­ teil von Heißfilmanemometern zur Messung der Strömungs­ geschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten, insbesondere der Ansaugluft von Verbrennungsmotoren, eingesetzt. Hier­ bei muß die Haltevorrichtung für den beheizten Dünn­ schichtwiderstand verschiedenen Anforderungen genügen. Einerseits soll die Erwärmung der Halterung möglichst ge­ ring sein, um zu gewährleisten, daß die Halterung nicht zur Wärmeabfuhr an das Fluid beiträgt und dadurch die An­ sprechzeit des Anemometers bei plötzlicher Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit beeinträchtigt. Andererseits soll das thermische Gleichgewicht zwischen Dünnschicht­ widerstand und Halterung bei Inbetriebnahme des Anemo­ meters möglichst schnell erreicht werden.

Weiterhin muß aus strömungstechnischen Gründen eine genaue Positionierung des Filmwiderstands relativ zur Strömungsrichtung gegeben sein und die Umströmung des Dünnschichtwiderstands soll durch die Haltevorrichtung möglichst wenig beeinflußt werden.

Es sind verschiedene Methoden bekannt, Dünnschichtwider­ stände flächig mit einem Trägerkörper zu verbinden, z. B. durch Kleben oder Löten. Hierdurch wird jedoch die Wärmekapazität des Trägerkörpers an den Dünnschichtwider­ stand thermisch angekoppelt, so daß das dynamische Verhalten stark beeinträchtigt wird.

Es ist auch bekannt, die Befestigung eines Dünnschicht­ widerstands nur über die elektrischen Anschlußdrähte herzustellen, die z. B. auf die Metallwiderstandsschicht geschweißt oder gebondet sind. Eine genaue und sichere Positionierung des Dünnschichtwiderstands läßt sich hierdurch allerdings nicht erzielen.

Es sind weiterhin mechanische Klammern bekannt, die für die elektrische Kontaktierung von Dünnschichtwiderständen geeignet sind und die auch als mechanische Halterung dienen können. Diese Klammern weisen jedoch relativ große Berührungsflächen mit dem Dünnschichtwiderstand auf, so daß das thermische Gleichgewicht nicht schnell genug erreicht werden kann. Außerdem ist eine genaue und sichere Positionierung nur mit sehr hohem Aufwand erreichbar.

Aus der DE-AS 11 37 090 ist eine Halterung für plattenförmige Widerstände bekannt, bestehend aus Drähten, die aber keine sichere Positionierung in allen drei Raumrichtungen und keinen minimalen Wärmekontakt gewährleisten.

In den FR-PS 22 10 079 und 23 93 505 sind Halteklammern aus Stanzteilen für zylindrische Bauteile beschrieben, die mit Vorsprüngen und Laschen versehen sind. Auch diese Halteklammern gewährleisten keine sichere Positionierung in allen drei Raumrichtungen und keinen minimalen Wärme­ kontakt.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Halterung von plattenförmig ausgebildeten elektrischen Dünnschichtwiderständen, die aus einer dünnen Metallschicht auf einem elektrisch isolierenden Träger bestehen, insbesondere zur Anwendung in Heißfilmanimometern zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten zu finden, die eine genaue und sichere Positionierung in allen drei Raumrichtungen ermöglicht, eine sehr schnelle Einstellung des thermischen Gleichgewichts gewährleistet und die durch die Fluidströmung vom beheizten Dünnschichtwiderstand abgeführte Wärmemenge nur unwesentlich beeinflußt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dünnschichtwiderstand auf wenigstens drei spitzen Auflagen einer Halteklammer aufliegt und von wenigstens zwei mit Spitzen versehenen Laschen der Halteklammer an die Auflagen angedrückt wird. Vorzugsweise wird der Dünnschichtwider­ stand zusätzlich mit der Kante von wenigstens zwei keil­ förmigen Zungen der Halteklammer in seiner Längsrichtung fixiert und so zusätzlich gegen ein Verschieben gesichert. Besonders bewährt hat sich eine Halteklammer, die vier spitze Auflagen mit entsprechenden Laschen besitzt und zwei keilförmige Zungen trägt. Außerdem ist es oft vorteilhaft, die Halteklammer aus zwei voneinander getrennten Teilen zusammenzusetzen.

Für die Haltevorrichtung wird normalerweise ein metallischer Werkstoff verwendet. Vorteilhafterweise wird die Halte­ vorrichtung als Stanzteil ausgebildet und ermöglicht so auch bei sehr kleinen Abmessungen die Einhaltung aus­ reichend kleiner Toleranzen, um eine genaue Positionierung zu gewährleisten. Die

Abb. 1 und 2 zeigen schematisch eine bei­ spielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halte­ vorrichtung.

Die Abb. 1 zeigt perspektivisch gezeichnet den voll­ ständigen Aufbau einer Haltevorrichtung aus zwei gleichen Halteklammerteilen (1) sowie einen Dünnschichtwiderstand (2) in der Form eines rechteckigen Plättchens. Die Halteklammer­ teile (1) besitzen je zwei spitze Auflagen (4) - siehe Abb. 2 - und mit Spitzen versehene Laschen (3) sowie keilförmige Zungen (5).

Vor der Montage des Dünnschichtwiderstands (2) sind die vier Laschen (3) noch nicht beigebogen, so daß der Dünnschichtwiderstand (2) auf die vier Auflagepunkte (4) gelegt werden kann. Die Positionierung in der Längsachse des Dünnschichtwiderstands erfolgt durch die keilförmigen, mit Kanten (6) versehenen Zungen (5). Durch Umbiegen der vier Laschen (3) erfolgt die Befestigung des Dünnschicht­ widerstands (2) auf der Halteklammer (1).

Die Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Halteklammer (1) in der Ebene A-A.

Die Berührungsflächen zwischen dem Dünnschichtwiderstand (2) und der Halteklammer (1) sind gegeben durch die Radien der Auflagepunkte (4), der Spitzen der Laschen (3) sowie durch die Geometrie der Kanten (6) der Zungen (5) und der Kanten (7) der Laschen (3).

Die vorzugsweise Herstellung der Halteklammern als Stanzteil aus einem metallischen Werkstoff ermöglicht es, sowohl die Berührungsflächen zwischen dem Dünnschichtwider­ stand (2) und der Halteklammer (1) sehr klein zu gestalten, als auch aufgrund der kleinen Fertigungstoleranzen eine sehr genaue Positionierung des Dünnschichtwiderstands (2) zu gewährleisten. Durch die Auflagefläche zwischen den Halteklammerteilen (1) und einem Trägerkörper (9) ist eine genaue Ausrichtung des Dünnschichtwiderstands (2) relativ zum Trägerkörper (9) und zur Strömungsrichtung (10) möglich.

Der Dünnschichtwiderstand weist an gegenüberliegenden Enden je eine Kontaktfläche (8) auf. Die elektrische Kontaktierung des Dünnschichtwiderstands erfolgt vorteilhaft durch je eine gebondete Drahtverbindung zwischen Kontaktfläche (8) und Zunge (5). Die beiden Halteklammerteile (1) wiederum werden vorteilhaft auf den Trägerkörper (9) gelötet, um die elektrische Verbindung zwischen Dünnschichtwiderstand und einer elektronischen Regelschaltung herzustellen. Die Regelschaltung regelt den Strom durch den beheizten Dünnschichtwiderstand derart, daß ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit erhalten wird.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist ebenfalls sehr gut geeignet für die Befestigung eines Temperaturfühlers, insbesondere für die Messung der Temperatur eines Gas­ stromes. Durch die gute thermische Entkoppelung von Temperaturfühler und Halterung erhält man sehr kurze Ansprechzeiten bei Temperaturänderungen des Gases.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Halterung von plattenförmig ausgebildeten elektrischen Dünnschichtwiderständen, die aus einer dünnen Metallschicht auf einem elektrisch isolierenden Träger bestehen, insbesondere zur Anwendung in Heißfilmanemometern zur Messung von Strömungsge­ schwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand (2) auf wenigstens drei spitzen Auflagen (4) einer Halteklammer aufliegt und von wenigstens zwei mit Spitzen versehenen Laschen (3) der Halteklammer an die Auflagen (4) angedrückt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand (2) mit der Kante von wenigstens zwei keilförmigen Zungen (5) der Halteklammer in seiner Längsrichtung fixiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand (2) auf der Halteklammer (1) mittels vier Auflagen (4) mit vier Laschen (3) und zwei Zungen (5) fixiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteklammer (1) aus zwei voneinander getrennten Teilen besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteklammer (1) auf einem Trägerkörper (9) befestigt ist.