DE19609823A1

DE19609823A1 - System for monitoring medium flowing inside pipe with tubular section esp. for energy providing materials

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Publication number: DE19609823A1
Application number: DE1996109823
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kopp
Original assignee: Hechinger Helmut & Co GmbH
Current assignee: Hechinger Helmut & Co GmbH
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-18

Abstract

The system has a tubular section, in which one or more sensors (50) project inside the tubular section, and with a holding unit for the sensors. The holding unit has a metallic conductor frame. The frame has at least the approximate cross sectional shape of the tubular section. The conductor frame is inserted and secured between the inlet and the outlet of the tubular section. The conductor frame has at least two conductor wires (2,3), projecting in the tubular section, at which a sensor with its electrodes (51,52) is arranged. The distal ends of the conductor wires end at least approximately in the centre of the pipe cross section, and a sensor is arranged between the distal ends of the conductor wires.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines innerhalb eines Rohres fließenden Mediums, insbesondere eines Fluides oder Gases, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a device for monitoring a medium flowing within a tube, in particular one Fluids or gases, according to the features of the preamble of Claim 1.

Vorrichtungen zur Messung eines innerhalb eines Rohres flie ßenden Mediums, z. B. eine Flüssigkeit oder ein Gas, werden in fast allen Industriezweigen benötigt. Das Wissen um Strömungs vorgänge innerhalb von Rohren ist in den verschiedensten Be reichen notwendig, wie z. B. im Flugzeug- und Schiffsbau, beim Bau von Strömungsmaschinen aller Art sowie bei allen Fragen des Wärme- und Stoffaustausches in der Verfahrenstechnik. Von besonderer Wichtigkeit sind diese Meßvorrichtungen auch in der Energieverbrauchsmessung. Hier werden beispielsweise die Son den in Gasleitungsrohre eingebaut, um festzustellen, wieviel von einem Gasversorgungsunternehmen geliefertes Gas in einem Haushalt verbraucht wird. Entscheidend ist bei diesen Vor richtungen eine möglichst einfache Handhabbarkeit, um den Montageaufwand für den Einsatz solcher Meßvorrichtungen auf ein Minimum zu begrenzen.Devices for measuring a flow within a pipe eating medium, e.g. B. a liquid or a gas are in needed almost all branches of industry. The knowledge of flow Processes within pipes are in the most diverse Be range necessary, such as B. in aircraft and shipbuilding Construction of fluid machines of all kinds as well as for all questions of heat and material exchange in process engineering. From These measuring devices are also of particular importance in the Energy consumption measurement. Here, for example, the Son installed in gas pipes to determine how much gas supplied by a gas supplier in one Household is consumed. The key is with these before directions to be as easy as possible to handle Assembly effort for the use of such measuring devices to limit a minimum.

Ein bekanntes Prinzip, um die Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums durch ein Rohr zu messen und damit ein Maß für die durch das Rohr fließende Menge des Mediums zu erfassen ist das sogenannte CTA-Prinzip (Constant-Temperatur-Anemometer-Prin zip), das bei der Strömungsmessung weitgehend Anwendung fin det. Hierbei wird die Konvektionswärme, die von einem erhitz ten Körper an ein Medium übertragen wird, als Funktion der Geschwindigkeit und der Temperatur des Mediums ausgenutzt. Eine eindeutige Beziehung zwischen dem Ausgangssignal der hier eingesetzten Temperatursensoren und der Strömungs geschwindigkeit des Mediums kann dann erzielt werden, wenn man in einem vorgegebenen Abstand innerhalb des Rohres, durch das das Medium fließt, die Temperatur des Mediums an zwei axial beabstandeten Stellen mißt. Die Temperaturabsenkung zwischen den beiden Sensoren ist ein Maß für die Strömungsgeschwindig keit und, bei bekanntem Rohrquerschnitt, ein Maß für die Durchflußmenge.A well known principle to the flow rate of a Measure medium through a pipe and thus a measure of the that is to measure the amount of medium flowing through the pipe so-called CTA principle (constant temperature anemometer prin zip), which is largely used in flow measurement det. This is the convection heat from a heated body is transferred to a medium as a function of Speed and temperature of the medium exploited. A clear relationship between the output signal from here used temperature sensors and the flow speed of the medium can be achieved if one at a predetermined distance within the tube through which the medium flows, the temperature of the medium at two axially spaced places. The temperature drop between the two sensors is a measure of the flow rate speed and, with a known pipe cross section, a measure of the Flow rate.

Eine bekannte Vorrichtung nach diesem Prinzip ist z. B. in US 4,480,467 beschrieben. Die dortige Meßeinrichtung verfügt über einen besonders ausgestalteten Rohrabschnitt, welcher in Reihe in das Rohr, dessen Durchfluß überwacht werden soll, einge setzt ist. Der Rohrabschnitt ist auf einer besonders vorberei teten Grundplatte montiert und verfügt an seiner Unterseite über zwei Öffnungen, in die jeweils ein thermischer Sensor eingesetzt ist. Der thermische Sensor ragt orthogonal zur Längserstreckung des Rohrabschnittes in den von Flüssigkeit durchströmten Innenraum des Rohrabschnittes. An der erwähnten Grundplatte ist eine Steckerleiste angebracht, die in elek trisch leitender Verbindung mit den Thermoelementen steht. Diese Anordnung zeichnet sich durch einen verhältnismäßig komplizierten mechanischen Aufbau der Meßvorrichtung aus. Für die Massenfertigung ist diese Meßvorrichtung denkbar ungeeig net.A known device according to this principle is e.g. B. in US 4,480,467 described. The measuring device there has a specially designed pipe section, which in series into the pipe whose flow rate is to be monitored sets is. The pipe section is being specially prepared mounted base plate and has on its underside via two openings, each with a thermal sensor is inserted. The thermal sensor projects orthogonally to Longitudinal extension of the pipe section in the of liquid flowed through the interior of the pipe section. On the mentioned Base plate is attached to a power strip, which in elek tric conductive connection with the thermocouples. This arrangement is characterized by a proportionate complicated mechanical structure of the measuring device. For mass production of this measuring device is extremely unsuitable net.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung eines innerhalb eines Rohres fließen den Mediums anzugeben, welche einfach herzustellen und damit für eine Massenfertigung geeignet ist und ohne größeren Auf wand in ein zu überwachendes Rohr eingesetzt werden kann.The present invention has for its object a Device for measuring a flow inside a pipe specify the medium, which is easy to manufacture and therefore is suitable for mass production and without major opening wall can be inserted into a pipe to be monitored.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is accomplished by a device with the features of claim 1 solved.

Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Unter ansprüche.Further developments of this device are the subject of the sub Expectations.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich im wesentli chen durch einen für den oder die Sensoren als Halteeinrich tung dienenden metallischen Leiterrahmen aus, welcher zumin dest annähernd, vorzugsweise identisch, die Querschnittsform des Rohrabschnittes aufweist, durch den das zu überwachende Medium fließt. Der Leiterrahmen ist hierfür zwischen den Zu- und Ablauf des Rohrabschnittes fest stehend eingesetzt und verfügt über mindestens zwei in den Rohrquerschnitt ragende Leiterdrähte, an denen ein Sensor angeordnet ist, dessen Elek troden an jeweils einen Leiterdraht elektrisch angeschlossen sind.The device according to the invention is characterized essentially chen by one for the sensor or sensors as a holding device serving serving metallic lead frame, which at least at least approximately, preferably identical, the cross-sectional shape of the pipe section through which to be monitored Medium flows. The lead frame for this is between the feed and Drain of the pipe section used fixed and has at least two protruding into the pipe cross section Conductor wires on which a sensor is arranged, the elec trodes electrically connected to one conductor wire each are.

Der wesentliche Vorteil einer solchen Vorrichtung besteht in der sehr einfachen Herstellbarkeit des metallischen Leiterrah mens, an dem die Sensoren angeschlossen werden. Der metalli sche Leiterrahmen kann beispielsweise in einer Massenfertigung aus geeigneten Metallplatten, die beispielsweise aus Eisen, Nickel, Kupfer, Messing oder einer Mischung dieser Metalle bestehen, herausgestanzt werden. Der Leiterrahmen kann bei spielsweise eine Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 1 mm, vorzugs weise etwa 0,2 mm, aufweisen.The main advantage of such a device is the very easy manufacture of the metallic ladder frame to which the sensors are connected. The metalli For example, lead frames can be used in mass production from suitable metal plates, for example made of iron, Nickel, copper, brass or a mixture of these metals exist, are punched out. The lead frame can at for example, a thickness of about 0.1 mm to about 1 mm, preferably about 0.2 mm.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind der metallische Leiterrahmen und die daran befestigten Sensoren mit einer Be schichtung, die eine geringe thermische Zeitkonstante auf weist, überzogen. Eine solche Schicht kann beispielsweise ein Polymer sein, das nach dem Bestücken des Leiterrahmens mit den Sensoren auf den metallischen Leiterrahmen aufgebracht wird. In a further development of the invention, the metallic Lead frame and the attached sensors with a Be stratification, which has a low thermal time constant points, coated. Such a layer can be, for example Be polymer that after the assembly of the lead frame with the Sensors is applied to the metallic lead frame.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die distalen Enden der Leiterdrähte des Leiterrahmens so angeordnet, daß diese mindestens annähernd in der Mitte des Rohrquerschnittes enden. Vorzugsweise sind die in den Rohrquerschnitt ragenden Leiter drähte parallel zueinander angeordnet. Es ist darüber hinaus zweckmäßig, die in den Rohrquerschnitt ragenden Leiterdrähte möglichst dünn auszuführen, um das durch das Rohr fließende Medium möglichst wenig zu beeinflussen. Allerdings ist hierbei darauf zu achten, daß die Leiterdrähte dennoch so dick ausge bildet sind, daß für eine Halterung der Sensoren eine aus reichende mechanische Stabilität dieser Leiterdrähte gewähr leistet ist. Es muß nämlich vermieden werden, daß beim Vorbei strömen des Mediums die Leiterdrähte samt angebrachten Sensor verbogen werden. Die in den Rohrquerschnitt ragenden Leiter drähte können beispielsweise eine Breite von etwa 1,0 mm bei einer Dicke von etwa 0,2 mm aufweisen.In a development of the invention, the distal ends the lead wires of the lead frame arranged so that these end at least approximately in the middle of the pipe cross-section. The conductors projecting into the tube cross section are preferably wires arranged parallel to each other. It is beyond that expedient, the conductor wires protruding into the tube cross-section as thin as possible to ensure that the flowing through the pipe To influence the medium as little as possible. However, this is make sure that the conductor wires are still so thick forms are that for a holder of the sensors guarantee sufficient mechanical stability of these conductor wires is accomplished. It must be avoided that when passing the conductor wires with attached sensor flow through the medium be bent. The conductors protruding into the pipe cross-section For example, wires can have a width of approximately 1.0 mm have a thickness of about 0.2 mm.

Zweckmäßigerweise verfügt der Leiterrahmen über Leiter anschlüsse, die über die Querschnittsform des Rohrabschnittes hinausragen. Diese Leiteranschlüsse, die elektrisch leitend mit den in den Innenraum des Rohrabschnittes ragenden Leiter drähten in Verbindung stehen, dienen als elektrische Kontakte für eine Meßvorrichtung, die mit den Sensoren in Verbindung steht. Die Leiteranschlüsse können z. B. so gestaltet werden, daß deren Rastermaß 2,54 mm beträgt, so daß ein handelsübli cher Stecker an die Leiteranschlüsse angeschlossen werden kann. Des weiteren sind diese Leiteranschlüsse auch für ein direktes Auflöten auf eine Platine geeignet.The lead frame expediently has leads connections that have the cross-sectional shape of the pipe section protrude. These conductor connections that are electrically conductive with the conductor protruding into the interior of the pipe section wires are used as electrical contacts for a measuring device in connection with the sensors stands. The conductor connections can e.g. B. be designed that their pitch is 2.54 mm, so that a commercial The connector must be connected to the conductor connections can. Furthermore, these conductor connections are also for one suitable for direct soldering onto a circuit board.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Leiterrahmen nicht nur zur Halterung eines einzigen Sensors, sondern mehrerer Sensoren vorbereitet ist. Dies ist beispiels weise notwendig, wenn das Rohr oder der Rohrabschnitt mehrere axial zur Fließrichtung des Mediums angeordnete und vonein ander separierte Rohrkammern aufweist. Der metallische Leiter rahmen ist im Querschnitt an diesen mehrkammerigen Rohrabschnittes angepaßt und verfügt über Leiterdrähte, die beispielsweise paarweise in diese Rohrkammern ragen. Another development of the invention provides that the Lead frames not only to hold a single sensor, but several sensors are prepared. This is an example as necessary if the pipe or pipe section several arranged axially to the direction of flow of the medium and from each other has other separated tube chambers. The metallic conductor the cross-section of this frame is multi-chambered Adjusted pipe section and has conductor wires that protrude in pairs into these tube chambers, for example.

Der gesamte Leiterrahmen und die am Leiterrahmen vorgesehenen Leiterdrähte und Leiteranschlüsse sind zueinander in einer Ebene angeordnet. Dies stellt sicher, daß der Leiterrahmen aus einem geeigneten Metallplattenteil herausstanzbar ist. Ein weiterer Bearbeitungsvorgang, z. B. Umbiegen der Leiterdrähte und/oder Leiteranschlüsse, ist mit dem Leiterrahmen nach der Erfindung nicht erforderlich, was einer Massenfertigung dien lich ist.The entire lead frame and those provided on the lead frame Lead wires and lead connections are all in one Level arranged. This ensures that the lead frame is off a suitable metal plate part can be punched out. On further processing, e.g. B. bending the conductor wires and / or lead connections, is with the lead frame according to the Invention not required, which serve mass production is.

Die Handhabbarkeit des verhältnismäßig dünnen Leiterrahmens wird erleichtert, wenn der Leiterrahmen in ein nichtmetalli sches Element, das ebenfalls weitgehend der Querschnittsform des Rohrabschnittes angepaßt ist, eingesetzt wird. Dieses nichtmetallische Element ist vorzugsweise identisch zum Querschnitt des Rohrabschnittes ausgebildet. Dieses nicht metallische Element kann beispielsweise aus Kunststoff beste hen. Es ist z. B. möglich, den erwähnten Leiterrahmen in einer geeigneten Kunststofform mit diesem Element zu umspritzen, so daß weitere Haltemittel zwischen dem nichtmetallischen Element und dem Leiterrahmen entbehrlich sind.The manageability of the relatively thin lead frame is easier if the lead frame in a non-metallic cal element, which is also largely of cross-sectional shape the pipe section is adapted, is used. This non-metallic element is preferably identical to Cross section of the pipe section formed. This is not metallic element can be made of plastic, for example hen. It is Z. B. possible, the mentioned lead frame in a suitable plastic mold with this element, so that further holding means between the non-metallic element and are dispensable for the lead frame.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß zwei Leiterrahmen axial beabstandet zueinander im Rohrabschnitt angeordnet werden. Hierdurch ist es möglich, die eingangs genannte CTA-Messung durchzuführen, weil so in einem vorgegebenen Abstand, der dem axialen Abstand der beiden Lei terrahmen entspricht, Temperatursensoren in den zu überwachen den Rohrabschnitt eingebracht werden können. Sofern die Lei terrahmen in das erwähnte nichtmetallische Element eingesetzt sind, bietet es sich an, die nichtmetallischen Elemente zuein ander kaskadierbar auszubilden. Dies bedeutet, daß ein nichtmetallisches Element auf das andere nichtmetallische Element aufsteckbar ist.According to another development of the invention, it is provided hen that two lead frames axially spaced from each other in Pipe section can be arranged. This makes it possible to CTA measurement mentioned initially, because so in one predetermined distance, the axial distance of the two Lei terrahmen corresponds to monitor temperature sensors in the the pipe section can be introduced. If the lei terrahmen used in the non-metallic element mentioned it is advisable to combine the non-metallic elements other cascadable training. This means that a non-metallic element to the other non-metallic Element is attachable.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit einem Aus führungsbeispiel und sechs Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below in connection with an off example and six figures explained in more detail. Show it:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch ein mehrkammeriges Rohr, Fig. 1 shows a cross section through a multi-chamber tube,

Fig. 2 einen metallischen Leiterrahmen zur Halterung und elektrischen Kontaktierung von Sensoren, die in die Kammern des Rohres von Fig. 1, ragen, Fig. 2 is a metallic lead frame for mounting and electrically contacting sensors which protrude into the chambers of the tube of Fig. 1,

Fig. 3 der Leiterrahmen von Fig. 2, eingebettet in ein in Schnittansicht dargestelltes nichtmetallisches Ele ment, das die Querschnittsform des Rohres von Fig. 1 aufweist, Fig. 3 of the lead frame of Fig. 2, embedded in an image represented in sectional view of non-metallic ele ment having the cross-sectional shape of the tube of Fig. 1,

Fig. 4 das nichtmetallische Element von Fig. 3 samt Lei terrahmen in Draufsicht, Fig. 4 the non-metallic element of Fig. 3 together with Lei terrahmen in plan view,

Fig. 5 eine Schnittansicht des nichtmetallischen Elementes von Fig. 4 samt Leiterrahmen entlang der Schnitt linie IV-IV und Fig. 5 is a sectional view of the non-metallic element of Fig. 4 together with the lead frame along the section line IV-IV and

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich zu Fig. 4 mit an den Leiter drähten des Leiterrahmens kontaktierten Sensoren. Fig. 6 is a view similar to Fig. 4 with wires connected to the conductor of the lead frame sensors.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.Designate in the following figures, unless otherwise indicated, same reference numerals, same parts with the same Meaning.

In Fig. 1 ist die Schnittansicht eines Rohres 60, durch wel ches Gas strömt, dargestellt. Das Rohr 60 weist eine Mitten achse Z auf. Das Rohr 60 verfügt über einen kreisrunden Außen mantel 61, innerhalb dem drei im Winkel von 120° zueinander um die Mittenachse Z versetzt angeordnete Leitungsrohre 62, 63, 64 verlaufen. Die Leitungsrohre 62, 63, 64 weisen einen gleichgroßen Durchmesser auf und sind im Zentrum an der Mit tenachse Z aneinander gebunden und an ihren von der Mitten achse Z am weitesten beabstandeten Ende an den Außenmantel 61 angeformt. Hierdurch entstehen, wie die Querschnittsdarstel lung von Fig. 1 deutlich zeigt, drei kreisrunde Rohrkammern I, II und III sowie annähernd dreieckförmige Hilfskammern A, B und C.In Fig. 1, the sectional view of a tube 60 through which gas is flowing is shown. The tube 60 has a center axis Z. The tube 60 has a circular outer jacket 61 , within which three conduits 62 , 63 , 64 arranged at an angle of 120 ° to one another about the central axis Z extend. The conduits 62 , 63 , 64 have an equal diameter and are bonded to one another in the center on the central axis Z and formed on their outer end 61 at their most distant end from the central axis Z. This results, as the cross-sectional representation of FIG. 1 clearly shows, three circular tube chambers I, II and III and approximately triangular auxiliary chambers A, B and C.

Im folgenden wird angenommen, daß durch die Rohrkammern I, II und III, die voneinander getrennt sind, jeweils ein gasförmi ges Medium strömt, z. B. ein Gas zur Energieversorgung von Haushalten. Die Hilfskammern A, B und C werden dagegen nicht von Gas durchströmt. Um das durch die Rohrkammern I, II und III fließende Gas von der Strömungsgeschwindigkeit her und damit den Durchfluß dieses Gases zu erfassen, ist es notwen dig, in die Rohrkammern I, II und III Sensoren einzusetzen. Sofern das CTA-Meßprinzip angewandt wird, ist es notwendig, jeweils mindestens zwei Sensoren axial beabstandet zueinander diese erwähnten Kammern I, II und III einzusetzen. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, in zumindest eine der Hilfskammern A, B und C zur Referenzmessung ebenfalls einen oder mehrere Sensoren einzusetzen.In the following it is assumed that through the tube chambers I, II and III, which are separated from each other, each a gaseous entire medium flows, e.g. B. a gas for energy supply from Households. The auxiliary chambers A, B and C, however, are not flowed through by gas. To do this through the tube chambers I, II and III flowing gas from the flow rate and in order to measure the flow of this gas, it is necessary dig to insert into the tube chambers I, II and III sensors. If the CTA measuring principle is used, it is necessary to at least two sensors axially spaced from each other to use these mentioned chambers I, II and III. About that it is also expedient to in at least one of the auxiliary chambers A, B and C for reference measurement also one or more Sensors.

Hierfür wird ein metallischer Leiterrahmen 1 vorgesehen, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Der metallische Leiterrahmen 1, der beispielsweise aus Eisen, Nickel, Kupfer, Messing oder einem Gemisch dieser Metalle untereinander bestehen kann, ist vorzugsweise ein Stanzteil. Der Leiterrahmen 1 kann beispiels weise eine Dicke von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise etwa 0,2 mm, aufweisen.For this purpose, a metallic lead frame 1 is provided, as shown in FIG. 2. The metallic lead frame 1 , which may consist of iron, nickel, copper, brass or a mixture of these metals, is preferably a stamped part. The lead frame 1 can, for example, have a thickness of 0.1 to 1 mm, preferably about 0.2 mm.

Der in Fig. 2 dargestellte Leiterrahmen 1 weist Leiterdrähte auf, deren distalen Enden - von einem Leiterdrahtpaar abgese hen - gleich beabstandet zur Mittenachse Z angeordnet sind. Im einzelnen besteht der Leiterrahmen von Fig. 2 aus einem er sten parallel zueinander verlaufenden Leiterdrahtpaar mit Leiterdrähten 2, 3, welche von ihren jeweiligen distalen Enden zunächst senkrecht nach oben verlaufen, um sich dann in etwa im rechten Winkel nach rechts fortzusetzen und in Leiteran schlüssen 12, 13 zu enden. Aus Halterungsgründen befindet sich nahe dem distalen Ende der beiden Leiterdrähte 2, 3 ein als Halterung dienender Quersteg 10, welcher die beiden Leiter drähte 2, 3 einstückig miteinander verbindet. Zwischen den Leiteranschlüssen 12, 13 ist ebenfalls ein Haltesteg 11 ein stückig angeformt. Die beiden Leiterdrähte 2, 3 des Leiterrah mens 1 ragen, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in den Innenraum der Rohrkammer I. Die Leiterdrähte 2, 3 sind so gestaltet, daß deren distalen Enden etwa im Zentrum der Rohrkammer I enden.The lead frame 1 shown in FIG. 2 has lead wires, the distal ends of which - apart from a pair of lead wires - are arranged at the same distance from the center axis Z. Specifically, the lead frame of Fig. 2 consists of a most parallel wire pair with conductor wires 2 , 3 , which initially run vertically upward from their respective distal ends, then continue approximately at right angles to the right and conclude in Leiteran 12 , 13 to end. For reasons holder is located near the distal end of the lead wires 2, 3 is a holder serving as transverse web 10, which the two lead wires 2, 3 integrally with each other. Between the conductor connections 12 , 13 , a holding web 11 is also integrally formed. The two conductor wires 2 , 3 of the Leiterrah mens 1 protrude, as shown in Fig. 3, in the interior of the tube chamber I. The conductor wires 2 , 3 are designed so that their distal ends end approximately in the center of the tube chamber I.

Im Uhrzeigersinn um 120° nach rechts gesehen, enden die beiden parallel zueinander verlaufenden Leiterdrähte 6, 7, die eben falls mit einem Haltesteg 10 verbunden sind. Diese beiden Leiterdrähte 6, 7 ragen mit ihren distalen Enden in das Zen trum der Rohrkammer II, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Der Lei terdraht 7 setzt sich waagerecht fort und endet in dem Leiter anschluß 17. Der zunächst zum Leiterdraht 7 parallel verlau fende Leiterdraht 6 knickt rechts vom Haltesteg 10 etwa im Winkel von 135° nach oben ab, um dort ebenfalls in einem Lei teranschluß 16 zu enden, welcher wiederum parallel zu den bereits erläuterten Leiteranschlüssen 12, 13 und 17 angeordnet ist.Seen clockwise by 120 ° to the right, the two mutually parallel conductor wires 6 , 7 end , which are just connected to a retaining web 10 if so. These two conductor wires 6 , 7 project with their distal ends into the center of the tube chamber II, as can be seen from FIG. 3. The Lei terdraht 7 continues horizontally and ends in the conductor terminal 17th The first parallel to the conductor wire 7 duri fende conductor wire 6 bends right of the retaining web 10 approximately at an angle of 135 ° upwards, to also end there in a Lei teranschluß 16 , which in turn arranged parallel to the conductor connections 12 , 13 and 17 already explained is.

Der Leiterrahmen 1 weist unterhalb der Leiteranschlüsse 16, 17 angeordnete weitere zwei Leiteranschlüsse 18, 19 auf. Diese Leiteranschlüsse 18, 19 sind einstückig mit Leiterdrähten 8, 9 in Verbindung, die mit ihren distalen Enden in der Rohrkam mer III enden. Die Leiteranschlüsse 18, 19 setzen sich im Winkel von etwa 30° nach links fort und knicken dort im Winkel von etwa 130° nach oben ab. Die beiden Leiterdrähte 8, 9 sind ebenfalls durch einen Haltesteg 10 verbunden.The lead frame 1 has a further two lead connections 18 , 19 arranged below the lead connections 16 , 17 . These conductor connections 18 , 19 are in one piece with conductor wires 8 , 9 in connection, which end with their distal ends in the Rohrkam mer III. The conductor connections 18 , 19 continue to the left at an angle of approximately 30 ° and bend there at an angle of approximately 130 ° upwards. The two conductor wires 8 , 9 are also connected by a retaining web 10 .

Wesentlich bei diesem Leiterrahmen 1 ist, daß die distalen Enden der Leiterdrahtpaare 2, 3 und 6, 7 sowie 8, 9 jeweils in das Zentrum einer der Rohrkammern I, II und III ragen können. Zusätzlich ist, wie in Fig. 2 und 3 zu erkennen, ein weiteres Leiterdrahtpaar 4, 5 vorgesehen. Die distalen Enden dieser Leiterdrähte 4, 5 ragen in die Hilfskammer A, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Die beiden Leiterdrähte 4, 5, die ebenfalls von einem Haltesteg 10 gehalten werden, enden in Leiteranschlüssen 14, 15. Die gesamten Leiteranschlüsse 12 bis 19 sind parallel zueinander angeordnet und können beispielsweise einen Abstand von 2,54 mm haben, um mit einer handelsüblichen Steckverbin dung kontaktiert zu werden. Zwischen den einzelnen Leiter anschlüssen 12 bis 19 ist jeweils ein Haltesteg 11 angeordnet. Die Haltestege 10 und 11 müssen nach Montage des Leiterrahmens entfernt werden, um einen elektrischen Kurzschluß zwischen den einzelnen Leiterbahnen zu vermeiden.It is essential in this lead frame 1 that the distal ends of the lead wire pairs 2 , 3 and 6 , 7 and 8 , 9 can each protrude into the center of one of the tube chambers I, II and III. In addition, as can be seen in FIGS. 2 and 3, a further pair of conductor wires 4 , 5 is provided. The distal ends of these conductor wires 4 , 5 protrude into the auxiliary chamber A, as can be seen in FIG. 3. The two conductor wires 4 , 5 , which are also held by a retaining web 10 , end in conductor connections 14 , 15 . The entire conductor connections 12 to 19 are arranged parallel to each other and can for example have a distance of 2.54 mm in order to be contacted with a commercially available plug connection. Between the individual conductor connections 12 to 19 , a holding web 11 is arranged. The retaining bars 10 and 11 must be removed after mounting the lead frame in order to avoid an electrical short circuit between the individual conductor tracks.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist der in Fig. 1 vor gestellte Leiterrahmen 1 bereits in ein nichtmetallisches Element 30 eingebettet. Dieses nichtmetallische Element 30 weist weitgehend die Querschnittsform des in Fig. 1 vorge stellten Rohres 60 auf. Zusätzlich ist dieses nichtmetallische Element, das beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann, mit einem Ansatz 31 versehen, der zwischen den Leiteranschlüssen 12 bis 19 angeordnet ist. Dieser Ansatz 31 erstreckt sich in etwa viertelkreisförmig vom oberen Rand bis zum rechten Rand des Rohrumfanges und sorgt für eine mechanische Abstützung des Leiterrahmens 1. Das nichtmetallische Element 30 ist mit ge eigneten Öffnungen versehen, damit die im Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten Leiterdrähte 2 bis 10 in die Innenräume der Rohrkammern I, II und III sowie in die Hilfsrohrkammer A ragen können. Zweckmäßigerweise wird das nichtmetallische Element 30 durch einen geeigneten Spitz- oder Gußvorgang her gestellt, wobei der Leiterrahmen 1 vorher in eine geeignete Form eingelegt wurde. Das nichtmetallische Element 30 kann auch aus Keramik bestehen.In the exemplary embodiment of FIG. 3, the lead frame 1 presented in FIG. 1 is already embedded in a non-metallic element 30 . This non-metallic element 30 largely has the cross-sectional shape of the tube 60 provided in FIG. 1. In addition, this non-metallic element, which can be made of plastic, for example, is provided with a projection 31 which is arranged between the conductor connections 12 to 19 . This extension 31 extends approximately in a quarter of a circle from the upper edge to the right edge of the tube circumference and provides mechanical support for the lead frame 1 . The non-metallic element 30 is provided with suitable openings so that the conductor wires 2 to 10 explained in connection with FIG. 2 can protrude into the interior of the tube chambers I, II and III and into the auxiliary tube chamber A. The non-metallic element 30 is expediently produced by a suitable pointed or casting process, the lead frame 1 having previously been inserted into a suitable shape. The non-metallic element 30 can also consist of ceramic.

In Fig. 4 ist die Draufsicht auf das nichtmetallische Element 30 samt eingesetzten Leiterrahmen 1 dargestellt. Die zugehö rende Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV zeigt Fig. 5. Wie ersichtlich, verfügt das nichtmetallische Element 30 über vier nach oben ragende Zapfen, die im Ausführungsbei spiel von Fig. 4 in Richtung Betrachter zeigen. Auf der nicht zu erkennenden Unterseite ist das nichtmetallische Element 30 mit entsprechenden Ausnehmungen versehen, so daß es in ein facher Weise möglich ist, mehrere solche nichtmetallischen Elemente aufeinanderzusetzen, also zu kaskadieren. Aufgrund der Zapfen 40 und Ausnehmungen 41 wird bereits eine Fixierung und Ausrichtung der Elemente zueinander sichergestellt. Das nichtmetallische Element 30 kann beispielsweise eine Dicke von etwa 1 bis 2 cm aufweisen. In FIG. 4, the plan view is displayed on the non-metallic element 30 together with the lead frame 1 used. The corresponding sectional view along the section line IV-IV is shown in FIG. 5. As can be seen, the non-metallic element 30 has four upwardly projecting pins which point in the embodiment of FIG. 4 towards the viewer. On the underside, which cannot be recognized, the non-metallic element 30 is provided with corresponding recesses, so that it is possible in a number of ways to stack several such non-metallic elements on top of one another, ie to cascade them. Due to the pin 40 and recesses 41 , a fixation and alignment of the elements to one another is already ensured. The non-metallic element 30 can have a thickness of approximately 1 to 2 cm, for example.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist das fertig montierte nichtmetallische Element 30 mit Leiterrahmen 1 und an die distalen Enden der Leiterdrähte 2, 3 . . . 9 angeordneten Sensoren 50 dargestellt. Die Sensoren 50, die beispielsweise NTC-Ele mente oder Thermistoren sein können, verfügen jeweils über zwei Elektroden 50, 51, die mit einem der Leiterdrähte 2, 3 elektrisch leitend verbunden sind. Wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich, sind bei der nach der Erfindung fertigen Vor richtung die aus Fig. 4 bekannten Haltestege 10 und 11 ent fernt, z. B. durch Herausstanzen. Hierdurch wird sicherge stellt, daß die Sensoren 50 keinen Kurzschluß erleiden. Die Sensoren können z. B. SMD-Bauelemente sein, die mit ihren Elektroden 50, 51 unmittelbar auf den Leiterdrähten 2, 3 . . . sitzen (vgl. vergrößerten Ausschnitt in Fig. 6).In the exemplary embodiment of FIG. 6, the fully assembled non-metallic element 30 with lead frame 1 and at the distal ends of the lead wires 2 , 3 . . . 9 arranged sensors 50 shown. The sensors 50 , which can be NTC elements or thermistors, for example, each have two electrodes 50 , 51 , which are electrically conductively connected to one of the conductor wires 2 , 3 . As can further be seen from FIG. 6, the holding webs 10 and 11 known from FIG. 4 are removed in the device produced according to the invention, for. B. by punching out. This ensures that the sensors 50 do not suffer a short circuit. The sensors can e.g. B. SMD components with their electrodes 50 , 51 directly on the conductor wires 2 , 3rd . . sit (see enlarged section in Fig. 6).

Das in Fig. 6 dargestellte nichtmetallische Element 30 mit eingesetztem Leiterrahmen 1 und Sensoren 50 an den Leiter drahtenden 2, 3 . . . 9 kann in einfacher Weise mit anderen, gleichartigen Elementen kaskadiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, dieses Element, oder mehrere dieser Elemente in einen Rohrabschnitt einzubauen, um das durch das Rohr fließen de Medium meßtechnisch zu erfassen. Das in Fig. 6 dargestell te Element wird hierfür mit geeigneten Befestigungsmitteln zwischen Zu- und Ablauf des Rohrabschnittes eingebaut.The non-metallic element 30 shown in FIG. 6 with the lead frame 1 inserted and sensors 50 on the wire ends 2 , 3 . . . 9 can be cascaded in a simple manner with other, similar elements. In addition, it is possible to incorporate this element or several of these elements into a pipe section in order to measure the medium flowing through the pipe by measurement. The element shown in FIG. 6 is installed for this purpose with suitable fastening means between the inlet and outlet of the pipe section.

BezugszeichenlisteReference list

1 Leiterrahmen
2 Leiterdraht
3 Leiterdraht
4 Leiterdraht
5 Leiterdraht
6 Leiterdraht
7 Leiterdraht
8 Leiterdraht
9 Leiterdraht
10 Haltesteg
11 Haltesteg
12 Leiteranschluß
13 Leiteranschluß
14 Leiteranschluß
15 Leiteranschluß
16 Leiteranschluß
17 Leiteranschluß
18 Leiteranschluß
19 Leiteranschluß
30 nichtmetallisches Element
31 Ansatz
40 Zapfen
41 Ausnehmung
50 Sensor
51 Elektrode
52 Elektrode
60 Rohrabschnitt
61 Außenmantel
62 Leitungsrohr
63 Leitungsrohr
64 Leitungsrohr
Z Mittenachse
A Hilfskammer
B Hilfskammer
C Hilfskammer
I Rohrkammer
II Rohrkammer
III Rohrkammer 1 lead frame
2 conductor wire
3 conductor wire
4 conductor wire
5 conductor wire
6 conductor wire
7 conductor wire
8 conductor wire
9 conductor wire
10 landing stage
11 landing stage
12 wire connection
13 conductor connection
14 conductor connection
15 conductor connection
16 wire connection
17 conductor connection
18 wire connection
19 conductor connection
30 non-metallic element
31 approach
40 cones
41 recess
50 sensor
51 electrode
52 electrode
60 pipe section
61 outer jacket
62 conduit
63 conduit
64 conduit
Z center axis
A auxiliary chamber
B auxiliary chamber
C auxiliary chamber
I tube chamber
II tube chamber
III tube chamber

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung eines innerhalb eines Rohres fließenden Mediums mit einem Rohrabschnitt, in welchem ein oder mehrere Sensoren in den Innenraum des Rohrabschnittes ragen und mit einer Halteeinrichtung zur Halterung des oder der Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung einen metallischen Leiterrahmen (1) aufweist, welcher zumin dest annährend die Querschnittsform des Rohrabschnittes (60) aufweist, daß der Leiterrahmen (1) zwischen den Zu- und Ablauf des Rohrabschnittes (60) feststehend eingesetzt ist, und daß der Leiterrahmen (1) mindestens zwei in den Rohrquerschnitt (60) ragende Leiterdrähte (2, 3) aufweist, an denen ein Sensor (50) mit seinen Elektroden (51, 52) angeordnet ist.1. Device for monitoring a medium flowing within a tube with a tube section in which one or more sensors protrude into the interior of the tube section and with a holding device for holding the sensor or sensors, characterized in that the holding device has a metallic lead frame ( 1 ) which at least has approximately the cross-sectional shape of the pipe section ( 60 ), that the lead frame ( 1 ) is inserted between the inlet and outlet of the pipe section ( 60 ), and that the lead frame ( 1 ) has at least two in the pipe cross section ( 60 ) projecting conductor wires ( 2 , 3 ) on which a sensor ( 50 ) with its electrodes ( 51 , 52 ) is arranged.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die distalen Enden der Leiterdrähte (2, 3) mindestens annä hernd in der Mitte des Rohrquerschnittes enden und ein Sensor (50) zwischen den distalen Enden der Leiterdrähte (2, 3) an geordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the distal ends of the conductor wires ( 2 , 3 ) end at least approximately in the middle of the tube cross-section and a sensor ( 50 ) between the distal ends of the conductor wires ( 2 , 3 ) is arranged .

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Rohrquerschnitt ragenden Leiterdrähte (2, 3) parallel zueinander verlaufen.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the conductor wires ( 2 , 3 ) projecting into the tube cross section run parallel to one another.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Leiterrahmen (1) aus Eisen, Nickel, Kupfer, Messing oder einer Mischung dieser Metalle besteht. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lead frame ( 1 ) consists of iron, nickel, copper, brass or a mixture of these metals.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Leiterrahmen (1) eine Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 1 mm, vorzugsweise etwa 0,2 mm, beträgt.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lead frame ( 1 ) has a thickness of about 0.1 mm to about 1 mm, preferably about 0.2 mm.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Leiterrahmen (1) über die Querschnitts form des Rohrabschnittes (60) hinausragende Leiteranschlüsse (12, 13 . . . , 19) aufweist, welche elektrisch leitend mit den Leiterdrähten (2, 3 . . . 9), an denen die Sensoren (50) ange schlossen sind, verbunden sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lead frame ( 1 ) over the cross-sectional shape of the tube section ( 60 ) projecting conductor connections ( 12 , 13 ..., 19 ), which is electrically conductive with the conductor wires ( 2 , 3 ... 9 ), to which the sensors ( 50 ) are connected, are connected.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (60) mehrere axial zur Fließrichtung des Mediums angeordnete und voneinander sepa rierte Rohrkammern (I, II, III, A, B, C) aufweist, und daß der Leiterrahmen (1) in mindestens zwei der Rohrkammern (I, II, III, A) ragende Leiterdrähte (2, 3 . . . 9) aufweist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tube section ( 60 ) has a plurality of axially arranged to the flow direction of the medium and separated sepa rierte tube chambers (I, II, III, A, B, C), and that comprising (.. 2, 3, 9) of the lead frame (1) projecting into the at least two tubular chambers (I, II, III, A) conductor wires.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Leiterdrähte (2, 3 . . . 9) zum Kontaktieren eines Sensors (50) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conductor wires ( 2 , 3 ... 9 ) for contacting a sensor ( 50 ) are arranged in a common plane.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (60) und der Leiterrahmen (1) drei im Winkel von 120° zueinander um eine gemeinsame Achse (Z) versetzt angeordnete und im Querschnitt kreisrunde Rohrkammern (I, II, III) mit gleichen Durchmessern aufweist, daß diese drei Rohrkammern (I, II, III) an ihrem jeweils äuße ren Rand von einem die drei Rohrkammern (I, II, III) umfassen den Rohrummantelung (61) umgeben sind, wobei drei weitere Hilfsrohrkammern (A, B, C) gebildet werden und daß der Leiter rahmen (1) in jede der Rohrkammern (I, II, III) und mindestens eine Hilfsrohrkammer (A) ragende Leiterdrähte (2, 3 . . . 9) zur Halterung und Kontaktierung von Sensoren (50) aufweist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the tube section ( 60 ) and the lead frame ( 1 ) three at an angle of 120 ° to each other about a common axis (Z) arranged and in cross-section circular tube chambers (I , II, III) with the same diameters that these three tube chambers (I, II, III) are surrounded at their respective outer edge by one, the three tube chambers (I, II, III) surround the tube jacket ( 61 ), three Further auxiliary tube chambers (A, B, C) are formed and that the lead frame ( 1 ) in each of the tube chambers (I, II, III) and at least one auxiliary tube chamber (A) projecting lead wires ( 2 , 3 ... 9 ) for mounting and contacting sensors ( 50 ).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterrahmen (1) in ein nichtmetalli sches Element (30), das ebenfalls dem Rohrquerschnitt angepaßt ist, eingebettet ist, und daß dieses nichtmetallische Element (30) in den Rohrabschnitt (60) feststehend eingesetzt ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a lead frame ( 1 ) in a non-metallic element ( 30 ), which is also adapted to the pipe cross section, is embedded, and that this non-metallic element ( 30 ) in the pipe section ( 60 ) is used fixed.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Leiterrahmen (1) in einem vorgegebe nen axialen Abstand zueinander in den Rohrabschnitt (60) ein gesetzt sind.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that two lead frames ( 1 ) are set at a predetermined axial distance from one another in the tube section ( 60 ).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sensoren (50) ein oder mehre re Temperatursensoren sind.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the one or more sensors ( 50 ) are one or more re temperature sensors.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen (1) durch die Sensoren (50) mit einem Material geringer thermischer Zeitkonstante, insbesondere einem Polymer, überzogen sind.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the lead frame ( 1 ) by the sensors ( 50 ) with a material having a low thermal time constant, in particular a polymer, are coated.