DE4113744A1 - Fluidgeschwindigkeitsmesseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidgeschwindig­ keitsmeßeinrichtung zum Messen der Fortbewegungsgeschwindig­ keit eines Fluids und insbesondere eine Fluidgeschwindig­ keitsmeßeinrichtung (Sensor), die eine Widerstandsänderung eines kleinen Stücks eines Germaniumeinkristalls mit einer Temperaturänderung ausnutzt.

In der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung, Veröffentli­ chungs-Nr. 47 273/1988 beschreibt der Anmelder der vorliegen­ den Erfindung eine Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung, die einen Sensor aufweist, der aus einem kleinen Stück eines Germaniumeinkristalls hergestellt ist und mit einem elek­ trisch isolierenden Beschichtungsmaterial in Form einer Ku­ gel beschichtet ist, damit die Richtwirkung des Sensors in Bezug auf die Fließrichtung eines Fluids verringert wird. Durch die Verwendung eines kleinen Teilchens eines Germani­ umeinkristalls als Sensor werden zwar die bei einem Heiß­ draht-Anemometer (Windstärkemesser), der eine Wolfram- oder Platinspule verwendet, auftretenden Probleme hinsichtlich der Handhabung und der Lebensdauer gelöst und durch die Be­ schichtung des Sensors in Form einer Kugel kann die Richt­ wirkung des Sensors verringert werden. Da aber ein elek­ trisch isolierendes Kunstharz als Beschichtungsmaterial ver­ wendet wird, erschwert die Wärmeisoliereigenschaft des Be­ schichtungsmaterials die Messung einer kleinen Änderung der Temperatur der Meßeinrichtungsoberfläche, die mit dem Fluid in Berührung kommt. Außerdem ist es nicht möglich, die Richtwirkung des Sensors vollständig zu eliminieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung bereitzustellen, die eine geringe Richtwirkung aufweist und die geeignet ist, Fluidgeschwindigkeiten genau zu messen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche.

Die erfindungsgemäße Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung weist im wesentlichen folgende Merkmale auf:
Eine hohle Basis, die an dem in Längsrichtung gesehenen Ba­ sisende einen Anschluß aufweist, ein hohles Stützelement, das an dem vorderen Ende der Basis angebracht ist, einen ein kleines Stück eines Germaniumeinkristalls aufweisenden Sen­ sor, der an dem vorderen Ende des Stützelements angeordnet ist, Zuführdrähte, die von beiden Längsenden des Sensors ab­ gehen, ein mit den Zuführdrähten verbundenes Verdrahtungs­ element, das in dem hohlen Abschnitt der Basis angeordnet ist, ein kugelförmiges Metallabdeckelement, das mit einer Sensoraufnahmeöffnung versehen ist, in die der Sensor einge­ setzt wird, und ein Isolierelement, das aus Kunstharz be­ steht zum Befestigen des Sensors in solcher Weise, daß er von dem Stützelement, dem Verdrahtungselement bzw. der In­ nenfläche des Abdeckelements beabstandet ist.

Als Abdeckelement kann eine Kugel aus einem Metall wie Kup­ fer, Aluminium, Gold oder Silber verwendet werden.

Als Isolierelement kann ein Kunstharz verwendet werden.

Als Verdrahtungselement kann ein feiner Draht aus Phosphor­ bronze verwendet werden.

Bei einer Fluidmeßeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird durch das Ver­ drahtungselement eine Spannung an den Sensor angelegt, der aus einem kleinen Stück eines Germaniumeinkristalls herge­ stellt ist, so daß die Temperatur konstant gehalten wird, und eine Widerstandsänderung des Sensors, die dann entsteht, wenn ein Fluid mit dem Sensor in Berührung kommt, wird in eine Spannung, Strom oder Leistung umgewandelt. Die Ge­ schwindigkeit des Fluids wird auf der Basis des umgewandel­ ten Werts gemessen.

Da der aus einem Germaniumeinkristall bestehende Sensor mit dem kugelförmigen Metallabdeckelement abgedeckt ist, ist es möglich, die Geschwindigkeit eines Fluids im Strom im we­ sentlichen in jeder Richtung genau zu messen.

Insbesondere kann durch die Verwendung eines kugelförmigen Metallmaterials mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit die Fluidgeschwindigkeit genauer gemessen werden. Als Materia­ lien dafür eignen sich Metalle wie Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber.

Durch Befestigen des Verdrahtungselements außerhalb des vor­ deren Endes des Stützelements mittels des Isolierelements aus Kunstharz, wirkt das Isolierelement als ein Puffer, so daß Beschädigungen der Meßeinrichtung verhindert werden.

Als das in den Spalt zwischen dem Abdeckelement und dem Sen­ sor eingesetzte Isolierelement eignet sich ein Kunstharz mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer niedrigen elektri­ schen Leitfähigkeit. In einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung wird Epoxidharz verwendet.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Bei­ spielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidgeschwindigkeitsmeßein­ richtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Ausführungsform von Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Fluidge­ schwindigkeitsmeßeinrichtung,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines beispielhaften Abdeckele­ ments,

Fig. 5 das Ausgabeverhalten der ersten Ausführungsform in Bezug auf einen Winkel zwischen der Meßeinrichtung und einem Fluidfluß,

Fig. 6 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidgeschwindigkeitsmeßein­ richtung und

Fig. 7 das Ausgabeverhalten der zweiten Ausführungsform in Bezug auf einen Winkel zwischen der Meßeinrichtung und einem Fluidfluß.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung als Seitenansicht beispielhaft gezeigt. Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt der Ausführungsform von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Die hohle Basis 1 weist eine längliche Form auf und ist an ihrem hinteren Ende mit Anschlüssen 2 versehen. Vorzugsweise kann ein Keramikrohr als Basis verwendet werden. Es sind aber auch andere Materialien einsetzbar.

An dem vorderen Ende der Basis 1 ist ein hohles Stützelement 3 angebracht. Als Stützelement 3 wird vorzugsweise ein Nickelrohr eingesetzt, das hinsichtlich der mechanischen Fe­ stigkeit und der Kosten geeignet ist. Andere Materialien sind ebenfalls einsetzbar.

Ein Sensor 4 weist ein parallelepipedförmiges kleines Stück eines Germaniumeinkristalls auf. Zuführdrähte 5 und 6 aus einem elektrisch leitenden Material wie Gold, Silber oder Platin sind an dem oberen Ende einer Seitenfläche bzw. dem unteren Ende der anderen Seitenfläche des Sensors 4 befe­ stigt.

Ein Verdrahtungselement 7 ist mit den Zuführdrähten 5, 6, die von dem Sensor 4 kommen, verbunden. Das Verdrahtungsele­ ment 7 besteht aus einem mit einem Isoliermaterial abgedeck­ ten Draht 8 und einem Kupferdraht 9, der um den abgedeckten Draht 8 herumgewickelt ist. Das Verdrahtungselement 7 ist in den hohlen Abschnitten des Stützelements 3 und der Basis 1 eingesetzt. Auf diese Weise ist das Verdrahtungselement 7 mit den Anschlüssen 2 durch den hohlen Abschnitt der Basis 1 verbunden.

Der um den abgedeckten Draht 8 herumgewickelte Kupferdraht 9 ist mit einem Befestigungselement 12, vorzugsweise aus einem Epoxidharz befestigt. Als Befestigungselement 12 können auch andere mit einem Epoxidharz vergleichbare Materialien einge­ setzt werden.

Das aus einer Metallkugel hergestellte Abdeckelement 10 weist eine Sensoraufnahmeöffnung 11 auf. Für dieses Abdeck­ element 10 wird vorzugsweise ein Metall mit einer hohen Wär­ meleitfähigkeit wie Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber ein­ gesetzt. Hinsichtlich der Kosten und der Verarbeitbarkeit sind Kupfer oder Aluminium besonders bevorzugt.

Wenn für das Abdeckelement 10 Kupfer verwendet wird, wird das Abdeckelement 10 vorzugsweise mit Gold oder einem ande­ ren Material überzogen. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Abdeckelements 10 vor Oxidation geschützt. Wenn Alumi­ nium verwendet wird, wird eine Oxidation der Oberfläche vor­ zugsweise durch Ausbilden einer nicht korrodierenden Schicht verhindert.

Ein Isolierelement 13 dient zum Befestigen des Sensors 4 in solcher Weise, daß dieser von dem Stützelement 3, dem Ver­ drahtungselement 7 bzw. der Innenfläche des Abdeckelements 10 beabstandet ist. Für das Isolierelement 13 sind verschie­ dene Materialien einsetzbar, vorausgesetzt, daß diese zumin­ dest elektrische Isoliereigenschaften aufweisen. Beispiels­ weise sind Kunstharze, wie Epoxidharz, Silikonharz, Anilin­ harz, Phenolharz, Polyesterharz und Urethanharz verwendbar. Bevorzugt wird ein Epoxidharz eingesetzt.

Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung einer Fluid­ geschwindigkeitsmeßeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung näher erläutert. Der mit einem Überzug versehene Draht 8 besteht im wesentlichen aus einem Draht mit 0,26 mm Durch­ messer, der mit einem Isoliermaterial abgedeckt ist. Der aufgewickelte Kupferdraht 9 weist einen Durchmesser von 0,1 mm auf. Der abgedeckte Draht 8 und der Kupferdraht 9 werden zuerst in das Stützelement 3 eingesetzt. Das Stützelement 3 besteht aus einem Nickelrohr mit einem Außendurchmesser von 0,8 mm, einem Innendurchmesser von 0,6 mm und einer Länge von 30 mm.

Der Kupferdraht 9 ist um den abgedeckten Draht 8 herumge­ wickelt und mit Hilfe eines Befestigungselements 12 aus Ep­ oxidharz befestigt. Ein Teil des Befestigungselements 7, das durch den um den abgedeckten Draht 8 herumgewickelten Kup­ ferdraht 9, der durch das Befestigungselement 12 befestigt ist, gebildet wird, ist an dem vorderen Ende des Stützele­ ments 3 so angeordnet, daß es einen freiliegenden Abschnitt 14 bildet.

Die Zuführdrähte 5, 6, die von dem parallelepipedförmigen Sensor 4 kommen, sind zu dem abgedeckten Draht 8 bzw. dem Kupferdraht 9 des Verdrahtungselements 7 benachbart. Der parallelepipedförmige Sensor 4 hat folgende Abmessungen: 0,3 mm x 0,3 mm x 1,5 mm. Der Sensor 4 ist an dem vorderen Ende des Stützelements 3 mit Hilfe von Epoxidharz befestigt. In Fig. 3 ist diese Anordnung in Seitenansicht dargestellt.

Ein Epoxidharz 15 ist einstückig bzw. einheitlich mit dem freiliegenden Abschnitt 14 des Verdrahtungselements 7 ausge­ bildet. In dieser Anordnung ist der Sensor 4 am vorderen Ende des frei liegenden Abschnitts 14 angeordnet und derart befestigt, daß ein Abstand zwischen dem Sensor 4 und dem Verdrahtungselement 7 vorhanden ist. Der Sensor 4 ist in einer solchen Position angeordnet, an der der Sensor 4 nicht in direkter Berührung mit dem Stützelement 3 und dem Ver­ drahtungselement 7 steht, so daß vermieden wird, daß Wärme von dem Sensor 4 zu dem Stützelement 3 und dem Verdrahtungs­ element 7 übertragen wird.

Danach wird das in dem hohlen Abschnitt des Stützelements 3 angeordnete Verdrahtungselement 7 zu dem hohlen Abschnitt der Basis 1 erstreckt und mit den Anschlüssen 2 der Basis 1 verbunden und das hintere Ende des Stützelements 3 wird an der Basis 1 angebracht.

Die Sensoraufnahmeöffnung bzw. Bohrung 11 des Abdeckelements 10 wird mit dem Isolierelement 13, das aus einem Epoxidharz besteht, gefüllt, und der an dem vorderen Ende des Stützele­ ments 3 angebrachte Sensor 4 wird in die Sensoraufnahmeöff­ nung 11 eingesetzt.

Zur gleichen Zeit haftet das über den Rand der Öffnung 11 im Abdeckelement 10 überfließende Isolierelement 13 an der Oberfläche des Abdeckelements 10 und dem freiliegenden Ab­ schnitt 14 des Verdrahtungselements 7, wodurch das Abdeck­ element 10 an dem vorderen Ende des Stützelements 3 sicher befestigt wird.

Auf diese Weise wird eine erfindungsgemäße Fluidgeschwindig­ keitsmeßeinrichtung hergestellt. Da der Sensor 4 mit dem ku­ gelförmigen Abdeckelement 10 abgedeckt ist, das aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit besteht, ist es möglich, die Direktivität oder Richtwirkung des Sensors 4 in Bezug auf die Flußrichtung eines Fluids nahezu vollständig auszuschalten, wodurch eine genaue Messung der Fluidge­ schwindigkeit ermöglicht wird.

Die Verwendung eines kleinen Teilchens eines Germaniumein­ kristalls als Sensor 4 hat den Vorteil, daß die Handhabung wesentlich erleichtert und die Lebensdauer erhöht wird. Die Nachteile der bekannten Anemometer, die einen heißen Draht aus Platin, Wolfram oder ähnlichem verwenden, sind damit ge­ löst.

Vorzugsweise werden Metalle, wie Kupfer oder Aluminium, für das Abdeckelement 10 verwendet, da sie eine hohe Wärmeleit­ fähigkeit aufweisen. Dadurch wird eine Änderung der Oberflä­ chentemperatur besonders gut zu dem Sensor 4 übertragen. Da die Verarbeitbarkeit dieser Metalle sehr gut ist, ist die Herstellung einer Kugel mit dem Sensoraufnahmeloch 11 ein­ fach.

Die Verwendung von Epoxidharz für das Isolierelement 13 zum Befestigen des Sensors 4 und des Abdeckelements 10 verein­ facht die Herstellung der Meßeinrichtung. Außerdem wird eine Temperaturänderung an der Oberfläche des Abdeckelements 10 sicher zu dem Sensor 4 übertragen, und es ist möglich, die Wärmeisoliereigenschaft zwischen dem Sensor 4 und dem Ver­ drahtungselement 7 aufrechtzuerhalten.

Da außerdem das Abdeckelement 10 zum Abdecken des Sensors 4 in solcher Weise angebracht wird, daß es von dem vorderen Ende des Stützelements 3 beabstandet ist, ist die Wärmeiso­ liereigenschaft zwischen dem Sensor 4 und dem Stützelement 3 sichergestellt. Da das Befestigungselement 12, das aus Ep­ oxidharz hergestellt ist und das Verdrahtungselement 17 festhält, einstückig das Isolierelement 13 und das Abdeck­ element 10 trägt, wirkt der freiliegende Abschnitt 14 als Puffer, der vermeidet, daß die Einrichtung beschädigt wird.

Das Metallabdeckelement 10 kann beispielsweise den in Fig. 4 gezeigten Aufbau haben.

Das in Fig. 4 dargestellte Abdeckelement 10 ist aus einer Metallkugel mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt und weist die Sensoraufnahmeöffnung bzw. -bohrung 11 und ein Durchgangsloch 16 als Entlüftung auf.

Wie bei dem in Fig. 2 gezeigten Abdeckelement 10 werden Me­ talle wie Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber für das Ab­ deckelement 10 verwendet. In Bezug auf die Verarbeitbarkeit und die Kosten sind Kupfer oder Aluminium bevorzugt.

Wenn Kupfer verwendet wird, wird das Abdeckelement 10 vor­ zugsweise zur Vermeidung der Oxidation beschichtet, z. B. mittels eines galvanischen Überzugs, und wenn Aluminium ver­ wendet wird, wird vorzugsweise ein nicht-korrodierender Film auf dem Abdeckelement 10 ausgebildet.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Abdeckelement 10 wird das Epoxidharz, mit dem die Sensoraufnahmeöffnung gefüllt wird, in das Durchgangsloch 16 hineingedrückt, wobei der Sensor 4 in die Sensoraufnahmeöffnung 11 eingesetzt ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise vermieden werden, daß Luft in dem Loch 11 zurückbleibt.

Lufteinschlüsse in dem Epoxidharz in der Sensoraufnahmeöff­ nung 11 hätten den Nachteil, daß aufgrund der Wärmeiso­ liereigenschaft von Luft die genaue Messung einer Geschwin­ digkeit beeinträchtigt werden würde. Mit Hilfe des in Fig. 4 dargestellten kugelförmigen Abdeckelements 10 wird in einfa­ cher Weise vermieden, daß Luft in der Öffnung 11 zurück­ bleibt.

Bei dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidge­ schwindigkeitsmeßeinrichtung wird über die Anschlüsse 2 und das Verdrahtungselement 7 eine Spannung an den Sensor 4 an­ gelegt, so daß die Temperatur des Sensors auf eine konstante Temperatur angehoben wird.

Durch die Berührung mit einem Fluid wird der Sensor 4 abge­ kühlt. Wenn die angelegte Spannung verändert wird, damit der Sensor auf der konstanten Temperatur gehalten wird, wird die Änderung der Spannung mit Hilfe dieser Einrichtung erfaßt. Auf diese Weise ist es möglich, die Geschwindigkeit des Fluids zu messen. In einem Versuch wird die Spannung zwi­ schen den Anschlüssen 2 gemessen, während die Einrichtung gedreht wird, so daß der Winkel α verändert wird, der zwi­ schen der Oberfläche, die senkrecht zur Längsachse der Meß­ einrichtung liegt, und der Fließrichtung des Fluids gebildet wird. Die Fluidgeschwindigkeit ist konstant 5 m/sek. Die Er­ gebnisse sind in Fig. 5 gezeigt, in der an der Ordinate die Spannung zwischen den Anschlüssen der Meßeinrichtung und an der Abszisse der Winkel α aufgetragen sind.

Die Ergebnisse dieses Versuchs zeigen, daß bei dieser Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Fluidgeschwindigkeitsmeß­ einrichtung nahezu kein Meßfehler auftritt infolge der Win­ kelstellung zwischen der Längsrichtung des Sensors 4 und der Fließrichtung des Fluids. Die Direktivität des Sensors 4 ist nahezu vollständig aufgehoben.

Auch wenn hierzu keine Versuchsergebnisse gezeigt sind, ist es selbstverständlich, daß der Sensor 4 in Bezug auf seine Längsachse überhaupt keine Richtwirkung oder Direktivität aufweist. Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Fluid­ geschwindigkeitsmeßeinrichtung bereit, wobei die Direktivi­ tät des Sensors in starkem Maße verringert ist.

In Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Fluidgeschwindigkeitsmeßein­ richtung dargestellt. Ein aus einem kleinen Teil eines Ger­ maniumeinkristalls bestehender Sensor 4, der mit dem Sensor 4 in der ersten Ausführungsform vergleichbar ist, ist mit Zuführdrähten 5 und 6 aus einem elektrischen Leiter wie Gold, Silber oder Platin verbunden. Im einzelnen sind die Zuführdrähte 5 und 6 an dem oberen Ende einer Seitenfläche bzw. dem unteren Ende der anderen Seitenfläche des Sensors 4 angebracht.

Das Metallabdeckelement 10 ist vergleichbar mit dem in Fig. 4 dargestellten Abdeckelement. Es ist kugelförmig und weist eine Sensoraufnahmeöffnung 11 und ein Durchgangsloch 16 als Entlüftung auf.

Wie bei der ersten Ausführungsform wird für das Abdeckele­ ment 10 ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit aus­ gewählt. In dieser Ausführungsform wird vorzugsweise Kupfer oder Aluminium verwendet, wobei bei der Verwendung von Kup­ fer das Abdeckelement 10 vorzugsweise zur Vermeidung von Oxidationen mit einem Überzug versehen wird, während, wenn Aluminium verwendet wird, auf der Oberfläche des Abdeckele­ ments 10 eine nicht korrodierende Schicht aufgebracht wird.

An den vom Sensor 4 kommenden Zuführdrähten 5, 6 wird ein Verdrahtungselement 7 angeschlossen. Das Verdrahtungselement 7 besteht aus dünnen Drähten 17, 18 aus Phosphorbronze, die mittels eines Epoxidharzes 19 miteinander verbunden sind.

Das Verdrahtungselement 7 mit zwei verbundenen feinen oder dünnen Drähten 17, 18 wird in den hohlen Abschnitt des Stützelements 3, das ein Nickelrohr oder ähnliches sein kann, eingesetzt und wie in der ersten Ausführungsform mit Hilfe eines isolierenden Epoxidharzes 20 befestigt.

Das Stützelement 3 ist in der gleichen Weise an der Basis (nicht dargestellt) befestigt, wie bei der ersten Ausfüh­ rungsform. Der Sensor 4 wird in die Sensoraufnahmeöffnung 11 des Abdeckelements 10 eingesetzt, das mit einem Epoxidharz gefüllt wird, wodurch der Sensor in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform darin befestigt wird. Hier wird das über den Rand der Sensoraufnahmeöffnung 11 über­ fließende Epoxidharz entfernt.

Jeder der feinen Drähte 17, 18 besteht vorzugsweise aus einem phosphorhaltigen Kupfer, das aus 94% Kupfer und 6% Zinn mit einer geringen Menge Phosphor hergestellt ist. Die Drähte haben vorzugsweise einen Durchmesser von 0,15 mm und die Länge des freiliegenden Abschnitts 14 des Verdrahtungs­ elements 7, die zwischen dem Abdeckelement 10 und dem Stütz­ element 3 vorhanden ist, beträgt vorzugsweise 5 mm.

Im übrigen entspricht die zweite Ausführungsform im wesent­ lichen der ersten Ausführungsform.

Wie bei der ersten Ausführungsform wird mit der zweiten Aus­ führungsform ein vergleichbarer Versuch durchgeführt. Dabei wird die Spannung zwischen den Anschlüssen 2 gemessen, wäh­ rend die Meßeinrichtung so gedreht wird, daß der Winkel α zwischen der Fläche, die senkrecht zur Längsachse der Meß­ einrichtung ist, und der Fließrichtung des Fluids geändert wird. Die Fluidgeschwindigkeit beträgt konstant 5 m/sek. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 dargestellt, in der auf der Ordi­ nate die Spannung zwischen den Anschlüssen der Meßeinrich­ tung und auf der Abszisse der Winkel α aufgetragen sind.

Wie die Ergebnisse des Versuchs zeigen, weist die zweite Ausführungsform der Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung ebenfalls nahezu keinen Meßfehler auf, wenn der Winkel zwi­ schen der Längsrichtung des Sensors 4 und der Flußrichtung des Fluids variiert. Wie bei der ersten Ausführungsform ist also die Direktivität bzw. die Richtwirkung des Sensors 4 nahezu vollständig ausgeschaltet.

Dies hat den Vorteil, daß eine Fluidgeschwindigkeit unabhän­ gig von dem Winkel zwischen dem Sensor 4 und der Fließrich­ tung eines Fluids gemessen werden kann, weil der Sensor 4 wie in der ersten Ausführungsform mit dem kugelförmigen Ab­ deckelement 10 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleit­ fähigkeit abgedeckt ist. Die Meßeinrichtung kann somit bei beliebigen Flußrichtungen eines Fluids eingesetzt werden.

Da für das Isolierelement 13 zum Befestigen des Sensors 4 ein Epoxidharz oder ähnliches verwendet wird, wobei der Sen­ sor von dem Stützelement 3, dem Verdrahtungselement 7 und dem Abdeckelement 10 beabstandet ist, kann eine Tempera­ turänderung an der Oberfläche des Metallabdeckelements 10 auf den Sensor 4 genau übertragen werden, wodurch die Mes­ sung einer Fluidgeschwindigkeit ermöglicht wird.

Wenn außerdem die feinen Drähte 17, 18 aus Phosphorbronze, die elastisch sind, als Verdrahtungselement 7 verwendet wer­ den, wird aufgrund der Elastizität der feinen Drähte 17, 18 der Zustand bzw. Aufbau der Meßeinrichtung leicht wieder hergestellt, selbst dann, wenn die Meßeinrichtung durch Be­ rührung mit einem anderen Element verformt worden ist. Die Meßeinrichtung behält somit ihre Form bei.

Da es möglich ist, die Festigkeit des verbundenen Abschnitts des Verdrahtungselements 7 und des Abdeckelements 10 durch Verwendung der feinen Drähte 17, 18 aus Phosphorbronze als Verdrahtungselement 7 zu erhöhen, ist das Isolierelement 13 nicht erforderlich, das über den Rand der Sensoraufnahmeöff­ nung 11 des Abdeckelements 10 überfließt, wenn der Sensor 4 in die Öffnung 11 eingesetzt wird. Das Isolierelement 13 wird daher an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Abdeck­ element 11 und dem Verdrahtungselement 7 entfernt. Dies hat den Vorteil, daß der Meßfehler wesentlich verringert wird, selbst dann, wenn der Winkel α groß ist, und die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung verbessert wird.

Da wie oben beschrieben, die erfindungsgemäße Fluidgeschwin­ digkeitsmeßeinrichtung einen Sensor verwendet, der ein klei­ nes Stück eines Germaniumeinkristalls aufweist, sind die in Verbindung mit einem Heißdrahtanemometer, bei dem Wolfram, Platin oder ähnliches verwendet wird, auftretenden Probleme hinsichtlich der Handhabbarkeit und der Lebensdauer gelöst.

Da der Sensor 4 mit einem kugelförmigen Abdeckelement 10 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit abgedeckt ist, kann die Richtwirkung des Sensors um dessen Längsachse vollständig ausgeschaltet und in Bezug auf den Winkel zwi­ schen der Längsachse des Sensors und der Flußrichtung eines Fluids wesentlich verringert werden. Dadurch ist es möglich, genaue Messungen einer Fluidgeschwindigkeit vorzunehmen, un­ abhängig von dem Winkel zwischen dem Sensor und der Flußrichtung eines Fluids. Da ein Epoxidharz verwendet wird als Isolierelement zum Befestigen des Sensors und des Ab­ deckelements ist außerdem die Wärmeisoliereigenschaft zwi­ schen dem Sensor und dem Stützelement gut, und die Wärmeübertragung zwischen der Oberfläche des Abdeckelements und dem Sensor ist ebenfalls gut, wodurch genaue Messungen einer Fluidgeschwindigkeit ermöglicht werden.

Da der Sensor und das Abdeckelement von dem Stützelement mit Hilfe eines aus einem Epoxidharz oder ähnlichem hergestell­ ten Befestigungselements beabstandet sind, ist es möglich, die Wärmeisoliereigenschaft des Sensors beizubehalten.

Außerdem kann die Elastizität des Befestigungselements oder des Verdrahtungselements verhindern, daß die Meßeinrichtung beschädigt wird.

Claims (4)

1. Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung mit:
einer hohlen Basis (1) mit mindestens einem Anschluß (2) an deren Basisende,
einem hohlen Stützelement (3), das an dem vorderen Ende der Basis (1) angeordnet ist,
einem Sensor (4), der ein kleines Teil eines Germani­ umeinkristalls aufweist, das an dem vorderen Ende des Stützelements (3) angeordnet ist,
Zuführdrähten (5, 6), die von den Längsenden des Sensors (4) abgehen,
einem Verdrahtungselement (7), das mit den Zuführdrähten (5, 6) verbunden ist, und in dem hohlen Abschnitt des Stützelements (3) und der Basis (1) angeordnet ist,
einem kugelförmigen Metallabdeckelement (10), das eine Sensoraufnahmeöffnung (11) aufweist, in die der Sensor (4) eingesetzt wird, und
einem Isolierelement (13), aus einem Kunstharz zum Befe­ stigen des Sensors (4) in der Weise, daß dieser von dem Stützelement (3), dem Verdrahtungselement (7) bzw. der Innenfläche des Abdeckelements (10) beabstandet ist.

2. Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wo­ bei das Abdeckelement (10) kugelförmig ist und aus einem Metall besteht, wie Kupfer, Aluminium, Gold und/oder Silber.

3. Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Isolierelement (13) Epoxidharz aufweist.

4. Fluidgeschwindigkeitsmeßeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, wobei das Verdrahtungselement (7) feine Drähte (17, 18) aus Phosphorbronze aufweist.