DE4209121A1 - Waermefluss-sensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmefluß-Sensor zum Messen einer Fließmenge mit einem wärmeempfindlichen Widerstand. Ein Flußsensor der Bauart, bei dem eine Fließmenge durch den thermischen Balancezustand einer Brücke gemessen wird, die einen wärmeempfindlichen Widerstand enthält, ist beispielsweise durch die japanischen Patentanmeldungen (OPI) mit den Nummern 1 44 216/1988 und 1 28 125/1989 offenbart, wobei der Ausdruck "OPI", wie er oben verwendet worden ist, "ungeprüfte, veröffentlichte Anmeldung" bedeutet. Um in dem Fluß-Sensor eine ausgezeichnete Meßcharacteristik zu erhalten, besteht der wärmeempfindliche Widerstand aus einem Metalldraht oder -film, der sehr dünn ist. Dieser kann mithin dann zerstört werden, wenn von außen eine große Kraft aufgebracht wird, beispielsweise mit dem Finger. Um diese Schwierigkeit auszuschalten, sind stromaufwärts und stromabwärts des Fluß-Sensors Netze angeordnet.

Der bekannte Fluß-Sensor ist so, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 den Fluß-Sensor; mit 2 ist ein zylindrisches Gehäuse bezeichnet, durch welches eine Flüssigkeit in Richtung des Pfeiles A fließt. Mit 3 und 4 sind Netze bezeichnet, die an beiden Endöffnungen des Gehäuses 2 vorgesehen sind (die im folgenden jeweils als "stromaufwärtige Endöffnung" und "stromabwärtige Endöffnung" bezeichnet werden); 5 ist ein Meßrohr in Form eines geraden Rohres, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; 6 ist ein Temperatursensor, der innerhalb des Meßrohres 5 zum Messen der Temperatur des Fluids liegt; 7 ist ein wärmeempfindlicher Widerstand, der im Meßrohr 5 im wesentlichen in dessen Mitte angeordnet ist; und 8 ist eine Steuereinheit, die einen Schaltkreis umschließt, der einen Brückenschaltkreis umfaßt, der aus dem Temperatursensor 6, dem wärmeempfindlichen Widerstand 7 und zwei nicht dargestellten Widerständen aufgebaut ist.

Bei einem so konstruierten Fluß-Sensor sind stromaufwärts und stromabwärts des wärmeempfindlichen Widerstandes 7 Netze 3 und 4 angeordnet (die im folgenden jeweils als "stromaufwärtiges Netz 3" und "stromabwärtiges Netz 4" bezeichnet werden), wie dies oben beschrieben worden ist, und aus diesem Grunde kann der wärmeempfindliche Widerstand 7 von außen nicht direkt berührt werden. Der Flußsensor ist aus diesem Grunde insofern vorteilhaft, als der wärmeempfindliche Widerstand 7 kaum durch eine äußere Kraft zerstört werden kann. Der Flußsensor ist jedoch insofern nachteilig, als jedes der Netze 3 und 4 dem Fluß des Fluids einen Widerstand entgegensetzt, so daß auf diese Weise ein Druckverlust entsteht. Da der Fluß-Sensor zwei Netze 3 und 4 hat, wird der Druckverlust verdoppelt; das bedeutet, er kann nicht vernachlässigt werden. Bei dem Fluß-Sensor ist ein Zweck für das Vorsehen des stromaufwärtigen Netzes 3 der, daß der Fluß des Fluids reguliert werden soll. Das Anbringen des stromaufwärtigen Netzes 3 wird daher im Endeffekt geschätzt, obwohl es einen Druckverlust erzeugt. Andererseits ist das stromabwärtige Netz 4 für die Regulierung des Flusses des Fluids nicht so nützlich und sein wirtschaftlicher Effekt ist daher gering.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Schwierigkeiten auszuschalten, die bei einem bekannten Wärmefluß-Sensor auftreten. Im einzelnen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmefluß-Sensor anzugeben, der im wesentlichen von einem Druckverlust frei ist und der deshalb wirtschaftlich ist, weil der wärmeempfindliche Widerstand vor einer Zerstörung bewahrt wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Wärmefluß-Sensor folgende Teile umfaßt: ein zylindrisches Gehäuse, durch das das zu messende Fluid fließt; ein im wesentlichen gestreckt ausgebildetes Meßrohr, das im Gehäuse angeordnet ist; und einen wärmeempfindlichen Widerstand, der im Meßrohr liegt, um die Flußmenge anhand der Wärmemenge zu messen, die dann abgestrahlt wird, wenn der wärmeempfindliche Widerstand aufgeheizt wird. In einem solchen Wärmefluß-Sensor sind gemäß der Erfindung flußregulierende Mittel auf der Seite der einen Endöffnung des Gehäuses vorgesehen, durch welche das Fluid in das Gehäuse einfließt; diese Mittel dienen auch dazu, das Eindringen eines unerwünschten Gegenstandes, wie z. B. der Finger, in das Gehäuse zu verhindern, wobei das das Eindringen verhindernde Teil stromabwärts des wärmeempfindlichen Widerstandes und innerhalb des Meßrohres so angeordnet ist, daß der wärmeempfindliche Widerstand davor bewahrt wird, durch einen unerwünschten Gegenstand, wie z. B. durch die Finger, berührt zu werden.

Bei dem Wärmefluß-Sensor ist das das Eindringen verhindernde Teil an der stromabwärtigen Endöffnung des Meßrohres angeordnet, die ihrerseits den wärmeempfindlichen Widerstand beherbergt. Selbst dann, wenn das Gehäuse in der Hand gehalten wird und der Finger in das Gehäuse hineinreicht, bewahrt das das Hineinreichen verhindernde Teil den wärmeempfindlichen Widerstand davor, von dem Finger zerstört zu werden.

Das Wesen, die Brauchbarkeit und das Prinzip der Erfindung werden noch klarer aus der nachfolgenden, genauen Beschreibung und den angehängten Ansprüchen hervorgehen, wenn diese im Zusammenhang mit den Zeichnungen gelesen werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine längsgeschnittene Ansicht eines Beispiels eines Wärmefluß-Sensors nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Wärmefluß-Sensors gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die ein Teil eines weiteren Beispiels des Wärmefluß-Sensors nach der Erfindung darstellt; und

Fig. 4 ist eine längsgeschnittene Ansicht, die einen bekannten Wärmefluß-Sensor darstellt.

Im Zusammenhang mit den oben genannten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Ein Beispiel eines Wärmefluß-Sensors, nämlich eine erste Ausführungsform der Erfindung, ist so, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Der dargestellte Wärmefluß-Sensor unterscheidet sich von dem oben beschriebenen bekannten nur dadurch, daß das stromabwärtige Netz 4 entfernt ist und daß anstelle dessen ein einen Eingriff verhinderndes Teil 51 im Meßrohr 5 an der stromabwärtigen Öffnung vorgesehen ist, das ein Eindringen eines Fingers o. dgl. verhindert.

Gemäß Fig. 1 ist an der stromabwärtigen Endöffnung des Gehäuses 2 kein Netz vorgesehen, und aus diesem Grunde können dann, wenn das Gehäuse 2 in der Hand 10 gehalten wird, die Finger in das Gehäuse 2 hineingelangen. Das einen Eingriff verhindernde Teil 51, das an der stromabwärtigen Öffnung des Meßrohres 5 vorgesehen ist, verhindert jedoch das Eindringen der Finger in das Meßrohr 5. Wie dies aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist das den Eingriff verhindernde Teil 51 im Durchgang des Fluids in dem Meßrohr vorgesehen; im einzelnen überdeckt es lediglich einen Teil des Durchgangs des Fluids im Gehäuse. Aus diesem Grunde ist sein Widerstand gegen den Fluß des Fluids verhältnismäßig klein.

Das einen Eingriff verhindernde Teil 51 ist gemäß Fig. 2 so angeordnet, daß es, gesehen längs der Achse des Gehäuses 2, quer zum wärmeempfindlichen Widerstand 7 liegt; d. h. diese Teile sind so angeordnet, daß sie im Beeinflussungsbereich des Fluids klein sind. Die entgegengesetzten Wirkungen des wärmeempfindlichen Widerstandes 7 und des einen Eingriff verhindernden Teiles 51 werden daher verringert, und zwar aufgrund des Wechsels ihrer Form; dies führt dazu, daß der Fluß-Sensor in seiner Funktion stabilisiert wird.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel eines Wärmefluß-Sensors im Rahmen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bei diesem Wärmefluß-Sensor liegt das einen Eingriff verhindernde Teil 52 nicht quer zum wärmeempfindlichen Widerstand 7. Der Fluß-Sensor ist daher in seiner Funktion noch mehr stabilisiert, wie bei der Ausführungsform nach Anspruch 1.

Bei jeder der oben beschriebenen, ersten und zweiten Ausführungsformen kann das den Eingriff verhindernde Teil einstückig mit dem Meßrohr ausgebildet sein oder es kann auch zunächst als Einzelteil hergestellt werden, das später mit dem Meßrohr 5 verbunden wird.

Wie dies oben beschrieben worden ist, ist bei dem Wärmefluß-Sensor nach der Erfindung das den Eingriff verhindernde Teil stromabwärts des Meßrohres innerhalb des Gehäuses angeordnet, um ein Eindringen der Finger o. dgl. in das Meßrohr zu verhindern. Bei dem Wärmefluß-Sensor wird der wärmeempfindliche Widerstand auf diese Weise vor einer Zerstörung bewahrt, obwohl kein Teil, wie ein Netz, an der stromabwärtigen Endöffnung des Gehäuses vorgesehen ist. Darüber hinaus wird der Druckverlust vermindert. Auf diese Weise ist der Wärmeflußsensor wirtschaftlich in der praktischen Verwendung.

Claims (3)

1. Wärmefluß-Sensor (1), gekennzeichnet durch
ein zylindrisches Gehäuse (2), durch das ein zu messendes Fluid fließt;
ein im wesentlichen als gerades Rohr geformtes Meßrohr (5), das in dem Gehäuse (2) eingesetzt ist;
einen wärmeempfindlichen Widerstand (7), der im Meßrohr (5) angeordnet ist, wobei die Fließmenge anhand der veränderlichen Wärmmenge im wärmeempfindlichen Widerstand (7) gemessen wird; und
flußregulierende Mittel (3), die an der Einlaßseite des Gehäuses (2) liegen und durch die hindurch das Fluid in das Gehäuse (2) hineinfließt, so daß das Gehäuse (2) vor dem Eindringen eines unerwünschten Gegenstandes bewahrt wird; und
einen Eingriff verhindernde Teile (51, 52), die stromabwärts des wärmeempfindlichen Widerstandes (7) innerhalb des Meßrohres (5) angeordnet sind, um den wärmeempfindlichen Widerstand (7) zu schützen.

2. Wärmefluß-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Eingriff verhindernde Teil (51) und der wärmeempfindliche Widerstand (7) im wesentlichen rechtwinklig zueinander liegen.

3. Wärmefluß-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Eingriff verhindernde Teil (52) und der wärmeempfindliche Widerstand (7) im wesentlichen parallel zueinander liegen.