DE4209121C2

DE4209121C2 - Wärmefluß-Sensor

Info

Publication number: DE4209121C2
Application number: DE4209121A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Tada; Tomoya Yamakawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2012-03-21
Also published as: KR920018454A; KR950012212B1; US5329812A; JPH04291117A; DE4209121A1; JP2538852B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmefluß-Sensor zum Messen einer Fließmenge mit einem wärmeempfindlichen Widerstand.

Ein Fluß-Sensor der Bauart, bei dem eine Fließmenge durch den thermischen Balancezustand einer Brücke gemessen wird, die einen wärmeempfindlichen Widerstand enthält, ist beispielsweise durch die ungeprüften japanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 144216/1988 und 128125/1989 offenbart. Um in dem Fluß-Sensor eine ausgezeichnete Meßcharakteristik 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 in Fig. 4 dargestellt. 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.

Aus US 4,304,129 ist eine Gasfluß-Meßvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welcher in eine Luftzuführung zu einem Ventil eines Zylinders ein Meßrohr angebracht ist, welches einen wärmeempfindlichen Widerstand enthält, sowie ein flußregulierendes Mittel auf der Einlaßseite und eine Schutzabdeckung stromabwärts des wärmeempfindlichen Widerstandes. Die Schutzabdeckung hat eine gitterartige Struktur und dient dem Schutz vor aus dem Zylinder zurückschlagenden Flammen.

Aus der US 4,210,016 ist ein Flußmesser mit einem temperaturabhängigen Widerstand bekannt, bei welchem stromabwärts ein Schutzgitter vorgesehen ist gegen zurückschlagende Flammen und gegen unerwünschtes Eindringen mechanischer Gegenstände.

Die US 4,976,145 offenbart einen Flußmesser, welcher ein Keramiksubstrat enthält, das sich in eine Flußöffnung erstreckt und wobei um das Keramiksubstrat Schutzrippen vorgesehen sind, um es vor der unerwünschten Berührung durch Fremdobjekte zu schützen. Die Schutzrippen befinden sich unmittelbar angrenzend zu dem Keramiksubstrat, welches seinerseits die temperaturabhängige Meßschicht trägt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Wärmefluß-Sensor zu schaffen, welcher das Meßelement gegen Berührung schützt, ohne dabei den Fluß oder den Meßvorgang unnötig zu behindern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Wärmefluß-Sensoren mit den jeweils in den Ansprüchen 1 und 2 aufgezählten Merkmalen.

In solchen Wärmefluß-Sensoren sind gemäß der Erfindung flußregulierende Mittel an der Endöffnung auf der Seite 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 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, wenn diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden.

In den beigefügten 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. dieses Teil ist so angeordnet, daß es im Beeinflussungsbereich des Fluids klein ist. Die entgegengesetzten Wirkungen des wärmeempfindlichen Widerstandes 7 und des einen Eingriff verhindernden Teiles 51 werden daher verringert, und zwar aufgrund des Wechsels ihrer Ausrichtung; 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

1. Wärmefluß-Sensor (1) umfassend
ein zylindrisches Gehäuse (2), durch das ein zu messendes Fluid fließt;
ein im wesentlichen als gerades Rohr geformtes Meßrohr (5), das in dem Gehäuse eingesetzt ist;
einen wärmeempfindlichen Widerstand (7), der in das Meßrohr (5) hineinragt, zum Messen der Fließmenge anhand der vom wärmeempfindlichen Widerstand (7) abgegebenen Wärmemenge;
flußregulierende Mittel (3), die an der Einlaßseite des Gehäuses (2) liegen, durch die hindurch das Fluid in das Gehäuse (2) hineinfließt und die das Gehäuse (2) vor dem Eindringen eines unerwünschten Gegenstandes bewahren; und
einen einen Eingriff verhindernden Stab (51), der stromabwärts des wärmeempfindlichen Widerstandes (7) von diesem in Strömungsrichtung beabstandet und rechtwinklig zu ihm innerhalb des Meßrohres (5) angeordnet ist, um den wärmeempfindlichen Widerstand (7) zu schützen.

2. Wärmefluß-Sensor (1) umfassend
ein zylindrisches Gehäuse (2), durch das ein zu messendes Fluid fließt;
ein im wesentlichen als gerades Rohr geformtes Meßrohr (5), das in dem Gehäuse eingesetzt ist;
einen wärmeempfindlichen Widerstand (7), der in das Meßrohr (5) hineinragt, zum Messen der Fließmenge anhand der vom wärmeempfindlichen Widerstand (7) abgegebenen Wärmemenge;
flußregulierende Mittel (3), die an der Einlaßseite des Gehäuses (2) liegen, durch die hindurch das Fluid in das Gehäuse (2) hineinfließt und die das Gehäuse (2) vor dem Eindringen eines unerwünschten Gegenstandes bewahren; und
zwei einen Eingriff verhindernde Stäbe (52), die stromabwärts des wärmeempfindlichen Widerstandes (7) von diesem in Strömungsrichtung beabstandet und im wesentlichen parallel zu ihm in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung innerhalb des Meßrohres (5) angeordnet sind, um den wärmeempfindlichen Widerstand (7) zu schützen.