流量感测装置

文档序号:1199676 发布日期:2020-09-01 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 流量感测装置 (Flow sensing device ) 是由 斯特凡·贝斯勒 于 2020-05-25 设计创作,主要内容包括:本公开实施例提供了一种流量感测装置。该装置包括装置壳体(2)和位于装置壳体(2)的内部空间(13)中的感测单元(4)。其中,装置壳体(2)内形成有第一压力室(11)和间隔开的第二压力室(12),感测单元(4)包括至少一个压力传感器(41)。感测单元(4)至少适于确定第一压力室(11)中的第一压力(p1)和第二压力室(12)中的第二压力(p2)之间的压力差(dP)。该装置具有制作方法简单,耐用性高的优点。(The disclosed embodiments provide a flow sensing device. The device comprises a device housing (2) and a sensing unit (4) located in an inner space (13) of the device housing (2). Wherein a first pressure chamber (11) and a spaced apart second pressure chamber (12) are formed in the device housing (2), and the sensing unit (4) comprises at least one pressure sensor (41). The sensing unit (4) is at least adapted to determine a pressure difference (dP) between a first pressure (p1) in the first pressure chamber (11) and a second pressure (p2) in the second pressure chamber (12). The device has the advantages of simple manufacturing method and high durability.)

流量感测装置

技术领域

本发明涉及一种流量感测装置,特别是涉及一种质量流量感测装置。

背景技术

DE 2 051 829 A公开了一种产生压力差的流量感测设备。管道中设置有狭窄部,从而可以在管道中形成具有不同横截面积的位置。确定在所述位置处的压力差和绝对压力,并且可以基于所确定的值来计算质量流量。

DE 26 30 771 A公开了一种相似的感测设备,其更详细地描述了一种压差传感器。两个压力室之间设置有隔膜,磁致动器使该隔膜始终保持在中间位置,而与压力差无关。致动器的控制值、特别是能量消耗值构成用于计算压力差dp的输入值。

WO 2009/030494 A1公开了一种用于质量流量计量系统的设备。标志物沉积器连接到信号发生器,并将至少一个标志物引入到流道中,从而引起流动介质的变化。标志物检测传感器被配置为检测由所述至少一个标志物的引入而引起的流动介质的变化。

对于体积流量计和质量流量计,合适的传感器连接到压力产生装置,如上述装置、孔口、文丘里管、文丘里喷嘴、喷口、皮托管、层流流量计或任何类型的提供由流动流体引起的压力差的流量元件。

应用于机动车行业的耐用型工业用传感器的典型问题是体积巨大和成本高昂。由于它们的传感器元件数量多,它们具有秒级的很慢的反应时间,再加上低采样率,使得在需要测量快速脉动流(>10Hz)时测量能力不足。因此,这种传感器不适合在机动车行业中使用。

重量轻、外形小巧、使用MEMS传感器元件和内部数据处理的智能传感器适合于机动车行业。但它们需要以适当的方式解决诸如化学侵蚀、冷凝、耐热性和热效应之类的问题。

传感器的常规布置通常是使用弹性密封件来分隔传感器壳体内部的压力区域。在密封压力传感器元件时,通常用O形圈相对于传感器外壳密封一个或两个压力端口。从制造的角度来看,安装O形圈是额外的过程,其需要特殊的设备和劳动(摄像机检查、压力测试等)来控制正确的安装,以满足机动车生产质量。

元件的定位公差必须很小,以确保中间的O形圈正确密封,所述元件例如放置在PCB板(印刷电路板)上的传感器元件,该PCB板***外壳并用O形圈相对另一外壳部件密封。另一缺陷是外部传感器外壳与通常安装在内侧板或PCB板上的传感器元件的热膨胀差异。塑料外壳的延伸系数明显高于PCB。这就会在零件上引起机械应力。在高精度的压力传感器和压差传感器的情况下,这会导致传感器信号的明显漂移。由于大多数基于压力的仪表都具有压力差和流速呈二次依赖关系的特性,因此会导致较大的计量误差。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的流量感测装置。该目的由独立权利要求的流量感测装置和管道组件来解决,实施例是从属权利要求和说明书的主题。特别地,该流量感测装置是一种质量流量感测装置。

该装置的优点是制造方法简单,从而能够实现高耐用性,这尤其是通过采用初始流动而在部件安装完成之后被固化的方式进行密封和固定来实现。

该质量流量感测装置特别是被定位成可以测量内燃机中的空气、尾气、CNG/空气或任何它们的混合物的质量流量。特别地,第一和第二测量位置位于***内燃机中的测量管道内。由于从车辆到发动机的进气管变化会导致计量偏差,因此,优选的测量位置是相对发动机固定的,通常在压缩机和热或冷EGR管之后。

优选地,测量位置沿流动方向位于压缩机后面。此处的介质温度通常可以达到260℃。特别是为了避免传感器元件及其内部电子元件的主动冷却,可以将***测量管区域的传感器部件(即温度探头)设计为完全承受介质温度。此外,通过允许冷空气在外部测量管和传感器外壳之间的间隙之间流动,实现了通过自然对流的冷却,并且实现了使用从介质空气到传感器元件和电子元件的热阻。

该感测装置特别适于确定脉动频率至少为10Hz的脉动流体的流量。特别地,该流动介质是气态流体。

附图说明

结合附图对本发明进行更详细的描述,其中:

图1是本发明的装置的立体图;

图2是图1中的装置沿图3中的C-C截面的截面图;

图3是图1中的装置沿图1中箭头A3的视图;

图4是图1中的装置沿图1中箭头A4的视图;

图5是图1中的装置沿图3中的A-A截面的截面图;

图6是图1中的装置沿图3中的B-B截面的截面图;

图7是图1中的装置的压力感测单元的立体图;

图8是图7中的感测单元沿图7中的剖面C的截面图;

图9是图7中的感测单元旋转180度后的单独视图;

图10是本发明的管道组件在测量流体流的质量流量的情况下的示意图,该管道组件包括管道和感测装置;

图11是图11的实施例中的下部壳体的不同立体图;

图12是壳体的一个实施例:12a为仰视图;12b为沿12a中的A-A线的截面图;

图13是本发明的管道组件

a)完整的立体图,

b)无感测装置的立体图,

c)无感测装置和第一隔热件的立体图,

d)经第一测量位置垂直于流体方向的完整截面图;

图14是图1中的装置的温度传感器的细节图。

具体实施方式

图10示意性地示出了本发明的装置1,其用于确定在管道D中流动的流体流F的质量流量。特别地,该流体是在内燃机中流动的空气、尾气、CNG/空气或它们的任何混合物。

在一实施例中,该管道D是具有小安装长度的文丘里喷嘴。该文丘里喷嘴具有沿流体方向F的第一横截面A1和之后的第二横截面A2。第二横截面A2小于第一横截面A1。

第一测量位置L1位于第一横截面A1中;第二测量位置L2位于第二横截面A2中。由于形状变窄,横截面A1和A2之间产生了压力差,该压力差是流体流量的函数。与第一测量位置L1处的流体速度相比,第二测量位置L2处的流体速度增加。因此,与第一测量位置L1处的静压力p1相比,第二测量位置L2处的静压力p2较小(伯努利定律)。特别地,测量位置L1、L2位于通过压缩机出口后的流体F中。

本发明的装置1具有用于确定在第一测量位置L1处的流体的第一温度T1的温度传感器5。本发明的装置1具有感测单元4,感测单元4用于确定第一静压力p1和第二静压力p2或第一压力p1和第二压力p2之间的压力差dp。质量流量m(严格来说,如图10所示,在顶部有一个点,但在本文中写为顶部没有点)是根据图10所示公式的函数,并由计算单元6计算。确定流体流F的质量流量的这一原理在本领域中是已知的(即伯努利方程)。

图1-图8以不同的视图示出了本发明的质量流量感测装置1。

压力感测单元4至少适于确定压力差dp和(绝对)压力p2或p1。感测单元4被容纳在装置壳体2内。该装置壳体具有上部装置壳体2a和下部装置壳体2b。上部装置壳体2a与下部装置壳体2b独立。在装置壳体2内,两个压力室11、12彼此分开。第一压力室11与第一测量位置L1流体连通,第二压力室12与第二测量位置L2流体连通。因此,在第一压力室11中存在与第一测量位置L1处相同的第一压力p1,在第二压力室12中存在与第二测量位置L2处相同的第二压力p2。

装置壳体2具有第一压力开口31,该第一压力开口31使得流体能够在第一测量位置L1和第一压力室11之间通过。装置壳体2具有第二压力开口32,该第二压力开口32使得流体能够在第二测量位置L2和第二压力室12之间通过。可以在测量位置L1、L2和压力开口31、32之间安装合适的流体管道,此处未示出(请参见随后附图13中的“连接管65”)。密封件35、36用于在与装置壳体2的接口处密封压力室。

温度传感器5直接位于流体流F内。因此,壳体具有定距管23,该定距管桥接了从感测单元4到流体流的距离。如在该示例中那样,定距管23特别地由下部装置壳体2b形成。定距管23用于将温度传感器5保持在流动的流体内的适当位置。通过两个突出的销钉34,它还提供了一些防止机械损坏(即跌落测试、碎冰冲击、操作员处理等)的保护手段。

温度传感器5的细节随后参照附图14描述。

销钉34之间的间隙允许空气流以高流速通过温度传感器5的珠状物。此外,在定距管23的下表面处的倾斜表面33有助于使空气朝温度传感器的珠状物偏转。由于高局部流速是温度传感器5的快速温度信号响应的关键,因此这两种措施均有助于提高介质温度快速变化时的质量流量感测精度。当压缩机从高负载(>200℃)变为空转条件(接近环境温度)时在其后方的流动中通常需要这样的措施。定距管的被加热部分会由于与温度传感器的珠状物的热传导而影响测量。因此,优选的是具有小的接触表面,例如这里具有销钉34和管子的切除部的倾斜表面33区域。

下部装置壳体2b朝向流体流。为了承受高的、特别是至少260℃的流体温度,下部壳体由金属制成。合适的金属可以选自铝、钢、锌或包含上述金属的任何合金中的一种。特别地,该金属包括锌或铝以及为了所需的耐腐蚀性另外选择的合适的合金。另外,可以使用防腐蚀保护涂层或表面处理。

定距管内部为中空,外径小,壁厚小,以减少从介质向传感器壳体区域的热传导。

因为作用在上部装置壳体2a上的热负荷比作用在下部壳体上的热负荷小,所以上部装置壳体2a可以由塑料制成。

定距管23、第一和第二压力开口31、32由下部装置壳体2b形成。上部装置壳体2a形成连接部分22,更具体地说是用于该装置电气连接的插头插座。

术语“上部”和“下部”是任意的,并且仅用于将两个部分彼此界定。在制造或使用期间,这样的术语不需要相应的上部部件位于相应的下部部件上方。术语“上部”和“下部”可以由“第一”和“第二”代替。

压力感测单元4具有感测单元壳体40。感测单元壳体40具有上部单元壳体40a和下部单元壳体40b。感测单元壳体40、特别是下部单元壳体40b可以定位在基板26上,该基板可以是装置壳体2的一部分。优选地,单元4安装在PCB板上,特别地,该PCB板用作基板26。

感测单元壳体40在单元壳体内形成两个压力腔室411、412。单元壳体的第一和第二压力腔室411、412通过相应的第一压力入口401和第二压力入口402紧接着连接到感测装置1的相应的第一和第二压力室11、12。因此,感测单元4的第一和第二压力腔室411、412分别构成相应的第一和第二压力室11、12的副室。因此,感测单元4的第一压力腔室411中的压力p1与装置1的第一压力室11中的其余压力相同;感测单元4的第二压力腔室412中的第二压力p2与装置1的第二压力室12中的其余压力相同。

两个压力入口401、402均为管状并且从感测单元壳体40向上突出。压力入口401和402的形状可以不同地选择。管状和椭圆形对于传感器元件制造中的部件测试可能是有益的,即与O形圈临时连接以进行压力测试。可以安装更多的入口,而不仅仅是两个入口411和412。并联的第三入口可以有利于将保护剂(即凝胶)加入感测单元压力腔室411、412中的一个中、特别是加入传感器41和42上。一个入口可用于通过注射器注入制剂,另一个入口可以用作排放孔。

壳体、特别是上部单元壳体40a具有分隔墙425。该分隔墙分隔感测单元壳体40内的第一和第二压力腔室411、412。装置内的压力腔室411、412以及11、12之间没有流体交换。

在感测单元4的第二压力腔室412内设有第二压力传感器42。第二压力传感器42测量第二压力p2的绝对值。第一压力传感器41位于第一压力腔室411与第二压力腔室412的接合处。第一压力传感器41测量第一和第二压力p1、p2之间的压力差dp。因此,压差传感器41的第一压力端口41a与第一压力腔室411接触,压差传感器41的第二压力端口41b与第二压力腔室412接触。

或者,可以根据两个单独的绝对压力传感器计算出压力差dp。在这种情况下,第一压力传感器和第二压力传感器位于两个不同的压力腔室内。然而,优选使用至少一个压差传感器来确定压力差,因为市场上可低价获得的压差传感器比同等价格获得的绝对压力传感器更精确。

第一压力传感器41位于感测单元4的压力腔室411、412中的一个内,优选地位于第二压力腔室412内。设置压力通道404来连接第一压力腔室411和第二压力腔室412。当然,压力通道404的朝向第二压力腔室412的端部被完全密封,使得仅第二端口41a接触第一压力腔室411。

显然,可替代地,第一压力传感器41可以位于第一压力腔室411内(图中未示出)。然后,压力通道404的朝向第一压力腔室411的端部被完全密封,使得仅第二端口41b接触第二压力腔室412并且第一端口41a接触第一压力腔室411。

在其中一个压力腔室中,特别是在感测单元4的压力腔室411、412中的一个内,附加地设有第二压力传感器42。第二压力传感器42适于确定其所在的压力腔室内存在的绝对压力。这里,第二压力传感器42位于第二压力腔室412内,因此适于确定第二压力p2。特别地,第二压力传感器42是压力感测单元4的部件。或者,第二压力传感器42可以位于第一压力腔室411中以测量第一压力p1。

下部单元壳体40b包括上底板403a和下底板403b。上底板403a夹在压力腔室411、412与下底板403b之间。第一压力传感器41固定至上底板403a。上底板403a夹在下底板403b和上部单元壳体40a之间。

压力通道404形成在下部单元壳体40b内,该压力通道404构成压力腔室412和411中的不容纳第一传感器41的一者的延伸部,该延伸部通至位于411和412中另一者中的第一传感器41的相应压力端口。

连接通道在底板403a、403b中的一个或两个中具有连接槽404b,其桥接第二压力腔室412和第一压力腔室411之间的距离。在图8中,连接槽404b形成在下底板403b中。或者,连接槽404b可以形成在上底板中,如图8中的虚线404b'所示。

可以理解地,底板403b可以与优选为PCB的基板26结合。在这种情况下,在基板26中形成通道404,或者,在底板403a形成通道404或在基板26和底板403a的组合内形成通道的情况下,将基板26用作密封板。有益的装置是将两个PCB型板用于底板403a、403b,或者另一种情况是将两个PCB型板用于基板26和底板403b。因此,可以在通道周围形成与上下部分匹配的电痕迹,这样,如果焊接在一起,通道通过焊接得到密封。该焊接工艺可以是PCB 26组装和焊接工艺的一部分。

在本实施例中,通过上底板403a的第一孔404a构成第二压力腔室412和连接槽404b之间的连接部。通过上底板403a的第二孔404c构成第一压力腔室411和连接槽404b之间的连接部。特别地,第一传感器41将第二压力腔室412相对第一压力腔室411密封起来,以防止两个压力腔室411、412之间的流体连通。这里的压力端口、特别是第一压力端口41a覆盖第一孔404a以与另一压力腔室411的压力相关联。

换句话说:感测单元4的第一压力腔室411和压力通道404将装置的第一压力室11延伸到第一压力端口41a。感测单元4的第二压力腔室412将装置的第二压力室12延伸到第二压力端口41b。

在未示出的替代实施例中,第一传感器41位于第一压力腔室411中:感测单元4的第二压力腔室412和压力通道404将装置的第二压力室12延伸到第二压力端口41b;感测单元4的第一压力腔室411将装置的第一压力室11延伸到第一压力端口41a。

装置壳体2包围内部空间13,该内部空间被划分为第一压力室11和第二压力室12。最初,内部空间13不被划分为两个压力室11、12。为了将内部空间13划分为第一和第二压力室11、12,在内部空间13中与压力开口31、32相对的底部区域填充有密封化合物24(图5、6)。内部空间13没有完全被密封化合物24填充。内部空间13中的位于密封化合物24上方的部分被保持开放给两个压力室11、12。同时,第一压力开口31和第二压力开口32不与密封化合物24接触。

特别地,密封化合物24是硅胶和/或氟胶基化合物。

感测单元4的一部分铸在密封化合物24内,但感测单元壳体40的第一和第二压力入口401、402伸出密封化合物24。在第一压力入口401和第二压力入口402之间设有凹槽405,该凹槽将两个压力入口401、402彼此分离。该凹槽中也部分填充了密封化合物24。

结合图6和图8可以明显看出,第一压力入口401设置为偏离第一压力开口31,特别地,偏离第一压力开口31i、31o中的每一个。这意味着第一压力入口401未与第一开口31对齐,特别地,未与内部第一开口31i和外部第一开口31o中的每一个对齐。另外,第二压力入口402设置为偏离第二压力开口32。这意味着第二压力入口402未与第二开口32对齐。这促使流经开口31、32的流体在接近压力入口401、402之前弯折绕行。可以在流体到达相应的压力入口401、404之前从其中除去任何的烟尘或冷凝物。

下部装置壳体2b包括压力室分隔件25,该压力室分隔件25伸入凹槽405中,从而伸入位于凹槽内的密封化合物24中。压力室分隔件25在整个内部空间13中水平地延伸,使得压力室分隔件25将密封化合物24上方的空间分隔成第一压力室11和第二压力室12。

下部装置壳体2b包括包围第一和第二压力室11、12的周向边缘27。该边缘27伸入密封化合物24中。因此,压力室11、12相对于环境密封。

从图中显而易见,感测装置1可以包括一个或两个不同的独立的第一开口,即,外部第一开口31o和/或内部第一开口31i。

外部第一开口31o适于使流体从第一测量位置L1的更外部区域进入第一压力室11,内部第一开口31i适于使流体从第一测量位置L1的内部区域进入第一压力室11。原则上,两个实施例都适用于支持质量流量m的确定。

当本说明书或权利要求中没有关于内部/外部压力开口31i/31o和内部/外部压力p1i、p1o的区别时,可以表示这些开口/压力中的任何一个。

内部区域的流体速度可能高于外部区域的流体速度,因此内部第一压力p1i可能与外部第一压力p1o不同。在评估测量值时,可以从数学上考虑此差异。

在一个实施例中,第一内部和外部压力开口31i、31o均设置在相同的装置中。由于外部第一压力开口31o和内部第一压力开口31i之间存在压力差(p1i-p1o),因此在两个第一压力开口31i、31o之间产生通过第一压力室11的流体流。该流体流可具有清除可能沉积在开口处或压力管道中且可由在两个第一开口31o、31i之间产生的流体流冲走的任何污垢、特别是烟尘颗粒和冷凝物的清洁效果。

图9示出了保护压力感测单元4内的压力传感器41、42免受化学侵蚀、烟尘和颗粒、冷凝物等的过程。因此,感测单元壳体40朝向传感器位于向下位置的位置。之前,传感器是固定的(即胶粘固定、焊接等),并且电连接(即粘合、焊接等)到感测单元壳体40。然后将保护剂44输入感测单元外壳40的内部,特别地,通过压力入口401、402输入感测单元外壳40的内部,该压力入口通向感测单元壳体40的设有传感器41、42的压力腔室411、412。使用合适的供给工具46,例如,移液器。保护剂44尤其密封上单元壳体40a与下单元壳体40b的相接处45。

图9a示出了一种实施例,其中两个待固定的传感器41、42位于一个压力腔室412内(如图8所示)。特别地,两个传感器只需要一步制剂分配。

图9b示出了一种实施例,其中两个传感器41、42位于不同的压力腔室中。这可以与图8和其他图中描述的所有细节完全结合,也没有保护传感器。特别地,两个传感器41、42可以是绝对压力传感器,它们一起适于确定压力差dp。

图11和12示出了可选实施例的细节。在装置壳体的内部空间13内具有液位检查室14。在装置壳体部分的其中之一中,特别是在与密封化合物24相对的部分中,特别是在下部装置壳体2b中,包括一个、两个或更多个检查开口414。每个检查开口414将相应的液位检查室14中的一个连接到环境。检查室分隔件254伸入将液位检查室与第一压力室11和第二压力室12分隔开的密封化合物24中。如图11和12所示,检查室分隔件254可以是压力室分隔件25的一部分。

只要密封化合物24不固化,密封化合物24就可以在压力室11、12和液位检查室14之间流动,从而在室11、12、14内形成均匀的液位。在密封化合物24固化之后的任何时间,可以通过特别是光学检查、触觉检查或任何形式的距离测量来确定检查室14内的液位FL。可以通过液位检查室14内的液位FL的状态推断压力室11、12内的液位FL。如果检查室14内的液位FL很低,压力室内的液位FL也可能很低,导致压力室之间不会被密封化合物24隔开。如果检查室14中的液位FL很高,压力室11和12中的液位FL也可能很高,导致感测单元壳体40的压力入口401、402被密封化合物24密封。

在所示的示例性实施例中,具有两个彼此分离且彼此远离的液位检查室14。每个液位检查室14的设计如上所述。如果一个检查室14中的液位FL与另一个检查室14中的液位不同,则可以检测到密封化合物24的液位FL相对于壳体成角度。在密封化合物固化期间使壳体保持在倾斜位置时,可能会发生这种情况。

可替代地,压力开口31、32可以用作用于确定液位的检查开口。由于压力开口31、32被设置成与压力入口偏离,因此在触觉检查时没有损坏压力传感器单元的风险。

特别地,装置壳体2和/或下部装置壳体2b由不透明的材料制成,使得不能透过壳体材料看到密封化合物的液位。

图13a示出了本发明的管道组件100,其包括管道D和如上所述的流量感测装置1,流量感测装置1附接到管道上。装置1可以通过常规的固定方式、例如固定部分21处的螺纹连接附接到管道上。在该示例性方案中,如参照图10已经描述过的,管道D内部具有文丘里喷嘴形状的轮廓。

感测装置1通过至少一个间隔件63与管道D保持距离。在感测装置1和管道D之间设置至少一个间隔件63。因此,组件100允许感测装置1和管道D之间存在各种方向的气流AF。

在导管D和感测装置1之间设置至少一个连接管65。每个连接管65在位于一侧的压力室11、12和压力开口31、32(具体参见附图5、6)中的一者与位于另一侧的管道内的测量位置L1、L2(见图10)中的一者之间形成流体连接。连接管65的表面与密封件35和36(此处指O形环)配合,当感测装置被通过螺钉固定时,密封件35和36被轴向压紧。密封件35、36可以用作热阻,以减少向下部装置壳体2b的热传递。

如图13d所示,在一个连接管65中可以***定距管23。

当我们提及组件100时,我们提到感测装置1与管道D保持距离,但应注意的是,定距管23(见图5和6)构成例外,其不在考虑之内。定距管23是可选元件,其用于直接桥接感测装置1和管道D之间的所述距离。

在如图13a和13b所示的实施例中,具有附接到管道D上的安装板61,特别地,安装板61与管道D一体形成。感测装置1附接在安装板61上。

在如图13a和13b所示的实施例中,管道组件100包括位于管道和感测装置1之间的第一隔热件61。该隔热件适于防止或至少减少从管道D发出并到达所述装置的热辐射。

在如图13a和13b所示的实施例中,管道组件100包括第二隔热件62,该第二隔热件62相对于管道D位于感测装置1的侧面,特别地,是和/或垂直于而非平行于流体F的方向上。第二隔热件适于防止或至少减少感测装置附近的其他部件发出并到达该装置的热辐射。

在图13a的实施例中,特别地,第一隔热件可选地构成安装板。在另一个实施例中,隔热件可以制成独立于管道。

为了进一步降低热传导,可以使用位于管道和感测装置之间的隔热件或附加部分作为附加热阻。这种热阻也可以是隔热涂层或任何优选具有低导电性的间隔材料(即橡胶、硅胶板)。增加高度有利于减少传热。可以在定距管23上涂覆涂层。与定距管23的材料相比,涂层应提供更低的导电性。也可以在下部装置壳体2b上部分地至完全地涂覆所述涂层。

图13c示出了不具有隔热件的实施例(未示出感测装置1)。间隔件63和65的设置与图13a和13b的实施例相同。

图10和13示出了流体F通过管道D的示例性方向。流体F的方向也可以是相反的方向。

管道组件100适于在超过材料、尤其是感测装置1中使用的电子部件的最高温度的流体温度下测量。在感测装置、流体、感测装置附接至其上的测量装置以及感测装置的环境之间发生传热。如果流体F或管道(即文丘里喷嘴管)温度过高,大量的热量可以传递到感测装置上。为了抵消热量,需要进行冷却。在冷的温度水平下,如果发生冷凝或冻结,则可以利用传热来加热感测装置。这可通过特别是以下描述的方式实现,这些方式可单独使用或组合使用:

热量通过对流和传导从流体F朝定距管23传递。这种效果对整个热量传递有很大作用。为了降低该效果,使用导热性较差的材料是有益的。因此,对于下部装置壳体2b,优选使用锌材料而不是铝和钢。通过使用小直径和小壁厚(=31i具有大的内孔直径)的定距件,可以减小定距管23的横截面积,从而减少热传递。

可以通过位于管道和感测装置1之间的区域中的液体流(即冷却水)来主动调节流量感测装置1的温度。然而,这增加了更多的零件和成本以实现冷却。因此建议采用空气对流。如果与周围空气相比流体管的外侧温度较高,则会产生浮力驱动的流动,从而导致自然对流流动。该流动冷却间隔件63和连接管65,以及下部装置壳体2b和上部装置壳体2a的任何其他外露表面。

为了改善自然对流效果,建议如图13d所示旋转感测装置1。优选的设置是,感测装置相对于水平面H成0<α<180度的角度,其中α=45度+/-20度左右为最佳。如果逆时针定义和应用旋转,则效果是相同的。

在强制空气流的情况下,即通过风扇或发动机/车辆的运动产生强制空气流的情况下,可以选择任何旋转角度α。

为了增加用于散热的表面,流体管可以提供安装板61(图13a、b),该安装板61还作为隔热件。可以选择形式、尺寸和厚度以具有用于制造的有益形状并提高冷却效果。安装板61的表面可以是粗糙的或以增加有效冷却面积的方式构造。

特别地,当强制空气流到达感测装置1时,该空气流可以被热部件加热。对于内燃机而言,这些热部件可以是排气管、涡轮增压器和废气后处理系统部件。为了通过对流和/或辐射减少热传递,此处建议增加第二隔热件62。所述第二隔热件62可以是管道组件100的一部分,特别地,如图13a、13b所示,可以与管道D一体形成,或者可以是感测装置1的附加安装部分。而且,材料、表面、颜色(优选非黑色、非灰色)、形状和方向可以采用有益的方式。为了将感测装置用于测量压缩机之后的空气流,提出了朝向压缩机的隔热件。

热量通过传导从管道D传递到下部装置壳体2b。为了减少热传递,减少接触面积。感测装置1附接到间隔件61的顶部上,该顶部形成有面积缩小的法兰接口,该法兰接口具有两个用于安装螺钉和间隔件63的安装端口。

向下部装置壳体2b的传热的有益用途是避免或消除感测装置1内、特别是在内部空间13和压力感测单元4内的流体区域中的冷凝。下部装置壳体2b可以加热所述区域。为了改善这一点,下部装置壳体2b的表面与内部空间13接触,特别是与所述边缘27接触,所述阻隔件28、所述压力室分隔件25和所述定距管23的上部可以作为加热表面。

流体F可包含颗粒、液体或冷凝物质。不希望它们进入感测装置1、特别是进入感测单元4。特别是应保护感测单元4的内部区域。由于压力变化,可以引起流入或流出压力开口31和32的流量。阻隔件28阻挡了经32进入并流向412的流体。流体必须进行急剧的转弯,直到最终通过相应的压力入口402进入内部压力腔室412。颗粒由于其重量具有动量,该动量可用于使它们偏离通过压力入口402进入感测单元4内的压力腔室412的流动方向。在这种情况下,密封化合物24充当冲击壁。

冷凝物、颗粒和流体(如油)应主要保留在阻隔件之前的区域,特别地,如图5所示的阻隔件28的左侧。冷凝物和流体应保留在13的底部。同样地,通过压力进入开口31、32中的任一个、特别是第一压力开口31的流体也必须进行急剧的转弯,直到通过相应的压力端口进入感测单元4内的相应压力腔室。

为了帮助排出进入内部空间13以及感测单元4内的压力腔室411和412的流体,使用从内部空间13、压力腔室411和412朝向流体F的空气流。在压力腔室411和412内部的压力暂时高于连接到相应压力腔室的测量位置处的流体F中的压力p1和p2时产生该空气流。为了最佳使用,将冷凝物引向开口31和32的区域是有益的。这些开口的尺寸、表面和形状设计成减少被去除液体的表面张力的影响。开口处的尖锐边缘可以用作止动元件。在提出的装置中,避免了锋利的边缘,并且使用圆形形状来支持漏斗型功能。

图14更详细地示出了温度传感器5。温度传感器5具有感测头51,感测头51位于流体F中,用于确定流体流内的温度。

温度传感器5有两个端子55。每个端子55远离感测头51,特别地,每个端子55位于装置壳体2内。端子55具有用于电接触温度传感器5的电接口55p。每个端子55都可以有一个触针55p作为电接口。端子由导电材料制成。

特别地,端子可以被附接到基板26(例如,参见图9)上。基板可以是与温度传感器5电接触的电路板。

温度传感器5包括至少一根电缆53,以在感测头51和端子55之间提供电连接。至少一根电缆53包括至少两个由导电材料制成的导体53c。围绕导体53c至少部分地设置有绝缘套53i,以使导体53c绝缘,特别是使导体53c彼此绝缘并且与环境绝缘。

在该特别的实施例中,提供了两根单独的电缆53,每根电缆具有一个导体53c和一个绝缘套53i。在本发明的另一实施例中(未示出),一根电缆53包括两个导体53c,两个导体53c通过绝缘套53i相互绝缘。

电缆53在第一端53a和/或第二端53b具有非绝缘部分53u。这意味着没有围绕导体53c的绝缘套53i。在非绝缘部分53u处,导体53c附接到感测头或端子55。

特别地,在第一端53a处的非绝缘部分53u处,导体53c通过钎焊连接部53s附接到感测头51。特别地,在第二端53b处的非绝缘部分53u处,导体53c通过连接部53s附接到端子55。

在第一端53a处,连接部53s和非绝缘部分53u被头部涂层52完全包围。特别地,感测头也可以被头部涂层52完全或至少部分地包围。头部涂层由绝缘材料制成,因此,它在两个钎焊连接部53s和非绝缘部分53u之间建立了绝缘。在第一端53a处,连接部53s可以是压焊连接部或熔焊连接部。特别地,在第一端53a处的连接部53s适于承受至少200℃的温度。

在第二端53b处,连接部53s和非绝缘部分53u被密封化合物24完全包围。特别地,密封化合物24与特别是已参照附图5和6所描述的填充在压力室中的材料24相同。在第二端53b处,连接部53s可以是压焊连接部或熔焊连接部或钎焊连接部。特别地,第二端53b处的连接部53s可以适于仅承受小于200℃的温度。

在替代性实施例中,端子55可以由直接与基板/PCB板26接触的导体形成。在这里,也可以如前所述将非绝缘部分铸入材料中。

在密封化合物24由绝缘材料制成的实施例中,密封化合物24在两个焊料连接部53s和非绝缘部分53u之间建立了绝缘。

特别地,电缆53具有至少20mm的长度。特别地,电缆至少部分地容纳在定距管23内(图5和6)。

附图标记列表:

1-流量感测装置;

2-装置壳体;

4-压力感测单元;

5-温度传感器;

6-计算单元;

11-感测装置的第一压力室;

12-感测装置的第二压力室;

13-装置壳体的内部空间;

14-检查室液位;

2a-上部装置壳体;

2b-下部装置壳体;

21-固定部分;

22-连接部分;

23-定距管;

24-密封化合物;

25-压力室分隔件;

254-检查室分隔件;

26-基板;

27-周向边缘;

28-阻隔件;

29-管状阻隔件;

31o-外部第一压力开口;

31i-内部第一压力开口;

32-第二压力开口;

33-倾斜表面;

34-销钉;

35-第一密封件(O形圈);

36-第二密封件(O形圈);

40-感测单元壳体;

40a-上部单元壳体;

40b-下部单元壳体;

401-第一压力入口;

402-第二压力入口;

403a-上底板;

403b-下底板;

404-通过底板的压力通道;

404a-穿过上底板的第一孔;

404b-下底板中的连接槽;

404c-穿过下底板的第二孔;

405-第一压力入口和第二压力入口之间的凹槽;

41-第一传感器/压差传感器;

41a-压差传感器的第一压力端口;

41b-压差传感器的第二压力端口;

414-液位检查开口;

42-第二传感器/绝对压力传感器;

44-粘合剂;

45-接口;

46-粘结剂供给装置;

425-分隔墙;

51-感测头;

52-头部涂层;

53-电缆;

53a-电缆第一端;

53b-电缆第二端;

53c-导体;

53i-绝缘套;

53s-电缆到端子55的焊接部;

53u-非绝缘部分;

55-端子;

55p-端子接口(触针);

55s-端子到基板26的焊接部;

61-安装板/第一隔热件;

62-第二隔热件;

63-间隔件;

65-连接管;

100-管道组件;

p1o-外部第一压力;

p1i-内部第一压力;

p2-第二压力;

T1-流体温度;

m-质量流量;

F-流体流;

D-管道;

L1-第一测量位置;

L2-第二测量位置;

A1-第一横截面;

A2-第二横截面/狭窄部;

FL-密封化合物的液位;

G-重力方向。

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