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具有金屬封裝的傳感器裝置的熱式質量流量計
發布日期:2019/11/4 16:44:17
一種具有金屬封裝的傳感器裝置的熱式質量流量計
發明背景
本發明的應用領域優選延伸到工藝技術上的設備,在所述設備的管道中,通常為了控製技術方麵的目的,要測量流動通過所述管道的流體的質量流量。為此,采用分別基於不同的物理原理的質量流量計,例如科氏質量流量計、磁感應質量流量計或熱式質量流量計。本發明涉及的熱式質量流量計,這種質量流量計優選用於確定管道中的氣體流量。
 
發明內容
本發明的目的是,實現一種帶有穩定地金屬封裝的傳感器裝置的熱式質量流量計,所述傳感器裝置通過簡單的技術措施確保了具有很高精度的測量效果。
圖為具有金屬封裝的傳感器裝置的熱式質量流量計的示意圖

所述目的基於具有如下特征的熱式質量流量計來實現,即,熱式質量流量計具有金屬封裝的傳感器裝置,所述傳感器裝置包括至少一個加熱電阻,所述至少一個加熱電阻具有片狀幾何形狀並由傳感器罩包圍,其特征在於,與加熱電阻的片狀幾何形狀相對應地,至少傳感器罩的遠端的端部區域構造成具有這樣的矩形橫截麵,即,使得該端部區域配合準確地緊密包圍所述加熱電阻。
本發明包括這樣的技術教導,即與加熱電阻的片狀幾何形狀相對應地將傳感器罩的至少一個遠端的端部區域構造成具有一這樣的矩形橫截麵,即,使得該端部區域配合準確地緊密包圍所述加熱電阻。
根據本發明的解決方案的優點在於,僅通過這種特殊的幾何關係就明顯改善了從傳感器裝置到流動的介質中的熱傳遞,同時僅發生極小的向傳感器接頭中的熱量散失,因為傳感器罩相應配合準確地優選隻包圍加熱電阻的遠端的端部區域。通過根據本發明的解決方案使傳感器裝置和其包裝的熱質量ZUI小化。
對於傳感器裝置可以采用薄膜電阻,所述薄膜電阻設置在同樣薄的基體上,所述基體具有片狀幾何形狀,以便實現加熱麵與觸點接頭在位置上的分離。由於通過根據本發明的解決方案使傳感器裝置和其高耐抗性的傳感器罩的熱質量ZUI小化,可以實現有利地短的響應時間。相對於傳統的圓柱形的殼體幾何形狀,通過根據本發明的矩形的輪廓代表周長與橫截麵比值的質量指標加倍。特別是矩形輪廓大的冷卻麵與其體積相比實現了期望的短的響應時間以及在靈敏度方麵佳的測量效果。試驗證明,根據本發明的傳感器裝置的響應時間與傳統的解決方案相比從1-3s降低到約0 .6s。由於傳感器罩的矩形橫截麵,殼體的表麵的大部分構造成相同的結構,從而這裏也可以形成均勻的流動結構。此外,流體從後棱邊區域的表麵上的分離發生了推移。由於本發明的特殊的形狀該表麵較小並且因此對於總的熱傳遞隻有很小的影響。因此在這個區域內的不穩定隻對測量特性產生微小的影響。
由於這個原因,根據本金屬封裝的傳感器裝置構成的傳感器裝置可以以簡單的解析公式隻用很少的要校正的參數來描述。因此,為了校正隻需要少數幾個測量點,這同樣對於測量精度起有利的作用。
根據傳感器罩的一個優選的實施形式,傳感器罩的扁平長方體狀的遠端的端部區域由0 .1至0 .3mm厚的金屬板製成,所述金屬板在保持ZUI大0 .1mm的間隙的情況下包圍加熱電阻。在金屬板的這個厚度範圍內,對於大多數應用場合,傳感器罩對位於內部的傳感器裝置充分地滿足了保護功能,並且所述傳感器裝置由於到傳感器罩非常窄的間隙獲得向流動的介質中高的熱傳遞。總體上實現了引起前麵給出的短的響應時間的配合精度。
根據改進本發明的措施建議,傳感器罩的扁平長方體狀的遠端的端部區域的棱邊構造成特別鋒利的/尖棱的( scharfkantig ),優選具有ZUI大為傳感器罩的寬度b的1/3的半徑或倒角。為了實現效高的熱傳遞,由此特別避免了傳感器罩的圓形的迎流麵。通過傳感器罩在遠端的端部區域內的特別鋒利的構型在所述棱邊上基本上與相應的環境參數無關地形成流轉變並且不會因此改變其在表麵上的位置。由此可以實現比傳統的傳感器罩明顯更穩定的流動狀態,這附加地簡化了校正並提高了質量流量測量的精度。
根據另一個改進本發明的措施建議,傳感器罩的扁平長方體狀的、優選鋒利的遠端的端部區域沿軸向方向延長到一相對於該端部區域擴展的連接區域,以便在其中設置加熱電阻的電連接元件。
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