DE102011089597A1

DE102011089597A1 - Spacer for thermal flow measuring device, has spacer having a plane bearing surface for thin-film resistance thermometer and cylindrical circumferential surface, where plane bearing surface is inclined to longitudinal axis of spacer

Info

Publication number: DE102011089597A1
Application number: DE102011089597A
Authority: DE
Inventors: Tobias Baur; Fanos Christodoulou; Martin Barth; Axel Pfau
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Also published as: DE102011089597A8

Abstract

The spacer (1) has a plane bearing surface (2) for a thin-film resistance thermometer and a cylindrical circumferential surface, where the plane bearing surface is inclined to a longitudinal axis (6) of the spacer. The longitudinal axis of the spacer is projected perpendicular to the plane of the bearing surface at an angle less than 30 The plane bearing surface has a straight edge, which is formed with an end face of the spacer. The spacer has a distance from the circumferential surface in a plane perpendicular to the plane bearing surface.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Distanzstück für ein thermisches Durchflussmessgerät welches eine ebene Auflagefläche für ein Dünnfilm-Widerstandsthermometer und eine ansonsten kreiszylindrischen Mantelfläche aufweist.The present invention relates to a spacer for a thermal flow meter which has a flat support surface for a thin-film resistance thermometer and an otherwise circular cylindrical surface.

Herkömmliche thermische Durchflussmessgeräte verwenden üblicherweise zwei möglichst gleichartig ausgestaltete Temperatursensoren, die in, meist stiftförmigen, Metallhülsen, so genannten Stingers, angeordnet sind und die in thermischem Kontakt mit dem durch ein Messrohr oder durch die Rohrleitung strömenden Medium sind. Für die industrielle Anwendung sind beide Temperatursensoren üblicherweise in ein Messrohr eingebaut; die Temperatursensoren können aber auch direkt in der Rohrleitung montiert sein. Einer der beiden Temperatursensoren ist ein so genannter aktiver Temperatursensor, der mittels einer Heizeinheit beheizt wird. Als Heizeinheit ist entweder eine zusätzliche Widerstandsheizung vorgesehen, oder bei dem Temperatursensor selbst handelt es sich um ein Widerstandselement, z. B. um einen RTD-(Resistance Temperature Device)Sensor, der durch Umsetzung einer elektrischen Leistung, z. B. durch eine entsprechende Variation des Messstroms erwärmt wird. Bei dem zweiten Temperatursensor handelt es sich um einen sog. passiven Temperatursensor: Er misst die Temperatur des Mediums.Conventional thermal flow measuring devices usually use two temperature sensors designed as identically as possible, which are arranged in, usually pin-shaped, metal sleeves, so-called stingers, and which are in thermal contact with the medium flowing through a measuring tube or through the pipeline. For industrial application, both temperature sensors are usually installed in a measuring tube; but the temperature sensors can also be mounted directly in the pipeline. One of the two temperature sensors is a so-called active temperature sensor, which is heated by means of a heating unit. As a heating unit, either an additional resistance heating is provided, or the temperature sensor itself is a resistance element, for. B. to an RTD (Resistance Temperature Device) sensor, the by converting an electrical power, for. B. is heated by a corresponding variation of the measuring current. The second temperature sensor is a so-called passive temperature sensor: it measures the temperature of the medium.

Üblicherweise wird in einem thermischen Durchflussmessgerät der beheizbare Temperatursensor so beheizt, dass sich eine feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren einstellt. Alternativ ist es auch bekannt geworden, über eine Regel-/Steuereinheit eine konstante Heizleistung einzuspeisen.Usually, in a thermal flow meter, the heatable temperature sensor is heated so that a fixed temperature difference between the two temperature sensors is established. Alternatively, it has also become known to feed a constant heat output via a control / control unit.

Tritt in dem Messrohr kein Durchfluss auf, so wird eine zeitlich konstante Wärmemenge zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Temperaturdifferenz benötigt. Ist hingegen das zu messende Medium in Bewegung, ist die Abkühlung des beheizten Temperatursensors wesentlich von dem Massedurchfluss des vorbeiströmenden Mediums abhängig. Da das Medium kälter ist als der beheizte Temperatursensor, wird durch das vorbeiströmende Medium Wärme von dem beheizten Temperatursensor abtransportiert. Um also bei einem strömenden Medium die feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren aufrecht zu erhalten, ist eine erhöhte Heizleistung für den beheizten Temperatursensor erforderlich. Die erhöhte Heizleistung ist ein Maß für den Massedurchfluss bzw. den Massestrom des Mediums durch die Rohrleitung.If no flow occurs in the measuring tube, then a temporally constant amount of heat is required to maintain the predetermined temperature difference. If, on the other hand, the medium to be measured is in motion, the cooling of the heated temperature sensor is essentially dependent on the mass flow rate of the medium flowing past. Since the medium is colder than the heated temperature sensor, heat is removed from the heated temperature sensor by the flowing medium. So in order to maintain the fixed temperature difference between the two temperature sensors in a flowing medium, an increased heating power for the heated temperature sensor is required. The increased heating power is a measure of the mass flow or the mass flow of the medium through the pipeline.

Wird eine konstante Heizleistung eingespeist, so verringert sich infolge des Durchflusses des Mediums die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren. Die jeweilige Temperaturdifferenz ist dann ein Maß für den Massedurchfluss des Mediums durch die Rohrleitung bzw. durch das Messrohr.If a constant heating power is fed in, the temperature difference between the two temperature sensors decreases as a result of the flow of the medium. The respective temperature difference is then a measure of the mass flow of the medium through the pipe or through the measuring tube.

Es besteht somit ein funktionaler Zusammenhang zwischen der zum Beheizen des Temperatursensors notwendigen Heizenergie und dem Massedurchfluss durch eine Rohrleitung bzw. durch ein Messrohr. Die Abhängigkeit des Wärmeübertragungskoeffizienten von dem Massedurchfluss des Mediums durch das Messrohr bzw. durch die Rohrleitung wird in thermischen Durchflussmessgeräten zur Bestimmung des Massedurchflusses genutzt.There is thus a functional relationship between the heating energy necessary for heating the temperature sensor and the mass flow through a pipeline or through a measuring tube. The dependence of the heat transfer coefficient on the mass flow of the medium through the measuring tube or through the pipeline is used in thermal flowmeters for determining the mass flow.

Bisher wurden hauptsächlich RTD-Elemente mit wendelförmig gewickelten Platindrähten in thermischen Durchflussmessgeräten eingesetzt. Bei Dünnfilm-Widerstandsthermometern (TFRTDs) wird herkömmlicherweise eine mäanderförmige Platinschicht auf ein Substrat aufgedampft. Darüber wird eine weitere Glasschicht zum Schutz der Platinschicht aufgebracht. Der Querschnitt der Dünnfilm-Widerstandsthermometern ist im Unterschied zu den, einen runden Querschnitt aufweisenden RTD-Elementen, rechteckig. Die Wärmeübertragung in das Widerstandselement und/oder aus dem Widerstandselement erfolgt demnach über zwei gegenüberliegende Oberflächen, welche zusammen einen Großteil der Gesamtoberfläche eines Dünnfilm-Widerstandsthermometers ausmachen.So far, mainly RTD elements with helically wound platinum wires have been used in thermal flowmeters. In thin-film resistance thermometers (TFRTDs), a meandering platinum layer is conventionally evaporated onto a substrate. In addition, another glass layer is applied to protect the platinum layer. The cross-section of the thin-film resistance thermometers is rectangular, unlike the circular cross-section RTD elements. The heat transfer into the resistance element and / or from the resistance element thus takes place via two opposing surfaces, which together make up a large part of the total surface area of a thin-film resistance thermometer.

Der Einbau eines quaderförmigen Dünnfilm-Widerstandsthermometers in eine runde Stifthülse wird in der US-PS 6,971,274 und der US-PS 7,197,953 folgendermaßen gelöst. In eine Distanzbuchse aus Metall mit einer rechteckigen Vertiefung wird der Dünnfilm-Widerstandsthermometer so eingesetzt, dass zumindest die zwei gegenüberliegenden großen Oberflächen des Dünnfilm-Widerstandsthermometers quasi spaltfreien Kontakt zu den ihnen gegenüberliegenden Oberflächen der Distanzbuchse haben. Die Distanzbuchse weist dazu eine rechteckige Vertiefung auf, welche entsprechend der Außenmaße des Dünnfilm-Widerstandsthermometers gefertigt ist. Die Distanzbuchse soll den Dünnfilm-Widerstandsthermometer eng halten. Dazu bilden Distanzbuchse und Dünnfilm-Widerstandsthermometer quasi eine Presspassung. Die Distanzbuchse selbst und die Stifthülse bilden ebenfalls eine Presspassung. Dadurch wird der Einsatz einer Vergussmasse oder eines anders gearteten Füllmaterials überflüssig. Der Vorteil dieses Aufbaus besteht in einer allseitigen guten Wärmekopplung zwischen Dünnfilm-Widerstandsthermometer und Messmedium durch die Distanzbuchse. Allerdings entstehen durch den festen Sitz des Dünnfilm-Widerstandsthermometers und/oder durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialen mechanische Spannungen im Dünnfilm-Widerstandsthermometer.The installation of a cuboid thin-film resistance thermometer in a round pin sleeve is in the U.S. Patent 6,971,274 and the U.S. Patent 7,197,953 solved as follows. In a metal spacer with a rectangular recess of the thin-film resistance thermometer is used so that at least the two opposite large surfaces of the thin-film resistance thermometer quasi gapless contact with the opposite surfaces of the spacer have. The spacer has for this purpose a rectangular recess, which is made according to the outer dimensions of the thin-film resistance thermometer. The distance bushing should keep the thin-film resistance thermometer tight. Spacer bushes and thin-film resistance thermometers form a kind of press fit. The spacer itself and the pin sleeve also form a press fit. As a result, the use of a potting compound or a different kind of filling material is unnecessary. The advantage of this design is the good heat coupling between the thin-film resistance thermometer and the measuring medium through the spacer sleeve. However, due to the tightness of the thin-film resistance thermometer and / or due to different coefficients of thermal expansion of the involved Materials mechanical stresses in the thin-film resistance thermometer.

Die DE 10 2009 028 848 A1 zeigt nun die Distanzbuchse mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Dünnfilm-Widerstandsthermometers, welche Ausnehmung jedoch so bemessen ist, dass das Dünnfilm-Widerstandsthermometer an einer ersten Oberfläche der Distanzbuchse anlötbar ist, wobei es zu einer zweiten Oberfläche, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt, einen Abstand aufweist, welcher groß genug ist, um Füllmaterial zwischen Dünnfilm-Widerstandsthermometer und zweiter Oberfläche in die Distanzbuchse einzubringen. Die Distanzbuchse weist dabei ein Loch in der Wand der zweiten Oberfläche auf, um das Dünnfilm-Widerstandsthermometer durch das Loch mittels eines Niederhalters auf die erste Oberfläche der Distanzbuchse während des Lötverfahrenschritts anzudrücken.The DE 10 2009 028 848 A1 now shows the spacer with a recess for receiving the thin-film resistance thermometer, but which recess is dimensioned so that the thin-film resistance thermometer is solderable to a first surface of the spacer, wherein it faces a second surface which is opposite to the first surface which is large enough to introduce filling material between the thin-film resistance thermometer and the second surface in the spacer bushing. The spacer has a hole in the wall of the second surface to press the thin-film resistance thermometer through the hole by means of a hold-down on the first surface of the spacer during the Lötverfahrenschritts.

Die WO 2009/115452 A2 zeigt ein Distanzstück, welches statt einer Ausnehmung in Form einer Bohrung eine Ausnehmung in Form einer Nut aufweist, wobei das Dünnfilm-Widerstandsthermometer am Nutgrund anlötbar ist. Da auch dieses Distanzstück in eine Stifthülse eingepresst wird, können auch zu eng stehende Nutflanken zu Spannungen im Dünnfilm-Widerstandsthermometer führen.The WO 2009/115452 A2 shows a spacer, which instead of a recess in the form of a bore has a recess in the form of a groove, wherein the thin-film resistance thermometer can be soldered to the groove bottom. Since this spacer is pressed into a pin sleeve, too narrow groove edges can lead to stresses in the thin-film resistance thermometer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Distanzstück für ein thermisches Durchflussmessgerät zur kostengünstigen Herstellung des thermischen Durchflussmessgeräts vorzuschlagen.The object of the invention is to propose a spacer for a thermal flow meter for cost-effective production of the thermal flow meter.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstande des unabhängigen Anspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der jeweils abhängigen Ansprüche wider.The object is achieved by the subject matter of independent claim 1. Further developments and refinements of the invention can be found in the features of the respective dependent claims.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sollen hier kurz anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention allows numerous embodiments. Some of them will be briefly explained here with reference to the following figures. Identical elements are provided in the figures with the same reference numerals.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Distanzstück in einer ersten Ausgestaltung, 1 shows a spacer according to the invention in a first embodiment,

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Distanzstück in einer zweiten Ausgestaltung, 2 shows a spacer according to the invention in a second embodiment,

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Distanzstück in einer dritten Ausgestaltung, 3 shows a spacer according to the invention in a third embodiment,

4 zeigt ein erfindungsgemäßes Distanzstück in einer vierten Ausgestaltung. 4 shows a spacer according to the invention in a fourth embodiment.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Distanzstück 1 für ein thermisches Durchflussmessgerät mit einer ebenen Auflagefläche 2 und einer ansonsten kreiszylindrischen Mantelfläche 7 in Vorderansicht, Seitenansicht und in der Draufsicht gemäß den Konventionen des technischen Zeichnens. Die Auflagefläche 2 ist zur Längsachse 6 des Distanzstücks geneigt. Die Längsachse 6 liegt dabei in einer gedachten Ebene, welche die Auflagefläche 2 senkrecht schneidet. Die Längsachse 6 des Distanzstücks 1 fällt darüber hinaus mit einer Längsachse eines gedachten Kreiszylinders mit einer Mantelfläche, welche mit der kreiszylindrischen Mantelfläche des Distanzstücks 1 zusammenfällt, zusammen. Sie ist daher die gedachte Rotationsachse der gedachten zylindrischen Mantelfläche des Distanzstücks ohne die ebene Auflagefläche. 1 shows a spacer according to the invention 1 for a thermal flow meter with a flat support surface 2 and an otherwise circular cylindrical lateral surface 7 in front view, side view and in plan view according to the conventions of technical drawing. The bearing surface 2 is to the longitudinal axis 6 of the spacer inclined. The longitudinal axis 6 lies in an imaginary plane, which the bearing surface 2 vertical cuts. The longitudinal axis 6 of the spacer 1 also falls with a longitudinal axis of an imaginary circular cylinder with a lateral surface, which with the circular cylindrical lateral surface of the spacer 1 coincides, together. It is therefore the imaginary axis of rotation of the imaginary cylindrical lateral surface of the spacer without the flat bearing surface.

Ein Querschnitt durch das Distanzstück 1, mit einer von der Längsachse des Distanzstücks 1 senkrecht geschnittenen Querschnittsebene, zeigt ein Kreissegment, wobei die ansonsten kreiszylindrische Mantelfläche 7 des Distanzstücks 1 den Kreisbogen und die Auflagefläche 2 die Kreissehne bildet, welche das Kreissegment einschließen.A cross section through the spacer 1 with one of the longitudinal axis of the spacer 1 vertically sectioned cross-sectional plane, shows a circle segment, wherein the otherwise circular cylindrical lateral surface 7 of the spacer 1 the circular arc and the bearing surface 2 forming the chord, which includes the circle segment.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass überschüssiges Lot beim Löten eines Dünnfilm-Widerstandsthermometers auf die Auflagefläche des Distanzstücks einfach abfließen kann.An advantage of the invention is that excess solder can easily flow out onto the bearing surface of the spacer when soldering a thin-film resistance thermometer.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Distanzstücks 1 schließt die senkrecht in die in der Auflagefläche 2 projizierte Längsachse 6 des Distanzstücks 1 und die Längsachse 6 des Distanzstücks 1 einen Winkel α größer 5°, insbesondere größer 10° und/oder einen Winkel α kleiner 30°, insbesondere kleiner 20° ein.In a further development of the spacer according to the invention 1 Close the vertical in the in the bearing surface 2 projected longitudinal axis 6 of the spacer 1 and the longitudinal axis 6 of the spacer 1 an angle α greater than 5 °, in particular greater than 10 ° and / or an angle α less than 30 °, in particular less than 20 °.

Der Winkel wird entsprechend in der Ebene gemessen, welche die Auflagefläche 2 senkrecht schneidet und in welcher die Längsachse 6 des Distanzstücks 1 liegt.The angle is measured accordingly in the plane which the bearing surface 2 perpendicularly cuts and in which the longitudinal axis 6 of the spacer 1 lies.

Gemäß der hier skizzierten Weiterbildung der Erfindung bildet die ebene Auflagefläche 2 eine geradenförmige erste Kante 8 mit einer ersten Stirnseite des Distanzstücks 1. Die Kante 8 weist einen ersten Abstand und zur Mantelfläche 7 auf, senkrecht auf die Kante 8 bemessen und damit in einer Ebene senkrecht zur ebenen Auflagefläche 2, in welcher Ebene die Längsachse 6 des Distanzstücks 1 liegt, welcher erste Abstand zur Längsachse des Distanzstücks 1 größer Null ist und welcher kleiner ist als ein Abstand von Längsachse 6 und Mantelfläche 7 des Distanzstücks 1.According to the development of the invention outlined here, the plane bearing surface forms 2 a straight first edge 8th with a first end face of the spacer 1 , The edge 8th has a first distance and the lateral surface 7 up, perpendicular to the edge 8th measured and thus in a plane perpendicular to flat bearing surface 2 in which plane the longitudinal axis 6 of the spacer 1 is, which first distance to the longitudinal axis of the spacer 1 greater than zero and which is smaller than a distance from the longitudinal axis 6 and lateral surface 7 of the spacer 1 ,

Hier weist das Distanzstück 1 des Weiteren geradenförmige zweite Kante auf, welche eine Schnittgerade der ebenen Auflagefläche 2 und einer zweiten Stirnseite des Distanzstücks 1 ist, welche zweite Kante einen in der Ebene senkrecht zur ebenen Auflagefläche 2, in welcher die Längsachse 6 des Distanzstücks 1 liegt, einen zweiten Abstand zur Mantelfläche 7 aufweist, welcher größer ist als der Abstand von Längsachse 6 und Mantelfläche 7 des Distanzstücks 1. Im Querschnitt durch das Distanzstück betrachtet, liegt die erste Kante 8 unterhalb der Hälfte eines gedachten Kreiszylinders mit einer Mantelfläche, welche mit der kreiszylindrischen Mantelfläche 7 des Distanzstücks 2 zusammenfällt, und die zweite Kante liegt oberhalb der Hälfte.Here is the spacer 1 further straight straight second edge, which is a cutting line of the flat bearing surface 2 and a second end face of the spacer 1 which second edge is one in the plane perpendicular to the plane bearing surface 2 in which the longitudinal axis 6 of the spacer 1 lies, a second distance to the lateral surface 7 which is greater than the distance from the longitudinal axis 6 and lateral surface 7 of the spacer 1 , Viewed in cross section through the spacer, lies the first edge 8th below half of an imaginary circular cylinder with a lateral surface, which with the circular cylindrical lateral surface 7 of the spacer 2 coincides, and the second edge is above half.

Bei einem erfindungsgemäßen thermischen Durchflussmessgerät mit einem erfindungsgemäßen Distanzstück 1 und einem auf der Auflagefläche 2 des Distanzstücks 1 angeordnetem Dünnfilm-Widerstandsthermometer, ist das Dünnfilm-Widerstandsthermometer so auf der Auflagefläche 2 angeordnet, dass Anschlusskabel des Dünnfilm-Widerstandsthermometers vom Dünnfilm-Widerstandsthermometer wegführend in die aufsteigende Richtung der ebenen Auflagefläche 2 relativ zur Längsachse 6 des Distanzstücks weisen.In a thermal flow meter according to the invention with a spacer according to the invention 1 and one on the support surface 2 of the spacer 1 arranged thin-film resistance thermometer, the thin-film resistance thermometer is so on the support surface 2 arranged the connecting cable of the thin-film resistance thermometer away from the thin-film resistance thermometer in the ascending direction of the flat support surface 2 relative to the longitudinal axis 6 the spacer point.

Das Distanzstück 1 in 2 weist darüber hinaus noch die Auflagefläche 2 begrenzende Wände 3 auf. Zwei Wände 3 begrenzen hier die Auflagefläche 2 auf eine erste Breite 4. Dadurch kann ein Dünnfilm-Widerstandsthermometer in seiner Position gehalten werden. Der Abstand der Wände 3 zueinander ist über die gesamte Länge des Distanzstücks 1 konstant. Dieser kann jedoch über die Längs des Distanzstücks variieren. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden. Die 3 und 4 zeigen zwar jeweils Distanzstücke 1 mit ebener Auflagefläche 2, welche keine Neigung zur Längsachse 6 des Distanzstücks aufweisen. Jedoch sind deren geometrische Ausgestaltungen auf das erfindungsgemäße Distanzstück zu übertragen. Die ebene Auflagefläche 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in diesen Figuren nicht geneigt.The spacer 1 in 2 also has the bearing surface 2 limiting walls 3 on. Two walls 3 limit the contact surface here 2 to a first width 4 , This allows a thin-film resistance thermometer to be held in position. The distance of the walls 3 each other is over the entire length of the spacer 1 constant. However, this can vary over the length of the spacer. This will be explained in more detail below. The 3 and 4 Although show each spacers 1 with flat support surface 2 , which have no inclination to the longitudinal axis 6 having the spacer. However, their geometrical configurations are to be transferred to the spacer according to the invention. The flat bearing surface 2 is not inclined for reasons of clarity in these figures.

Wird die ebene Auflagefläche 2 durch Wände 3 begrenzt, wobei die ebene Auflagefläche 2 einen Nutgrund und die Wände 3 Nutflanken einer Nut bilden, formt die ansonsten kreiszylindrische Mantelfläche 7 des Distanzstücks 1 zwar einen Kreisbogen im Querschnitt durch das Distanzstück 1, eine Kreissehne ist dagegen nicht erkennbar. Die Querschnittsform des Distanzstücks 1 ist ein Kreissegment mit, durch die Querschnitte der Wände 3 und 4 gestalteten, auf die Auflagefläche 2 als Kreissehne aufgesetzten geometrischen Formen. So umfasst die Außenkontur des Distanzstücks 1 die ebene Auflagefläche 2, die das Distanzstück zur Umwelt hin begrenzende Form der Wände 3 und 4 und die ansonsten kreiszylindrische Mantelfläche 7.Will the flat bearing surface 2 through walls 3 limited, wherein the flat bearing surface 2 a groove bottom and the walls 3 Groove edges of a groove form, forms the otherwise circular cylindrical lateral surface 7 of the spacer 1 although a circular arc in cross section through the spacer 1 however, a chord is not recognizable. The cross-sectional shape of the spacer 1 is a circle segment with, through the cross sections of the walls 3 and 4 designed, on the support surface 2 as a circular tendon put on geometric shapes. So includes the outer contour of the spacer 1 the flat bearing surface 2 , the shape of the walls bounding the spacer to the environment 3 and 4 and the otherwise circular cylindrical lateral surface 7 ,

Wird die ebene Auflagefläche hingegen durch Wände begrenzt, wobei die ebene Auflagefläche und die Wände eine Bohrung begrenzen, ist die Außenkontur des Distanzstücks gegebenenfalls ein Kreiszylinder.On the other hand, if the planar support surface is delimited by walls, the planar support surface and the walls delimiting a bore, the outer contour of the spacer may be a circular cylinder.

Weist ein erfindungsgemäßes Distanzstück 1 eine ebene Auflagefläche 2 mit zwei unterschiedliche Breiten 4 und 5 auf, so weist, gemäß einem Ausführungsbeispiel, die erste Kante 8 die erste Breite auf und die zweite Kante weist die zweite Breite auf.Has an inventive spacer 1 a flat bearing surface 2 with two different widths 4 and 5 on, so, according to one embodiment, the first edge 8th the first width and the second edge has the second width.

In 3 ist ein erfindungsgemäßes Distanzstück 1 für ein thermisches Durchflussmessgerät in Vorderansicht, in der Draufsicht und dreidimensional dargestellt. Das Distanzstück 1 weist eine Nut längs seiner Längsachse 6 auf. Der Nutgrund bildet eine Auflagefläche 2 für ein Dünnfilm-Widerstandsthermometer. Die Nutflanken sind durch die Wände 3 des Distanzstücks 1 gebildet. Die Wände 3 weisen zwei unterschiedliche Abstände zueinander auf. In einem ersten Bereich weisen die Wände 3 einen ersten Abstand zueinander auf und in einem zweiten Bereich weisen sie einen zweiten Abstand zueinander auf. Da die Wände 3 die Auflagefläche 2 in diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge des Distanzstücks 1 in ihrer Breite begrenzen, weist somit die Auflagefläche 2 im ersten Bereich eine erste Breite 4 auf und im zweiten Bereich eine zweite 5, wobei erfindungsgemäß die erste Breite 4 der Auflagefläche 2 kleiner ist als eine zweite Breite 5 der Auflagefläche 2.In 3 is an inventive spacer 1 for a thermal flow meter in front view, in plan view and shown in three dimensions. The spacer 1 has a groove along its longitudinal axis 6 on. The groove base forms a bearing surface 2 for a thin-film resistance thermometer. The groove flanks are through the walls 3 of the spacer 1 educated. The walls 3 have two different distances to each other. In a first area, the walls point 3 a first distance from each other and in a second area they have a second distance from each other. Because the walls 3 the bearing surface 2 in this embodiment over the entire length of the spacer 1 limit in width, thus has the bearing surface 2 in the first area a first width 4 on and in the second area a second 5 , wherein according to the invention the first width 4 the bearing surface 2 smaller than a second width 5 the bearing surface 2 ,

Die erste Breite 4 der Auflagefläche 2 ist dabei gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zumindest 10%, insbesondere mindestens 20% kleiner ist als eine zweite Breite 5 der Auflagefläche 2. Da hier die Abstände der Wände der Breite der Auflagefläche 2 entsprechen, weisen die Wände 3 im Bereich der zweiten Breite 4 einen, hier um mindestens 10%, insbesondere um mindestens 20%, größeren Abstand zueinander auf, als im Bereich der ersten Breite 5.The first width 4 the bearing surface 2 is according to an embodiment of the invention, at least 10%, in particular at least 20% smaller than a second width 5 the bearing surface 2 , Since here the distances between the walls of the width of the support surface 2 match, reject the walls 3 in the range of the second width 4 one, here by at least 10%, in particular by at least 20%, greater distance from one another than in the region of the first width 5 ,

Ein thermisches Durchflussmessgerät mit einem erfindungsgemäßen Distanzstück 1 weist ein, hier nicht dargestelltes, auf der Auflagefläche 2 des Distanzstücks 1 angeordnetes Dünnfilm-Widerstandsthermometer auf. Das Dünnfilm-Widerstandsthermometer teilt sich dabei in zwei Bereiche auf. Einen Messbereich und einen Anschlussbereich. Im Messbereich ist ein meist mäanderförmiger Platindraht angeordnet, im Anschlussbereich sind meist zwei Anschlusspads zum elektrischen Verbinden des Dünnfilm-Widerstandsthermometers mit einer Spannungsmessgerät und/oder einer Strom- oder Spannungsquelle zum Heizen.A thermal flow meter with a spacer according to the invention 1 has, not shown here, on the support surface 2 of the spacer 1 arranged thin-film resistance thermometer on. The thin-film resistance thermometer is divided into two areas. A measuring range and a connection area. In the measuring range a mostly meandering platinum wire is arranged in the connection area are usually two connection pads for electrically connecting the thin-film resistance thermometer with a voltage meter and / or a current or voltage source for heating.

Erfindungsgemäß ist das Dünnfilm-Widerstandsthermometer so auf der Auflagefläche 2 angeordnet, dass im Bereich der Anschlusskabel am Dünnfilm-Widerstandsthermometer, also im Anschlussbereich, die Auflagefläche die zweite Breite 5 aufweist. Wobei der Messbereich im ersten Bereich des Distanzstücks 1 mit der ersten Breite 4 angeordnet ist.According to the invention, the thin-film resistance thermometer is on the support surface 2 arranged that in the region of the connecting cable to the thin-film resistance thermometer, ie in the connection area, the support surface, the second width 5 having. The measuring range is in the first range of the spacer 1 with the first width 4 is arranged.

Das Distanzstück 2 ist zum Dünnfilm-Widerstandsthermometer so ausgestaltet, dass die zweite Breite 5 der Auflagefläche 2 zumindest 40% größer ist, insbesondere zumindest 60% größer, als eine Breite des Dünnfilm-Widerstandsthermometers an derselben Stelle, also insbesondere im Anschlussbereich der Kabel des Dünnfilm-Widerstandsthermometers. Hier ist also der Abstand der Wände 3 entsprechend größer als die Breite des Dünnfilm-Widerstandsthermometers.The spacer 2 is designed for thin-film resistance thermometer so that the second width 5 the bearing surface 2 at least 40% larger, in particular at least 60% larger than a width of the thin-film resistance thermometer at the same location, ie in particular in the terminal region of the cable of the thin-film resistance thermometer. Here is the distance between the walls 3 correspondingly larger than the width of the thin-film resistance thermometer.

Dies bedingt den technischen Effekt, dass Lot zwischen Auflagefläche und Dünnfilm-Widerstandsthermometer, nicht während des Lötens zwischen dem Dünnfilm-Widerstandsthermometer und den Wänden 3 hervortreten und sich auf das Dünnfilm-Widerstandsthermometer, insbesondere im Anschlussbereich, niederlegen kann, wo es zu Kurzschlüssen führen kann. Die Wände im ersten Bereich halten das Dünnfilm-Widerstandsthermometer jedoch in vorgegebener Position. Ein Aufschwimmen des Dünnfilm-Widerstandsthermometers ist somit unkritisch.This causes the technical effect that solder between contact surface and thin-film resistance thermometer, not during soldering between the thin-film resistance thermometer and the walls 3 emerge and settle on the thin-film resistance thermometer, especially in the connection area, where it can lead to short circuits. However, the walls in the first area keep the thin-film resistance thermometer in a predetermined position. Floating of the thin-film resistance thermometer is therefore not critical.

Darüber hinaus werden beim Einpressvorgang des Distanzstücks in eine Stifthülse mechanische Spannungen in dem Distanzstück hervorgerufen, welche sich bei einem erfindungsgemäßen Distanzstück in vorgegebenen Grenzen halten und somit nicht zur Beschädigung des Dünnfilm-Widerstandsthermometers führen.In addition, mechanical stresses are caused in the spacer in the press-fitting process of the spacer into a pin sleeve, which hold within a spacer according to the invention within predetermined limits and thus do not lead to damage of the thin-film resistance thermometer.

Durch eine wesentlich verringerte Ausfallrate, bedingt durch die mechanischen Spannungen und Lot im Anschlussbereich der Kabel, ist das des thermische Durchflussmessgerät kostengünstig herzustellen.Due to a significantly reduced failure rate, due to the mechanical stresses and solder in the connection area of the cables, that of the thermal flow meter is inexpensive to manufacture.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beträgt die erste Breite der Auflagefläche, also insbesondere der Abstand der Wände 3 im ersten Bereich, höchstens 115%, insbesondere höchstens 105% der Breite des Dünnfilm-Widerstandsthermometers an derselben Stelle, hier entsprechend des Messbereichs des Dünnfilm-Widerstandsthermometers.According to one embodiment of the invention, the first width of the support surface, ie in particular the distance of the walls 3 in the first region, at most 115%, in particular at most 105%, of the width of the thin-film resistance thermometer at the same location, here corresponding to the measuring range of the thin-film resistance thermometer.

Hergestellt wird ein thermisches Durchflussmessgerät mit einem erfindungsgemäßen Distanzstück beispielsweise, indem Lot zwischen Dünnfilm-Widerstandsthermometer und Auflagefläche des Distanzstücks aufgebracht wird, und das Dünnfilm-Widerstandsthermometer so auf der Auflagefläche des Distanzstücks ausgerichtet wird, dass ein beidseitiger Abstand des Dünnfilm-Widerstandsthermometers im Bereich der Anschlusskabel an dem Dünnfilm-Widerstandsthermometer zu den Grenzen der Auflagefläche des Distanzstücks mindestens 20% der Breite des Dünnfilm-Widerstandsthermometers an derselben Stelle beträgt.For example, a thermal flow meter is provided with a spacer according to the invention by applying solder between the thin-film resistance thermometer and the spacer support surface and aligning the thin-film resistance thermometer on the support surface of the spacer so as to provide a bilateral distance of the thin-film resistance thermometer in the area of the connection cables on the thin-film resistance thermometer to the boundaries of the support surface of the spacer is at least 20% of the width of the thin-film resistance thermometer at the same location.

Anschließend wird das Dünnfilm-Widerstandsthermometer auf die Auflagefläche des Distanzstücks gelötet. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Distanzstück mit dem angelöteten Dünnfilm-Widerstandsthermometer in eine Hülse, insbesondere eine Stifthülse, eingeführt, insbesondere mit dieser verpresst.Subsequently, the thin-film resistance thermometer is soldered to the support surface of the spacer. In one embodiment of the invention, the spacer with the soldered thin-film resistance thermometer is inserted into a sleeve, in particular a pin sleeve, in particular with this pressed.

Der Übergang von erster Breite 4 zu zweiter Breite 5 erfolgt hier über einen Radius. Es sich jedoch weitere Varianten denkbar, wie beispielsweise durch ein keilförmiges Zwischenstück.The transition from first width 4 to the second width 5 takes place here over a radius. However, there are other variants conceivable, such as by a wedge-shaped intermediate piece.

4 zeigt eine technische Zeichnung des Distanzstücks 1 in einer weiteren Ausgestaltung. Das Distanzstück 1 weist im zweiten Bereich keine Wände auf, welche die Auflagefläche 2 begrenzen. Auch hier entspricht der Abstand der Wände der ersten Breite 4 der Auflagefläche 2. Das Dünnfilm-Widerstandsthermometer würde entsprechend so auf der Auflagefläche angeordnet werden, dass das Distanzstück 1 im Bereich der Anschlusskabel an dem Dünnfilm-Widerstandsthermometer keine die zweite Breite 5 der Auflagefläche 2 begrenzende Wände aufweist. 4 shows a technical drawing of the spacer 1 in a further embodiment. The spacer 1 has no walls in the second area, which the bearing surface 2 limit. Again, the distance of the walls of the first width 4 the bearing surface 2 , The thin-film resistance thermometer would be arranged on the support surface in such a way that the spacer 1 in the area of the connecting cables to the thin-film resistance thermometer no the second width 5 the bearing surface 2 has delimiting walls.

Alternativ zu den hier veranschaulichten Nuten, können die Wände auch eine Bohrung, beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt, im Distanzstück begrenzen.Alternatively to the grooves illustrated herein, the walls may also define a bore, for example of rectangular cross-section, in the spacer.

Alternativ zur erfindungsgemäßen Lösung ist das Verhältnis von Nutbreite zu Nuttiefe so anzupassen, dass die genannten mechanischen Spannungen beim Einpressen des Distanzstücks in die Stifthülse auf ein Minimum reduziert werden. Die Nuttiefe könnte dabei beispielsweise so klein werden, dass sich das Lot beim Löten über die Nutränder hinaus erstreckt und somit nicht über den Bereich der Anschlusskabel. Oder die Nutbreite ist im Verhältnis zur Breite des Dünnfilm-Widerstandsthermometers so groß, dass überschüssiges Lot nicht zwischen dem Dünnfilm-Widerstandsthermometer und den Wänden auf das Dünnfilm-Widerstandsthermometer fließt.As an alternative to the solution according to the invention, the ratio of groove width to groove depth is to be adjusted so that the said mechanical stresses are reduced to a minimum when the spacer is pressed into the pin barrel. For example, the groove depth could become so small that the solder extends beyond the groove edges during soldering and thus does not extend beyond the area of the connection cables. Or the groove width is so large relative to the width of the thin film resistance thermometer that excess solder does not flow between the thin film resistance thermometer and the walls on the thin film resistance thermometer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Distanzstück eines thermischen DurchflussmessgerätsSpacer of a thermal flowmeter
22: Auflagefläche des Distanzstücks für ein Dünnfilm-WiderstandsthermometerSupport surface of the spacer for a thin-film resistance thermometer
33: Wände des DistanzstücksWalls of the spacer
44: Erste Breite der AuflageflächeFirst width of the support surface
55: Zweite Breite der AuflageflächeSecond width of the support surface
66: Längsachse des DistanzstücksLongitudinal axis of the spacer
77: Mantelfläche des DistanzstücksLateral surface of the spacer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6971274 [0008]
US 7197953 [0008]
DE 102009028848 A1 [0009]
WO 2009/115452 A2 [0010]

Claims

Spacer ( 1 ) for a thermal flow meter, which has a flat bearing surface ( 2 ) for a thin-film resistance thermometer and an otherwise circular-cylindrical outer surface ( 7 ), characterized in that the flat bearing surface ( 2 ) to a longitudinal axis ( 6 ) of the spacer ( 1 ) is inclined.

Spacer according to claim 1, characterized in that the perpendicular in the in the flat bearing surface ( 2 ) projected longitudinal axis ( 6 ) of the spacer ( 1 ) and the longitudinal axis ( 6 ) of the spacer ( 1 ) enclose an angle greater than 5 °.

Spacer according to one of claims 1 or 2, characterized in that the perpendicular in the in the flat bearing surface ( 2 ) projected longitudinal axis ( 6 ) of the spacer ( 1 ) and the longitudinal axis ( 6 ) of the spacer ( 1 ) enclose an angle smaller than 30 °.

Spacer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flat bearing surface ( 2 ) a straight edge ( 8th ) with a front side of the spacer ( 1 ), which in a plane perpendicular to the flat bearing surface ( 2 ), in which plane the longitudinal axis ( 6 ) of the spacer ( 1 ), a first distance to the lateral surface ( 7 ), which is smaller than the distance from the longitudinal axis ( 6 ) and lateral surface ( 7 ) of the spacer ( 1 ).

Spacer according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has two, a first width ( 4 ) of this bearing surface ( 2 ) bounding walls ( 3 ) having.

Spacer according to claim 5, characterized in that the first width ( 4 ) of the bearing surface is smaller than a second width ( 5 ) of the bearing surface ( 2 ).

Spacer according to claim 6, characterized in that the first width ( 4 ) of the bearing surface ( 2 ) is at least 40% smaller than a second width ( 5 ) of the bearing surface ( 2 ).

Spacer according to claim 6 or 7, characterized in that the walls ( 3 ) a groove in the spacer ( 1 ) whose groove bottom the bearing surface ( 2 ).

Spacer according to claim 6 or 7, characterized in that the walls ( 3 ) a hole in the spacer ( 1 ) limit.

Spacer according to one of claims 6 to 9, characterized in that the spacer ( 1 ) in the region of the second width ( 5 ) of the bearing surface ( 1 ) no walls ( 3 ) having.

Spacer according to one of claims 6 to 10, characterized in that the walls ( 3 ) in the region of the second width ( 5 ) have a greater distance from one another than in the region of the first width ( 4 ).

Thermal flowmeter with a spacer ( 1 ) according to one of claims 1 to 11 and one on the support surface ( 2 ) of the spacer ( 1 ), wherein the thin-film resistance thermometer so on the support surface ( 2 ), the connecting cable of the thin-film resistance thermometer of the thin-film resistance thermometer away leading in the ascending direction of the flat bearing surface 2 relative to the longitudinal axis 6 the spacer point.

Thermal flowmeter with a spacer ( 1 ) according to one of claims 6 to 11 and one on the support surface ( 2 ) of the spacer ( 1 ), wherein the thin-film resistance thermometer so on the support surface ( 2 ) is arranged such that in the region of connecting cables to the thin-film resistance thermometer, the bearing surface ( 2 ) the second width ( 5 ) having.

Thermal flow meter according to claim 13, characterized in that the thin-film resistance thermometer so on the support surface ( 2 ) is arranged such that the spacer in the region of the connecting cable to the thin-film resistance thermometer no width of the support surface ( 2 ) bounding walls ( 3 ) or that the walls ( 3 ) of the spacer ( 1 ) in the region of the connecting cables to the thin-film resistance thermometer have a distance from each other of at least 140% of a width of the thin-film resistance thermometer at the same location.

Thermal flow meter according to claim 13 or 14, characterized in that the first width ( 4 ) of the bearing surface ( 5 ) is at most 115% of the width of the thin film resistance thermometer at the same location.