流量传感器制造技术

一种流量传感器，它带有一伸进流体内的障碍物（８）和至少一个用来测量由该障碍物（８）引起的涡流的探测头（１０），其中该探测头（１０）包括至少一个膜片（１２）和一直接布置在该膜片（１２）上用来探测该膜片偏转的测量元件。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流量传感器。
技术介绍
已知有各种型式的流量传感器用来确定导管(pipe conduits)内比如加热系统中穿过的流量(through-flow)。于是在US4475409可获知一种涡流流量测量装置。该传感器包括一个插进流体内的障碍物，任何情况下在它相对的两侧面上都有一个膜片平行于流动方向延伸。在障碍物内部两膜片之间有一个压电棒作为压力测量元件，它根据两个膜片之间的压力差发生偏转，从而检测到压力差。根据关于该障碍物形状的知识，人们可以根据压力差测定流动速度。这种已知的配置具有的缺点是制造这种具有内含压力测量元件的障碍物非常昂贵。因此需要接连地将各个膜片插入然后还需要将压电棒布置在膜片之间。另外，传感器需要很大的结构空间以至于不能在任何地方使用。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种改进的流量传感器，这种传感器具有制造成本更低、组装更简单而且应用领域更宽广的优点。具有权利要求1限定的特征的流量传感器可以实现上述目的。优选实施例的形式可以从从属权利要求得到。根据本专利技术的流量传感器包括一个伸进流体内的障碍物和一个测量该障碍物产生的涡流的探测头。测量人员可以根据产生的涡流的特性和该障碍物的已知尺寸测定流体的流动速度。为此可以探测涡流的压差和/或频率。该探测头包括至少一个膜片和一个直接放在膜片上用来探测膜片偏转的测量元件。因为大多数单独的部件不再需要装配，所以这种配置可以使流量传感器具有非常简单的结构。实际上，用来探测膜片偏转的一个或多个测量元件是直接布置在膜片上的，因此带有测量元件的膜片可以作为一个部件与流量传感器组合起来。此外，这样一种结构使得流量传感器的结构更加紧凑，从而应用领域更加广泛。这种流量传感器的灵敏度更高从而可以进行更精确的测量。可以采用一种例如在欧洲专利申请97105396或德国专利申请19614458中作为压力或压差传感器的膜片作为带有直接安放到膜片上的测量元件的膜片。关于膜片的准确结构可以查阅这些专利申请尤其是其中的图1及说明书相关内容。膜片优选平行于流动方向延伸。障碍物和探测头优选布置在一个导管部件上。该导管部件可以是加热系统中的一段导管或者是专门设计用作测量部件(通道)的导管部件，它可以在一个适当位置处连到例如一加热系统上以便探测流速。导管部件的直径D优选大于10mm。比如在优选实施例中导管(pipe)直径可以是10、12或16mm。优选将该障碍物与导管部件设计成为一体。这样，比如该障碍物可以设计成一个翼片，该翼片在导管部件的直径方向上延伸出来。该翼片可以与导管部件或导管一体制造而成，比如喷射注塑而成。当作为铸件进行制造时，障碍物比如可以在一个融化型芯内形成。优选地是，该膜片可以在一个侧面上受到压力的冲击，以便确定一个绝对压力值。在膜片的另一侧面上存在一个参考压力，需要测量的压力值可依赖该参考压力测量得到。参考压力可以是比如周围环境压力或一个密闭(密封)的参考空腔内的压力。这种布置可以计算在障碍物区域的流体的绝对压力值，从而根据测量技术计算由障碍物引起的涡流。探测到的压力值、已知的环境变量比如管径和障碍物尺寸，都是与流速成比例的特征变量，因此能够计算流速或流过导管部件的流量。可以选择地是，为了确定压力差，膜片可以在每种情况下(in each case)两面受压力冲击，每一面上有一个压力值。这样能够直接计算由障碍物引起的涡流的压力差，其中通过参考压力以及已知的障碍物和导管尺寸，可以通过涡流存在的压力差确定流速或者流量。根据该实施例的本专利技术的流量传感器具有只需在流体中直接安放一个薄膜片这样的优点。由于用来确定膜片偏转的一个或多个测量元件是直接布置在膜片上的，因此膜片可以在两个面上直接受到压力的冲击。同时，膜片的设计式样优选与欧洲专利申请97105396.2中公开的那种膜片对应。对于这种膜片，压电阻力分布在膜片表面上的边缘区域，而且它们的电阻根据变形而变化，从而可以计算膜片的偏转。只有一个膜片的设计可以使流量传感器反应更快、灵敏度更高，这将能够更精确地检测流速，尤其是较低的流速。这种设计还能够使只有一个膜片的探测头具有更小的结构尺寸，并且使得流量传感器更小，从而根据本专利技术的流量传感器几乎可以与需要测量流速的每个装置制成一体。膜片优选以压力密封的方式固定到一个固定座内，一个电绝缘层直接附着在膜片和布置在其上的测量元件上，其中电绝缘层覆盖有一层至少流体密封的非晶金属层。这种结构对应于欧洲专利申请97105396.2公开的结构。由于电绝缘层的任务只是保证非晶金属层不与布置在膜片上的导体和电子元件发生短路，因此它可以非常的薄。另一方面，由于覆盖物的作用，它可以受到非晶金属层的保护。因为绝缘层和非晶金属层的这种很薄的结构，膜片的偏转继而是测量精度不会显著下降。非晶金属层保证了膜片、设于膜片上的测量元件以及其它根据情况而布置在膜片上的电子元件受到有效的保护。由于金属层呈现出的不是晶体结构，而是也被描述为金属玻璃的非晶结构，因此一方面它可以抗腐蚀，另一方面可以以最小厚度的薄层液体密封或气体密封。这种非晶金属层比如公开在EP0537710A1、DE4216150A1、DE3914444A1。关于膜片的其它结构部分可以参考上面提到的欧洲专利申请97105396.2。探测头优选放在一个外壳内，外壳插进导管部件的一个开口中。该开口可以设计成与导管一体，作为探测头的标准接纳部件，从而带探测头的外壳只需插入开口内并用没有规定和/或规定的配合方式固定住。此外，为了使外壳关于导管部件密封还提供有一个合适的密封元件。这样一种外壳比如公开在EP02008386中并表示为外壳22。关于这一点，可以参考该欧洲专利申请的图8和相关说明。外壳和安装座以及装置的全部结构优选对应于EP02008386中公开的装置。探测头也优选与障碍物制成一体。因为不需要将流体中的测量装置另外安放到障碍物上，因此按照这种方式制造出的流量传感器可以非常小巧。此外可以将障碍物和探测头同时装配在一起作为一个构件并且需要时可以更换损坏的元件。可选择地是，探测头可以布置在流动方向上的障碍物的后方。比如障碍物可以设计成一个翼片，该翼片与导管成一体，在流动方向上位于该翼片的后面可以设置一个开口用来将探测头插入导管内。然后可以简单地将探测头插进该开口内。同时，探测头可以是能够用于各种场合的标准件。关于探测头，比如可以是专利申请EP02008386中公开的一种压力传感器。这样可以使用任何形式的压力传感器，同样也可以用来测量导管部件内的流量。因为压力传感器可以设计成一个绝对压力传感器，通过该压力传感器技术人员同时可以测量流体的绝对压力。在设计流体传感器时，由于可以借助使用标准件，而且只需要将一个合适的障碍物安放在流体的横截面上或者流动通道内，因此将已有的压力传感器用到流量传感器中可使流量传感器具有极其经济的结构。根据本专利技术，除了该障碍物和安放在导管上的合适容纳部件的现有压力传感器之外，对于流体传感器的设计不再需要其它部件。可选择地是，障碍物可以形成为探测头外壳的一部分或者与之形成为一体，以使流量传感器可以作为一个部件放到导管内。优选地是，障碍物的前边在流动方向上与探测头中心相距X，布置有障碍物的导管部件的直径是D，其中比值X/D介于1和2之间。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·彼得·克罗，尼古拉斯·彼泽森，佩尔·埃勒摩斯·安诺生，
申请(专利权)人：格伦德福斯联合股份公司，
类型：发明
国别省市：