技术领域
[0001] 本
发明涉及一种质量流量测量或控制装置。
背景技术
[0002] 质量流量测量或控制装置是已知的(例如从DE102004019521A1文件获知)，且用于在相对较大的流量范围下，可靠地以高
精度测量或控制气体或液体的流速。
[0003] 基于热测量原理的质量流量测量或控制装置通常包括传感元件，该传感元件布置于传感
支撑件上且与流道相邻。
[0004] 相对于流道这种类型的质量流量测量或控制装置存在两种基本变型。迄今为止，主要采用的布局是：主流道提供在
外壳内，从外壳分支出旁通道。传感元件在旁通道处测量。在主流道的区域中，流动平行于旁通道，
流动阻力部分的存在使得在压力中产生压降。可替代的质量流量测量或控制装置的布局并不设置有任何旁通道。相反，整个
流体流将流过传感元件。
[0005] 在具有旁通道的实施方式中，旁通道由于在其配置在有产生压降的分流器上方的事实而需要特定最小长度，以便于整个流仅有一部分流过旁通道。此外，在布置于旁通道中的测量部中达到尽可能恒定的流动条件。
[0006] 对于恒定的测量精度，决定性的是：在质量流量测量或控制装置的使用寿命期间，流道中的传感元件和测量部之间的空间布置维持不变。
[0007] 尤其是在低流速的情况下(例如在100ml/min直至1ml/min)，难以实现例如1～2％的高控制精度。已经证实在该区域中压力对控制精度具有极大的影响。施加在该装置中介质所
接触的部件上的压力，可不良地导致传感支撑件因弯曲而在传感元件的区域中轻微偏离流道，进而导致控制精度下降。
发明内容
[0008] 因此，本发明的目的是提供一种质量流量测量或控制装置，该装置不具有上述不足，而是在压缩
载荷下稳定且具有高控制精度，并在低至1ml/min的极低流速范围内亦如此。
[0009] 根据
权利要求1所述的质量流量测量或控制装置实现该目的。
[0010] 根据本发明的质量流量测量或控制装置具有基体、流道以及传感模
块，所述传感模块包括传感元件且所述传感元件能够耦合至
电子单元上。所述流道具有测量通道段，所述测量通道段与所述传感元件流体接触。所述传感元件包括传感支撑件和稳定元件，具体地说，所述传感支撑件为立方形，所述稳定元件用于在所述测量通道段的区域中稳定所述传感支撑件。
[0011] 为使所述传感元件流体接触所述流道，所述传感支撑件必须安装至所述质量流量测量或控制装置上。为此，经常使
用例如螺钉的
紧固件。所述紧固件被布置在所述流道的外部以防止对所述流道中介质的流动产生不良影响。此外，因为耐久性和污染原因应避免介质接触所述紧固件。
[0012] 由于布局或几何构形，所述传感支撑件中直接相邻于所述紧固件的区域，相比与所述紧固件更远距离布置的区域来说，可能经受更高的压缩载荷中。因此，所述紧固件优选地布置在所述流道的外部，尤其是布置在所述传感支撑件的下述区域的外部：所述传感元件所处的区域，该区域对于压缩载荷的抗力不足。该不足由所述稳定元件消除。
[0013] 有利地，所述稳定元件提供了：所述传感支撑件在所述测量通道段的区域中仍然承受高压，所述测量通道段与所述传感元件流体接触且并不直接相邻于所述紧固件。这意味着，所述测量通道段和所述传感元件之间的流体接触总是确保在压缩载荷下且，所述传感支撑件不会因例如传感元件的区域中的弯曲而发生远离相邻流道的不良的轻微移动。因此，提高了测量精度。
[0014] 所述测量通道段可布置在所述基体的外部，即，所述流首先在所述基体内流动，然后到导出所述基体。这种变体具有的优势是：所述传感模块从外部放置于所述基体上且仅有所述基体内的所述流道的分渠从所述基体被引出至外部。在该变体中，所述传感模块的更换也是非常简单的。然而，需要指出的是：这当然也有可能在所述测量通道段的区域中完全打开所述基体，且利用所述传感模块在打开侧重新闭合所述基体。
[0015] 存在于所述基体内的所述流道是指主流道。在未提供有旁通道的情况下，可能的是引导所述流从该主流道向外至所述传感元件，且然后重新流回至所述基体。可替代地，所述主流道完全延伸穿过所述基体，以及至所述主流道的旁通道沿剖面形成所谓的流道测量部。
[0016] 与高质量流量的情况下相比，低质量流量的情况更有可能取消旁道。
[0017] 为了简化带有主流道的基体的制造，提供有一种模块化系统。根据质量流量测量或控制装置是设计为用于大的质量流量还是小的质量流量，放置于所述主流道中的填入物配置为隔离器或是节流点。在填入物用于引起分流的情况下，在主流道中形成两个隔离的部分，这两个部分通过连接通道形成流体连通。连接通道的一段随后作为所述测量通道段。
[0018] 有利地，所述传感支撑件和/或所述稳定元件配置为板状，尤其是立方形。在它们的制造和处理中，板状部件是有利的。此外，它们可以简单的方式被密封。有利于传感支撑件和稳定元件相对彼此调整几何构形。因此，该设备也可尤其以节省空间的方式安装。
[0019] 在一优选的实施方式中，所述稳定元件具有拱形形状且通过其拱起段的方式
挤压所述传感支撑朝向所述基体，尤其是在所述传感元件的区域中。因此，特别是在得到测量值的点上增加了系统的
稳定性，这就直接改进了测量精度。
[0020] 此外，拱形形状的稳定元件具有的优势是：从稳定元件产生的稳定力以非常有针对性且定向的方式被引入至系统。稳定力沿拱形段的基线具有最强的效果。
[0021] 有利地，稳定元件配置为
弹簧片。弹
簧片尤其适用于吸收可能产生的压力脉冲。弹簧片的弹簧力改善了紧固并且抵消了传感支撑件由于流体压力可能的弯曲。可替代地，稳定元件也可使用其他弹簧弹性元件。
[0022] 具体的，稳定元件具有与传感支撑件大致相同的基部，以使得在一个面上完全
覆盖传感支撑件。
[0023] 传感支撑件和稳定元件通过紧固件
锁定至基体。因此，传感支撑件和稳定元件空间地邻近布置于基体内的流道。短介质通道(short medium channels)或管道在测量动力学上具有有利的影响。
[0024] 在一优选的实施方式中，传感支撑件和稳定元件可拆卸地固定至基体，以使得彼此在顶部堆叠，稳定元件在背面使传感支撑件稳定。
[0025] 稳定元件在传感支撑件的背面上直接地接触传感支撑件，优选在传感支撑件中的传感元件的区域中直接地接触传感支撑件。
[0026] 传感支撑件、稳定元件、电子单元以及可选的流道板全是板状的且具有大致相同的基本表面积(basic surface area)。
[0027] 可拆卸地紧固简化了质量流量测量或控制装置在用户使用期间可能必须的或需要的维修工作。如果必要，传感支撑件和/或稳定元件也可简单的更换。
[0028] 举例来说，(与提供在基体上的
螺纹或槽配合的)
螺栓或夹具，适合用作紧固件。
[0029] 优选地，测量通道段配置为位于基体的与传感支撑件相邻的外表面内的凹槽。由于流从主流道被引至测量通道段是在基体内实现的，故而在测量通道段的该布置中，有利地产生了基体中的主流道和测量通道段之间的短流体连接。
[0030] 然而，可能的是：测量通道段配置为位于独立的流道板的外表面中的凹槽，所述流道板相邻于传感支撑板，所述流道板可拆卸地紧固至基体。这样的优势是：提高模块化程度，这就意味着可按特定应用的方式(application-specific manner)配置流道板，并且如果必要时可简单地更换流道板。
[0031] 流道的几何构形能够适于介质的特性。例如，测量通道段能够根据介质的
粘度配置为流道板上的较小的或较大的凹槽。同样，根据介质选择制造流道板的材料。
[0032] 有利地，测量通道段由相邻的传感支撑件的侧面闭合。在这种情况下，测量通道段配置为轮廓(contour)在流道板或基体内且能够以简单的方式密封。
[0033] 传感元件具有用于耦合至电子单元上的
电触点，以使得通过传感元件得到的测量值可被直接评估。
[0034] 在一实施方式中，电触点经过传感支撑件和稳定元件被引至一背向基体的外部表面。这样具有的优势是：电子单元并不接触介质，因此增加了电子部件的使用寿命。
[0035] 优选地，电子单元是装置的一部份并且配置为印制
电路板，该印制
电路板随传感支撑件和稳定元件可拆卸地固定至基体。因此，质量流量测量或控制装置能够制造成紧凑单元。
[0036] 在另一实施方式中，在印制电路板上布置用于传送由传感元件得到的数据的
接口。例如，该接口能够配置为总线接口，测量的数据通过该总线接口传输至评估单元。然而，其也可直接连接到显示器上。
[0037] 传感模块，电子单元和可选的流道板优选地彼此在顶部堆叠且配置为预安装单元，这有利于组装和存放。
[0038] 优选地，传感模块作为预安装单元可拆卸地紧固到基体上，具体被螺接到基体上。然而该紧固也可利用其他已知的方法(例如借助夹具)来实现。
附图说明
[0039] 参照附图描述本发明的其他优点和配置，其中：
[0040] 图1为根据本发明的质量流量测量或控制装置的在预安装状态时的透视顶视图；
[0041] 图2为根据本发明的质量流量测量或控制装置的在安装状态时的透视顶视图；
[0042] 图3为图1的根据本发明的质量流量测量或控制装置的纵向剖视图；
[0043] 图4为图2的根据本发明的质量流量测量或控制装置的纵向剖视图；
[0044] 图5为根据本发明的另一实施方式的质量流量测量或控制装置的纵向剖视图；以及
[0045] 图6为相对于图5的装置略微
修改的质量流量测量或控制装置的纵向剖视图。
具体实施方式
[0046] 图1示出了根据本发明的质量流量测量或控制装置10在预安装状态时的透视顶视图，在该装置的内部具有至少一个流道。主流道14穿过大致为立方形的基体12在纵向方向凸出。
[0047] 流道板16、传感支撑件18、稳定元件20以及电子单元22在基体12的一个优选平行于纵向方向的侧面上布置为彼此在顶部堆叠，且通过紧固件24(例如螺丝)可拆卸地连接至基体12。然而，也可使用其他紧固件，例如夹具或
支架。
[0048] 在图1中示出的螺丝未拧紧至端部
位置。
[0049] 流道板16、传感支撑件18、稳定元件20以及电子单元22各自为立方形，具体是板状几何构形。板状几何构形允许非常紧凑和节省空间的布局。然而也可选择其他不同的几何构形。
[0050] 传感支撑件18包括传感元件，在图1和图2中未示出传感元件，在图3和图4的描述中详细介绍。
[0051] 流道板16、传感支撑件18和电子单元22配置为相对的外表面为平坦的，稳定元件20为具有拱起段26和两个支脚28的拱形形状。稳定元件20的拱起段26在传感元件的区域紧靠传感支撑件18.
[0052] 两个支脚28相对于传感支撑件18具体地以2°弯曲，以使得定向远离传感支撑件18。
[0053] 具体的，稳定元件20具有2mm的厚度。
[0054] 优选地，稳定元件20配置为弹簧元件且由
弹簧钢制成。然而，也可采用在传感元件的区域中朝传感支撑件18上挤压的其他稳定元件20。
[0055] 电子单元22具有用于传递传感元件得到的测量值的接口30。优选地，接口30配置为与评估单元或控制单元(未示出)连通的内部总线接口。然而，数据也可以其他已知的数据传输方式传输，其他已知的数据传输方式例如电子的、电感的、通过无线电或以无线方式。接口30根据所需数据的传输方式相应地配置。
[0056] 不同于图1，图2示出了在安装状态中在其端部位置的紧固件24，稳定元件20的支脚28被朝向传感支撑件18挤压，以使得传感支撑件18和稳定元件20处于基本彼此平行的位置。稳定元件20在传感元件40的区域中挤压传感支撑件18且在背面稳定传感支撑件18，由此维持传感支撑件18尺寸稳定，即使在高的压缩负载下。
[0057] 图3示出了图1的在预安装状态时的质量流量测量或控制装置10。
[0058] 主流道14还穿过基体12。流道板16、传感支撑件18、稳定元件20以及电子单元22在基体12的侧面上布置为彼此在顶部堆叠，且通过紧固件24可拆卸地连接至基体12，如图1已经示出。
[0059] 传感支撑件18、稳定元件20、电子单元22以及流道板16均为板状且具有大致相同的基本表面积以及可具有不同的厚度。
[0060] 具有流阻元件34的流量调节填入物32轴向地布置在主流道14中。旁通道36平行于主流道且具有从主流道14分支出的并且导回主流道14的两个连接通道38，这样使得在两个连接通道38之间的流阻元件34产生压差。
[0061] 在装置10中的流道包括主流道14、旁通道36连同连接通道38。
[0062] 旁通道36横向延伸至基体12的外部进入流道板16。
[0063] 旁通道36配置为在流道板16中开口向上的凹槽，流道板16布置在基体12的侧面上。由于可以选择将旁通道36配置为基体12的侧面上的凹槽50(参见图3中的虚线)，流道板16为可选的。连接通道38通向流道板且并入旁通道36。
[0064] 旁通道36由传感支撑件18的布置有传感元件40的相邻侧面来闭合。
[0065] 传感元件40在测量通道段42的区域中与旁通道36流体接通，该区域由稳定元件20在背面稳定。
[0066] 传感元件40具有电触点44，该电触点穿过传感支撑件18和稳定元件20被引导至背向基体12的外部表面。电触点44通向布置在电子单元22上的接口30。
[0067] 优选地，电子单元22配置为印制电路板且如上所述，随同可选的流道板16、传感支撑件18以及稳定元件20由紧固件24可拆卸地紧固至基体12。
[0068] 可选的流道板16、传感支撑件18、稳定元件20以及电子单元22优选地组装成预安装单元，该预安装单元可拆卸地紧固至基体12。
[0069] 然而，在测量通道段42配置成在基体的侧面中的凹槽的情况下，也可能首先将传感支撑件18连接至稳定元件20并且直接将其可拆卸地安装至基体12。
[0070] 本发明的本质是：通过稳定元件20在测量通道段42的区域中对抗流体压力来稳定传感支撑件18，以确保即使是在介质的压缩载荷下，传感元件40与测量通道段42恒定流动连通，且传感支撑件18没有不良弯曲，以增加测量精度且几乎不受压力影响。
[0071] 图4示出了根据图2的本发明的质量流量测量或控制装置10的前视图，也是在安装状态和半剖面中。
[0072] 与图3相比，紧固件24在其端部位置。稳定元件20基本以平行方式抵靠在传感支撑件18上且在传感元件40区域中的在背面上挤压传感支撑件18，以确保在测量通道段42的区域中传感元件40和旁通道36之间保持流体接触。
[0073] 根据图5的实施方式基本与前述附图示出的实施方式相一致，继续使用已采用的附图标记表示相同或相似的部件。以下将仅详细描绘不同之处。
[0074] 在前述实施方式中，主流道14延伸穿过基体12，在根据图5的实施方式中，主流道14被隔断。产生主流道14的两个部分50、52。这两个部分50、52的隔断例如通过填入物
32′来实现，填入物32′插入在主流道14中且具有隔离壁54以流体隔断这两个部分50、
52。
[0075] 在此实施方式中，质量流量测量或控制装置10的流道未配置有旁道。两个部分50、52通过连接通道的方式彼此流体连通。该连接通道包括由上面已经提到的连接通道38以及存在于传感模块中的通道36′，通道36′的一部分为测量通道段42。
[0076] 当然，在该实施方式中也提供有稳定元件20，在该实施方式中，传感模块配置成与前述传感模块一致。在图4中示出的稳定元件20处于压缩的位置。
[0077] 作为填入物32′与连接壁54一体形成的替代，也可使用根据图6的填入物32″。填入物32″包括插入的流量隔离壁(f1owproof partition wall)54′，来替代作为独立的端壁插入的流阻元件34(参见图4)。该实施方式的优势是也可能制作填入物32、32″的模块化系统。依赖于是否存在于旁通道，使用具有流阻元件34或具有隔离壁54′的填入物
32。
[0078] 填入物32至32″中存在的盘58(位于所谓的排放口56上游)为过滤盘和/或阻力元件。
[0079] 在根据图6的实施方式中，如上所述，相应的传感模块从外部放置于基体12上且螺接至基体12，在图6所示的位置中稳定元件20并未完全变平坦，这意味着紧固件2并未完全收紧。
[0080] 如图所示，流道板16、板状传感支撑件18、板状稳定元件20以及板状电子单元22平行于基体内的流道14、50、52延伸且平行于测量通道段42。
