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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Massenstrom-Messsystem
und insbesondere auf ein Massenstrom-Sensorgehäuse, die thermische Gradienten,
die anderenfalls in einem Massenstrom-Sensor hervorgerufen werden
können,
im Wesentlichen beseitigen.
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Hintergrund der Erfindung
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Thermische
Massenstrom-Sensoren mit Kapillarrohren nutzen die Tatsache aus,
dass die Wärmeübertragung
von den Rohrwänden
auf ein in einem laminaren Rohr fließendes Strömungsmedium eine Funktion der
Massenstrom-Rate des Strömungsmediums,
der Differenz zwischen der Strömungsmittel-Temperatur
und der Wandtemperatur sowie der spezifischen Wärme des Strömungsmittels ist. Massenstrom-Steuergeräte verwenden
eine Vielzahl von Massenstrom-Sensorkonfigurationen.
Beispielsweise beinhaltet eine Art von Konstruktion ein Edelstahl-Strömungsrohr
mit zwei oder mehr Widerstandselementen in thermisch leitendem Kontakt
mit dem Sensorrohr. Die Widerstandselemente bestehen typischerweise
aus einem Material, das einen hohen Widerstands-Temperaturkoeffizienten hat. Jedes Element
kann als eine Heizeinrichtung, ein Detektor oder als beides wirken.
Eines oder mehrere der Elemente werden mit elektrischem Strom gespeist,
um Wärme
an dem Strömungsmittel-Strom
durch das Rohr zu liefern. Wenn die Heizeinrichtungen mit einem
konstanten Strom gespeist werden, kann die Massenstrom-Rate des
Strömungsmediums
durch das Rohr aus den Temperaturunterschieden in den Elementen
abgeleitet werden. Massenstrom-Raten des
Strömungsmittels
können
weiterhin dadurch abgeleitet werden, dass der Strom durch die Heizeinrichtungen
geändert
wird, um ein konstantes Temperaturprofil aufrecht zu erhalten.
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Derartige
thermische Massenstrom-Sensoren können an einem Massenstrom-Steuergerät angebracht
werden, wobei das Strömungsmittel
von dem Nebenstromrohr des Steuergerätes das Kapillarrohr speist
(das hier auch als Sensorrohr bezeichnet wird). Weil die Massenstrom-Messungen
von den Temperaturwirkungen des Strömungsmittels auf die Widerstandselemente
abhängen,
könnte
irgendeine externe Temperaturdifferenz, die auf die Widerstandselemente
einwirken würde,
Fehler in der Messung der Massenstrom- Rate hervorrufen. Leider werden thermische
Massenstrom-Sensoren häufig
in Umgebungen betrieben, in denen ein äußerer thermischer Gradient
auf sie einwirken könnte.
Beispielsweise kann ein thermischer Massenstrom-Sensor in enger Nähe zu einer
Ventilwicklung betrieben werden, die eine erhebliche Verlustleistung
aufweist, während
sie betrieben wird. Die beim Betrieb der Ventilwicklung erzeugte
Wärme kann über einen
thermisch leitenden Pfad, wie er beispielsweise durch das Gehäuse des
Massenstrom-Steuergerätes
gebildet ist, an den Massenstrom-Sensor übertragen werden. Die auf dies
Weise übertragene
Wärme kann
einen thermischen Gradienten an dem Gehäuse des Massenstrom- Sensors hervorrufen,
was andererseits einen externen thermischen Gradienten auf die Widerstandselemente
des Sensors hervorrufen würde,
der somit zu Fehlern in den Massenstrom-Messungen führt.
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Aus
der
US 5279154 ist ein
thermisches Massenstrom-Steuergerät bekannt, das ein thermisches
Massenstrom-Steuergeräte-Gehäuse, eine thermische
Massenstrom-Sensor-Baugruppe und eine Ventilbaugruppe aufweist.
Das Massenstrom-Steuergeräte-Gehäuse besitzt
einen Strömungsmittel-Eingangsanschluss,
einen Strömungsmittel-Ausgangsanschluss
und ein Nebenstromrohr. Die Massenstrom-Sensor-Baugruppe ist an dem Massenstrom-Steuergeräte-Gehäuse montiert,
um den Fluss eines Strömungsmittels
durch das Nebenstromrohr zu messen. Die Ventilbaugruppe, die an dem
thermischen Massenstrom-Steuergeräte-Gehäuse befestigt ist, steuert
den Fluss dieses Strömungsmittels
durch das Nebenstromrohr. Die Massenstrom-Sensor-Baugruppe weist
eine Wärme-Abschirmung
und Isolierschichten auf.
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Ein
Massenstrom-Sensor, der von außen einwirkende
thermische Gradienten im Wesentlichen beseitigt, würde daher äußerst wünschenswert
sein.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Massenstrom-Steuergerät
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung schließt eine Sensorbaugruppe, eine
Ventilbaugruppe und ein Massenstrom-Steuergeräte-Gehäuse ein, an dem die Ventil-
und Sensorbaugruppen befestigt sind. Ein Wärme leitendes Element leitet
Wärme von
der Ventilbaugruppe von der Sensorbaugruppe fort, wodurch eine unkontrollierte
Zufuhr von Wärme
zu der Sensorbaugruppe verringert wird. In einer zu Erläuterungszwecken
verwendeten Ausführungsform schließt das Massenstrom-Steuergerät eine Wärme leitende
Umschließung
ein, die die Sensor- und Ventilbaugruppen im Wesentlichen umhüllt. Das
Wärme leitende
Element umgibt im Wesentlichen die Ventilbaugruppe und ergibt einen
Wärme leitenden
Kontakt mit dieser, während
gleichzeitig ein erheblicher Wärme
leitender Kontakt mit der Umschließung hergestellt wird.
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In
einer Ausführungsform,
die die Umschließung
nicht einschließt,
kann das Wärme
leitende Element eine Struktur auf einer oder mehreren Oberflächen aufweisen,
die die Ableitung der thermischen Energie aus dem Inneren der Ventilbaugruppe
beschleunigt. Derartige Strukturen können Rippen einschließen, die
auf einer oder mehreren Außenoberflächen des
Wärme leitenden
Elementes angeordnet sind, die nicht auf die Sensorbaugruppe gerichtet sind.
Das Wärme
leitende Element kann aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Material hergestellt
sein, wie z. B. Aluminium. In einer zu Erläuterungszwecken dienenden Ausführungsform
ist das Wärme
leitende Element einstückig
mit der Ventilbaugruppe ausgebildet. Das heißt, dass bei der zu Erläuterungszwecken
verwendeten Ausführungsform
die Außenwand
der Ventilbaugruppe so gebildet ist, dass sie Wärmeenergie von der Sensorbaugruppe
des Massenströmungs-Steuergerätes fort
ableitet.
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Diese
und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiter für den Fachmann
beim Lesen der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen verständlich,
die in den beigefügten
Zeichnungen erläutert
sind. Aus Gründen
einer bequemen Darstellung können
Elemente in den Figuren gegebenenfalls nicht maßstäblich gezeichnet sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Massenstrom-Steuergerätes gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung, das einen Kühlkörper verwendet, der einen Wärme leitenden
Pfad zwischen der Ventilbaugruppe des Massenstrom-Steuergerätes und
einer Wärme
leitenden Massenstrom-Steuergeräte-Umschließung ergibt;
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2 ist
ein teilweise konzeptionelles Blockschaltbild und eine Teilschnittansicht
einer Massenstromraten-Sensorbaugruppe gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Außenseite eines Massenstromraten-Steuergerätes gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung; und
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Außenseite eines Massenstrom-Steuergerätes gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung, das eine Wärme leitenden Umschließung einschließt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Ein
Massenstrom-Steuergerät
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung schließt eine Massenstrom-Sensorbaugruppe
und eine Ventilbaugruppe ein. In einer zu Erläuterungszwecken dienenden Ausführungsform
ist die Massenstrom-Sensorbaugruppe
an dem Gehäuse
des Massenstrom-Steuergerätes
befestigt und schließt
einen Kühlkörper ein,
der an dem Gehäuse
der Ventilbaugruppe angebracht ist und einen Pfad mit niedriger thermischer
Impedanz zu der umgebenden Atmosphäre ergibt, um beim Betrieb
des Ventils im Inneren der Ventilbaugruppe erzeugte Wärme abzuleiten.
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Die
Schnittansicht nach 1 zeigt die Hauptbauteile eines
Massenstrom-Steuergerätes gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung. Das Massenstrom-Steuergerät 100 schließt eine
thermische Massenstrom-Sensorbaugruppe 102 und
eine Ventilbaugruppe 104 ein. Die Ventilbaugruppe 104 ist mit
dem Massenstrom-Steuergeräte-Gehäuse 108 verbunden,
um die Strömungsrate
eines Gases in Abhängigkeit
von Steuersignalen zu steuern, die von einer Massenstrom-Sensorschaltung
erzeugt werden, die allgemein in der Erläuterung der 2 beschrieben
wird. Das Massenstrom-Steuergerät 100 schließt einen
Einlass 106 zum Empfang einer Strömung von zu messenden oder
dosierenden Gasen ein. Das Prozessgas tritt in das Massenstrom-Steuergerät durch
den Einlass 106 ein und bewegt sich durch die mit einem
Ventil versehene Öffnung 110 zu einem
Nebenstromkanal 112. Das Ventil 114 arbeitet unter
der Steuerung des Massenstrom-Sensors und zugehöriger Schaltungen, um eine
präzise
gemessene Menge eines Prozessgases in den Einlassanschluss 106,
durch das Steuergerät
und aus dem Auslass 116 heraus für eine Verarbeitungsanwendung
zu ermöglichen,
wie sie beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen
verwendet wird. Der Nebenstromkanal 112 ist mit dem Einlassanschluss 106 verbunden,
um den Gasstrom zu empfangen und weiterzuleiten.
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Ein
eine laminare Strömung
hervorrufendes Element 118 befindet sich im Inneren des
Kanals 112 und ergibt einen Druckabfall längs des
thermischen Massenstrom-Sensors 102,
und es drückt
einen Teil des Gases durch das Sensorrohr 120 des thermischen
Massenstrom-Sensors 102. Die thermische Massenstrom-Sensor-Baugruppe 102 schließt Schaltungen
ein, die die Strömungsrate
eines Gases durch das Steuergerät 100 messen
und den Betrieb der Ventilbaugruppe 104 steuern. Die thermische Massenstrom-Sensorbaugruppe 102 ist
an einer Wand 122 des Massenstrom-Steuergerätes befestigt,
die eine Grenzfläche
des Nebenschlusskanals 112 bildet. Eingangs- und Ausgangsöffnungen 124 bzw. 126 in
der Wand 122 ergeben einen Zugang an die Massenstrom-Sensorbaugruppe 102 für ein Gas, das
sich durch das Massenstrom-Steuergerät 100 hindurch bewegt.
Bei dieser erläuternden
Ausführungsform
schließt
die Massenstrom-Sensorbaugruppe 102 eine
Grundplatte 128 zur Befestigung an der Wand 122 ein.
Die Basisplatte 128 kann an der Wand und dem Rest der thermischen
Massenstrom-Sensorbaugruppe 102 unter Verwendung von Kombinationen
einer Gewindebohrung und einer hierzu passenden Schraube befestigt
sein, um ein Beispiel zu nennen. Eingangs- und Ausgangszweige 130 bzw. 132 des
Sensorrohres 120 erstrecken sich durch jeweilige Eingangs-
und Ausgangsöffnungen 134 bzw. 136 der
Basisplatte 128 und durch Öffnungen 124 und 126 der
Massenstrom-Steuergeräte-Wand 122.
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Die
Massenstrom-Sensorbaugruppe schließt obere bzw. untere Abschnitte 138 bzw. 140 ein,
die bei ihrer Verbindung eine thermische Klammer 141 bilden,
die beide Enden des aktiven Bereiches des Sensorrohres (das heißt der Bereich,
der durch die Enden der Widerstandselemente gebildet ist, die in thermischem
Kontakt mit dem Sensorrohr stehen) auf im Wesentlichen der gleichen
Temperatur hält. Die
thermische Klammer bildet weiterhin eine Kammer 142 um
den aktiven Bereich des Sensorrohres 120 herum. Das heißt, dass
das Segment des Massenstrom-Sensorrohres 120 im
Inneren der Kammer 142 mit diesem in thermischer Verbindung
stehende zwei oder mehrere Widerstandselemente 144, 146 aufweist,
die jeweils als eine Heizeinrichtung, ein Detektor oder als beides
wirken können.
Eines oder mehrere der Elemente werden mit einem elektrischen Strom
gespeist, um Wärme
an das Strömungsmittel
zu liefern, während
dieses durch das Rohr 120 strömt.
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Die
thermische Klammer 141, die typischerweise aus einem Material
hergestellt ist, das durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit verglichen mit der
Wärmeleitfähigkeit
des Sensorrohres gekennzeichnet ist, ergibt einen Wärme gut
leitenden Kontakt mit dem Teil des Sensorrohres, der sich gerade
stromabwärts von
dem Widerstandselement 144 befindet, und mit dem Teil des
Sensorrohres, der sich gerade stromaufwärts von dem Widerstandselement 146 befindet. Die
thermische Klammer umschließt
und schützt hierbei
die Widerstandselemente 144 und 146 und das Sensorrohr 120.
Zusätzlich „verankert" die thermische Klammer 141 diese
Teile des Sensorrohres, mit denen es in Kontakt steht, auf oder
in der Nähe der
Umgebungstemperatur. Um selbst kleinere Fehler auf Grund von Temperaturunterschieden
zu beseitigen, kann das Sensorrohr so innerhalb der thermischen
Klammer bewegt werden, dass sichergestellt wird, dass irgendein
Unterschied in den Widerstandswerten der zwei Wicklungen auf Grund
einer Strömungsmittelströmung durch
das Sensorrohr und nicht auf Grund von Temperaturgradienten hervorgerufen
wird, die auf die Wicklungen von der Umgebung hervorgerufen werden.
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Ein
Kühlkörper 150 ist
in Wärme
gut leitender Verbindung mit dem Gehäuse 152 der Ventilbaugruppe 104 befestigt.
Von der Magnetspule im Betrieb des Ventils 114 abgegebene
Verlustleistung kann eine erhebliche Menge an Wärme erzeugen, die sich zu dem
Massenströmungs-Steuergeräte-Gehäuse 108 ausbreiten
könnte
und einen externen thermischen Gradienten auf die Sensorbaugruppe 102 ausüben könnte. Ein
derartiger, den Widerstandselementen 144 und 146 des
Sensors überlagerter
thermischer Gradient würde
einen Fehler in der Ermittlung der Massenstrom-Rate durch das Sensorrohr
hervorrufen. Weil die thermische Massenstrom-Sensor-Baugruppe 102 von
der Tendenz des durch das Sensorrohr 120 hindurch fließenden Strömungsmittels
abhängt,
einen thermischen Gradienten zur Messung der Masse eines durch das
Rohr 120 fließenden Masse
eines Strömungsmittels
auszubilden, würde ein
von außen
einwirkender thermischer Gradient zu einer Fehlanzeige führen. Bei
der als Beispiel dargestellten Ausführungsform umhüllt der
Kühlkörper 150 im
Wesentlichen das Gehäuse 152 der
Ventilbaugruppe und leitet Wärme
von dem Gehäuse 152 der Ventilbaugruppe
ab.
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Bei
einer Ausführungsform,
bei der der Kühlkörper 150 zur
Atmosphäre
hin offen ist, können Merkmale,
wie z. B. (nicht gezeigte) Rippen zu dem örtlichen Kühlkörper hinzugefügt werden,
um auf diese Weise den Transport von Wärme von dem Gehäuse der
Ventilbaugruppe 152 und von der Sensorbaugruppe 102 fort
zu vergrößern. Das
heißt,
dass Rippen zu einer oder mehreren Seiten des Kühlkörpers 150 hinzugefügt werden
können,
die nicht auf die Sensorbaugruppe 102 gerichtet sind, um
auf diese Weise den Konvektions- und Strahlungswärmetransport sowohl von der
Sensorbaugruppe 102 fort als auch der Ventilbaugruppe 104 zu
vergrößern. In
einer erläuternden
Ausführungsform,
die in der Diskussion der 3 und 4 beschrieben
wird, erstreckt sich der Kühlkörper 150 so,
dass er einen Wärme
leitenden Kontakt mit einem Steuergeräte-Gehäuse herstellt, das die thermische
Massenstrom-Sensor- und Ventilbaugruppen 102 bzw. 104 umschließt. Bei
einer derartigen Ausführungsform
ergibt ein eine glatte Oberfläche
aufweisender Kühlkörper 150 einen
größeren Oberflächenkontakt
mit dem Steuergeräte-Gehäuse und
ergibt damit einen wirkungsvolleren thermisch leitenden Pfad zur
Ableitung von Wärme
von der Ventilbaugruppe 104. Ein Massenstrom-Steuergerät gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung, wie er zu Erläuterungszwecken in der Ausführungsform
nach 3 gezeigt ist, verwendet sowohl einen Kühlkörper 150 als
auch eine thermische Erdung 148, um im Wesentlichen thermische
Gradienten zu beseitigen, die anderenfalls den Betrieb der thermischen
Massenstrom-Sensor-Baugruppe 102 beeinträchtigen
könnten.
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2 zeigt
mit weiteren Einzelheiten eine Ausführungsform eines Massenstrom-Sensors gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung. Das Nebenstromrohr 112, das
eine laminare Strömung hervorrufende
Element 118, das strömungsaufwärts gelegene
Widerstandselement 146 und das strömungsabwärts gelegene Widerstandselement 144 sind
so, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Die Anordnung der thermischen
Klammer 141 unter Einschluss von oberen und unteren Abschnitten 138, 140 und
deren thermisch leitende Verbindung mit dem Sensorrohr 120 ist
hier mit weiteren Einzelheiten gezeigt. Die gestrichelten Linien
des Sensorrohres 120 zeigen an, dass das Rohr im Wesentlichen
von der thermischen Klammer 141 um seinen gesamten Umfang
herum an jedem Ende seines Betriebssegmentes im Wesentlichen umgeben
ist und in thermischem Kontakt hiermit steht. Das Betriebssegment des
Sensorrohres ist zu Erläuterungszwecken
als das Segment des Sensorrohres definiert, das zwischen den stromaufwärts- und
stromabwärts
gelegenen Schenkeln 154 bzw. 156 der thermischen
Klammer angeordnet ist.
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Ein
Ende des Nebenstromrohres 112 bildet einen Eingangsanschluss 119,
und das andere Ende des Nebenstromrohres 112 bildet einen
Ausgangsanschluss 121, so dass ein Strömungsmittel von dem Eingangsanschluss 119 zu
dem Ausgangsanschluss 121 in einer durch Pfeile 123 angezeigten
Strömungsabwärtsrichtung
strömen
kann. Das eine laminare Strömung
ergebende Element 118 ist in dem Nebenstromrohr 112 angeordnet,
um die Strömung des
Strömungsmediums
durch das Nebenstromrohr 112 zu beschränken. Ein stromaufwärts gelegenes Ende
des Sensorrohres 120 ist mit dem Nebenstromrohr zwischen
dem Eingangsanschluss und dem eine laminare Strömung ergebenden Element verbunden. Ein
stromabwärts
gelegenes Ende des Sensorrohres 120 verbindet das Nebenstromrohr 112 zwischen dem
eine laminare Strömung
hervorrufenden Strömungselement 118 und
dem Ausgangsanschluss 121, wobei ein fester Anteil der
Gesamtmasse des Strömungsmittels,
das von dem Eingangsanschluss 119 zu dem Ausgangsanschluss 121 strömt, durch das
Sensorrohr 120 fließt.
Das Sensorrohr 120 kann Kapillarabmessungen aufweisen und
ist aus einem Material, wie z. B. Stahl, hergestellt, das durch
eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu der
thermischen Leitfähigkeit
des Strömungsmittels gekennzeichnet
ist.
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Jedes
der Widerstandselemente
144 und
146 schließt einen
temperaturabhängigen
Widerstandsleiter ein, der um einen jeweiligen Teil des Sensorrohres
120 gewickelt
ist, wobei jede aufeinander folgende Windung des Leiters sehr nahe
an die vorhergehende Windung angelegt ist. Jedes der Widerstandselemente
erstreckt sich entlang jeweiliger Teile des Sensorrohres
120 entlang
einer Achse, die durch das Betriebssegment des Sensorrohres
120 definiert
ist. Das stromabwärts
gelegene Widerstandselement
144 ist stromabwärts von
dem Widerstandselement
146 angeordnet. Die Elemente liegen
aneinander an, oder sie sind durch einen schmalen Spalt aus Gründen einer
einfachen Herstellung getrennt, und sie sind elektrisch an der Mitte
des Rohres miteinander verbunden. Jedes Widerstandselement
144,
146 ergibt
einen elektrischen Widerstand, der sich als eine Funktion seiner
Temperatur ändert.
Die Temperatur jedes Widerstandselementes
144,
146 ändert sich
als eine Funktion des elektrischen Stromes, der durch seinen Widerstandsleiter
fließt,
und der Massenstrom-Rate in dem Sensorrohr
120. Auf diese
Weise arbeitet jedes der Widerstandselemente
144,
146 sowohl
als Heizeinrichtung als auch als Sensor. Das heißt, dass das Element als eine
Heizeinrichtung wirkt, die Wärme
als Funktion des durch das Element fließenden Stromes erzeugt, und
dass das Element gleichzeitig als ein Sensor wirkt, was es ermöglicht,
dass die Temperatur des Elementes als eine Funktion seines elektrischen
Widerstandes gemessen wird. Der Massenstrom-Sensor
102 kann
irgendeine einer Vielzahl von elektronischen Schaltungen verwenden,
typischerweise eine Wheatstone-Brückenanordnung, um den Widerstandselementen
146 und
144 Energie
zuzuführen,
die temperaturabhängigen
Widerstandsänderungen
in jedem Element
144,
146 zu messen und damit
die Massenstrom-Rate des durch das Rohr
120 strömenden Strömungsmittels
zu messen. Schaltungen, die für diesen
Zweck verwendet werden, sind beispielsweise in dem
US-Patent 5 461 913 auf den Namen
von Hinkle et al und dem
US-Patent
5 410 912 auf den von Suzuki beschrieben, deren Inhalt
durch diese Bezugnahme hier mit aufgenommen wird.
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Im
Betrieb strömt
ein Strömungsmittel
von dem Eingangsanschluss 119 zu dem Ausgangsanschluss 121,
und ein Teil des Strömungsmittels
fließt durch
das eine Drosselung bildende laminare Strömungselement 118.
Das übrige
Strömungsmittel fließt durch
das Sensorrohr 120. Die (nicht gezeigte) Schaltung ruft
ein Fließen
eines elektrischen Stromes durch die Widerstandselemente 144 und 146 hervor,
so dass die Widerstandselemente 144 und 146 Wärme erzeugen
und diese dem Sensorrohr 120 zuführen, und damit dem Strömungsmittel,
das durch das Sensorrohr 120 strömt. Weil das stromaufwärts gelegene
Widerstandselement 146 Wärme an das Strömungsmittel überträgt, bevor
das Strömungsmittel
den Teil des Sensorrohres 120 erreicht, der von dem stromabwärts gelegenen
Widerstandselement 144 umgeben ist, leitet das Strömungsmittel
mehr Wärme
von dem strömungsaufwärts gelegenen
Widerstandselement 146 ab, als sie dies für das strömungsabwärts gelegene
Widerstandselement 144 tut. Der Unterschied in der Menge
an Wärme,
der von den zwei Widerstandselementen abgeleitet wird, ist proportional
zur Massenströmungs-Rate
des Strömungsmittels
innerhalb des Sensorrohres 120 und damit durch Erweiterung
proportional zur Gesamt-Massenströmungs-Rate
durch das Massenströmungsraten-Steuergerät 100 von
dem Eingangsanschluss 119 zu dem Ausgangsanschluss 121.
Die Schaltung misst diesen Unterschied durch Messen der jeweiligen
elektrischen Widerstände
und erzeugt ein Ausgangssignal, das die Massenstrom-Rate durch das
Sensorrohr 120 darstellt.
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Die
Basisplatte 122 kann einstückig mit der thermischen Massenstrom-Sensorbaugruppe 102 sein,
oder sie kann an der Baugruppe 102 mit Hilfe einer Vielzahl
von Befestigungsmitteln befestigt sein, wie zum Beispiel durch mit
Gewinde versehene durchgehende Bohrungen und Schrauben. Die Basisplatte 122 ist
so konfiguriert, dass sie einen thermischen Pfad zwischen der Sensorbaugruppe 102 und
dem Rest des Massenströmungs-Steuergerätes 100 bildet,
um auf diese Weise die mittlere Temperatur der Sensorbaugruppe 102 und
des übrigen
Teils des Massenstrom-Steuergerätes
im Wesentlichen auf der gleichen mittleren Temperatur zu halten.
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Die
perspektivische Ansicht nach 3 zeigt eine
Außenansicht
der Sensorbaugruppe und der Ventilbaugruppe, wie sie vorstehend
beschrieben wurden. Die Ventilbaugruppe schließt einen Kühlkörper 150 ein, der
so geformt ist, dass er einen erheblichen thermischen Pfad zwischen
der Ventilbaugruppe 104, dem Kühlkörper 150 und einer
Umschließung 164 bildet,
die nachfolgend in der Erläuterung
bezüglich
der 4 beschrieben wird. Die Einlass- und Auslassöffnungen 106 bzw. 116 sind
so, wie sie weiter oben beschrieben wurden. Die Sensorbaugruppe 102 schließt obere
bzw. untere thermische Klemmbauteile 138 bzw. 140 ein,
die an der Wand der Steuergeräte-Baugruppe über die
Basisplatte 128 befestigt sind. Die Basisplatte 128 wird
durch Schrauben 160 an ihrem Platz gehalten. Massenstrom-Steuerelektroniken
(nicht gezeigt) sind an dem Steuergerät mit Hilfe eines Metallflansches 162 befestigt.
Außenoberflächen des
Kühlkörpers 150 ergeben
einen Wärme
leitenden Kontakt mit den Innenoberflächen eines Steuergeräte-Gehäuses. Bei
dieser erläuternden
Ausführungsform
ergeben zumindest drei Außenoberflächen des
Kühlkörpers einen
Wärme leitenden
Kontakt mit der Wärme
leitenden Umschließung
oder dem Wärme
leitenden Gehäuse;
welche drei Außenoberflächen des
Kühlkörper dies
sind, ergibt sich aus einer Betrachtung der 4.
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Die
perspektivische Ansicht nach 4 zeigt eine
Ansicht einer Massenstrom-Steuergeräte-Baugruppe
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung, bei der eine Wärme leitende Umschließung 164 die
Ventilbaugruppe 104 und die thermische Massenstrom-Sensorbaugruppe 102 umgibt,
wie dies weiter oben beschrieben wurde. Ein Kühlkörper, der einen Wärme leitenden
Kontakt mit der Ventilbaugruppe aufweist, kann außerdem einen
Wärme leitenden
Kontakt mit der Umschließung 164 herstellen. Die
Umschließung
kann ebenfalls Merkmale, wie z. B. Rippen aufweisen, um den Wärmeaustausch
zwischen der Innenseite und der Außenseite der Umschließung zu
beschleunigen.