CN1230241A - 量值尤其是作功机械封闭腔室内浮质浓度的测定装置 - Google Patents

Abstract

此装置包括测针(M),测针安装在发动机壁(1)上且伸入作功机械腔室中。测针(M)配有导线(L),它向外伸出腔室外并与总线耦合器(K)相连,该总线耦合器形成了与汇流条(S)的连接。

Description

量值尤其是作功机械封闭腔室内 浮质浓度的测定装置

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的装置。

对浮质浓度的监测且尤其是对内燃机动力室内润滑油雾的监测或者对如在压力机功率传递齿轮箱内润滑油雾的监测对于避免出现危险来说是很重要的，这是因为可以从油雾浓度的快速升高推断出润滑膜破裂了。通过由此出现的摩擦热产生了油蒸气，而油蒸气在动力室内再富集成油雾并造成油雾浓度快速升高。由此可以识别开始出现的危险并可以通过相应措施如停机来避免进一步的危害。

除了因轴承润滑膜破裂造成上述油雾生成之外，在活塞式发动机中，可能在活塞和缸壁之间因受损的活塞环而出现所谓的“活塞环漏气”现象，这种不能及时发现的危险造成活塞磨蚀。在温度因直达曲柄轴箱的热燃烧气而升高的同时，可以从油雾浓度的升高推断出出现了活塞环漏气。

已经知道了一种用于显示内燃机动力室内的油雾浓度的装置(EP-B-0071391)，其中从动力室内吸走油雾并引导油雾经过一个其中装有一个消光度测量装置的腔室。在这种情况下，高结构成本、高工作成本(泵、维修)、浮质(油雾)在传送到并经过该腔室的路途中可能分解和测量时间滞后是不利的。

DD-A-239,474或GB-A-2,166,232分别公开了一种上述类型的装置，其中为各内燃机动力装置设置了一根测针，每根测针直接安装在各动力机械室内并且它经过一个光学传输段或电子传输段与一台在内燃机外的中心分析仪相连。

本发明的目的是改进上述类型的装置。

本发明的另一个目的是将油雾探测技术引入一个快速安装系统。

本发明的又一个目的是防水地实现整个系统，从而在清洗发动机时水射流不会喷入电子线路系统中。

本发明的再一个目的是保护电子转换系统不会因由运转电机产生的振动而被损坏以及保护其不受外界电磁的影响，另一方面防止了从电子电路中向外进行电磁辐射。

上述任务或上述目的是通过权利要求1特征部分的特征实现的。

在权利要求1-18中给出了有利的实施例。

测针可被设计成用于测量各量值如温度或其它物理量，但它最好被规定用于测定浮质浓度且尤其是用于测定油雾浓度。

测针可以直接与分析仪相连或通过总线耦合器与汇流条相连。汇流条可以与一个转换器和一台测量信号分析装置相连。总线耦合器最好被直接设计成转换器且所述汇流条与一台分析仪相连。

以下将结合附图来进一步描述本发明的特征，其中：

图1一台作功机械的监测装置的竖向剖视图；

图2图1所示监测装置的测针的放大了的竖向剖视图；

图3示出了在一台作功机械上的汇流条和测针的布局；

图4以分解视图示出了图3的布局；

图5以分解视图示出了图3的汇流条截面；

图6以俯视图示出了承条的总线线路；

图7以垂直于汇流条的视图示出了汇流条、总线耦合器和探针之间的连接；

图8图7所示的总线耦合器的放大竖向剖视图；

图9放大地示出了图7的总线耦合器的连接区局部；

图10以俯视图示出了在采用外罩时的图9所示总线耦合器的线路引导区；

图11以接线触点区的视角示出了图8的总线耦合器；

图12以总线耦合器的接线接触区的视角示出了汇流条；

图13以截面图示出了带有导线传送机构的总线承条支座；

图14示出了处于开启状态的汇流条；

图15从不同的视角示出了这样一个构件，即它被设计成用于连接汇流条段的中间件或被设计成封闭汇流条的终端件。

图1示出了一个装在作功机械如活塞式发动机上的量值测定装置，例如它优选地是一个用于测定在迪塞尔发动机的发动机室中的浮质(油雾)的装置。此测定装置包括一根穿过发动机壁1的测针M，所述测针通过一条导线L与总线耦合器K相连，而总线耦合器在发动机外侧安装在汇流条S上。

如从图2中看到的那样，测针M的引导管2为此旋入发动机壁1中，一个文杜里喷嘴3固定在所述引导管上。通过曲柄轴转动而被带着作循环流动的动力室气体4流过文杜里喷嘴3并在抽气位置5产生低压。测量腔7通过外流槽6与低压相通。动力室气体4由此在传送位置8流入测量腔7，接着它流过测量腔并又在低压抽气位置5上流出并经文杜里喷嘴3返回动力室气体4。

一个迷宫式密封结构9位于动力室中的油雾输送位置8的前方，它防止了油雾可能喷入测量腔7中。油雾浓度测量信号是在测量腔7中的测量段10内获得的。为此，测量腔7在带有玻璃纤维光缆11的那一端与其中延伸有用于光引路的玻璃纤维束12和光回路的玻璃纤维束13相连。这两个玻璃纤维束12、13的终端是一个带有经磨光的玻璃纤维输出面的玻璃纤维束插座14。在此插座之前是聚光透镜15，它通过测量段10将经玻璃纤维束12传来的光转向三倍反光镜16。三倍反光镜16与聚光透镜15的精确焦距和三倍反光镜16的精确焦距无关地将光线反射到透镜15上，而此透镜又将光线汇入玻璃纤维束13中，从而可以在光纤缆11的末端读取光信号以便进行电子转换。

当通过产生于文杜里喷嘴3中的低压经迷宫式密封结构9和传送位置8吸入测量腔7中的动力室气体含油雾时，在两个方向上即从透镜15指向三倍反光镜16和由其再返回透镜15的方向上经过测量段10的光强度被减弱了，从而通过光纤束13返回的光在进行电信号转换时于光纤缆11的末端释放出较小的电信号振幅。

上述任务的解决方案即将油雾探测技术引入快速安装系统的方案在于，只使用少量的不同标准装配件并将与各发动机类型配合所需的系统灵活性仅仅限制到几个可改动的系统部件。

如尤其是可以从图3-图14看到的那样，为此通过导线L将由探头测量段10从各部件中测到的与油雾浓度有关的衰减信号传给被设计成转换器的汇流条S的总线耦合器K。各总线耦合器K包括一个电子转换系统17，它转换测量信号并将这些信号传给一个总线线路汇流排18，在总线线路汇流排端部19上连接有一个未进一步描述的电子分析仪。总线线路汇流排18被装入金属的总线承条20中，总线承条具有一段确定的标准长度。通常根据发动机类型并根据要求在整个发动机长度上将总线承条20均分成若干段，通过总线承条中间件21即通过总线承条10的机械连接件封闭了由此出现的中间腔。

汇流条S和总线承条20一起又通过总线承条支座22固定在发动机壁上。如尤其是从图1-图5和图7中看到的那样，总线承条支座22本身借助夹紧螺母23固定在测量腔7的引导管2上。

上述任务的解决方案即防水地实现整个系统且在清洗发动机时水射流不流入电子转换系统的方案在于，埋入树脂块26中的电子转换系统17是通过柔性膜导体技术实现的，柔性膜导体27的一部分在软膜上具有触点接头28，其中柔性膜导体27通过软膜上的触点接头28粘贴在触簧盒29上，而触簧盒固定在树脂块26内并从此树脂块内通过与总线线路40的静触点39配合的触点接头28伸出，如尤其是从图8中看到的那样。

埋入树脂块26的包括所属柔性膜导体27在内的电子转换系统17利用一个在树脂块26内拉紧的橡胶外壳30的包封而形成了一个总线耦合器31，软膜上的触点接头28和触簧盒29一起从所述耦合器中伸出来。总线耦合器的橡胶外壳30为此具有一个缝形开口32，在其外周上通过成型于橡胶外壳30中的空心卡槽33环绕该开口，如尤其是可以从图8和图11中看到的那样。

如图8、9和图10所示，在橡胶外壳30中还形成了一个带保持唇35的线圈管34，所述保持唇根据发动机类型用于容纳不需要的玻璃纤维光缆11标准段，而它的一端通过一个防水地围绕光纤缆11的管形开口36进入电子转换系统17，其中橡胶外壳30在线圈管34中，光引路的玻璃纤维束12被引入一个光电辐射二极管37内而光回路的玻璃纤维13被引入一个光电探测转换二极管38。

如在图6中以在总线印刷电路板40上的总线线路截面图所示的那样，总线线路汇流排18包括以总线承条20的标准长度被设计成电子印刷电路板的总线线路40并具有总线静触点39。蚀刻的总线线路a′、b′、n′通过一个蚀刻的印刷电路板系统与相应的总线静触点a、b、n相连，这些总线静触点与软膜28上的触点接头准确配合。这样一来，所有相应的总线静触点39以及a、b、n是相连的。

如图9、12所示，总线印刷电路板被粘结在一个具有弹簧线夹钩形件42的总线金属母线41上。总线耦合器31在装入总线承条20时与弹簧线夹钩形件42下的触簧盒29的自由端相连，从而在形状配合地将总线耦合器31下压到总线线路汇流排18上时，软膜上的触点接头28与总线静触点39相连并获得了所需的接触压力。

如图9、12所示，如为了保护总线印刷电路板和蚀刻总线线路40不受水的影响，它们和总线金属母线41一起在一个橡胶外壳43中受到硫化处理。在这种情况下，通过在总线橡胶外壳43中的缝形总线静触点开口44省去了总线静触点39。在总线橡胶外壳43中的缝形总线静触点开口被一个密封凸起45封闭，在截面图所示的密封凸起45的情况下，所述密封凸起进入截面图所示的空心卡槽33的容纳异型部中(图8、11、12)，当将总线耦合器31装入总线承条20时，防水地卡住了所述密封凸起。通过将总线线路汇流排18包入总线橡胶外壳43且包括所属柔性膜导体27在内地将电子转换系统17裹入橡胶外壳30中(由此在由橡胶外壳30形成的空心卡槽33中形成了总线耦合器31)而将整个电子系统防水密封起来。

上述任务的解决方案即保护包括总线耦合器31、软膜上的触点接头28和总线静触点39在内的电子转换系统17不受由运转发动机产生的振动威胁的方案是这样的，如从图9、12中看到的那样，总线线路汇流排18的橡胶外壳43在其等于总线承条20长度的整个长度上在两侧配有一个橡胶保持异型件46，它穿入总线承条的保持槽47中，由此在总线承条20的两个保持槽47之间拉紧了整个总线线路汇流排18。因此，在总线线路汇流排的硫化过程中，在总线线路汇流排18的橡胶外壳43和这两个橡胶保持异型件46之间产生了一个弹性橡胶连接件48。弹性橡胶连接件48是如此设计的，即由总线线路汇流排18和装在其下方的电子转换系统17构成的其上悬挂的所有东西形成了一个具有低频调谐共振频率的机械振荡系统。这样一来，危险的高频机械振荡不影响电子转换系17和在软膜上的触点接头28和总线静触点39之间的接触连接。

尤其是从图7至图10和图13中看到的那样，从测量腔7中伸出的玻璃纤维光缆11被放在一个带缝软管49中，其中玻璃纤维电缆通过缝隙50进入该软管。带缝软管49本身借助线夹舌簧51被引导和固定在总线承条支座22上，线夹舌簧又在带缝软管49缝隙50的两侧插入一个槽形件52中。带缝软管又终止于一个总管53中，所述总管同样配有一个缝隙54，从而当在总管53中引导玻璃纤维光缆时，玻璃纤维光缆11也可被引入带缝软管49中。橡胶总管53经过总线承条20的整个标准段，其中它借助一个在一个相应的保持槽55内的夹持异型件在总线承条20的整个标准段上被固定在总线承条20内。

根据图7至图10所示，玻璃纤维光缆通过一个总管53内的缝裂口56离开总管53并在输入位置57到达总线耦合器并接着在输入位置58进入总线耦合器的线圈管。不可能由整数的线圈长度限定的标准玻璃纤维光缆的剩余长度构成了一个环线59，它被压入在总线耦合器31上侧面上的适当的保持槽60中(图10)。这样一来，由带有装入其中的探头部分14、15、16的测量腔、玻璃纤维光缆11和总线耦合器31构成的探测器单元61是可以简单更换的，由此可以将探测器从总线承条20中取出来并通过总管56中的缝裂口将玻璃纤维光缆抽出总管53并又通过带缝软管中的缝隙50将其从带缝软管49中抽出，即使后者的一端插入总管53中一段即随后可从固持管2中取出测量腔7时也是如此。以相反的顺序又将一个备用探测器单元61装入系统中。带缝软管49和其槽形部52一起被如此固定在总管53中，即带缝软管49中的缝隙50和总管53中的缝裂口56精确地上下重叠。

根据图11、12所示，为了把下压到总线线路汇流排18上的总线耦合器31形状配合地附着在伸入弹簧线夹钩形件42中的簧片盒29上，在总线耦合器的橡胶外壳30中形成了一个凹口62，一个成型于总线线路汇流排18的橡胶外壳中的定位钩63插入所述凹口中。

为了使用作总线耦合器的转换器松开这种固定，在其上侧面上形成了一个在橡胶外壳20中的环线80(图10)，由此在拉紧环线80时，在凹口62位置上一直拉长或回拉围绕着树脂块26的橡胶外壳30，直到定位钩63脱开为止。

上述任务的解决方案即保护电子转换系统不受外界电磁的影响且另一方面防止从电子线路中向外进行电磁辐射的方案是这样的，尤其是参见图7-图15，由于将玻璃纤维束11用于在总线承条20外传递探测信号而无需其它屏蔽措施。通过将总线线路汇流排18和总线耦合器31埋入金属的总线承条20内并通过采用金属承条封闭盖片64确保了在保持相应的众所周知的接地措施的情况下在由承条20和承条封闭盖片64构成的空腔内屏蔽电子系统，其中所述盖片通过盖片合页65与总线承条20导电连接并在另一侧面上被一个同时成型于总管53的橡胶体中的卡鼻66压住(图7和9)64。

为了阻挡可能在总线承条20和承条封闭盖64之间的玻璃纤维光缆输入缝67处进入的电磁波，形成总管53的橡胶体是由导电橡胶材料制成的。

如尤其是从图3-图6中看到的那样，在被放入成段装在发动机上的总线承条内的各总线线路汇流排18之间的电连接是通过缆形总线连接线68实现的，所述导线68使在总线线路汇流排18的总线印刷电路板40上的蚀刻总线线路电连接在一起。为此，多段存在于一个系统中的柔性总线连接线68的每一侧终端是一个总线线路汇流排耦合器69。与总线耦合器31相似地设计总线线路汇流排耦合器69结构，但它没有电子转换系统17、环绕管34和保持槽60。这样一来，它的尺寸可设计得小于总线耦合器31并且可以通过由导电橡胶71制成的连接件被一直插入。总线承条中间件2是由和总线承条20一样的金属件制成的，且它同样具有一个金属盖片64(图15)，此盖片在封闭状态下通过总管53的卡鼻66被封闭地固定住。在中间件中铺设有总线承条总线连接线68。总线承条与承条中间件21的机械连接是通过一个金属连接舌簧片70实现的，所述舌片在两侧被推入总线承条20的T形容纳槽25中。因此，总线承条20和承条中间件21在其纵向直线方向上得到相互稳定。

如图3、4以及图14、15所示，总线承条20和承条中间件21借助一个被设计成连接件71或由导电橡胶制成的中间件的构件相连，以防止连接舌簧70从总线承条20或承条中间件21中滑出。橡胶通过弹性张力不仅防止了连接舌簧70滑出，而且在纵向上将总线承条20和承条中间件21张紧在一起。为此，连接件71配有金属线夹舌簧72，在总线承条内的夹持槽纵向上平坦地引导该舌片。当在异型截面内扶直框架71时，该舌片卡在总线承条20的夹持槽47中，从而其尺寸比总线承条20夹持槽47略大地被固定住。这样一来，连接件71与总线承条20紧固相连。

通过一个在连接件71和总管53之间的特殊固定装置防止了连接件71在平面方向上向回倾斜。

承条中间件21如此与连接件71相连，即金属架73在打开的盖片64情况下通过承条中间件内的金属架线夹舌簧74被平平地引入夹持槽47中，所述夹持槽也位于承条中间件21上，这种情况和由导电橡胶构成的连接件71中的情况相似，接着扶直金属架并在连接件71的环槽75内锁定它。

为了简化系统的安装和简化备件供应，同样以一个为搭接尽可能长的承条中间件21而最大所需的标准长度设计总线连接线68。由于总线承条20间的和承条中间件21之间的间距根据发动机大小不一样长，上述承条中间件21用于填充总线承条20间的空缺，所以总线连接线68的多余段成波形地被铺入承条中间件21中。在总线承条20的整个标准长度上，许多总线耦合位置44被均匀地分布给总线线路汇流排18。在最后的总线承条20末端上的耦合位置44上可以安装一个信号分析单元76，这与总线耦合器31相似。此信号分析单元76与总线耦合器31的电换算系统17相似地包括一个电子分析线路。从此信号分析单元76中引出一条连接线77，此连接线的末端是插塞连接78，此插塞连接可以将信号转播给其它未示出的电子仪器以及给装入总线承条20内的总线耦合器31的电子线路和信号分析单元76提供电压。

汇流条终端构成了一个在图3和图15中示出的终端件19。插塞连接78仍然装在一个金属端板79内，所述金属端板在一个总线承条20的外端而不是在金属架73上被装入一个连接件71的环槽75中。按相同的方式，由总线承条20与一个终端件的其它连接端被一个金属端板79(没有插塞连接78)所封闭。

通过作为承条终端的金属端板79和由导电橡胶构成的连接件71阻止了电磁波进入承条20的最终位置。

在此系统的另一个设计方案中，总线线路信号不是在承条20内计算出的，而是被传给一个外部分析仪。这同样通过一个插塞连接78而以上述方式相连，但插塞连接78在这里借助一个总线线路汇流排耦合器69与总线线路汇流排18的总线线路系统40相连。

本发明的另一个设计方案在于，对于其它带有玻璃纤维信号导线或铜导线的探测器来说，利用其它的非测量油雾浓度的总线系统探测器，其中所述总线系统包括总线承条20、总线线路汇流排18、承条封闭盖片64、连接件71和带有金属端板79的连接件71以及总线承条支座22、带缝管线49以及总管53。在这种情况下，总线承条支座22如已经在油雾监测系统中描述的那样固定在探测器座上。但在本发明的另一个设计方案中，为了安装各探测器的信号线路而在一个带有用于带缝软管49的线夹舌簧51的专门设计的传送槽中使用了带缝管线49，所述带缝管线本身尤其是安装在有关的发动机上。

Claims (18)

1．一种用于测定在作功机械腔室内的量值尤其是浮质浓度的装置，它具有一个固定在作功机械外壳(1)上的且伸入该腔室中的测针(M)，所述测针通过一条导线(L)与一台装在外壳(1)外的分析装置相连，其特征在于，导线(L)与一个总线耦合器(K)相连，该总线耦合器布置在一个带有一个装在一个总线承条(20)内的总线线路汇流排(18)的汇流条(S)内，以便继续传输测量数据。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，一个引导管(2)安装在外壳上以便可更换地使用测针(M)。

3．如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，测针(M)被设计成一个光学探头(10,15,16)，它通过一个光导(L)与总线耦合器(K)相连，该总线耦合器具有一个将光学信号转换成电信号的转换器(17)。

4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，总线耦合器(K)具有一个光电发射器(37)和一个受光器(38)，它们通过一条光引路(12)和一条光回路(13)与探头(10,15,16)相连。

5．如权利要求1-4之一所述的装置，其特征在于，总线耦合器(K)具有一个树脂块(26)，在此树脂块中封装有导线(L)的接头和构件且用一个橡胶外壳(30)裹住该树脂块，从所述橡胶外壳中引出了用于连接汇流条(S)的一个总线线路汇流排(18)的静触点(39)的触点接头(28)。

6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，总线耦合器(K)具有一个侧包绕的绕环管(34)以及在其上侧具有容纳导线(L)过长段的保持槽(60)。

7．如权利要求5所述的装置，其特征在于，总线耦合器(K)具有一个裹绕触点接头(28)的啮合异型部(33)，用于绝缘地连接总线线路汇流排(18)，以及用于与总线线路汇流排(18)锁定在一起的定位机构(62)。

8．如权利要求1-7之一所述的装置，其特征在于，汇流条(S)具有一个总线线路汇流排(18)，它具有一个带总线耦合器(K)的接线触点(39)的印刷电路板(40)，且它固定在一个金属母线(41)上，所述金属母线具有一个指向总线耦合器(K)的弹性钩形件(42)，用于形状配合地卡紧总线耦合器(K)。

9．如权利要求8所述的装置，其特征在于，印刷电路板(40)和金属母线(41)被裹在一个橡胶外壳(43)内，所述橡胶外壳具有一个放出接线触点(39)的开口(44)和优选地一个用于绝缘地连接总线耦合器(K)的啮合异型部(45)以及用于与总线耦合器(K)锁定在一起的定位机构(63)。

10．如权利要求1-9之一所述的装置，其特征在于，总线线路汇流排(18)如此弹性安装在承条(20)内，即它相对所装入的总线耦合器(K)被预张紧并和该总线耦合器一起构成了一个振动系统。

11．如权利要求9和10所述的装置，其特征在于，橡胶外壳(43)具有通过弹性橡胶连接件(48)与总线线路汇流排(18)的纵向两侧相连的橡胶保持异型件(46)，它们被装入承条(20)内的相应夹持异型件(47)中。

12．如权利要求1-11之一所述的装置，其特征在于，用一个最好可翻开的且覆盖总线耦合器(K)的盖片(64)封闭承条(20)。

13．如权利要求1-12之一所述的装置，其特征在于，承条(20)在导线(L)出口侧具有一个容纳导线的橡胶总管(53)，导线(L)通过一个缝隙(50)进入此总管并被继续引向总线耦合器(K)。

14．如权利要求1-13之一所述的装置，其特征在于，承条(20)具有一个T形容纳槽(25)，在此槽中装有一个承条支座(22)的线夹舌簧(24)，所述承条支座与一个将与外壳相连的引导管(2)相连。

15．如权利要求1-14之一所述的装置，其特征在于，在一个设有纵向缝(50)的软管(49)内将导线(L)从汇流条(S)引向测针(M)。

16．如权利要求1-15之一所述的装置，其特征在于，汇流条(S)可以借助一个中间件(21)与另一个汇流条(S)相连，其中为了机械连接设有一个可插入待连接承条(20,21)中的金属连接舌簧(70)，它配有一个橡胶弹性连接件(71)，其中此连接件优选地稍微大于承条(20)的内部形状和中间件(21)且在其两侧分别具有一个带线夹舌簧(74)的金属架(73)，所述线夹舌簧卡紧在承条(20,21)的夹持槽(47)中。

17．如权利要求1-16之一所述的装置，其特征在于，分别通过一个装入承条(20)内的终端件封闭汇流条(S)的末端，所述终端件包括一个橡胶体以及一块金属板(79)，所述金属板具有卡紧在承条(20)内的夹持槽(47)中的线夹舌簧(74)，其中终端件必要时包括一个插接接头(78)，它通过一条导线(77)与一个总线接线耦合器(76)相连，该总线接线耦合器与总线耦合器(31)相似地被装入汇流条(S)中并且它与总线线路汇流排(18)相连。

18．如权利要求1-17之一所述的装置，其特征在于，汇流条(S)为了连接其它仪器而具有一个总线接线耦合器(69,76)，它与总线耦合器(K)相似地装在总线承条(20)中且它与总线线路汇流排(18)相连并且具有一条连接线(68,77)。

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