Čidlo s přítlačným pouzdrem, zejména pro snímač kmitání
Oblast techniky
Vynález se týká čidla s přítlačným pouzdrem, zejména pro snímač kmitání, s nepřímým nebo přímým upevněním, které je vedeno centrálním vybráním v přítlačném pouzdru a přítlačné pouzdro je dosedací plochou upevněno k součásti způsobující kmitání, s detekčními prostředky, které jsou na přítlačném pouzdru upevněny radiálně vně pod axiálním předpětím, a s dorazem, upraveným na přítlačném pouzdru, pro pružinu vytvářející předpětí.
Dosavadní stav techniky
Ze spisu DE-OS 44 03 660 je známé čidlo s přítlačným pouzdrem, které se používá jako čidlo klepání spalovacích motorů. Přítlačné pouzdro se připevní svou dosedací částí na součást, jejíž kmitání má být snímáno. Mezi kmitání, která mají být snímána, patří hluk, pocházející z klepání spalovacího motoru při provozu, který je přenášen přítlačným pouzdrem do piezokeramického snímače kmitání a přeměňován na vyhodnotitelný výstupní signál. Druh umístění, respektive připevnění, tohoto snímače klepání v přítlačném pouzdru a upevnění přítlačného pouzdra na kmitající součásti má v tomto případě velký vliv jak na způsob výroby, tak i na eventuální chyby měření a poruchy v připojeném vyhodnocovacím obvodu při provozu.
Známé přítlačné pouzdro je přitom zpravidla provedeno z velmi odolného a tvrdého materiálu, jako například z oceli, aby měření byla co nejpřesnější i při relativně velkých tlacích a vysokých teplotách. Těleso, v němž je přítlačné pouzdro a vlastní čidlo umístěno, je zpravidla provedeno z plastu, například z polyurethanu (PUR) nebo z polyamidu zesíleného skleněnými vlákny (PA66 GF35). Například ze spisu EP 0 211019 81 je známé, že tyto různé díly mohou být navzájem spolu pevně spojeny vhodně vytvořenými závity a toto spojení není podstatně ovlivňováno ani teplotami.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje čidlo s přítlačným pouzdrem, zejména pro snímač kmitání, s nepřímým nebo přímým upevněním, které je vedeno centrálním vybráním v přítlačném pouzdru a přítlačné pouzdro je dosedací plochou upevněno k součásti způsobující kmitání, se snímacími prostředky, které jsou na přítlačném pouzdru upevněny radiálně vně pod axiálním předpětím, a s dorazem, upraveným na přítlačném pouzdru, pro pružinu vytvářející předpětí, podle vynálezu, jehož podstatou je, že doraz sestává z pevně upnutelného pojistného dílu, který po spojení snímacího prostředku s okolními díly a s pružinou dosedá z vnějšku na přítlačné pouzdro a toto přítlačné pouzdro upíná v axiálním směru.
Výhodou čidla podle vynálezu je, že doraz pružiny vytvářející předpětí může být jednoduše vytvořen pojistným dílem, který se instaluje zaskočením nebo nasazením za tepla. Proto není nutno provádět nákladné výrobní procesy, jako například řezání závitu pro kroužek se závitem, a současně se zamezí vzniku nepříznivého působení třísek vznikajících při řezání závitu.
Zvlášť výhodné provedení čidla podle vynálezu vznikne tehdy, když je pojistný díl podle nároku 2 vytvořen jako pojistný kroužek, který představuje normovanou součást podle normy DIN 6799, nebo jako rozpěmý pojistný kroužek podle nároku 3, který je rovněž normovanou součástí. Další výhodné provedení vyplývá z použití nahřátého smrštitelného kroužku jako pojistného dílu, který se může snadno nasadit na potřebné místo na vnějším obvodu přítlačného pouzdra při sestavování přítlačného pouzdra.
-1 CZ 295408 B6
Další výhodná provedení vyplývají z vedlejších patentových nároků.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje podélný řez tělesem čidla klepání s přítlačným pouzdrem, obr. 2 příčný řez přítlačným pouzdrem z obr. 1 s pojistným kroužkem, obr. 3 v řezu detail přítlačného pouzdra z obr. 1, obr. 4 až 6 odpovídají výše popsaným obr. 1 až 3, přičemž jako pojistný díl je u tohoto provedení použit rozpěrný pojistný kroužek, a obr. 7 až 9 odpovídají výše uvedeným provedením, přičemž jako pojistný díl je použit smrštitelný kroužek.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněno čidlo klepání s tělesem 1 pro spalovací motor, přičemž v tělese 1 je uspořádáno přítlačné pouzdro 2, které svou dolní dosedací plochou 3 dosedá na neznázoměný blok motoru, jehož kmitání má být snímáno. Na vnějším obvodu přítlačného pouzdra 2 jsou postupně od dosedací plochy 3 uspořádány tyto součásti, izolační kroužek 4, kontaktní kroužek 5, piezokeramický kroužek 6 jako snímací prostředek a nad ním opět další kontaktní kroužek 5 a další izolační kroužek 4. Na toto uspořádání je nasazena seizmická hmota 7, která je talířovou pružinou 8 tlačena ve směru k piezokeramickému kroužku 6. Jako doraz pro talířovou pružinu 8 slouží pojistný díl, u tohoto provedení ve formě pojistného kroužku 20, jak zejména vyplývá z obr . 2.
V integrovaném připojovacím dílu 10 tělesa 1, sestávajícího z plastu a vyrobeného zejména vstřikováním do formy, je zalit připojovací kabel 1_1. Vodiče připojovacího kabelu 11 jsou spojeny s oběma kontaktními kroužky 5 na obou stranách piezokeramického kroužku 6 a přenášejí elektrické napětí, které vzniká tlakovým namáháním piezokeramického kroužku 6. Centrálním vybráním, respektive dírou 12, v přítlačném pouzdru 2 prochází neznázoměný upevňovací šroub, pomocí něhož se čidlo klepání připojí nepřímo nebo přímo k bloku spalovacího motoru.
Při montáži čidla klepání se celý kroutící moment, vyvozený upevňovacím šroubem, přenáší na přítlačné pouzdro 2, to znamená, že upevněním čidla klepání nepůsobí na piezokeramický kroužek 6 žádná síla. Síla potřebná pro předpětí se vyvodí v tomto případě tím, že po zaskočení pojistného kroužku 20 přitlačuje talířová pružina 8 celé uspořádání s izolačním kroužkem 4, kontaktním kroužkem 5, piezokeramickým kroužkem 6 a seizmickou hmotou 7 na vyčnívající část 13 přítlačného pouzdra 2 a tímto způsobem jsou tyto podstatné součásti snímače kmitání přidržovány ve své počáteční poloze.
Síla pro vyvození předpětí se zvolí tak velká, aby na piezokeramický kroužek 6 působily účinně axiální síly, které nezpůsobí trvalé zhoršení jeho elektrického signálu, přičemž tyto axiální síly budou při montáži současně prakticky nezávislé na tepelném roztažení a nutném poměrném stlačení přítlačného pouzdra 2. Impulzy vytvářené seizmickou hmotou 7 přímo úměrně s kmitáním spalovacího motoru se v piezokeramickém kroužku 6 přeměňují na napěťové impulzy, které jsou zaznamenávány vhodným měřicím přístrojem.
-2CZ 295408 B6
Na obr. 3 je znázorněn detail řezu přítlačného pouzdra 2 v oblasti umístění pojistného kroužku 20.
Na obr. 4 až 6 je znázorněno další provedení pojistného dílu stejným způsobem jako na obr. 1 až
3. Pojistným dílem je v tomto případě rozpěmý pojistný kroužek 21, kteiý buď zaskočí do příslušného vybrání v přítlačném pouzdru 2 nebo dosedne na další doraz 22. Protože všechny znaky přítlačného pouzdra 2 podle obr. 4 až 6 jsou identické se znaky přítlačného pouzdra 2 podle obr. 1 až 3, byly i u tohoto provedení použity stejné vztahové značky.
Třetí provedení pojistného dílu je znázorněno na obr. 7 až 9. Jako pojistný díl je zde použit kovový kroužek 23, který se před nasazením ohřeje a po nasazení po vychladnutí smrští, čímž se upevní na obvodu přítlačného pouzdra 2. Kovový kroužek 23 by měl být s výhodou proveden ze stejného materiálu jako přítlačné pouzdro 2. Vhodnými materiály pro kovový kroužek 23 jsou ocel nebo mosaz. Protože i u tohoto třetího provedení jsou všechny další znaky přítlačného pouzdra 2 identické se znaky přítlačného pouzdra 2 podle obr. 1 až 3, byly i u tohoto provedení použity stejné vztahové značky.