DE10006657A1 - Drucksensoreinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Drucksensoreinrichtung hat einen Raum (2), in den ein Fluid eingebracht ist. Der Raum (2) ist teilweise von einem Gehäuse (1) umschlossen und in einem ersten Bereich von einer ersten Membran (3) begrenzt, die einerseits mit dem Fluid und andererseits mit einem Arbeitsmedium (4) in Kontakt steht. DOLLAR A Der Raum (2) ist ferner in einem zweiten Bereich von einer zweiten Membran (5) begrenzt, die einerseits mit dem Fluid in Kontakt steht. Die zweite Membran (5) ist so ausgebildet, dass der Druck im Arbeitsmedium (4) in einen niedrigeren Druck im Fluid transformiert wird. Ferner ist ein Sensorelement (10) vorgesehen, das den Druck des Fluids erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucksensoreinrichtung, die ge­ eignet ist zum Erfassen von hohen Drücken. Eine derartige Drucksensoreinrichtung kommt bevorzugt zum Einsatz zum Erfas­ sen des Kraftsstoffdrucks in einer Kraftstoffversorgung einer Diesel-Brennkraftmaschine, wo Drücke bis über 2000 Bar zu er­ fassen sind. Derartige Drucksensoreinrichtungen werden jedoch beispielsweise auch eingesetzt zum Erfassen des Druckes der Bremsflüssigkeit oder zum Erfassen des Druckes des Kühlmit­ tels einer Klimaanlage.

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Drucksensoreinrichtung zu schaffen, die einfach und zuverlässig und gleichzeitig geeig­ net ist zum Erfassen von hohen Drücken.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass als Sensorele­ ment ein Sensorelement eingesetzt werden kann, das für einen niedrigeren Druck-Messbereich geeignet ist als der tatsäch­ lich zu erfassende Druckbereich des Arbeitsmediums. Somit können auch für sehr hohe Druckbereiche des Arbeitsmediums, die zum Beispiel im Bereich von 2000 Bar liegen, Sensorele­ mente eingesetzt werden, deren Druck-Messbereich beispiels­ weise im Bereich von 100 Bar liegt. Derartige Sensorelemente sind kostengünstig verfügbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schemati­ schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Drucksensoreinrich­ tung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Drucksensoreinrich­ tung.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenüber­ greifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine Drucksensoreinrichtung umfasst ein Gehäuse 1 und einen Raum 2, der teilweise von dem Gehäuse 1 umschlossen ist. In dem Raum 2 ist ein Fluid, vorzugsweise ein Öl, eingebracht. Das Fluid ist vorzugsweise vor dem Einbringen entgast worden und anschließend unter Vakuum in den Raum 2 eingebracht wor­ den. Der Raum 2 ist mit einer Stahlkugel 7 verschlossen. So ist sichergestellt, dass die Kompressibilität des Öls gering ist.

Der Raum 2 ist in einem ersten Bereich von einer ersten Memb­ ran 3 begrenzt, die einerseits mit dem Fluid und andererseits mit einem Arbeitsmedium in Kontakt steht.

Der Raum ist ferner in einem zweiten Bereich von einer zwei­ ten Membran 5 begrenzt, die einerseits mit dem Fluid in Kon­ takt steht.

Die Drucksensoreinrichtung umfasst ferner ein Gehäuseteil 8, in dem ein Sensorelement 10 angeordnet ist. Das Sensorelement 10 ist zum Erfassen von Drücken ausgebildet. Ferner umfasst das Gehäuseteil 8 ein Steckerteil 11, in dem elektrische Steckkontakte ausgebildet sind. Das Gehäuseteil 8 ist aus Me­ tall oder vorzugsweise auch aus Kunststoff ausgebildet. Das Material des Gehäuseteils 8 muss dabei so ausgebildet sein, dass es beispielsweise Drücken von 200 bis 300 Bar standhält.

Die zweite Membran 5 steht einerseits mit dem Fluid in Kon­ takt und andererseits mit dem die Drucksensoreinrichtung um­ gebenden Medium, zum Beispiel der Umgebungsluft. Dazu ist vorzugsweise in das Gehäuseteil 8 eine Druckausgleichsbohrung 12 eingebracht. Die zweite Membran hat vorteilhaft eine kleinere Federkonstante als die erste Membran 3. Dadurch ist ge­ währleistet, dass der Druck im Arbeitsmedium 4 in dem Fluid in einen niedigeren Druck transformiert wird. Die Federkon­ stanten der ersten und zweiten Membran sind dabei jeweils ge­ eignet so dimensioniert, dass der im Arbeitsmedium zu erfas­ sende Druckbereich in einen Druckbereich in dem Fluid trans­ formiert wird, der im Druck-Messbereich des Sensorelementes 10 liegt (beispielsweise zwischen 50 und 150 bar).

Vorzugsweise ist alternativ oder zusätzlich das Elastizitäts­ modul der zweiten Membran 5 kleiner als das der ersten Memb­ ran 3. Dies hat dann dieselbe Wirkung, die bereits oben für die verschiedenen Federkonstanten beschrieben wurde.

Vorteilhaft ist alternativ oder zusätzlich die erste Membran 3 dicker als die zweite Membran 5. Dies hat ebenfalls die für die verschiedenen Federkonstanten genannten Wirkungen.

Die Drucksensoreinrichtung wird bevorzugt eingesetzt zum Er­ fassen eines Kraftstoffdrucks, der in einer Kraftstoff- Verteiler-Leiste 16 herrscht, die häufig bei Dieselmotoren auch als Common-Rail bezeichnet ist. In diesem Fall ist dann das Arbeitsmedium der Kraftstoff in dem Common-Rail.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Drucksensoreinrichtung zeigt Fig. 2. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist die Drucksensoreinrichtung einen Deckel 20 auf, der auch alternativ Teil des Gehäuseteils 8 sein kann. Der Deckel ist vorzugsweise steif und hat ein hohes Elastizitäts­ modul, so dass er sich auch bei Druckschwankungen im Bereich von z. B. ±1/2 Bar nur unwesentlich verbiegt.

Der Deckel 20 begrenzt in einem Bereich einen weiteren Raum 18 der in einem anderen Bereich durch die zweite Membran 5 begrenzt wird. Der Deckel 10 ist vorzugsweise dauerhaft durch eine Schweißverbindung an dem Gehäuse 1 befestigt.

Im Inneren des Raumes 18 kann Vakuum herrschen oder kompres­ sibles Medium eingebracht sein, das vorzugsweise bei einer vorgegebenen Temperatur - zum Beispiel 20 Grad Celsius - und einem Druck im Arbeitsmedium - zum Beispiel einem Bar - einen Druck von unter einem Bar also unter dem Umgebungsluftdruck hat.

Die zweite Membran 5 kann dann so ausgebildet sein, dass der zu erfassende Druck im Arbeitsmedium 4 in dem Fluid in dem Raum 2 in einen Druckbereich um den Umgebungsdruck also im Bereich um ein Bar transformiert wird. Dies hat den Vorteil, dass als Sensorelement 10 ein Drucksensorelement eingesetzt werden kann, dass zum Beispiel auch zum Erfassen des Druckes in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Derartige Sensorelemente sind in hohen Stückzahlen und somit kostengünstig verfügbar.

Das Medium, das in dem weiteren Raum 18 eingeschlossen ist wird nur vernachlässigbar durch Schwankungen des Umgebungs­ drucks beeinflusst, da der Deckel 18 entsprechend steif aus­ gebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass derartige Druck­ schwankungen die beispielsweise bei Fahrten in Bergregionen mit einem Kraftfahrzeug eine bedeutsame Rolle spielen können, zu keinem Messfehler an dem Sensorelement 10 führen. Ferner hat diese Ausführungsform der Drucksensoreinrichtung den Vor­ teil, dass das Gehäuseteil 8 aus Kunststoff ausgeführt werden kann, ohne dass dieser für die Belastung mit hohen Drücken geeignet sein muss.

Alternativ kann auch das Gehäuse 1 oder das Gehäuseteil 8 so ausgebildet sein, dass durch es der Deckel 20 ausgebildet ist.

Claims (6)

1. Drucksensoreinrichtung mit einem Raum (2),

• - in den ein Fluid eingebracht ist,
• - der teilweise von einem Gehäuse (1) umschlossen ist,
• - der in einem ersten Bereich von einer ersten Membran (3) begrenzt ist, die einerseits mit dem Fluid und andererseits mit einem Arbeitsmedium (4) in Kontakt steht,
• - der in einem zweiten Bereich von einer zweiten Membran (5) begrenzt ist, die einerseits mit dem Fluid in Kontakt steht, wobei die zweite Membran (5) so ausgebildet ist, dass der Druck im Arbeitsmedium (4) in einen niedrigeren Druck im Flu­ id transformiert wird, und ein Sensorelement (10) vorgesehen ist, das den Druck des Fluids erfasst.

2. Drucksensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Membran (5) eine kleinere Federkonstante hat als die erste Membran (3).

3. Drucksensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastizitätsmodul der zweiten Membran (5) kleiner ist als das der ersten Membran (3).

4. Drucksensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Membran (3) di­ cker ist als die zweite Membran (5).

5. Drucksensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Raum (18) vor­ gesehen ist, der durch mindestens ein Gehäuseteil (8) und von der zweiten Membran (5) begrenzt ist.

6. Drucksensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (10) in einem Kunststoffteil des Gehäuses (1) angeordnet ist.