DE102014102136B4

DE102014102136B4 - Kühlbarer Sensor

Info

Publication number: DE102014102136B4
Application number: DE102014102136.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Baumgartner; Wolfgang Michelitsch; Franz Steinbrugger
Original assignee: Piezocryst Advanced Sensorics GmbH
Current assignee: Piezocryst Advanced Sensorics GmbH
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: CH707802B1; DE102014102136A1; AT514083A4; CH707802A2; AT514083B1

Abstract

Kühlbarer Sensor (1), beispielsweise Drucksensor, mit einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Sensorgehäuse (2), das einen vorzugsweise piezoelektrischen Messwandler aufnimmt und an der Rückseite (7) parallel zur Achse (1') des Sensors (1) ausgerichtete Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für ein Kühlmedium aufweist, wobei am Sensorgehäuse (2) Angriffsflächen (5) für ein Montagewerkzeug (10) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für das Kühlmedium zumindest teilweise außerhalb einer die Angriffsflächen (5) aufnehmenden Umfangsfläche (6) des Sensorgehäuses (2) und innerhalb eines maximalen Außendurchmessers (D) des Sensorgehäuses liegen.

Description

Die Erfindung betrifft einen kühlbaren Sensor, beispielsweise Drucksensor, mit einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Sensorgehäuse, das einen vorzugsweise piezoelektrischen Messwandler aufnimmt und an der Rückseite parallel zur Achse des Sensors ausgerichtete Zu- und Abflussleitungen für ein Kühlmedium aufweist, wobei am Sensorgehäuse Angriffsflächen für ein Montagewerkzeug ausgebildet sind.
Derartige Sensoren werden vorzugweise zur Druckmessung im Bereich von Brennkraftmaschinen und Gasturbinen bei hohen Betriebstemperaturen eingesetzt. Um die Funktion derartiger Sensoren auch bei hohen Temperaturen zu gewährleisten müssen diese gekühlt werden, wobei an den Messorten meist nur sehr kleine Einbaumaße zur Verfügung stehen und daher gekühlte Drucksensoren mit geringem Außendurchmesser bevorzugt. Schwierig ist es daher, an der Rückseite des Sensorkörpers die für die Kühlwasserführung notwendigen Zu- und Abflussleitungen sowie Anschlussnippel wie das elektrische Anschlusskabel des Sensors anzubringen.
Die Erfindung betrifft auch kühlbare Kraft-, Dehn-, Drehmoment- und Beschleunigungssensoren, die bei hohen Betriebstemperaturen eingesetzt werden.
In diesem Zusammenhang ist aus der JP S56 - 104 229 A ein Drucksensor bekannt geworden, der an der Rückseite des Sensorkörpers Angriffsflächen für ein Montagewerkzeug in Form einer Sechskantmutter aufweist, wobei die Anschlussnippel für das Kühlmedium innerhalb der Kontur der Angriffsflächen angeordnet sind.
Weiters ist aus der DE 20 2010 003133 U1 ein mit Kühlwasser gekühlter Drucksensor bekannt, dessen Zu- und Abflussleitungen ebenfalls innerhalb der Umfangsfläche der Sechskantmutter angeordnet sind. Die Gehäuseinnenkontur des Sensors ist hier oval ausgebildet, um zusammen mit einem rotationssymmetrischen Sensorkörper bei Drucksensoren mit geringem Außendurchmesser bessere Strömungsverhältnisse von der Zuflussseite zur Abflussseite herzustellen.
Eine solche Ausführungsform findet sich auch in der AT 250 059 B , welche eine Sechskantform aufweist und die Zu- und Abflussleitungen innerhalb dieser Form geführt werden.
In der JP S63 - 30988 Y2 ist eine ähnliche Ausführungsform gezeigt, die ebenso mittels Sechskantform befestigbar ist. Die Zu- und Abflussleitungen werden im Inneren des Sechskants zwischen einem äußeren, die äußere Form bildenden, Hohlkörper und einen darin angeordneten Einsatz, der Ausnehmungen aufweist und so gemeinsam mit der Innenwand des Hohlkörpers die Kanäle bildet.
Bei derartigen Drucksensoren, beispielsweise der Größe M8, werden zur Montage herkömmliche Standardrohrsteckschlüssel verwendet, für die üblicherweise Montagebohrungen mit einem Bohrungsdurchmesser > 14 mm erforderlich sind. Für engere Montagebohrungen bis 12 mm Durchmesser wird ein sogenannter Stiftschlüssel verwendet, der an der Frontseite zwei Passstifte aufweist, die in den Drucksensor eingreifen. Bei der Montage und Demontage von gekühlten Drucksensoren mit einem Stiftschlüssel werden viele Sensoren zerstört, wenn der Stiftschlüssel nicht richtig aufgesetzt wird und dadurch die Zu- und Abflussleitungen für das Kühlmedium beschädigt werden. Weiters können die Passstifte des Stiftschlüssels verbogen oder abgebrochen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kühlbaren Sensor der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass auf konstruktiv einfache Weise genügend Platz für die erforderlichen Zu- und Abflussleitungen für das Kühlmedium sowie für die Angriffsflächen des Montagewerkzeugs bereit gestellt wird. Weiters soll ein robustes Montagewerkzeug für derartige kühlbare Sensoren entwickelt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zu- und Abflussleitungen für das Kühlmedium zumindest teilweise außerhalb einer die Angriffsflächen für das Montagewerkzeug aufnehmenden Umfangsfläche des Sensorgehäuses und innerhalb eines maximalen Außendurchmessers des Sensorgehäuses liegen
Ein erfindungsgemäßes Montagewerkzeug für einen derartigen kühlbaren Sensor kennzeichnet sich dadurch aus, dass das Montagewerkzeug an zumindest einem Ende als rohrförmiger Steckschlüssel ausgebildet ist, dessen Innenkontur Passflächen für die Aufnahme der Angriffsflächen des Sensorgehäuses aufweist, wobei in der Innenkontur Ausnehmungen zur Aufnahme der Zu- und Abflussleitungen für das Kühlmedium vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß weist das als Steckschlüssel ausgeführte Ende des Montagewerkzeugs einen Außendurchmesser auf, der kleiner/gleich dem maximalen Außendurchmesser des Sensorgehäuses ist. Damit kann auch bei kleinen Montagebohrungen anstelle eines Stiftschlüssels ein Steckschlüssel verwendet werden, der wesentlich robuster ist und mit größerer Sicherheit eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen, kühlbaren Drucksensor in einer dreidimensionalen Darstellung;
2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie II-II des Drucksensors gemäß 1;
3 ein Montagewerkzeug zur Montage bzw. Demontage des kühlbaren Drucksensors nach 1 in einer dreidimensionalen Darstellung;
4 das Montagewerkzeug gemäß 3 in einer Schnittdarstellung;
5 ein vergrößertes Detail des Montagewerkzeugs nach 3 in einer dreidimensionalen Darstellung; sowie
6 eine Frontansicht der Detaildarstellung gemäß 5

Der in den 1 und 2 dargestellte Drucksensor 1 für Hochtemperaturanwendungen in Bereichen bis 1000°C weist ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Sensorgehäuse 2 auf, das einen hier nicht weiter dargestellten piezoelektrischen Messwandler aufnimmt. An der Rückseite 7, bzw. an der der Membranseite 8 des Sensors abgewandten Seite, sind parallel zur Achse 1' des Drucksensors 1 ausgerichtete Zu- und Abflussleitungen 3, 4 samt Anschlussnippel 9 für ein Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser, angeordnet. In diesem Bereich befinden sich auch die in Form einer Sechskantmutter angeordneten Angriffsflächen 5 für ein Montagewerkzeug 10 (siehe 3) und das zentral angeordnete elektrische Anschlusskabel 19 des Sensors. Die Zu- und Abflussleitungen 3, 4 für das Kühlmedium liegen zumindest teilweise außerhalb einer die Angriffsflächen 5 aufnehmenden Umfangsfläche 6 des Sensorgehäuses und innerhalb eines maximalen Außendurchmessers D des Sensorkörpers 2. D.h. die äußere Kontur der Sechskantmutter ist durch die Zu- und Abflussleitungen 3, 4 für das Kühlmedium unterbrochen. Durch diese bevorzugte Ausgestaltung wird Platz für ein robustes Montagewerkzeug geschaffen, dessen Außendurchmesser den maximalen Außendurchmesser D des Sensorgehäuses 2 nicht überragt. Dadurch ist der Einsatz auch in Montagebohrungen mit einem Durchmesser < 14 mm bzw. < 12 mm möglich.
Bevorzugt sind die Zu- und Abflussleitungen 3, 4 für das Kühlmedium in gegenüber liegenden Angriffsflächen 5 angeordnet und ragen über diese zumindest teilweise hinaus. Es ist jedoch auch möglich, die Zu- und Abflussleitungen 3, 4 für das Kühlmedium in gegenüber liegenden Eckbereichen sich schneidender Angriffsflächen 5 anzuordnen.
Das erfindungsgemäße Montagewerkzeug zur Montage bzw. Demontage eines kühlbaren Sensors, vorzugsweise eines Drucksensors 1 ist beispielhaft in den 3 bis 6 dargestellt. Das Montagewerkzeug 10 ist an einem Ende als rohrförmiger Steckschlüssel 11 mit geschlossenem Umfang ausgebildet, dessen Innenkontur 12 Passflächen 13 für die Aufnahme der Angriffsflächen 5 des Sensorgehäuses 2 aufweist. In der Innenkontur 12 sind im Querschnitt kreisförmige Ausnehmungen 14 zur Aufnahme der Zu- und Abflussleitungen 3, 4 für das Kühlmedium vorgesehen. Das als Steckschlüssel 11 ausgeführte Ende kann dadurch einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner/gleich dem maximalen Außendurchmesser D des Sensorgehäuses 2 ist, wodurch der Einsatz in Montagebohrungen mit Durchmessern kleiner/gleich 12 mm möglich ist.
Das Montagewerkzeug 10 weist einen Schaftbereich 15 auf, der an den frontseitigen Steckschlüssel 11 anschließt oder (siehe 4, Schweißnaht 18) mit diesem verschweißt ist.
Im Schaftbereich 15 des Montagewerkzeugs 10 sind seitliche Öffnungen 16 vorgesehen, in welchen die Anschlussnippel 9 samt den (hier nicht dargestellten) aufgesteckten Kühlschläuchen Platz finden. Die schlitzförmige Ausnehmungen 17 am Ende des Montagewerkzeugs 10 dient zum seitlichen Herausführen der Kühlschläuche und des elektrischen Anschlusskabels 19 vor dem Aufsetzen z.B. einer Stecknuss samt Drehmomentschlüssel auf den endseitigen Sechskant des Montagewerkzeugs 10.

Claims

Kühlbarer Sensor (1), beispielsweise Drucksensor, mit einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Sensorgehäuse (2), das einen vorzugsweise piezoelektrischen Messwandler aufnimmt und an der Rückseite (7) parallel zur Achse (1') des Sensors (1) ausgerichtete Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für ein Kühlmedium aufweist, wobei am Sensorgehäuse (2) Angriffsflächen (5) für ein Montagewerkzeug (10) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für das Kühlmedium zumindest teilweise außerhalb einer die Angriffsflächen (5) aufnehmenden Umfangsfläche (6) des Sensorgehäuses (2) und innerhalb eines maximalen Außendurchmessers (D) des Sensorgehäuses liegen.
Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für das Kühlmedium in gegenüber liegenden Angriffsflächen (5) angeordnet sind und über diese zumindest teilweise herausragen.
Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für das Kühlmedium in gegenüberliegenden Eckbereichen sich schneidender Angriffsflächen (5) angeordnet sind.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (5) für das Montagewerkzeug (10) in Form einer Sechskantmutter angeordnet sind, deren äußere Kontur durch die Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für das Kühlmedium unterbrochen ist.
Montagewerkzeug (10) zur Montage bzw. Demontage eines kühlbaren Sensors (1), beispielsweise Drucksensors, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagewerkzeug (10) an zumindest einem Ende als rohrförmiger Steckschlüssel (11) ausgebildet ist, dessen Innenkontur (12) Passflächen (13) für die Aufnahme der Angriffsflächen (5) des Sensorgehäuses (2) aufweist, wobei in der Innenkontur (12) Ausnehmungen (14) zur Aufnahme der Zu- und Abflussleitungen (3, 4) für das Kühlmedium vorgesehen sind.
Montagewerkzeug (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das als Steckschlüssel (11) ausgeführte Ende einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner/gleich dem maximalen Außendurchmesser (D) des Sensorgehäuses (2) ist.
Montagewerkzeug (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagewerkzeug (10) einen Schaftbereich (15) aufweist, der an den Steckschlüssel (11) anschließt oder mit diesem verschweißt ist.
Montagewerkzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaftbereich (15) des Montagewerkzeugs (10) seitliche Öffnungen (16) bzw. Ausnehmungen (17) vorgesehen sind.