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Die Erfindung betrifft eine Platineneinrichtung, eine elektronische Anordnung mit einer Platineneinrichtung und einen Abgasturbolader mit einer elektronischen Anordnung.
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Insbesondere bei Telemetrieeinrichtungen, die an beweglichen, insbesondere drehenden Elementen, beispielsweise zur Beanspruchungsmessung an Abgasturboladern verwendet werden, ergibt sich das Problem eines sehr beengten Bauraums. Platineneinrichtungen, die eine Platine mit Kontaktelementen aufweisen, die zur elektrischen Verbindung von Signalleitungen mit einer solchen Telemetrieeinrichtung dienen, können dann bei bestimmtem Platinendurchmesser nur eine begrenzte Anzahl von Kanälen aufweisen, welche durch die geometrisch noch auf der Platine anordenbare Zahl der Kontaktelemente vorgegeben ist. Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass die Signalleitungen typischerweise an die Kontaktelemente angelötet werden, sodass auch hierfür ein ausreichender Freiraum bereitgestellt werden muss. Mit steigender Kanalzahl, welche für die Telemetrie vorgesehen sein soll, vergrößert sich der Platinendurchmesser, was aus Bauraumgründen ungünstig ist und in einem Abgasturbolader zur Störung einer Anströmung führen kann.
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Aus
DE 10 2007 060 429 A1 geht eine Platineneinrichtung hervor, die eine Mehrzahl von Kontaktelementen zur elektrischen Verbindung von Signalleitungen mit einer elektronischen Einrichtung aufweist. Die Platineneinrichtung weist außerdem einen Platinenstapel auf, der wenigstens eine erste Platine und wenigstens eine zweite Platine aufweist, wobei die wenigstens eine erste Platine und die wenigstens eine zweite Platine parallel zueinander angeordnet und - in Axialrichtung gesehen - voneinander beabstandet sind. Wenigstens ein erstes Kontaktelement der Mehrzahl von Kontaktelementen ist auf der ersten Platine angeordnet, wobei sich das wenigstens eine erste Kontaktelement - in Axialrichtung gesehen - ausgehend von der ersten Platine in der zweiten Platine entgegengesetzter Richtung erstreckt, wobei wenigstens ein zweites Kontaktelement der Mehrzahl von Kontaktelementen auf der zweiten Platine angeordnet ist, und wobei das wenigstens eine zweite Kontaktelement die erste Platine durchgreift. Die Platineneinrichtung ist nicht geeignet für Telemetrieeinrichtungen, die insbesondere an drehenden Elementen verwendet werden, insbesondere nicht für Beanspruchungsmessungen an Abgasturboladern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Platineneinrichtung, eine elektronische Anordnung und einen Abgasturbolader zu schaffen, wobei die genannten Probleme nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem der Gegenstand des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nebengeordneten Ansprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Platineneinrichtung geschaffen wird, welche eine Mehrzahl von Kontaktelementen aufweist, die zur elektrischen Verbindung von Signalleitungen mit einer elektronischen Einrichtung vorgesehen sind. Die Platineneinrichtung weist einen Platinenstapel auf, der wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Platine aufweist, wobei die wenigstens eine erste und die wenigstens eine zweite Platine parallel zueinander angeordnet und - in Axialrichtung - voneinander beabstandet sind. Dabei bezeichnet eine Axialrichtung hier und im Folgenden eine Richtung, die senkrecht auf einer durch die Platinen bestimmten, gedachten Hauptebene steht, parallel zu der sich die Platinen flächig erstrecken. Insbesondere erstreckt sich die Axialrichtung senkrecht zu einer flächigen Ausdehnung der Platinen. Wenigstens ein erstes Kontaktelement der wenigstens zwei Kontaktelemente ist auf der ersten Platine angeordnet - vorzugsweise auf der ersten Platine befestigt - und erstreckt sich - in Axialrichtung gesehen - von der zweiten Platine weg, also insbesondere in die Richtung, die - von der ersten Platine aus gesehen - entgegen der zweiten Platine weist. Wenigstens ein zweites Kontaktelement der wenigstens zwei Kontaktelemente ist auf der zweiten Platine angeordnet - vorzugsweise auf der zweiten Platine befestigt. Das wenigstens eine zweite Kontaktelement durchgreift die erste Platine. Die Kontaktelemente sind also von einer der zweiten Platine abgewandten Seite der ersten Platine her zugänglich und können insoweit als Schnittstelle zur elektrischen Verbindung mit der elektronischen Einrichtung verwendet werden. Dabei ist es möglich, das wenigstens eine erste Kontaktelement auf der ersten Platine zu kontaktieren und elektrisch mit einer Signalleitung zu verbinden, wobei das wenigstens eine zweite Kontaktelement auf der zweiten Platine kontaktiert und mit einer Signalleitung elektrisch verbunden werden kann. Somit ist es insbesondere möglich, die elektrischen Verbindungen zu den Signalleitungen auf mindestens zwei Platinen zu verteilen, sodass auch bei einer erhöhten Anzahl von Kontaktelementen genügend Freiraum zur Verbindung mit den Signalleitungen, insbesondere zum Löten, zur Verfügung steht. Eine steigende Kanalzahl führt so nicht zwingend zu einer Vergrößerung der Platinendurchmesser, weil zusätzliche Kontaktelemente auf der wenigstens einen zweiten Platine angeordnet und mit Signalleitungen verbunden werden können. Insgesamt wird mit der Platineneinrichtung eine mindestens zweistöckige Platinenanordnung bereitgestellt, wobei Kontaktstellen für die Kontaktelemente zu Signalleitungen auf zwei Ebenen verteilt werden, sodass die gesamte Anordnung in Hinblick auf ihre radiale Bauraumforderung entzerrt wird. Somit ist es insbesondere möglich, verglichen mit einer Platineneinrichtung mit nur einer Platine mehr Messkanäle bei gleichem Platinendurchmesser vorzusehen. Damit kann insbesondere eine bessere Absicherung eines Abgasturboladers bezüglich einer Fehlabstimmung erreicht werden. Weiterhin ist es möglich, breitere Kennfelder, insbesondere mehrere Modi oder Eigenformen von Schwingungen bewegter, insbesondere drehender Elemente zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Messstellen doppelt zu applizieren, wobei dann der Ausfall einer Messstelle geringeren Einfluss auf das Messergebnis hat. Es können insoweit aufgrund der verringerten Bauraumforderungen Redundanzen bereitgestellt werden.
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Besonders bevorzugt wird eine Platineneinrichtung, bei welcher mehr als zwei Kontaktelemente vorgesehen sind. Insbesondere ist es möglich, dass die Platineneinrichtungen mindestens sechzehn Kontaktelemente aufweist, von denen bevorzugt acht erste Kontaktelemente und acht zweite Kontaktelemente sind.
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Die Kontaktelemente sind vorzugsweise als - in Axialrichtung gesehen - langgestreckte, nadelförmige Elemente ausgebildet, insbesondere als Kontaktpins.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung mit Signalleitungen ausgebildet sind. Besonders bevorzugt sind die Kontaktelemente eingerichtet, um mit jeweils einer Signalleitung durch Löten verbunden zu werden. Dabei ist es möglich, dass die Kontaktelemente Lötfahnen oder vorbestimmte Lötstellen, beispielsweise Lötnuten, aufweisen. Durch die Aufteilung der Kontaktelemente auf die wenigstens zwei Platinen steht insbesondere für das Verbinden der Kontaktelemente mit Signalleitungen durch Löten hinreichend Freiraum zur Verfügung.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Kontaktelemente als Schnittstelle zu der elektronischen Einrichtung ausgebildet sind. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die Kontaktelemente eingerichtet sind, um mit Steckbuchsen der elektronischen Einrichtung verbunden zu werden. Insbesondere sind die Kontaktelemente - jedenfalls im Bereich der ersten Platine - bevorzugt als Kontaktstecker ausgebildet, die entsprechend eingerichtet sind, um in eine entsprechend ausgebildete Steckeinrichtung der elektronischen Einrichtung eingesteckt zu werden. Auf diese Weise ist eine besonders einfache und schnelle Verbindung der Platineneinrichtung mit der elektronischen Einrichtung möglich.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das wenigstens eine zweite Kontaktelement wenigstens ein Distanzelement aufweist, das eingerichtet ist, um einen Abstand - in Axialrichtung gesehen - zwischen der ersten Platine und der zweiten Platine zu definieren. Es ist dann sehr einfach möglich, die beiden Platinen in definierter Weise voneinander zu beabstanden, wobei es bevorzugt keiner separaten Distanzelemente bedarf. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Distanzelement einstückig mit dem wenigstens einen zweiten Kontaktelement ausgebildet ist, wobei es insbesondere als Verdickung oder als durchmessergrößerer Bereich des Kontaktelements ausgebildet sein kann, wobei ein die erste Platine durchgreifender Kontaktbereich des wenigstens einen zweiten Kontaktelements bevorzugt einen kleineren Durchmesser aufweist als das Distanzelement. Eine für den Durchgriff des zweiten Kontaktelements in der ersten Platine vorgesehene Durchgriffsbohrung weist dann bevorzugt einen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten Kontaktelements im Bereich des Distanzelements, sodass die erste Platine bereichsweise auf dem Distanzelement aufliegt. Dabei durchgreift das zweite Kontaktelement vorzugsweise mit dem durchmesserkleineren Kontaktbereich die Durchgriffsbohrung der ersten Platine.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Distanzelement als separates Element ausgebildet und auf dem zweiten Kontaktelement angeordnet, beispielsweise auf dieses aufgeschoben ist. Beispielsweise ist es möglich, dass das Distanzelement als Distanzhülse ausgebildet ist. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel ist es zusätzlich möglich, das Distanzelement als Isolator auszubilden.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das wenigstens eine erste Kontaktelement ein Anschlagelement aufweist, das eingerichtet ist, um eine Position - in Axialrichtung gesehen - des Kontaktelements auf der ersten Platine zu definieren. Auf diese Weise ist es möglich, das wenigstens eine erste Kontaktelement in definierter Axialposition auf der ersten Platine anzuordnen, was insbesondere einer sicheren und reproduzierbaren elektrischen Verbindung mit der elektronischen Einrichtung dient. Es ist bei einem Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung möglich, dass das wenigstens eine Anschlagelement einstückig mit dem wenigstens einen ersten Kontaktelement ausgebildet ist, wobei es insbesondere als durchmessergrößerer Bereich des ersten Kontaktelements ausgebildet sein kann, mit welchem das erste Kontaktelement auf der ersten Platine aufliegt. Ein Kontaktbereich des ersten Kontaktelements, der eingerichtet ist zum elektrischen Verbinden mit der elektronischen Einrichtung, weist vorzugsweise einen kleineren Außendurchmesser auf als das Anschlagelement.
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Alternativ ist bei einem Ausführungsbeispiel bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Anschlagelement als separates Element ausgebildet ist, welches an dem ersten Kontaktelement angeordnet und vorzugsweise auf dieses aufgeschoben wird. Beispielsweise ist es möglich, dass das Anschlagelement als Anschlagring ausgebildet ist, welcher auf das erste Kontaktelement aufgeschoben wird. In diesem Fall ist es auch möglich, dass das Anschlagelement als Isolator ausgebildet ist.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das wenigstens eine Distanzelement und/oder das wenigstens eine Anschlagelement als Verbindungselement zur elektrischen Verbindung mit einer Signalleitung ausgebildet ist/sind. Besonders bevorzugt ist/sind das Distanzelement und/oder das Anschlagelement ausgebildet zum Anlöten einer elektrischen Signalleitung.
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Die erste Platine weist vorzugsweise wenigstens eine erste Haltebohrung auf, in welche das wenigstens eine erste Kontaktelement - bevorzugt mit einem Befestigungsfortsatz, der vorzugsweise einen kleineren Durchmesser aufweist als das Anschlagelement - eingesetzt ist. Die Haltebohrung weist bevorzugt einen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Anschlagelements. Mit einem solchen Befestigungsfortsatz können die ersten Kontaktelemente vorzugsweise mit der ersten Platine gefügt, beispielsweise geklebt oder verlötet, werden.
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Die erste Platine weist vorzugsweise wenigstens eine Durchgriffsbohrung auf, welche von dem wenigstens einen zweiten Kontaktelement durchgriffen wird. Dabei ist insbesondere jedem zweiten Kontaktelement eine Durchgriffsbohrung auf der ersten Platine zugeordnet. Die Innendurchmesser dieser Durchgriffsbohrungen sind vorzugsweise auf die Außendurchmesser der Kontaktbereiche der zweiten Kontaktelemente abgestimmt und insbesondere kleiner als Außendurchmesser von Distanzelementen, welche die zweiten Kontaktelemente aufweisen.
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Die zweite Platine weist vorzugsweise wenigstens eine zweite Haltebohrung auf, in welche das wenigstens eine zweite Kontaktelement, vorzugsweise mit einem Befestigungsfortsatz, eingesetzt ist. Dabei weisen die Befestigungsfortsätze der zweiten Kontaktelemente bevorzugt einen Außendurchmesser auf, der kleiner als ein Außendurchmesser im Bereich der Distanzelemente. Entsprechend weisen bevorzugt auch die Haltebohrungen in der zweiten Platine Innendurchmesser auf, die kleiner sind als die Außendurchmesser im Bereich der Distanzelemente. Mit den Befestigungsfortsätzen ist es möglich, die zweiten Kontaktelemente mit der zweiten Platine zu fügen, insbesondere durch Kleben oder Löten.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung weist mehr als zwei Platinen auf. Es ist möglich, dass - in Richtung der Erstreckung des wenigstens einen ersten Kontaktelements von der ersten Platine ausgehend - vor der ersten Platine mindestens eine weitere Platine angeordnet ist, wobei diese dann von dem wenigstens einen ersten Kontaktelement und dem wenigstens einen zweiten Kontaktelement durchgriffen wird. Es ist möglich, dass auf dieser weiteren Platine mindestens ein weiteres Kontaktelement angeordnet ist, welches sich ausgehend von der weiteren Platine in der ersten Platine entgegengesetzter Richtung, also in montiertem Zustand zu der elektronischen Einrichtung hin, erstreckt. Es ist auch möglich, dass - wiederum in der gleichen Richtung gesehen - hinter der zweiten Platine mindestens eine weitere Platine angeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass auf dieser hinteren Platine wiederum wenigstens ein Kontaktelement angeordnet - insbesondere befestigt - ist, wobei dieses Kontaktelement dann bevorzugt die zweite Platine, die erste Platine und gegebenenfalls weitere, vordere Platinen, durchgreift. Es ist auch möglich, dass zwischen der ersten Platine und der zweiten Platine wenigstens eine weitere Platine angeordnet ist. Es ist möglich, dass auf dieser weiteren Platine wenigstens ein Kontaktelement angeordnet ist, welches dann die erste Platine und gegebenenfalls weitere, vordere Platinen, durchgreift. Vorzugsweise sind alle Platinen der Platineneinrichtung parallel zueinander und axial voneinander beabstandet angeordnet. Es ist auch möglich, dass eine zusätzlich zu der ersten und der zweiten Platine vorgesehene Platine keine Kontaktelemente aufweist, beispielsweise können auf einer solchen Platine elektronische Elemente angeordnet sein, ohne dass ein Kontaktelement vorgesehen sein muss.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine elektronische Anordnung geschaffen wird, die eine Platineneinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und eine elektronische Einrichtung aufweist, wobei die elektronische Einrichtung mit den wenigstens zwei Kontaktelementen der Platineneinrichtung elektrisch verbunden ist. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit der elektronischen Anordnung insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Platineneinrichtung erläutert wurden.
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Bevorzugt ist die erste Platine - in Relation zu der zweiten Platine - der elektrischen Einrichtung zugewandt. Dies bedeutet, dass - von der elektronischen Einrichtung aus gesehen - die erste Platine vor der zweiten Platine angeordnet ist. Das wenigstens eine erste Kontaktelement erstreckt sich - in Axialrichtung gesehen und ausgehend von der ersten Platine - bevorzugt in Richtung auf die elektronische Einrichtung hin, mithin von der zweiten Platine weg. Das wenigstens eine zweite Kontaktelement durchgreift die erste Platine in Richtung auf die elektronische Einrichtung hin. Somit sind jedenfalls Kontaktbereiche sowohl der ersten als auch der zweiten Kontaktelemente auf der Seite der elektronischen Einrichtung angeordnet und dieser zugewandt, beziehungsweise sie erstrecken sich auf die elektronische Einrichtung hin. Die Kontaktelemente können daher als Schnittstelle zu der elektronischen Einrichtung ausgebildet sein und insbesondere in Steckbuchsen der elektronischen Einrichtung eingreifen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der elektronischen Anordnung weist die Platineneinrichtung mindestens sechzehn Kontaktelemente auf, die bevorzugt als Kontaktpins ausgebildet sind. Damit ist es möglich, mindestens acht Kanäle - mit je zwei Kontaktelementen - auf einem Bauraum und insbesondere auf einem Platinendurchmesser unterzubringen, auf dem ansonsten lediglich vier Kanäle untergebracht werden könnten, weil auf jeder der wenigstens zwei Platinen jeweils nur die Hälfte der Kontaktelemente, beispielsweise bei sechzehn Kontaktelementen acht Kontaktelemente, kontaktiert werden müssen. Dadurch steht auch bei acht oder mehr Kanälen hinreichend viel Bauraum zur Verfügung, um eine Kontaktierung mit Signalleitungen, insbesondere durch Löten, durchzuführen.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Anordnung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die elektronische Einrichtung als Telemetrieeinrichtung ausgebildet ist. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits zuvor genannten Vorteile, weil eine solche Telemetrieeinrichtungen häufig unter Bedingungen verwendet wird, bei denen wenig Bauraum zur Verfügung steht. Dies gilt ganz besonders für Telemetrieeinrichtungen, die an beweglichen, insbesondere an drehenden Elementen, beispielsweise in einem Abgasturbolader, angeordnet sind.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Anordnung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die elektronische Anordnung ausgebildet ist zur Durchführung von Beanspruchungsmessungen an beweglichen, insbesondere an drehenden Elementen. Besonders bevorzugt ist die elektronische Anordnung ausgebildet zur Durchführung von Beanspruchungsmessungen in einem Abgasturbolader. Dabei kann - bei gleichbleibendem Bauraum - mit der hier vorgeschlagenen Platineneinrichtung eine erhöhte Kanalzahl verwirklicht werden, sodass ein breiteres Kennfeld, insbesondere mehr Eigenformen von Schwingungen der drehenden Elemente, vermessen werden kann/können, und/oder wobei Messstellen redundant vorgesehen werden können, sodass ein Ausfall einer Messstelle einen geringeren Einfluss auf das Messergebnis hat. Der gleichbleibende oder nur geringfügig vergrößerte Bauraum bei steigender Kanalzahl führt auch dazu, dass eine Anströmung in dem Abgasturbolader nur wenig gestört wird.
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Alternativ oder zusätzlich ist die elektronische Anordnung bevorzugt eingerichtet zur Betriebsdatenerfassung an beweglichen, insbesondere an drehenden Elementen. Besonders bevorzugt ist die elektronische Anordnung eingerichtet zur Betriebsdatenerfassung an drehenden Elementen in einem Abgasturbolader, insbesondere im Bereich eines Verdichters oder einer Turbine. Dabei verwirklichen sich die bereits zuvor erläuterten Vorteile.
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Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Anordnung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die wenigstens zwei Kontaktelemente jeweils mit einer Signalleitung elektrisch verbunden sind, wobei mindestens eine Sensoreinrichtung, vorzugsweise ein Dehnmessstreifen oder ein Thermoelement, über wenigstens eine der Signalleitungen mit der elektronischen Einrichtung elektrisch verbunden ist. Die Kontaktelemente dienen also einer elektrischen Vermittlung zwischen einer Signalleitung, die vorzugsweise von einer Sensoreinrichtung kommt, und der elektronischen Einrichtung. Solche Sensoreinrichtungen können insbesondere auf Turbinenschaufeln und/oder Verdichterschaufeln von Abgasturboladern vorgesehen werden, um die Beanspruchungen dieser Schaufeln im Betrieb des Abgasturboladers zu erfassen. Mithilfe der hier vorgeschlagenen elektronischen Anordnung sowie der Platineneinrichtung ist es möglich, bei gleichem Platinendurchmesser eine höhere Zahl von Messkanälen zur Verfügung zu stellen, wobei insbesondere eine Mehrzahl von Eigenformen der Schaufeln erfassbar sind, beispielsweise indem mehr als ein Dehnmessstreifen pro Schaufel an der Turbine oder dem Verdichter befestigt wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Messstellen redundant vorzusehen, sodass ein Ausfall einer Messstelle sich nur wenig auf das Messergebnis auswirkt.
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Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Abgasturbolader geschaffen wird, welcher eine elektronische Anordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit dem Abgasturbolader die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Platineneinrichtung und der elektronischen Anordnung erläutert wurden.
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Die elektronische Anordnung ist dabei bevorzugt als Telemetrieeinrichtung ausgebildet. Der Abgasturbolader kann eine elektronische Anordnung im Bereich seines Verdichters und/oder im Bereich seiner Turbine aufweisen.
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Zur Erfindung gehört auch eine Leistungserzeugungseinrichtung, welche einen solchen Abgasturbolader aufweist. Bei der Leistungserzeugungseinrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Brennkraftmaschine oder um eine Brennstoffzelle.
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Eine als Brennkraftmaschine ausgebildete Leistungserzeugungseinrichtung ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abgasturboladers mit einer elektronischen Anordnung, und
- 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Platineneinrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgasturboladers 1, der eine elektronische Anordnung 3 aufweist. Diese weist eine Platineneinrichtung 5, sowie eine elektronische Einrichtung 7 auf, die mit der Platineneinrichtung 5 elektrisch verbunden ist. Die elektronische Anordnung 3 ist insbesondere eingerichtet, um Beanspruchungsmessungen an einer Turbine und/oder einem Verdichter des Abgasturboladers 1 durchzuführen, und/oder um Betriebsdaten an drehenden Elementen des Abgasturboladers, insbesondere der Turbine und/oder dem Verdichter zu erfassen. Hierzu ist die Platineneinrichtung 5 insbesondere mit Signalleitungen elektrisch verbunden, die hier in ihrer Gesamtheit schematisch mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet sind. Den Signalleitungen 9 sind nicht dargestellte Sensoreinrichtungen, insbesondere Dehnmessstreifen und/oder Thermoelemente, zugeordnet, die auf Schaufeln des Verdichters und/oder der Turbine des Abgasturboladers 1 angeordnet sind. Die elektronische Einrichtung 7 ist vorzugsweise als Telemetrieeinrichtung ausgebildet.
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Die Platineneinrichtung 5 weist eine Mehrzahl von Kontaktelementen 11 auf, die einerseits mit jeweils einer der Signalleitungen 9 und andererseits mit der elektronischen Einrichtung 7 elektrisch verbunden sind. Dabei sind die Kontaktelemente 11, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen hier nur eines mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet ist, vorzugsweise als Kontaktpins ausgebildet, welche in entsprechend ausgebildete Steckbuchsen der elektrischen Einrichtung 7 eingreifen und so als Schnittstelle zu der elektrischen Einrichtung 7 dienen.
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Bei einer elektronischen Anordnung der hier dargestellten Art ergibt sich typischerweise das Problem, dass bei einer bestimmten Platinengröße, insbesondere einem bestimmten Platinendurchmesser, nur eine begrenzte Anzahl von Kanälen und insbesondere Kontaktelementen 11 vorgesehen sein kann, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass die Signalleitungen 9 noch - vorzugsweise durch Löten - mit den Kontaktelementen 11 verbunden werden müssen.
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Um gleichwohl eine größere Zahl von Kontaktelementen 11 und damit eine größere Kanalzahl bei gleichbleibendem Platinendurchmesser vorsehen zu können, weist die Platineneinrichtung 5 wenigstens zwei, hier genau zwei Platinen auf, nämlich eine erste Platine 13 und eine zweite Platine 15. Die Platinen 13, 15 bilden gemeinsam einen Platinenstapel 17.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel der Platineneinrichtung 5. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei ist in 2 insbesondere der Platinenstapel 17 dargestellt, welcher die erste Platine 13 und die zweite Platine 15 aufweist. Die Platinen 13, 15 sind parallel zueinander angeordnet und - in einer durch einen Pfeil P dargestellten Axialrichtung, die senkrecht auf einer Hauptebene 19 der ersten Platine 13 steht, beabstandet.
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Es zeigt sich, dass die Platineneinrichtung 5 zwei Gruppen von Kontaktelementen 11 aufweist. Erste Kontaktelemente 11.1 sind auf der ersten Platine 13 angeordnet, wobei sich die ersten Kontaktelemente 11.1 - in Axialrichtung gesehen - von der zweiten Platine weg und insbesondere - in montiertem Zustand, wie in 1 erkennbar - auf die elektronische Einrichtung 7 hin erstrecken. Zweite Kontaktelemente 11.2 sind auf der zweiten Platine 15 angeordnet, wobei die zweiten Kontaktelemente 11.2 die erste Platine 13 durchgreifen, und zwar - in montiertem Zustand, wie in 1 erkennbar - auf die elektronische Einrichtung 7 hin. Somit sind alle Kontaktelemente 11.1, 11.2 zumindest bereichsweise auch auf der Seite der elektronischen Einrichtung 7 der ersten Platine 13 angeordnet und könne insoweit als Schnittstelle für die elektronische Einrichtung 7 verwendet werden. Zugleich ist es möglich, die Signalleitungen 9 - wie ebenfalls in 1 erkennbar - teilweise im Bereich der zweiten Platine 15 mit den zweiten Kontaktelementen 11.2, und teilweise im Bereich der ersten Platine 13 mit den ersten Kontaktelementen 11.1 zu verbinden, wobei die Signalleitungen 9 insbesondere an die Kontaktelemente 11 angelötet werden können.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt sechzehn Kontaktelemente 11 vorgesehen, von denen aufgrund der Schnittdarstellung in 2 nur acht erkennbar sind.
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Acht der sechzehn Kontaktelemente 11, nämlich acht erste Kontaktelemente 11.1, sind auf der ersten Platine 13 angeordnet und können auf dieser mit den Signalleitungen 9 elektrisch verbunden werden. Acht andere Kontaktelemente 11, nämlich acht zweite Kontaktelemente 11.2, sind auf der zweiten Platine 15 angeordnet und können auf dieser mit den Signalleitungen 9 elektrisch verbunden werden. Somit braucht auf jeder Platine 13, 15 nur eine Untergruppe von Kontaktelementen 11 mit den Signalleitungen verbunden zu werden, insbesondere die Hälfte der Kontaktelemente 11, sodass hinreichend Freiraum für die elektrische Verbindung mit den Signalleitungen 9, insbesondere zum Löten, zur Verfügung steht. Der Platinendurchmesser kann dabei so gewählt werden, als ob die Platineneinrichtung 5 nur die Hälfte der Kontaktelemente 11 aufweisen würde. Es ist also möglich, bei gleichem Platinendurchmesser die Zahl der Kontaktelemente 11 und damit zugleich die Zahl der zur Verfügung stehenden Kanäle zu erhöhen, insbesondere zu verdoppeln.
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Es ist möglich, dass die Platineneinrichtung 5 mehr als zwei Platinen 13, 15 aufweist. Insbesondere kann wenigstens eine zusätzliche Platine - in Richtung auf die elektronische Einrichtung 7 hin - vor der ersten Platine 13, hinter der zweiten Platine 15, und/oder zwischen der ersten Platine 13 und der zweiten Platine 15 angeordnet sein. Es ist dann möglich, noch weitere, zusätzliche Kontaktelemente 11 an der Platineneinrichtung 5 vorzusehen und so, bei gleichbleibendem Platinendurchmesser, die Zahl der Kontaktelemente 11 und der zur Verfügung stehenden Kanäle noch weiter zu erhöhen.
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Die zweiten Kontaktelemente 11.2 weisen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel Distanzelemente 21 auf, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eines mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet ist. Die Distanzelemente 21 sind eingerichtet, um einen Abstand zwischen der ersten Platine 13 und der zweiten Platine 15 zu definieren. Dabei weisen die zweiten Kontaktelemente 11.2 insbesondere im Bereich der Distanzelemente 21 einen größeren Außendurchmesser auf als in einem Kontaktbereich 23, der zur elektrischen Verbindung mit der elektronischen Einrichtung 7 vorgesehen ist. Die Kontaktbereiche 23 durchgreifen in 2 nicht im Detail dargestellte Durchgriffsbohrungen in der ersten Platine 13, welche einen Innendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Distanzelemente 21. Dadurch ist es möglich, die erste Platine 13 auf den Distanzelementen 21 aufzulegen und so den Abstand zu der zweiten Platine 15 zu bestimmen.
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Die Distanzelemente 21 können einstückig oder mehrteilig mit den Kontaktelementen 11.2 vorgesehen sein, insbesondere ist es möglich, dass die Distanzelemente 21 als Verdickungen oder als Distanzhülsen ausgebildet sind.
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Die ersten Kontaktelemente 11.1 weisen vorzugsweise jeweils ein Anschlagelement 25 auf, das eingerichtet ist, um eine Position - in Axialrichtung gesehen - der ersten Kontaktelemente 11.1 auf der ersten Platine 13 zu definieren.
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Die ersten Kontaktelemente 11.1 und vorzugsweise auch die zweiten Kontaktelemente 11.2 weisen vorzugsweise jeweils Befestigungsfortsätze 27 auf, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen jeweils nur einer mit dem Bezugszeichen 27 bezeichnet ist. Dabei durchgreifen die Kontaktelemente 11.1, 11.2 mit den Befestigungsfortsätzen 27 bevorzugt die erste Platine 13 beziehungsweise die zweite Platine 15 im Bereich von Haltebohrungen, deren Innendurchmesser vorzugsweise auf den Außendurchmesser der Befestigungsfortsätze 27 abgestimmt ist, wobei der Innendurchmesser dieser Haltebohrungen insbesondere kleiner ist als der Außendurchmesser der Distanzelemente 21 und der Anschlagelemente 25. Insbesondere ist es möglich, dass die Befestigungsfortsätze 27 einen gleichen Außendurchmesser aufweisen wie die Kontaktbereiche 23. Mittels der Befestigungsfortsätze 27 können die Kontaktelemente 11 an den Platinen 13, 15 befestigt werden, insbesondere durch Kleben oder Löten.
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Für die ersten Kontaktelemente 11.1 ist bevorzugt vorgesehen, dass der Außendurchmesser der Anschlagelemente 25 größer ist, als der Außendurchmesser der Befestigungsfortsätze 27, sodass die ersten Kontaktelemente 11.1 mit den Anschlagelementen 25 an der ersten Platine 13 anschlagen, wenn sie mit den Befestigungsfortsätzen 27 in die entsprechenden Haltebohrungen der ersten Platine 13 eingesteckt werden. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Anschlagelemente 25 die Axialposition der ersten Kontaktelemente 11.1 definieren. Dabei ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass die Anschlagelemente 25 einen größeren Außendurchmesser aufweisen als Kontaktbereiche 23 der ersten Kontaktelemente 11.1.
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Anhand von 2 wird auch deutlich, dass die Distanzelemente 21 für die zweiten Kontaktelemente 11.2 als Anschlagelemente fungieren, also deren axiale Position relativ zu der zweiten Platine 15 bestimmen.
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Die erste Platine 13 und die zweite Platine 15 weisen vorzugsweise jeweils eine zentrale Ausnehmung 29 auf, welche der Durchführung der Signalleitungen 9 dient.
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Insgesamt zeigt sich, dass mittels der hier vorgeschlagenen Platineneinrichtung 5, der elektronischen Anordnung 3 und dem Abgasturbolader 1 eine vergrößerte Anzahl von Kontaktelementen 11 und insbesondere eine erhöhte Kanalzahl bei gleichbleibendem Platinendurchmesser verwirklicht werden kann.
