DE1924623B2 - Piezoelektrischer messwandler, insbesondere niederdruckgeber - Google Patents

Piezoelektrischer messwandler, insbesondere niederdruckgeber

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DE1924623B2 DE19691924623 DE1924623A DE1924623B2 DE 1924623 B2 DE1924623 B2 DE 1924623B2 DE 19691924623 DE19691924623 DE 19691924623 DE 1924623 A DE1924623 A DE 1924623A DE 1924623 B2 DE1924623 B2 DE 1924623B2
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    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
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    • GPHYSICS
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    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/008Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using piezoelectric devices

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Description

gebnisses führen müssen.
Durch die vorliegende Erfindung soll nun ein
35 Meßwandler der eingangs genannten Bauart geschaf-
fen werden, der einerseits eine wirksame Flüssigkeitskühlung gewährleistet und damit für höchste thermische Belastungen geeignet ist und der andererseits weder durch Druckänderungen noch durch
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen 40 Schwingungen in der Kühlflüssigkeit in seiner Meß-Meßwandler, insbesondere Niederdruckgeber, mit genauigkeit und, sofern vorgesehen, in seiner Becinem in einer abgestuften Aufnahmebohrung eines schleunigungsunempfindlichkett beeinträchtigt wird, zylinderförmigen Wandlergehäuses angeordneten, in Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch verwirkeiner Rohrfeder vorgespannten piezoelektrischen licht, daß der rohrförmige Einsatz eine dünnwandige, Meßelement und einem in der Aufnahmebohrung 45 aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit besteausgesparten, die Rohrfeder umgebenden und von hende Hülse ist und die Rohrfeder unter Bildung einer das Wandlergehäuse stirnseitig abschließenden eines engen 0,01 bis 0,1 mm breiten Ringspaltes umMembrane und einem in der Aufnahmebohrung an- gibt, daß der rohrförmige Einsatz im Abstand von geordneten rohrförmigen Einsatz begrenzten, über der Innenfläche der Membrane endet und an seiner Verbindungskanäle an ein Kühlflüssigkeitssystem an- 50 dem Rohrfederkörper abgewandten Oberfläche eine schließbaren Kühlflüssigkeitsraum. ringförmige Aussparung aufweist, die mit der Auf-Bei einer bekannten Wandlerausführung dieser nahmebohrung des Wandlergehäuses den Kühlflüs-Art ist die Mantelfläche der Rohrfeder sowie die In- sigkeitsraum begrenzt. Da somit gewährleistet ist, nenseite der Membrane vom Kühlwasser unmittelbar daß die meßempfindlichen Teile des Wandlers mit bespült. Diese Anordnung zeichnet sich zwar durch 55 dem Kühlwasser nicht in Berührung kommen, wird eine intensive Kühlwirkung aus, sie hat jedoch ver- ein völlig neutrales Verhalten des Meßwandlers geschiedene schwerwiegende Nachteile, die insbeson- genüber Druckschwankungen im Kühlflüssigkeits&ydere bei Niederdruckgebern in Erscheinung treten. stem erzielt. Andererseits erfolgt über den engen So werden Schwingungen bzw. Druckänderungen des Ringspalt eine im Hinblick auf die vorkommenden Kühlmittels direkt auf die Innenfläche der Mem- 60 thermischen Belastungen des Wandlers durchaus zubrane übertragen und beeinflussen daher die Mes- friedenstellende Wärmeableitung an das Kühlwasser, sung in unkontrollierbarer Weise. Es muß daher bei Bei einer bevorzugten Ausführung nach der ErVerwendung solcher Meßwandler vor allem bei findung ist ein das Wandlergehäuse durchsetzender Niederdruckmessung der Kühlwasserdruck genau Entlüftungskanal zur Verbindung des Ringspaltes konstant gehalten werden. Bei besonders genauen 65 mit der Außenatmosphäre vorgesehen. Man verhin-Messungen genügen aber auch diese Vorkehrungen dert damit, daß sich im Ringspalt zwischen dem nicht, da sich schon ein leichtes Vibrieren der Kühl- Meßelement und dem Einsatz ein das Meßergebnis wasserschläuche. das in der Praxis kaum zu vermei- beeinflussender Druck aufbauen kann.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier in der ^ichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Axialschnitt eines flüssigkeitsgekühlten Niederdruckgebers nach der Erfindung und
Fig.2 einen teilweisen Axialschnitt eines abgewandelten Ausführi'ngsbeispieles nach der Erfindung.
Das Gehäuse 1 des Niederdruckgebers nach F i g. 1 besitzt eine abgestufte axiale Aufnahmebohrung 2, welche das piezoelektrische Meßelement 3 enthält. Bei diesem handelt es sich um eine Ausführung, bei der ein beispielsweise aus Quarzscheiben gebildeter Meßkristallsatz innerhalb einer Rohrfeder unter axialer Vorspannung gehalten ist (nicht dargestellt). In der Aufnahmebohrung 2 befindet sich ein rohrförmiger Einsatz 4, welcher das Meßelement 3 umgibt und mit dem von der Rohrfeder gebildeten Abschnitts des Meßelementes3 eir.-n engen Ringspalt 6 bildet. Der Einsatz 4 endet stirnseitig im Abstand von der Innenfläche einer Ringmembrane 7, welche das Wandlergehäuse 1 an der der Meßstelle zugewendeten Stirnseite gasdicht abschließt.
Der Einsatz 4 weist an seinem Umfang eine ringför»r<ge Aussparung 8 auf, welche sich in axialer Richtung etwa über die Länge des Rohrfederteiles 5 des Meßelementes 3 erstreckt und die mit der Aufnahmebohrung 2 einen ringförmigen Kühllüssigkeitsraum begrenzt. Vom Kühlflüssigkeitsraum gehen zwei einander gegenüberliegende Kanäle 9 und 10 aus, welche an der der Membran 7 gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 1 in dort angeordnete Gewindebohrungen 11 und 12 ausmünden. In diese Gewindebohrungen 11 und 12 sind Schiauchtüllen 13 und 14 eingeschraubt, über die der Kühlwasserraum des Wandlers mittels nicht dargestellter Schläuche an ein Kühlflüssigkeitssystem anschließbar ist.
Der zwischen dem Rohrfederteil 5 und dem Einsatz 4 gebildete Ringspalt 6 steht über einen ia der Innenmantelfläche des Einsatzes ausgesparten Entlüftungskanal 15 und eine das Wandlergehäuse 1 in radialer Richtung durchsetzende Entlüftungsbohrung
ίο 16 mit der Atmosphäre in Verbindung.
Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem stirnseitigen Absatz des Wandlergelüuses Γ eine Plattenfedennembrane 17 mit ihrem hülsenartigen Ringrand 18 angeschweißt. Das Meß-
element stützt sich unmittelbar auf die Innenfläche der Membrane 17 ab. Die Aufnahmebohrung 2' des Wandlergehäuses 1' enthält einen dem Einsatz 4 des erstgenannten Beispieles entsprechenden Einsatz 4', dessen Ringstirnfläche 19 etwa parallel zu der Innen-
2,0 fläche der Plattenfedennembrane 17 verläuft. Bei diesen Wandlerausführungen sind die druckempfindlichen Teile des Wandlers durch den Einsatz 4 bzw. 4' vom Kühlflüssigkeitsraum separiert, so daß Druckänderungen und Schwingungen des Kühlwassers ohne Einfluß auf diese Teile bleiben. Der Wärmeaustausch zwischen dem Meße'.ement3 bzw. 3' und der Kühlflüssigkeit findet dabei über den engen Ringspalt 6 und den dünnwandigen Teil des Einsatzes 4 bzw. 4' statt, wodurch eine für alle vorkommenden
bo thermischen Belastungen ausreichende Kühlung des Meßelementes gesichert ist. Die besten Kühlverhältnisse ergeben sich bei einer Breite des Ringspaltes 6 von etwa 0,01 bis 0,1 mm.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

den ist, als überaus störende Fehlerquelle auswirkt. Patentansprüche: Ein Vibrieren der Kühlwasserschläuche führt näm- lieh zu Schwingungen in der Kühlwassersau'e selbst,
1. Piezoelektrischer Meßwandler, insbesondere welche über die Membrane auf das Meßelement Niederdruckgeber, mit einem in einer abgestuften 5 übertragen werden.
Aufnahmebohrung eines zylinderförmigen Wand- Ein weiterer Nachteil der bekanrjten Konstruktion lergehäuses angeordneten, in einer Rohrfeder tritt vor allem bsi Niederdruckgeben, m Erscheivorgespannten piezoelektrischen Meßelement nung, welche mit einer Einrichtung zur Kompensa- und einem in der Aufnahmebohrung ausgespar- tion von Beschleunigungseinflussen ausgerüstet sind, ten, die Rohrfeder umgebenden und von einer io Bei nicht flüssigkeitsgekühlten Meßwandlern laßt das Wandlergehäuse stirnseitig abschließenden sich eine nahezu vollkommene Beschleunigungskom-Membrane und einem in der Aufnalmiebohrung pensation mit relativ einfachen Mitteln verwirkhangeordneten rohrförmigen Einsatz begrenzten, chen. Bei Wandlern mit Flüssigkeitskühlung erweist über Verbindungskanäls an ein Kühlflüssigkeits- sich hingegen eine Beschleunigungskompensation system anschließbaren Kühlflüssigkeitsraurc 15 wegen der vom Kühlwasser hervorgerufenen, undefidadurch gekennzeichnet, daß der rohr- nierten Schwingungsn als praktisch undurchführbar, förmige ninsatz (4; 4') eine dünnwandige, aus Dies isi aber deshalb \on bedeutendem Nachteil, ti.. einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit beste- bei vielen Anwendungen der Niederdruckgeber, behende Hülse ist und die Rohrfeder (S) unter BiI- spielsweise für Druckmessungen :- Auspuffsystemen, dung eines engen 0,01 bis 0,1 mm breiten Ring- ao Niederdruckindizäerungen in Brennräumen usw., si; Spaltes (6) umgibt, daß der rohrförmige L-insatz wohl eine gute Flüssigkeitskühlung als auch eine νοΊ. im Abstand von der Innenfläche der Membrane wirksame Beschleunigungskompensation des Wand-(7; 17) endet und an seiner dem Rohrfederkörper lers gefordert werden muß.
(5) abgewandten Oberfläche eine ringförmige deich ungünstige Verhältnisse liegen auch bei Aussparung (8) aufweist, die mit der Aufnahme- 25 einem bekannten luftgekühlten Druckgeber vor, bei bohrung (2; 2') des Wandlergehäuses (1) den dem der Luftraum direkt an die Membraninnenseite Kühlflüssigkeitsraum begrenzt. und den Mantel der Rohrfeder angrenzt. Bei Durch-
2. Piezoelektrischer Meßwandler nach An- strömung des Luftraumes mit Kühlluft rufen alle sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Druckänderungen im Kühlluftstrom entsprechende Wandlergehäuse (1) durchsetzender Entlüftungs- 30 Spannungsänderungen in der Rohrfeder hervor, die kanal (15, 16) zur Verbindung des Ringspaltes in gleicher Weise wie bei dem erst genannten wasser-
(6) mit der Außenatmosphäre vorgesehen ist. gekühlten Wandler zu Verfälschungen des Meßer
DE19691924623 1968-06-17 1969-05-14 Piezoelektrischer Meßwandler, ins besondere Niederdruckgeber Expired DE1924623C (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
AT579368A AT285207B (de) 1968-06-17 1968-06-17 Piezoelektrischer Meßwandler, insbesondere Niederdruckgeber
AT579368 1968-06-17

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1924623A1 DE1924623A1 (de) 1969-12-18
DE1924623B2 true DE1924623B2 (de) 1973-02-01
DE1924623C DE1924623C (de) 1973-08-16

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3342248A1 (de) * 1982-12-01 1984-06-07 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH, Prof. Dr.Dr.h.c. Hans List, Graz Druckaufnehmer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3342248A1 (de) * 1982-12-01 1984-06-07 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH, Prof. Dr.Dr.h.c. Hans List, Graz Druckaufnehmer

Also Published As

Publication number Publication date
DE1924623A1 (de) 1969-12-18
AT285207B (de) 1970-10-27
CH489009A (de) 1970-04-15

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