DE1924623C - Piezoelektrischer Meßwandler, ins besondere Niederdruckgeber - Google Patents

Description

(7; 17) endet und an seiner dem Rohrfederkörper lers gefordert werden muß.

(5) abgewandten Oberfläche eine ringförmige Gleich ungünstige Verhältnisse liegen auch bei Aussparung (8) aufweist, die mit der Aufnahme- 25 einem bekannten luftgekühlten Druckgeber vor, be: bohrung (2; T) des Wnndlergehäuses (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 spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Druckänderungen im Kühlluftstrom entsprechende Wandlergehäuse (1) durchsetzender Entlüftungs- 30 Spannungsä.iderungen in der Rohrfeder hervor, die kanal (Ii. 16) zur Verbindung des Ringspaltes in gleicher Weise wie bei dem erst genannten wasser-

(6) mit der Außen-.tmosp'.äre vorgesehen ist. gekühlten Wandler zu Verfälschungen des Meßer

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 geebnet ist und der andererseits weder durch Druckänderungen noch durch

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen 40 Schwingungen in der Kühlfiüssigkeit in seiner Meß-Meßwandler, insbesondere Niederdruckgeber mit genauigkeit und, sofern vorgesehen, in seiner Beeinem in einer abgestuften Aufnahmebohrung eines schleunigungsunempfindlichkeit 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-Bci 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 intensiv Kühlwirkung aus, sie hat jedoch ver- ein völlig neutrales Verhalten des Meßwandlers geschiedene schwerwiegende Nachteile, die insbeson- genüber Druckschwankungen im Kühlflüssigkeitssydere bei Niederdruckgebern in Erscheinung treten. stern 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 Er-Verwendung 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 Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt eines flüssigkeitsgekühlten Niederdruckgebers nach der Erfindung und

F i g. 2 einen teilweisen Axialschnitt eines abgewandelten Ausführungsbeispieles 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 Meßkrktallsatz innerhalb einer Rohrfeder unter axialer Vorspannung gehalten, ist (nicht dargestellt). In der Aufnthmebohrung 2 befindet sich ein rohrförmiger Einsatz 4, welcher das Meßelement 3 umgibt und mit dem von der Rohrfeder gebildeten Abschnitts des Meßelementes 3 einea engen Ringspalt 6 bildet. Der Einsatz 4 endet stirnseitig im Abstand von der Innenfläche einer Ringmembrane 7, welche das Wandlergehäuse 1 an d.r der Meßstelle zugewendeten Stirnseite gasdicht abschließt.

Der Einsatz 4 weist an seinem Umfang eine ringförmige Aussparung 8 auf, welche sich in axialer Richtung etwa über die Länge des Rohrfederteiles S des Meßelementes 3 erstreckt und die mit der Aufnahmebohrung 2 einen ringförmigen Kühlflüssigkeitsraum 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 Schlauchtüllen 13 und 14 eingeschraubt, über die der Kühlwasserraum des Wandlers mittels nicht dargestellter Schläuche an ein Kühlflüssigkekssystem anschlicßbar ist. Der zwischen dem Rohrfederteil 5 und dem Einsatz 4 gebildete Ringspalt 6 steht über einen in der Innenmantelfläche des Einsatzes ausgesparten Entlüftungskanal 15 und eine das Wandlergeharse I in radialer Richtung durchsetzende Entlüftungsbohru:,g ίο 16 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten. Ausführungsbeispiel ist an einem stirnseitigen Absatz des Wandlergehäuses 1' eine Plattenfedermembrane 17 mit ihrem hülsenartigen Ringrand 18 angeschweißt. Das Meßelement stützt sich unmittelbar auf die Innentläche der Membrane 17 ab. Die Aufnahmebohrung 2' des Wandlergehäuses Γ enthält einen dem Einsatz 4 des erstgenannten Beispieles entsprechenden Einsatz 4', dessen Ring,stirniläche 19 etwa parallel zu der Innenfläche der Plattenfedermembrane 17 verläuft. Bei diesen Wandlerausführun^n sind die druckempfindlichen Teile des Wandlers du.ch 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 Meßelement 3 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 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 (1)

ι 2 den ist, als überaus störende Fehlerquelle auswirkt. Patentansprüche: Ein Vibrieren der Kühlwasserschlauche führt nämlich zu Schwingungen in der Kühlwassersäule selbst.

1. Piezoelektrischer Meßwandler, insbesondere weiche über die Membrane auf das Meßelenient Niederdruckgeber, mit einem in einer abaestuften 5 übertragen werden.

Aufnahmebohrung eines zylinderförmisen Wand- Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion

lergehüuses angeordneten' in einer "Rohrfeder tritt vor allem bei Niederdruckgebern in Erschei-

vorgespannten piezoelektrischen Meßelenient nuna. welche mit einer Einrichtung zur Kompensa-

und einem in der Aufnahmebohrung ausgespar- tion von Beschleunigungseinflüssen ausgerüstet sind

ten, die Rohrfeder umgebenden und von einer io Bei nicht flüssigkeitsgekühlten Meßwandlern laLU

das Wandlergehäuse sTirnseitig abschließenden sich eine nahezu vollkommene Beschleunigungskom-

Membrane und einem in der Aufnahmebohrung pensaiion mit relativ einfachen Mitteln verwirkli-

angeordneten rohrförmigen Einsatz begrenzten. chen. Bei Wandlern mit Flüssigkeitskühlung erweis·,

über Verbindungskanälean ein Kühlflüssigkeits- sich hingegen Line Beschleunigungskompensatio'¹

system anschließbaren Kühlflüssigkeibraum. 15 wegen der vom Kühlwasser hervorgerufenen, undefi-

dadurch gekennzeichnet, daß der rohr- nieiten Schwingungen als praktisch undurchführbar

formige EinsaL'. (4: 4') eine dünnwandige, aus Dies ist aber deshalb von bedeutendem Nachteil, d..

einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit; beste- bei vielen Anwendungen der Niederdruckgeber, bei-

hende Hülse ist und die Rohrfeder (5) unter BiI- spielsweise iür Druckmessungen in Auspuff systemen,

du- eves engen 0,01 bis 0,1 mm breiten Ring- 20 Niederdruckindizierungen in Brennräumen usw., so-

sp. .^s (6) umgibt, daß der rohrförmige Einsatz wohl eine gute Flüssigkeitskühlung als auch eine voll

im Abstand von der Innenfläche der Membrane wirksame Beschleunigungskompensation des Wand-