DE2052047B2 - Druckmessgeraet zur kontinuierlichen ueberwachung eines zeitlichen druckverlaufs in heissen gasen oder fluessigkeiten - Google Patents

Description

Geber, der ein druckkraftabhängiges elektrisches io mechanischen, praktisch starren Einheit verbindet unc

Signal abgibt, mit zwei wärmeisolierenden, starren mit vernachlässigbarer Federung die der Druckkraf

Kraftübertragungselementen, von denen das eine entgegenwirkende Zugkraft überträgt,

die signaltragende Druckkraft von dem Membran- Bei Dieselmotoren, besonders für Fahrzeugantriebe

teil zu dem Geber im Meßgehäuse überträgt und das ist es wichtig, den Druck oder Druckverlauf in der

andere den Membranteil und das Meßgehäuse zu 15 verschiedenen Zylindern kontinuierlich zu überwachen

einer mechanischen, praktisch «tarrren Einheit verbindet und mit vernach'ässigbarer Federung die der Druckkraft entgegenwirkende Zugkraft überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß das

Versuche in dieser Richtung sind bisher nicht geglückt weil die Druckleitung zu dem druckabtastenden Orgar durch Verschmutzung und Verkohlen schnell verstopfte Um eine zu hohe Temperatur an dem druckabtastender

genannte andere Kraftübertragungselement aus 20 Organ zu verhindern, hat man weiter versucht, die

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einem starren, kreisförmigen Ring (32) besteht, an dem der Membranteil (1) und das Meßgehäuse (34) von je einer Seite mit einer Anzahl dazwischenliegender Abstandselemente (33,42) befestigt sind, und

Druckleitung mit Wasser zu kühlen, was aber zu Überdestillation von Wasser, Schwefelsäure und Teer im Zylinder geführt hat. Sowohl bei ungefülltem ais bei wasser- oder fettgefülltem Druckkanal tritt bereits nach

daß im Ring (32) Befestigungselemente (31) des 25 einer Woche eine Verstopfung auf, die nicht entfernt

Membranteils zwischen Befestigungselementen (41) des Meßgehäuses angeordnet sind.

2. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte, aus dem Ring

werden kann, ohne das an den Kühlwasserleitungen angeschlossene Gerät zu demontieren.

Es ibt bereits bekannt, den Teil des Druckanzeigers, der eine druckabtastende Membran enthält, und das

(32) bestehende Kraftübertragungselement das 30 Meßgehäuse mit dem kraftabtastenden Organ auf Kraftübertragungselement (44) zwischen der Mem- Abstand voneinander anzuordnen und sie mit geraden

Bolzen aus Metall mit niedrigem Wärmeleitungsvermögen zusammenzuhalten. Das Organ, das die Druckkraft von der Membran zu dem kraftabtastenden Organ

bran (19) und dem Geber (36) im Meßgehäus zentral umschließt.
3. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (31) 35 überträgt, liegt zentral zwischen den peripherisch des Membranteils symmetrisch zwischen den Befe- angeordneten Bolzen. Eine Druckkraft in dem druckstigungselementen (41) des Meßgehäuses (34) kraftübertragenden Organ zwischen der Membran und angeordnet sind. dem kraftabtastenden Organ entspricht einer Zugkraft

4. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch in den Bolzen. Bei dieser Konstruktion ist man gekennzeichnet, daß die beiden wärmeisolierenden 40 gezwungen, Metallbolzen zu verwenden. Auch wenn Kraftübertragungselemente (32, 44) und die Ab- diese aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähig

keit, z. B. rostfreiem Stahl, hergestellt sind, wird eine große Wärmemenge von dem Membranenteil auf das Meßgehäuse übergeleitet und beeinflußt das druckabta-

standselemente (33, 42) aus Gliminer-Glas-Material bestehen.

5. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

durch Schrauben aus
Wärmeleitfähigkeit, z. B.
mengehalten sind.
6. Druckmeßgerät nach

daß seine verschiedenen Teile 45 stende Organ. Ein Ausweg, die übertragene Wärme zu mit

Material mit niedriger verringern, ist natürlich die Länge der Bolzen zu rostfreiem Stahl, zusam- steigern, dies ist jedoch oft wenig wünschenswert, weil

in der Regel der für das Gerät zur Verfügung stehende Platz sehr begrenzt ist. Diese Schwierigkeiten behebt

Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Meßgehäuse (34) an seinem 50 die Erfindung,
dem Membranteil (1) zugewandten Ende mit einer Gemäß der Erfindung besteht das genannte andere

weichen Platte (40) aus einem Material mit guter Kraftübertragungselement aus einem starren, kreisför-Wärmeleitfähigkeit, z. B. Kupfer, verschlossen ist. migen Ring, an dem der Membranteil und das

7. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch Meßgehäuse von je einer Seite mit einer Anzahl gekennzeichnet, daß das Meßgehäuse (34) mit 55 dazwischenliegender Abstandselemente befestigt sind, äußeren Kühlllanschen(35) versehen ist. und im Ring sind Befestigungselemente des Membran

teiles zwischen Befestigungselementen des Meßgehäuses angeordnet.

Aus der DT-AS 12 45171 ist ein piezoelektrischer Druckwandler bekannt, bei welchem das Druckmedium über eine Membran und einen Boden auf mehrere auf

der Peripherie eines Kreises aufgestellte piezoelektrische Kristalle wirkt, wobei deren elektrische Spannung durch zentral zwischen den Kristallen liegende Leiter

)ie Erfindung bezieht sich auf ein Druckmeßgerät zur 65 herausgeführt wird. Zum Ausgleich der verschiedenen itinuierlichen Überwachung eines zeitlichen Druck- Ausdehnungskoeffizienten sowie zum Schutz der laufs in heißen Gasen oder Flüssigkeiten, insbeson- Kristalle gegen hohe Temperaturen ist zwischen dem e des Druckverlaufs in Dieselmotoren, mit einem oberen und unteren Ende der Kristalle und den daran

8. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daP die Oberfläche des Meßgehäuses (34) einen hohen Absorptionskoeffizienten für Niedrigtemperaturausstrahlung hat.

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angrenzenden Teilen je em keramischer Ring eingefügt. und demontiert werden. Das Werkzeug hat zn seinem

Ein wesentlicher Temperaturschutz kann durch diese einen Ende einen zylindrischen Zapfen 10. der in die

Ringe jedoch nicht erzielt werden Der die Membran Löcher 8 der Mutter 2 pa3t. Der Dichtungskegel hat

tragende druckabtastende Teil und der druckmessende einen nach oben gerichteten rohrförmigen Teil 11 mit

Teil hegen unter Zwischen ugung des einen kerami- j einer zylindrischen Innenfläche 12 und eine- konischen

sehen Ringes unmittelbar in Längsrichtung hintereinar- Außenfläche 13. Dies.- konische Fläche paßt in eine

der und sind in ein uno demselben einheitlichen konische Innenfläche des an dem Dieselmotor angeord-

Stahlgehause untergebracht Der diese beiden Teile des neten Anzeigehahns. Das Gewinde 5 der Mutter ist im

Druckmeßgeraies umhüllende Abschnitt des Stahlge- Verhältnis zu dem Gewinde des Anzeigehahns mit

hauses hegt vollständig m den; das Druckmedium _I0 großem Spielraum ausgeführt, so daß die konische

enthaltenden Gefäß. Das Problem der Erfindung, bei Fläche beim Aufschrauben des Anzeigers auf den

enern Druckmeßgerat. bei welchem der druckabtasten- Anzeigehahn des Motors voll anliegen kann,

de Teil und der druckmessende Teil in verschiedenen Fig. 3b zeigt vier axial verlaufende Löcher 14, die

Gehäusen untergebracht sind, die Wärmeübertragung durch die Mutter 2 und den ringförmigen Flansch 7 des

durch die die beiden Te.le verbindenden Mittel ,₅ Kegels 3 nahe dem Umfang beider gebohrt sind. Die

möglichst gering zu halten, wird in der Entgegenhaltung Löcher sind für Schrauben bestimmt, die freigehend

nicht angesprochen. Für die Verwendung temperatur- durch diese Löcher und durch Löcher 15 in.

empfindlicher magnetoelastisch^ Druckmesser ist die Membrangehäuse 4 laufen und in mit Gewinden

bekannte Anordnung bei hohen Temperaturen des versehenen Löchern in einem unier dem Membrange-

Druckmediums nicht geeignet. _{20 häuse} liegenden runden Führungselement 16 festge-

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran- schraubt sind. Dadurch werden die Mutter 2, der Kegel

Sprüchen gekennzeichnet. _{3 das} Membrangehäuse 4 und das Führungselement 16

Diese Befestigung zwischen Membranteil und Meß- zu einer kompakten Einheit zusammengefaßt, dem

gehäuse erbringt den Vorteil, daß die Gesamthöhe des bereits genannten Membranteil 1.

Gerätes vermindert werden kann und daß man ₂₅ Das Membrangehäuse 4 hat in seiner oberen Fläche

gleichzeitig eine ausreichende Wärmeisolierung erhält. eine relativ flache runde Ausnehmung 17 mit einem

Der hauptsächliche Teil der Wärmeisolierungsstrecke Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser

liegt nämlich in einer Richtung, die rechtwinklig zu der eines nach unten gerichteten runden Vorsprunges 18 an

Längsrichtung des Gerätes verläuft. Weiler führt die dem Dichtungskegel 3, den man als Forlsetzung des

vorgeschlagene Befestigung der Befestigungselemente 30 nach oben gerichteten Rohres 11 betrachten kann. Die

dazu, daß der zwischen dem Membrameil und dem Tiefe der Ausnehmung 17 ist etwas kleiner als die Länge

Meßgehäuse hegende Körper im wesentlichen Biegebe- des Vorsprunges 18. In der Ausnehmung 17 befindet sich

anspruchungen ausgesetzt wird. Dadurch ist es möglich, eine druckabtastende Membrane 19, die in größerem

ihn aus einem wärmeisolierenden, nichtmetallischen Maßstab in Fi g. 8a und 8b zu sehen ist. Dadurch, daß die

Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 1 % ₃₅ Tiefe der Ausnehmung 17 etwas kleiner ist als die Länge

der für metallisches Material üblichen herzustellen. des Vorsprunges 18, wird die Membrane mit Sicherheit

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im zwischen dem Vorsprung und dem Boden der

folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser Ausnehmung festgeklemmt. Gleichzeitig bildet sich ein

zeigt schmaler ringförmiger Spalt zwischen den Flansch 7 des

Fig. 1 einen Schnitt durch ein derartiges Druckmeß- ₄₀ Dichtungskegels 3 und dem Membrangehäuse.

gerät, Die Membrane 19 besteht aus einem dünnen, wärme-

Fig. 2 ein Werkzeug zur Montage und Demontage und rostbeständigen Material. Wie aus den beiden

des Anzeigers und zur Reinigung der Teile, die während letztgenannten Figuren hervorgeht, hat die Membrane

des Betriebes Verschmutzung ausgesetzt sind, 19 einen äußeren ringförmigen Flansch 20 und eine

Fig. 3a und 3b Einzelheiten der Befestigung des ^₅ innere runde glatte Fläche 21 sowie einen dazwischen-

Druckmeßgeräts, liegenden halbkreisförmigen versenkten Teil 22. Wenn

Fig. 4a und 4b einen Teil, der die Membrane trägt, die Membrane 19 auf ihrem Platz ist und der

Fig. 5a, 5b und 5c das Meßgehäuse, Membranteil zusammengeschraubt, dichtet die Mem-

Fi g. 6a und 6b eine Platte, die das Meßgehäuse nach brane vollständig gegen die durch das Rohr 11 vom

unten abschließt, 50 Dieselmotor kommenden Gase und deren Druck wirkt

Fig. 7a und 7b ein Gehäuse, das die Schaltelemente also auf die Membrane. Das Membrangehäuse enthält

des Gebers enthält und auch einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum mit

Fig. 8a und 8b die druckabtattende Membrane in einem dem versenkten Teil 22 der Membrane

größerem Maßstab als in den übrigen Figuren. entsprechenden Außendurchmesser.

Fig. 1 zeigt am oberen Ende des Druckmeßgeräts 55 Das Führungselement 16 umfaßt einen äußeren Ring

einen Membranteil 1 mit einer Anschlußmutter 2, einem 24 und ein in dem Ring liegendes rundes Federelement

Dichtungskegel 3 und einem Membrangehäuse 4. Die 25, das im Zentrum ein kraftübertragendes Organ in

Anschlußmutter hat ein Gewinde 5, das auf das äußere Form einer Säule 26 mit einem runden Querschnitt

Gewinde eines an einem Dieselmotor angeordneten trägt. Der Durchmesser der Säule entspricht dem

Hahns paßt. Fig. 3a zeigt einen Schnitt durch die 60 Durchmesser der zentralen ebenen Fläche 21 der

Mutter 2 und den Kegel 3, während Fig. 3b diese beiden Membrane 19, und das obere Ende der Säule liegt in

Teile von oben zeigt. Mutter und Kegel werden von vier Linie mit der Bodenfläche der Ausnehmung 17. Wenn

Schrauben 6 zusammengehalten, die die Mutter frei die Membrane 19 auf ihrem Platz ist, liegt also ihre

durchsetzen und im ringförmigen Flansch des Kegels 3 ebene Fläche 21 auf dem oberen Ende der Säule 26, und

eingeschraubt cind. Die Mutter hat an ihrem Umfang 65 der ringförmige Teil 22 befindet sich in dem

eine Anzahl runder Löcher 8, die in Fig. 3b zu sehen ringförmigen Raum um die Säule, wie in Fig. 1 gezeigt

sind. Mit Hilfe dieser Löcher und eines in Fig. 2 ist. Der im Zylinder des Dieselmotors bestehende Druck

gezeigten Werkzeuges 9 kann der Anzeiger montiert wirkt also auf die Säule.

Ein ringförmiger Flansch 27 geht vom Membranengehäuse 4 aus und umschließt die Säule mit einem schmalen dazwischenliegenden Spalt, wodurch der Hohlraum 23 in einen oberen und einen unteren Teil aufgeteilt wird, die durch den Spalt miteinander verbunden sind. Vom unteren Teil des Hohlraumes 23 führen mehrere radial verlaufende Kanäle 28 zu der freien Fläche des Membrangehäuses. Diese Kanäle sollen ein Sicherheitsventil für den Fall sein, daß die Membrane 19 platzen und der Gasdruck im Motor dabei über dem ringförmigen Federelement 25 liegen sollte, das eine bedeutend größere Fache als die wirksame Fläche der Druckmembrane 19 hat. Der Spalt zwischen dem Flansch 27 und der Säule 26 wirkt dabei wie eine Drossel auf die ausströmenden Gase.

Im Membrangehäuse und im Ring 24 des Elementes 16 sind vier Löcher 29 ausgenommen (Fi g. 4a) und an ihrem oberen Ende mit einer Versenkung 30 versehen. Durch die Löcher laufen freigehende Schrauben 31. Diese Schrauben sind in einem steifen Ring 32 aus einem wärmebeständigen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und hohem Elastizitätsmodul eingeschraubt. Zwischen dem Ring 32 und dem Membranteil 1 sind um die Schrauben 31 Abstandsscheiben 33 angeordnet. Auch die Abstandsscheiben bestehen aus Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit. Sowohl der Ring 32 als auch die Abstandsscheiben 33 sind aus einem geeigneten Glimmer-Glas-Material hergestellt. Die Schrauben 31 sind aus Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, z. B. rostfreiem Stahl.

Das Meßgehäuse 34 besteht, wie F i g. 5a zeigt, aus einem zylindrischen Rohr mit äußeren Kühlflanschen 35 und enthält ein druckabtastendes Organ oder Geber 36. Dieser ist von bekannter Art, z. B. magnetoelastisch, piezoelektrisch oder enthält Drahtdehnungsgeber. Der in F i g. 1 gezeigte Typ hat einen Kern 37 aus magnetostriktivem Material mit einer oberen Fläche in Höhe mit der Oberseite des Gehäuses 34 und eine untere Fläche in Linie mit der Unterseite des Gehäuses. Der Kern ist auf bekannte Weise mit einer Magnetisierungswicklung 38 versehen, die an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und mit einer Meßwicklung 39, die an einem Meßgerät angeschlossen ist Das Meßgehäuse ist an seiner in F i g. 1 und 5a gezeigten Oberseite mit einer weichen Platte 40 aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit versehen, z. B. Kupfer. Das Meßgehäuse ist mittels vier Schrauben 41 mit dem wärmeisolierenden Ring verbunden, von diesen Schrauben sieht man nur die Köpfe von zwei Schrauben in Fig. 1. Die Schrauben laufen freigehend durch den Ring 32 und haben je eine Abstandsscheibe 42 zwischen Ring und Meßgehäuse. Diese Abstandsscheiben sind zweckmäßigerweise gleich den Scheiben 33. Die Schrauben sind danach in Löchern 43 im Meßgehäuse eingeschraubt, was aus F i g. 5c hervorgeht, die das Meßgehäuse von oben zeigt.

Zwischen der Unterseite der Säule 26 und der Platte 40 auf dem Meßgehäuse ist ein Element in Form einer Säule 44 aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, das die signaltragende Druckkraft von dem Membrangehäuse auf den Geber im Meßgehäuse überträgt. Die Säulen 26 und 44 werden mit Hilfe eines Stiftes 45 zusammengehalten, der in einander gegenüberliegenden Löchern in den Säulen eingesetzt ist.

Fig. 5b zeigt das Meßgehäuse in Fig.5a von unten gesehen. Das Meßgehäuse hat vier Löcher 46 mil Gewinde. Eine in Fig.6a und 6b gezeigte Bodenplatte

47 hat vier versenkte Löcher 48. Schrauben 49 laufer freigehend durch die Löcher 48 in der Bodenplatte und durch Gewinde in das Meßgehäuse, wodurch das Meßgehäuse unten verschlossen wird. Fig.6b, die die Bodenplatte von unten zeigt, zeigt daß in der Bodenplatte weitere vier Löcher 50 sind, die ein Gewinde haben und symmetrisch zwischen den Löchern

48 liegen. Im Zentrum der Bodenplatte ist ein Loch 51 mit Gewinde. Symmetrisch um dieses Loch liegen weitere vier Löcher 52, durch die die elektrischen Leiter zu dem Geber gezogen sind.

Unter der Bodenplatte 47 ist ein Gehäuse 53 befestigt das die Anschlüsse für die Leitungen zu dem Geber aufnimmt. Das Gehäuse ist in Fig.7a und 7b gezeigt, wobei 7a ein Schnitt entlang einer Linie ist, die einen Winkel von 45° zu der Schnittlinie in Fig. 1 bildet. Das Gehäuse hat Kühlflansche 54. Der oberste Flansch hat vier Löcher 55 mitten von den Löchern 50 in der Bodenplatte 47. Mittels vier nicht gezeigter Schrauben, die frei durch die Löcher 55 gehen, aber in den Löchern 50 in der Bodenplatte festgeschraubt sind, wird das Gehäuse 53 an der Bodenplatte befestigt. Genau vor den Löchern 55 haben die Flansche 54 Löcher 56, so daß die genannten Schrauben von unten eingeführt werden können. Im Bodenteil 57 des Gehäuses 53 befindet sich ein Loch 58 mit Gewinde für eine Verschraubung 59 für ein Kabel 60. Die Leiter des Kabels sind mit den Leitern des Gebers in einer Schaltklemme 61 zusammengefaßt, die an der Bodenplatte 47 mittels einer Schraube 62 befestigt ist, diese ist in dem mit Gewinde versehenen Loch 51 im Zentrum der Bodenplatte eingeschraubt.

Das in F i g. 2 gezeigte Werkzeug 9 hat an seinem unteren Ende eine reduzierte Breite. Diese Breite ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des rohrförmigen Teiles 11 auf dem Dichtungskegel 3. Weiter hat das Werkzeug zwei herausragende halbrunde Vorsprünge 63, die dem Querschnitt des Versenkten Teiles 22 der Membrane 19 entsprechen. Der untere Teil des Werkzeuges 9 kann deshalb zum innenseitigen Reinigen des rohrförmigen Teiles 11 des Dichtungskegels verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Druckmeßgerät zur kontinuierlichen Überwachung eines zeitlichen Druckverlaufs in heißen Gasen oder Flüssigkeiten, insbesondere des Druckverlaufs in Dieselmotoren, mit einem eine Membran tragenden Membranteil, von dem eine auf die Membran wirkende Druckkraft abgenommen wird, mit einem Meßgehäuse mit einem druckabtastenden

eine Membran tragenden Membranteil, von dem eirn auf die Membran wirkende Druckkraft abgenommei wird, mit einem Meßgehäuse mit einem druckabtasten den Geber, der ein druckk.aftabhängiges elektrische: Signal abgibt, mit zwei wärmeisolierenden, starrei Kraftübertragungselementen, von denen das eine di( signaltragende Druckkraft von dem Membrenteil zi dem Geber im Meßgehäuse überträgt und das anden den Membranteil und das Meßgehäuse zu einei