DE2649358A1

DE2649358A1 - Einrichtung zur erfassung des innendruckes in einem drucksystem

Info

Publication number: DE2649358A1
Application number: DE19762649358
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Klaassen; Rudolf Ing Zeiringer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-11-10
Also published as: FR2350591A1; DE2649358C3; GB1562950A; FR2350591B1; DE2649358B2; US4425800A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL'INQ. R¹JOOLF BiBRACH

DiPL-INQ. LLMAR REHBERQ

34^OTTiNQEN-IVi TERWEQ ο

TELEFON 57823 .

Dipl,Ing.Dr.Dr.h.c.Hans LISO)₁, Graz (Österreich)

Einrichtung zur Erfassung des Innendruckes in einem Drucksystem

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Innendruckes in einem Drucksystem, insbesondere einer Einspritzleitung.

Die ständige Überwachung des Innendruckes in einem Drucksystem mittels von Leitungsdruck direkt beaufschlagter, in das betreffende Drucksystem einbezogener Druckmeßgeräte, z.B. Manometer, ist auf den verschiedensten Gebieten der Technik bekannt.

Bei Leitungen, die keiner ständigen Beobachtung, sondern nur einer fallweisen Überprüfung der in ihnen herrschenden Druckverhältnisse bedürfen, stellt die Verwendung eines in diese miteinbezogenen Druckmeßgerätes einen in wirtschaftlicher Hinsicht kaum vertretbaren Kosten- sowie montagemäßigea Mehrauf wand dar. Solche Verhältnisse liegen beispielsweise bei den nur in gewissen Zeitabständen oder im Falle eines Defektes erforderlichen Überprüfungen der Druckverhältnisse in den Einspritzleitungen von Dieselmotoren vor. Bei solchen Überprüfungen geht es vornehmlich um die Erfassung markanter Stellen des Einspritzdruckverlaufes und deren Zuordnung zum Jeweiligen Kurbelwinkel und erst in zweiter Linie um die Messung absoluter Druckwerte bzw. um die Aufnahme des zeitlichen Druckverlaufes in der Einspritzleitung, Die Druckmessung in Einspritzleitungen bietet aber insoferne immer wieder Probleme, als zum Einbau eines Druckmeßgerätes das Leitungssystem geöffnet und das Meßgerät direkt in die Einspritzleitung eingeschraubt werden muß. Abgesehen von der umständlichen Montage und dem hiemit verbundenen erheblichen Zeitaufwand bringt diese Vorgangsweise

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weitere schwerwiegende Nachteile mit sich. Durch die hohen Drücke in den Einspritzleitungen ist es bei mehrmaligem Lösen der Leitungsanschlüsse zum Einbau von Druckmeßgeräten meist schwierig, immer wieder eine exakte Dichtheit des Leitungssystems zu erreichen. Die meisten Einspritzleitungsanschlüsse sind von vornherein nicht so beschaffen, daß sie ein oftmaliges öffnen und neuerliches Zusammenschrauben erlauben, ohne daß nachher DichtSchwierigkeiten auftreten. Weiters kömmt es beim Pestziehen der Einspritzleitungsverschraubungen durch das erforderliche große Drehmoment am Dichtkonus sehr häufig zum Abrieb von Metallspänen. Diese Metallspäne geben immer wieder Anlaß zu Störungen in der Einspritzdüse, und zwar vor allem durch Verklemmen der Düsennadel.

In Anbetracht dieser Nachteile wurde nach neuen Wegen gesucht, welche die Erfassung des Innendruckes, insbesondere von Einspritzleitungen, ohne Demontage des Drucksystems ermöglichen. Es wurden Druckgeber verschiedener Bauart entwickelt, welche auf die Einspritzleitung aufgeklemmt werden und den Innendruck aus der dadurch hervorgerufenen elastischen Verformung der Leitung zu ermitteln erlauben. Die bisher bekanntgewordenen Ausführungen solcher Druckgeber haben sich aber für den praktischen Gebrauch an verschiedenen Motoren aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit der Einspritzleitungen und im Hinblick auf die erheblichen Beschleunigungen und Vibrationen, denen die Einspritzleitungen fast immer ausgesetzt sind, als unzulänglich erwiesen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ei ^richtung zur Erfassung des Innendruckes in einem Drucksystem, insbesondere einer Einspritzleitung, zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet und sich durch ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit und minimalen montagemäßigen Aufwand bei der Durchführung der Messung auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Druckraum des Drucksystems an wenigstens einer Stelle durch einen vom Innendruck nach Art einer Membrane elastisch verformbaren Wandteil mit verringerter Wandstärke begrenzt ist, an dessen Außenseite ein elastisch-mechanische Veränderungen an dem membranartigen Wandteil erfassender Meßwert aufnehmer ; ansetzbar ist.

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η Eine solche Einrichtung, die an Drucksystem⁹ verschiedenster

Art anwendbar ist und auch bei bereits vorhandenen Anlagen mit minimalem Aufwand nachträglich angebracht werden kann, ermöglicht die Durchführung von exakten, beliebig oft wiederholbaren Messungen des Innendruckes in einem Drucksystem, ohne daß dieses geöffnet werden muß. Die nur vorübergehende Anbringung und das Abnehmen des Meßwertaufnehmers beschränken sich auf wenige, auch von ungeschultem Personal durchführbare Handgriffe, so daß gegenüber den bisher gebräuchlichen Meßmethoden beträchtliche Zeitersparnisse erzielt werden.

Die Einrichtung liefert präzise, jederzeit reproduzierbare Meßergebnisse, wobei gegenüber den bekannten Meßeinrichtungen, welche den Leitungsdruck aus der elastischen Dehnung der in der Regel eine große Wandstärke aufweisenden Einspritzleitungen zu ermitteln gestatten, eine erhöhte Meßempfindlichkeit erzielt wird, weil der vom Eeitungsdruck beaufschlagte, membranartige Wandteil weitaus größere elastische Verformungen als eine vollwandige Einspritzleitung erfährt.

Es hat sich gezeigt, daß die zufolge der elastischen Verformung der Membrane bei innerer Druckbeaufschlagung vom Meßwertaufnehmer, z.B. einer L.astmeßzelle registrierte Kraftänderung der Druckänderung im Leitungssystem weitgehend proportional ist, so daß präzise, jederzeit reproduzierbare Meßergebnisse erhalten werden.

Die Ausrüstung des Jeweiligen Drucksystems beschränkt sich auf die Ausbildung eines oder mehrerer membranartiger Wandteile an den Jeweils geeignetsten Stellen des betreffenden Drucksystems. Da sich ein Austausch von Bauteilen des Drucksystems erübrigt, kann es niemals zu Dichtschwierigkeiten oder durch Metallspäne verursachte Störungen im Leitungssystem kommen.

Obwohl hinsichtlich der Wahl der Anbringungsstelle des membranartigen Wandteils und seiner Ausbildung eine große Freizügigkeit und Anpassungsfähigkeit an das Jeweilige Drucksystem gegeben sind, ergibt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine besonders einfache Ausführungsform dadurch, daß der membranartige Wandteil durch eine Ausnehmung an der Außenseite der den Druckraum umgebenden Wandung, z.B. einer Druckleitung, gebildet ist. Diese Ausnehmung kann durch einen einfachen Ifräs-

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oder Bohrvorgang hergestellt und an einer Stelle des Drucksystems vorgesehen werden, die sich wegen ihrer guten Zugänglichkeit für die rasche Anbringung des Meßwertaufnehmers besonders eignet.

Fach einer Ausführungsform der Erfindung ergeben sich besondere Vorteile dadurch, daß der Druckraum ein Kanal bzw. eine Bohrung mit z.B. kreisrundem Querschnitt ist und sich die Außenfläche des membranartigen Wandteils parallel zur Achse des Kanals bzw. der Bohrung erstreckt. Diese Anordnung, bei der die gewölbte Umfangswand des Kanals bzw. der Bohrung die Innenfläche des membranartigen Wandteils bildet, eignet sich besonders zur nachträglichen Anbringung an einem bereits vorhandenen Drucksystem. Sie erlaubt außerdem eine sehr einfache Befestigung des Meßwertaufnehmers mit Hilfe eines den betreffenden Bauteil des Drucksystems einseitig umgreifenden Klemmbügels, welcher sich an der dem membranartigen Wandteil gegenüberliegenden Seite des Bauteils abstützt.

Gemäß einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Druckraum eine nach außen gerichtete Bohrung auf und erstreckt sich die Außenfläche des membranartigen Wandteils senkrecht zur Achse dieser Bohrung. Eine solche Ausführung ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das betreffende Drucksystem ein Winkelstück enthält, in dem zwei aufeinander senkrecht stehende Druckbohrungen ineinander übergehen.

Im letztgenannten Falle kann, nach einem weiteren Erfindungsmerkmal, mit Vorteil die nach außen weisende Bohrung als Sackbohrung ausgebildet sein und der Boden der Sackbohrung die Innenfläche des membranartigen Wandteils bilden. Man erhält dann einen membranartigen Wandteil beliebiger Stärke mit paralleler Innen- und Außenfläche mit dem definierten elastischen Verhalten einer eingespannten kreisrunden Platte.

Abweichend hievon, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die nach außen weisende Bohrung eine zu ihr senkrechte Außenfläche des betreffenden Bauteils des Drucksystems durchsetzen und kann der membranartige Wandteil als die Bohrung nach außen abschließende, an der Außenfläche des Bauteils abdichtend befestigte, flexible Scheibe od. dgl. ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß die membranartigen Wandteile aus speziell

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für diesen Zweck geeignetem Material und unter genauer Einhaltung der vorgesehenen Wandstärke und Außenabmessungen serienmäßig vorgefertigt werden können.

Erfindungsgemäß kann dabei die flexible Scheibe od. dgl. an der Außenfläche des Bauteils angeschweißt oder angeklebt sein. Für die Wahl der Befestigungsart ist natürlich in erster Linie der in dem betreffenden Drucksystem maximal auftretende Innendruck maßgeblich.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die flexible Scheibe od. dgl. an der Außenfläche des Bauteils auch mittels Schrauben befestigt sein. Eine weitere vorteilhafte Befestigungsweise besteht schließlich nach der Erfindung darin, daß die flexible Scheibe od. dgl. mit dem Bauteil durch Bördeln verbunden ist.

Eine weitere Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem Bauteil mit dem Druckraum zumindest eine zum Druckraum hin verlaufende, als Sockloch ausgebildete Aufnahmebohrung vorgesehen ist, deren Boden mit der Umfangswand des Druckraumes den membranartigen Wandteil bildet und in die der Meßwert aufnehmer, z.B. eine Lastmeß/.elle, einsetzbar ist.

Die Ausrüstung des jeweiligen Leitungssystems in diesem Sinne beschränkt sich im wesentlichen auf die Anbringung einer oder mehrerer Aufnahmebohrungen an den jeweils geeignetsten Stellen des druckführenden Systems. Da der die Aufnahmebohrung aufweisende Bauteil ständig an der druckführenden Leitung verbleibt, kann es niemals zu Dichtschwierigkeiten oder durch Metallspäne verursachte Störungen im Leitungssystem kommen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Boden der Aufnahmebohrung eben und weist der Meßwertaufnehmer eine am Boden anliegende ebene kühlfläche auf. Auf diese Weise ist eine einwandfreie Übertragung der elastischen Bewegungen der Membrane auf den Meßwertaufnehmer gewährleistet;, und zwar unabhängig davon, ob die an der Membrane auftretende Kraft oder ihre Durchbiegung gemessen wird.

iTach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aufnahmebohrung bzw. -bohrungen an einem in die Leitung eingesetzten oder an diese angeschlossenen, vorzugsweise mit

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der Leitung verschraubten Adapter vorgesehen ist "bzw. sind. Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung kommt vor allem für Motoren in Frage, die vom Hersteller noch nicht zum Testen des Einspritzleitungssystemsausgerüstet sind. Bei der erstmaligen Druckmessung wird dieser Adapter in das Einspritzsystem eingeschraubt, um dort für spätere Tests zu verbleiben. Da es sich bei einem solchen Adapter um einen in Serienfertigung billig herstellbaren Bauteil handelt, entstehen durch diese Ausrüstung keine nennenswerten Mehrkosten. Um in jeder Stellung des Adapters eine gute Zugänglichkeit der Aufnahmebohrung zum Einsetzen des Meßwertaufnehmers zu gewährleisten, empfiehlt sich die Anbringung mehrerer, gleichmäßig am Umfang des Adapters verteilter Aufnahmebohrungen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Aufnahmebohrung bzw. können die Aufnahmebohrungen an einem Anschlußbauteil der Leitung, z.B. an einem Anschlußnippel einer Einspritzpumpe vorgesehen sein. Diese Anordnung ist dann von Vorteil, wenn sie zur serienmäßigen Grundausstattung des Motors gehört.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist es besonders vorteilhaft, wenn der Druckraum des die Aufnahmebohrung bzw. -bohrungen aufweisenden Bauteils einen gegenüber dem übrigen Leitungsquerschnitt vergrößerten Innendurchmesser aufweist. Man kann auf diese Weise eine größere Flexibilität der Membrane und damit eine erhöhte Empfindlichkeit dex* Meßanordnung erreichen.

Gemäß einer besonders vereinfachten Ausführungsform der Erfindung weist die Leitung selbst eine oder mehrere Aufnahmebohrungen auf. Die üblichen großen Wandstärken von Einspritzleitungen lassen die Anbringung von Aufnahmebohrungen mit . ausreichender Tiefe auch an Leitungen mit verhältnismäßig kleinem Außendurchmesser zu* Der besondere Vorteil dieser Ausbildung liegt nicht nur in dem minimalen Bearbeitungsaufwand sondern auch darin, daß die Einspritzleitungen im allgemeinen die am besten zugänglichen Bauteile des Einspritzsystems darstellen. Damit wird die Anbringung und Abnahme der Meßwertaufnehmer noch weiter vereinfacht und erleichtert.

Erfindungsgemäß kann weiters der die Aufnahmebohrung bzw. -bohrungen aufweisende Bauteil bzw. die Leitung an der der

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Aufnahmebohrung gegenüberliegenden Seite ein z.B. als konische Vertiefung ausgebildetes Widerlager aufweisen, an dem der eine Arm eines den Bauteil bzw. die Leitung einseitig umfassenden Klemmbügels angreift, dessen anderer Arm den Meßwertaufnehmer trägt. In diesem Fall ist die Aufnahmebohrung als glatte zylindrische Sackbohrung ausgeführt, in die der ebenfalls glatte zylindrische Kopf des Meßwertaufnehmers eingesteckt wird. Neben der vereinfachten Bearbeitung hat dies auch den Vorteil, daß sich die vom Meßwertaufnehmer ausgehende Meßleitung nicht verwinden kann, wie dies bei unsachgemäßer Handhabung bei einschraubbaren Meßwertaufnehmern der Fall sein könnte.

Um sicherzustellen, daß die Aufnahmebohrung bei ausgebautem Meßwertaufnehmer nicht verschmutzt und außerdem die Membrane gegen Beschädigungen von außen und nachteilige Folgen der dauernden Wechselbeanspruchung geschützt wird, weist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Aufnahmebohrung ein Innengewinde auf, in das wahlweise der Meßwertaufnehmer oder eine Verschlußschraube einschraubbar ist, deren innere Stirnfläche am Boden der Aufnahmebohrung anliegt. Auf diese Weise wird die. Membrane nach außen hin abgestützt und am dauernden Mitschwingen mit den Druckimpulsen in der Leitung verhindert.

Eine vorteilhafte Möglichkeit, das elastische Verhalten der Membrane und damit die Meßgenauigkeit der Einrichtung noch zu verbessern, besteht gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal darin, daß der Bauteil an der der Aufnahmebohrung gegenüberliegenden Seite eine mit der Aufnahmebohrung gleichachsige, den Druckraum durchsetzende Sackbohrung ausseist, deren ebener, vorzugsweise eine umfangsseitige Abrundung aufweisender Boden die Innenfläche der Membrane bildet, und die durch einen Stopfen od. dgl. nach außen hin dicht verschlossen ist. Die zwisehen dem Boden der Aufnahmebohrung und dem Boden der gegenüberliegenden Sackbohrung gebildete Membrane erhält dadurch die Form einer kreisrunden Platte mit einem definierten elastischen Verhalten. Durch eine Abrundung am Umfang der Membrane wird dem Entstehen von Spannungsrissen vorgebeugt. Die Abdichtung der Sackbohrung nach außenhin kann durch Einpressen eines glatten zylindrischen Stopfens mit gegenüber der Sackbohrung vergrößertem, einen

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Preßsitz gewährleistenden Durchmesser erfolgen. Bei extrem hohen Einspritzdrücken empfiehlt es sich, die Sackbohrung durch einen eingeschraubten Gewindestopfen zu verschließen.

Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Stopfen an der äußeren Stirnseite eine das Widerlager für den den Meßwert aufnehmer tragenden Klemmbügel bildende, zentrische konische Vertiefung aufweisen. Es kann dann auch bei der Verwendung von Meßwertaufnehmern mit Klemmhalterung das verbesserte elastische Verhalten der Membrane genutzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Atisführungsform, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie ΙΊ-ΙΙ in Fig. .1; Fig. 3 einen Längsschnitt einer anderen Aus führung π form; Fig. 4- einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels; Fig. 5 einen Axialschnitt eines weiteren Ausführungπ~ beispiels; Fig. 6 eine andere Ausführungsform, gleichfalls im Axialschnitt; Fig. 7 einen Axialschnitt einer weiteren Gestaltungsform, Fig. 8 eine Draufsicht der Einrichtung in teilweiser Schnittdarstellung nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7» Fig. 9 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform und Fig. 10 dazu einen Schnitt gemäß der Schnittlinie X-X in Fig. 9. ■-.-■'

Aus den Fig. 1 und 2 ist ein Abschnitt eines Bauteils eines Drucksystems, dessen Innendruck bestimmt werden soll, ersichtlich. Beispielsweise handelt es sich um eine Einopritzleitung eines Dieselmotors mit axialer zylindrischer Druckbohrung 2. Der Bauteil 1 weist an der Außenseite eine z.B. eingefräste Ausnehmung 3 auf, deren Bodenfläche 4- parallel zur Achse 5 der Druckbohrung 2 verläuft. Im dargestellten Falle ist diese Bodenfläche 4- eine ebene Fläche. Abweichend hievon, kann diese Bodenfläche 4 aber auch eine beliebige Krümmung aufweisen.

Durch die Ausnehmung 3 wird im Bereich zwischen der Druckbohrung 2 und der Bodenfläche 4- ein unter den Innendruck nach Art einer Membrane elastisch verformbarer Wandteil G mit verringerter Wandstärke gebildet. Zur Ermittlung des Druckes in

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der Drucktohrung 2, beispielsweise bei der routinemäßigen Überprüfung des Einspritzsystems eines Dieselmotors, wird ein Meßwertaufnehmer 7» welcher elastisch-mechanische Veränderungen an dem mebranartigen Wandteil 6 zu registrieren gestattet, z. B. eine Lastmeßzelle, im Bereich des Wandteils 6 an die Bodenfläche 4 der Ausnehmung 3 angesetzt. Eine in der Zeichnimg nicht dargestellte Halterung sorgt für die vorübergehende Fixierung des Meßwertaufnehmers 7 an dem Bauteil 1. Die vorübergehende Befestigung des Meßwertaufnehmers 7 kann beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Klemmbügels erfolgen, der den Bauteil 1 einseitig umgreift, an seinem einen Arm den Meßwertaufnehmer 7 trägt und sich mit obm anderen Arm an der der Ausnehmung 3 gegenüberliegenden Seite des Bauteils 1 abstützt.

Da sich im Bereich des membranartigen Wandteils 6 unter dem Innendruck in der Druckbohrung 2 weitaus größere elastische Verformungen als bei einer Leitung mit vollem Querschnitt einstellen, wird eine wesentlich höhere Empfindlichkeit der Meßanordnung gegenüber jenen bekannten Einrichtungen erreicht, welche den Leitungsdruck aus der Dehnung der vollwandigen Leitung zu bestimmen gestatten. Außerdem erfordert der Ein- und Ausbau des Meßwertaufnehmers keinerlei Fachkenntnisse und geht rasch und mühelos vor sich.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Bauteil 1¹ handelt es sich um ein zu dem betreffenden Drucksystem gehöriges Winkelstück, welches zwei einander rechtwinkelig kreuzende Druckbohrungen 2, 2' enthält, von denen die eine 2' als Sackbobrung ausgeführt ist. An dem Winkelstück 1' ist eine Aussparung ?.' angearbeitet, z.B. eingefräst, deren Bodenfläche 4' auf dio Achse 5¹ der Sackbohrung 2¹ senkrecht steht. Der membranartige Wandteil 6', der hier zwischen dem Boden der Sackbohrung 2' und der Bodenfläche 4¹ gebildet ist, besitzt die Form einer kreisrunden Platte mit definiertem elastischen Verhalten. Der Boden der Sackbohrung 2¹, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel ebenflächig ist, könnte auch eine beliebige Wölbung aufweisen.

Aus Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 3 ersichtlich. Auch hier handelt es sich um ein Winkelstück 1" mit zueinander senkrechten Bohrungen

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2 und 2", wobei jedoch, die Bohrung 2" die zu ihrer Achse 5" senkrechte Außenfläche ^zl·" eines Fortsatzes 8 des Winkelstücks 1" durchsetzt. Die Bohrung 2" ist durch eine an der Außenfläche 4" abdichtend befestigte flexible Scheibe 6" abgeschlossen, welche den membranartigen Wandteil bildet. Im dargestellton Fall ist die Scheibe 6" mit dem Fortsatz 8 durch eine Ringschweißnaht 9 hermetisch dicht verbunden. Der besondere Vorteil der Aiinbildung nach Fig. 4- liegt darin, daß für die flexible Scheibe 6" das jeweils geeignetste Material ausgewählt und sowohl die Wandstärke als auch die äußeren Abmessungen der Scheibe 6" mit großer Genauigkeit eingehalten werden können.

Aus Fig. 5 ist ein Adapter 11 ersichtlich, der an seinem einen Ende einen mit Außengewinde 12 versehenen Anschlußßtiitzen 15 aufweist und am anderen Ende als Gewindehülse mit Innengewinde 14 ausgebildet ist. Der Adapter 11 weist einen Druckrnum in Form einer axialen, nach beiden Enden hin konisch fach erweiternden Bohrung I5 auf. Er wird als Zwischenstück oder /Vnschlußstück in ein vorhandenes druckführendes Leitungssystem, z.B. eine Einspritzleitung, deren Innendruck ermittelt werden soll, abdichtend eingeschraubt und verbleibt sodann für spätere Messungen in dem betreffenden, in der Zeichnung jedoch nicht dargestellten Leitungssystem.

Der Adapter 11 besitzt eine quer zur axialen Bohrung I5 verlaufende, als Sackloch ausgebildete Aufnahmebohrung 16, deren ebenflächiger Boden I7 mit der Bohrung I5 eine vom Innendruck des betreffenden Leitungssystems "beaufschlagte, innen gewölbte Membrane 18 bildet. Die Aufnahmebohrung 16 besitzt ein Innengewinde, in welches ein mit Außengewinde 19 versehener Meßwertaufnehmer, z.B. eine Lastmeßzelle 20 einschraubbar ist, deren Fühlfläche am Boden 17 der Membrane 18 anliegt. Die Lastmeßzelle 20 wird nur während der Messung in die Aufnahmebohrung 16 eingeschraubt. Sie steht über die Meßleitungen 21 mit einer nicht dargestellten Auswerte- und Anzeigeeinrichtung in Verbindung.

Die Membrane 18 erfährt bei Vorhandensein eines Innendruckes in der Leitung eine elastische Durchbiegung, die von der Lastmeßzelle 20 registriert wird. Die von der Lastmeßzelle erfaßte Kraftanderung ist dabei weitgehend proportional der

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Druckänderung im Leitungssystem. Man iann daher mit dieser Einrichtung sowohl zeitliche Druckverläufe als auch einzelne markante Druckimpulse erfassen, die "bei einem bestimmten Druckniveau abgegeben werden. Für Testzwecke, z.B. des Einspritzüystems eines Dieselmotors, interessiert in den meisten !fällen nicht der gesamte zeitliche Druckverlauf, sondern es genügt im allgemeinen die Erfassung von Druckimpulsen und deren Relation zur jeweiligen Winkellage der Kurbelwelle des Motors. Man kann hieraus wichtige Rückschlüsse auf die Einstellung und den Erhaltungszustand der Einspritzpumpe und ihrer Regeleinrichtungen ziehen und den Einfluß der Motordrehzahl auf den Einspritzvorgang beobachten.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die Aufnahmebohrung 16 für die Lastmeßzelle 20 an einem integrierenden Bauteil des betreffenden Leitungssystems, im dargestellten Fall an einem Anschlußnippel 22 einer Einspritzleitung vorgesehen, der mit seinem Außengewinde 23 in die zugehörige Gewindebohrung 24 einer Einspritzpumpe 25 eingeschraubt ist. Die den Druckraum bildende axiale Bohrung 15 des Anschlußnippels 22 weist hier im Bereich der Membrane 18 einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 15' auf. Die Membrane 18 erhält dadurch eine größere Flexibilität, die zu einer größeren Empfindlichkeit der Meßeinrichtung führt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 ist eine glatte, zylindrische Aufnahmebohrung 16 an einem gegenüber der Normalausführung etwas verlängerten Schaft 26 eines Anschlußnippels 27 der Einspritzleitung 28 vorgesehen. Die Befestigung des Anschlußnippels 27 an dem betreffenden Bauteil des Einspritzsystems, z.B. einer Einspritzdüse, erfolgt in bekannter Weise mittels einer Überwurfmutter 29·

An der der Aufnahmebohrung 16 gegenüberliegenden Seite des Anschlußnippels 27 weist der Schaft 26 ein im vorliegenden Fall von einex* konischen Vertiefung 30 gebildetes Widerlager auf, in welches die Spitze einer Druckschraube y\ eingreift, die in den einen Arm 32 eines Klemmbügels 33 eingeschraubt ist, dessen gegenüberliegender Arm 34- die Lastmeßzelle 20 trägt, die in diesem Fall mit ihrem glatten, zylindrischen Kopf 35 in die Aufnahmebohrung 16 eingreift. Diese letztgenannte Aus-

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führung zeichnet sich durch ihren minimalen Bearbeitungsaufwand und die leichte Handhabung bei der Anbringung der Lastmeßzelle 20 aus.

Aus den I¹Ig. 9 und 10 ist eine modifizierte Ausführungsform der in Fig. 6 dargestellten Einrichtung ersichtlich. Hier weist der Anschlußnippel 22 an der der Aufnahmebohrung 16 gegenüberliegenden Seite eine zur Aufnahmebohrung 16 koaxiale Sackbohrung 36 auf, welche durch den Druckraum 15' hindurchgeht und die einen ebenen Boden 37 besitzt, welcher die Innenfläche der Hembrane 18 bildet. Dadurch erhält die Membrane die Form einer kreisrunden Platte mit einem definierten, elastischen Verhalten. Zur Vermeidung eventueller Spannungsrisse empfiehlt sich eine Abrundung am Umfang der Membrane

Die Sackbohrung 36 ist nach außenhin durch einen eingepreßten glatten zylindrischen Stopfen 38 dicht verschlossen. Für den Fall, daß an Stelle einer einschraubbaren Lastmeßzelle 20 eine Klemmbügelhalterung des Meßwertaufnehmers älmlich der Anordnung nach Fig. 7 und 8 vorgesehen wird, weist der Stopfen 38 an seiner äußeren Stirnseite eine zentrische konische Vertiefung 39 auf, welche das Widerlager für die Druckschraube des den Meßwertaufnehmer tragenden Klemmbügels bildet.

Abweichend von den hier gezeigten und beschriebenen Ausführung sformen können im Rahmen der Erfindung Wandteile mit verringerter Wandstärke und mit dem Verhalten einer elastischen Membrane auch an anderen Bauteilen von Drucksystemen, beispielsweise an Anschlußnippeln oder eigens angefertigten Adaptern vorgesehen werden.

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Leerseite

Claims

26A9358 Patentansprüche ;

1. Einrichtung zur Erfassung des Innendruckes in einem Drucksystem, insbesondere einer Einspritzleitung, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckraum (2,2*,2", 5) des Drucksystems an wenigstens einer Stelle durch oinen vom Innendruck nach Art einer Membrane elastisch verformbaren Wandteil (6,6',6") mit verringerter Wandstärke begrenzt ist, an dessen Außenseite ein elastisch-mechanische Veränderungen an dem membranartigen Wandteil erfassender Meßwertaufnehmer (7) ansetzbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der membranartige Wandteil (6,6') durch eine Ausnehmung (3»3') an der Außenseite der den Druckraum (2,2') umgebenden Wandung, z.B. einer Druckleitung, gebildet ist (Fig. 1 bis 3).

3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum ein Kanal bzw. eine Bohrung (2) mil; z.B. kreisrundem Querschnitt ist und sich die Außenfläche (4) des membranartigen Wandteils (6) parallel zur Achse (5) des Kanals bzw. der Bohrung (2) erstreckt (Fig. 1,2).

4-, Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß

der Druckraum eine nach außen gerichtete Bohrung (2¹) aufweist und sich die Außenfläche (4¹) des membranartigen Wandteils (6¹) senkrecht zur Achse (5¹) dieser Bohrung (2') erstreckt (Fig. 3,4).

5· Einrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisende Bohrung (2¹) als Sackbohrung ausgebildet ist und der Boden der Sackbohrung die Innenfläche des membranartigen Wandteils (6¹) bildet (Fig. 3)·

6. Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisende Bohrung (2") eine zu ihr senkrechte Außenfläche (4-") des betreff enden Bauteils "(1") des Drucksystems durchsetzt und der membranartige Wandteil (6") als die.Bohrung (2") nach außen abschließende, an der Außenfläche (4-¹·) des Bauteils (1") abdichtend befestigte, flexible Scheibe od. dgl.-ausgebildet ist (Fig. 4-).

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OBlGlNAL INSPECTED

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Scheibe (6") od. dgl. an der Außenfläche (4") des Bauteils (1") angeschweißt oder angeklebt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die. flexible Scheibe (6") od. dgl. an der Außenfläche (4") des Bauteils (1") mittels Schrauben befestigt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Scheibe (6") od. dgl. mit dem Bauteil (1") durch Bördeln verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem Bauteil (11,22,27,28) mit dem Druckraum

(15) zumindest eine zum Druckraum hin verlaufende, als Sackloch ausgebildete Aufnahmebohrung (16) vorgesehen ist, deren Boden (17) mit der Umfangswand des Druckraumes (1J?) den membranartigen Wandteil (18) bildet, und in die der Meßwertaufnehmer, z.B. eine Lastmeßzelle (20), einsetzbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (17) der Aufnahmebohrung (16) eben ist und der Meßwertaufnehmer eine am Boden (17) anliegende ebene 3?ühlf lache aufweist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung bzw. -bohrungen (16) an einem in die Leitung eingesetzten oder an diese angesohlossenen, vorzugsweise mit der Leitung verschraubten Adapter (11) vorgesehen ist bzw. sind (IPig. 5) ·

13. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung bzw. -bohrungen (16) an einem Ajaschlußbauteil der Leitung, z.B. an einem Anschlußnippel (22) einer Einspritzpumpe (25)1 vorgesehen ist bzw. sind (1'¹Ig. 6).

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum des die Aufnahmebohrung bzxir. -bohrungen (16) aufweisenden Bauteils (22) einen gegenüber dem übrigen Leitungsquerschnitt vergrößerten Innendurchmesser aufweist (JTig. 6),

15» Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung selbst eine oder mehrere Aufnahmebohrungen

(16) aufweist.

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16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 Ms 15» dadurch gekennzeichnet, daß der die Aufnähmet»ohrung bzw. -bohrungen (16) aufweisende Bauteil (27) bzw. die Leitung (28) an der der Aufnahmebohrung (16) gegenüberliegenden Seite ein z.B. als konische Vertiefung (30) ausgebildetes Widerlager aufweist, an dem der eine Arm (22) eines den Bauteil (27) bzw. die Leitung (28) einseitig umfassenden KlemmbügelB (33) angreift, dessen anderer Arm (34) den Meßwertaufnehmer (20) trägt (Fig.. 7 und 8).

17· Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15? dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (16) ein Innengwinde aufweist, in das wahlweise der Meßwertaufnehmer (20) oder eine Verschlußschraube einschraubbar ist, deren innere Stirnfläche am Boden (17) der Aufnahmebohrung (16) o.Ti.l:iogt.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 und 16, 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (22) an der el or Aufnahmebohrung (16) gegenüberliegenden Seite eine mit der Aufnahmebohrung gleichachsige, den Druckraum (15*) durchsetzende Sackbohrung (36) aufweist, deren ebener, vorzugsweise eine umfangsseitige Abrundung aufweisender Bodmr (37) die Innenfläche der Membrane (18) bildet und die durch einen Stopfen (38) od. dgl. nach außenhin dicht verschlossenist (Fig. 9, 10).

19· Einrichtung nach den Ansprüchen 16 und 18, dadurch goknimzeichnet, daß der Stopfen (38) an der äußeren Stirnnoito eine das Widerlager für den den Meßwert aufnehmer (20) tragenden Klemmbügel (33) bildende, zentrische konische Vertiefung (39) aufweist.

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