DE3109232A1

DE3109232A1 - "druckgeber"

Info

Publication number: DE3109232A1
Application number: DE19813109232
Authority: DE
Inventors: Orvar 72460 Västerås Dahle; Bertil Johannes 73040 Kolbäck Hoffman; Jan Dipl.-Ing. 72231 Västerås Nordvall; Sture 72227 Västerås Siby; Åke 72212 Västerås Widehn
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1982-01-07
Also published as: DE3109232C2; FI810808L; SE8002137L; FI71616B; SE438051B; NO155073B; NO155073C; NO810917L; JPS56147033A; US4408496A; FI71616C

Description

Patentanwalt und Rechtsanwalt
Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Joachim B ο e c k e r

6 Frankfurt/Main 1

Rathenauplatz2-8 ß/t 20 897 P

Telefon: (0611) *282355 Telex: 4189 066 itaxd

ASEA Aktiebolag, Västeras/Schweden Druckgeber

Die Erfindung betrifft einen Druckgeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruches t.

Eine derartige Druckmessung, insbesondere die Messung des Druckes oder der Druckänderungen in einer schwierigen Umgebung, beispielsweise bei Temperaturen bis ca. 45O⁰C, stellt hohe Ansprüche an die Meßanordnung. Ein schwieriger Anwendungsfall ist beispielsweise die kontinuierliche Messung des Zylinderdruckes bei Dieselmotoren.

Bekannte Lösungen dieses Problems haben den Nachteil, daß man gezwungen ist, entweder den Meßkörper selbst gegen den Wärmestrom zu isolieren, was eine relativ große und teure Anordnung erfordert, oder den Geber mit Luft oder Wasser zu kühlen, was eine unerwünschte Komplikation darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckgeber der eingangs genannten Art zu entwickeln, der unter den eingangs genannten Bedingungen zu arbeiten vermag und dessen Aufbau und Anwendung relativ einfach sind.

/5

130081/0600

9. Febr. 1981 B/t· 20 897 ρ

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Druckgeber nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die druckerfassende Platte steht über einen Kanal mit der Meßstelle, beispielsweise einem Motorzylinder, in Verbindung.

Durch die senkrechte Anordnung des Meßelementes senkrecht zum Wärmefluß und der entsprechenden Umlenkung der auf die Platte (4) wirkenden Druckkraft ist der Einfluß des Temperaturgradienten auf das Meßergebnis vernachlässigbar. Man vermeidet auf diese Weise die Notwendigkeit, den Geber wärmeisolieren zu müssen. Außerdem wird man das kraftmessende Glied zweckmäßigerweise auch zentralsymmetrisch zur Hauptachse des Wärmeflusses anordnen. Durch die Erfindung wird also erreicht, daß die einzelnen Teile des kraftmessenden Gliedes praktisch alle dieselbe Temperatur haben..

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Gebers gemäß der Erfindung,teilweise im Längsschnitt,

130061/0608

"- 9. Febr. 1981 .;. B/t 20 897 P

Fig. 2 die druckerfassende Platte des Druckgebers

gemäß Figur 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3a und Fig. 3b das kraftmessende Glied des Druckgebers gemäß Figur 1 in zwei Ansichten

und in vergrößertem Maßstab, Fig. 3c eine Meßkurve für einen Druckgeber der hier beschriebenen Art.

Figur 1 zeigt einen Druckgeber zur kontinuierlichen Messung des Zylinderdruckes in Dieselmotoren. Der Druckgeber enthält einen mit einem Zylinderraum in Verbindung stehenden Kanal 1. Der Kanal ist am inneren, druckgeberseitigen Ende mit einer den Kanal abdichtenden Platte A versehen, bei der es sich beispielsweise um eine runde, mit einem zentralen Zapfen 5 versehene Platte handeln kann, die aus einem Stück mit einem Sitzkörper 2 besteht. Der Druck im Zylinderraum des Dieselmotors wird über den Kanal 1 auf die druckerfassende Platte 4 und über ein kraftübertragendes Glied 8 auf ein kraftmessendes Glied 9 übertragen. Das kraftübertragende Glied ist derart aufgebaut, daß es die Kraft, die von der Platte 4 auf das kraftübertragende Glied 8 ausgeübt wird, mit einer Richtungsänderung von 90 zur Einwirkung auf das kraftmessende Glied 9 bringt. Dabei wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zugleich die von der Platte 4 auf das kraftübertragende Glied 8 ausgeübte Druckkraft in eine auf das kraftmessende Glied 9

/7

130061/0608

9. Febr. 1981 B/t 20 897 P

wirkende Zugkraft umgewandelt. Indessen ist diese Umwandlung von Druck- in Zugkraft für die Erfindung nicht wesentlich. Wesentlich ist vielmehr die Richtungsumlenkung der Kraft um 90°, d. h. in eine Ebene, die senkrecht zum Wärmefluß in dem Druckgeber liegt. Dieser Wärmefluß verläuft bei dem Druckgeber nach Figur 1 von links nach rechts im Sinne der Figur.

Figur 1 zeigt eine zweckmäßige Ausführungsform des kraftübertragendes Gliedes 8, welches aus einem plattenartigen Block besteht, der zwei planparallele Seiten hat, wie sie in Figur 1 erkennbar sind und von denen die eine vor und die andere hinter der Zeichenebene liegt. Durch diesen Block verlaufen die in Figur 1 erkennbaren drei senkrecht zur Zeichenebene gerichteten Kanäle. An seiner dem kraftmessenden Glied zugewandten Seite ist das Glied 8 mit einer Ausnehmung versehen, die im gezeigten Fall halbkugelförmig ist. Das in Figur 1 gezeigte kraftübertragende Glied hat also im wesentlichen die Form des Großbuchstabens M, wobei der Verbindungspunkt zwischen den beiden Schrägstrichen des M genauso weit nach unten

Außenreicht wie die unteren Enden der beiden*\schenkel des M. Auf diese Weise wird die Druckkraft von der Platte A im Verbindungspunkt der beiden "Schrägstriche" des M in das kraftübertragende Glied eingeleitet. Natürlich können die Schrägstriche des M sich auch bereits in einem Abstande von der Platte 4 treffen, wobei dieser Abstand durch einen zusätzlichen kraftübertragenden Steg überbrückt wird. Das kraftübertragen-

/8

130081/060$

,·;.' „","-: .' . .: 9. Febr. 1981 »'-■;-": : - : : : B/t 20 897 P

de Glied wirkt auf ein kraftmessendes Glied 9, beispielsweise einen magnetoelastischen Geber der in der DE-PS 9fr beschriebenen Art. Bei dem kraftmessenden Glied 9 kann es sich auch um andere ähnliche, in der Technik bekannte Systeme handeln, wie z, B. Dehnungsmeßgeber (Drahtdehnungsgeber). Diese Meßglieder sollen so ausgeführt, sein, daß sie hohen Temperaturen, beispielsweise bis zu 45O°C, die bei Dieselmotoren vorkommen können, standhalten. Das Außenteil 11 des kraftübertragenden Gliedes 8 ist im Sitzkörper 2 befestigt. Das Mittelteil des kraftübertragenden Gliedes 8 ist - wie bereits angedeutet - in der Mitte der Platte h an einem darin angebrachten Zapfen 5 befestigt. Die beiden genannten Verbindungen werden zweckmäßigerweise durch Schweißen oder Hartlöten hergestellt.

Der Druckgeber umfaßt einen heißen Teil, der aus dem Sitzkörper mit Druckanschluß, der druckerfassenden Platte, dem kraftübertragenden Glied und dem kraftmessenden Glied 9 besteht, sowie einen kalten Teil 13, der über einen wärmeisolierenden Körper 14 mit dem heißen Teil verbunden ist. Der kalte Teil umfaßt passive Elektronikbauteile und Kabelanschlüsse und 1st vorzugsweise mit KUhlflanschen versehen. Der wärmeisolierende Körper 14 'ist über eine Schutzkappe 15 fest mit dem Sitzkörper 2 verbunden.

Figur 2 zeigt eine spezielle Ausführung des Sitzkörpers 2 mit der druckerfassenden Platte A, Der Teil der Platte h,

/9

130061/0608

·.;. .ΓΓ^:: . ^;" 1 9. Febr. 1981

; ·..--..- . ■ *:. . B/t 20 897 ρ

der auf den Hohlraum 7 gerichtet ist, in den der Kanal 1 mündet, und die diesen Hohlraum umschließenden Wände sind mit einem wärmebeständigen, wärmeisolierenden Material 16, z. B, einem keramischen Material belegt. Dieses keramische Material bewirkt, daß die starke Temperaturpulsation des kraftmessenden Teils 9 beseitigt bzw. vermindert wird, die sonst aufgrund der starken Teraperaturschwankungen im Hohlraum auftreten würde, welche durch die schnellen adiabatischen Druckschwankungen im Kanal 1 verursacht werden.

Figur 3 zeigt ein Beispiel für eine geeignete Ausführung des kraftmessenden Gliedes 9. Figur 3a zeigt das kraftmessende Glied von vorn und Figur 3b von der Seite. In bekannter Weise ist das Glied 9 mit Löchern 17 versehen, wobei zwei diagonal zueinander angeordnete Löcher die Erregerwicklung und die beiden anderen diagonal zueinander angeordneten Löcher die Meßwicklung aufnehmen. Da das druckübertragende Glied 8 Druckraft in Zugkraft umwandelt, was eine schlechte Linearität des Ausgangssignals zur Folge hat, ist das kraftmessende Glied mit zwei Schlitzen 1:8 versehen, die in an sich bekannter Weise das Verhältnis zwischen Zugbeanspruchung in Arbeitsrichtung und Druckbeanspruchung in Querrichtung hierzu in bekannter Weise derart beeinflussen, daß sich ein möglichst lineares Ausgangssignal ergibt. Eine solche Maßnahme ist bekannt aus der DE-OS 27 56 701. Figur 3c zeigt Beispiele von Meßkurven, wobei die voll ausgezogene Kurve diejenige ist, der man so nahe- wie möglich kommen möchte.

/10

130061/0608

9. Febr. 1981 B/t 20 897 P

Die vorstehend beschriebene Erfindung kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankes in vielfacher Weise variiert werden.

130061/0608

Claims

Patentansprüche?

1.^Druckgeber, vorzugsweise zur dynamischen Druckmessung wie beispielsweise des Zylinderdrucks von Dieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der: Druckgeber eine druckerfassende Platte (4), die permanent an einem Sitzkörper (2) befestigt ist oder aus einem Stück mit dem Sitzkörper (2) gefertigt ist, enthält, daß ein an der Platte (4) und dem Sitzkörper (5) fest angeschlossenes, kraftübertragenes Glied (8) vorhanden ist, welches an seinem der Platte (4) abgewandten Ende ein kraftmessendes Glied (9) trägt, welches derart angeordnet ist, daß es im wesentlichen senkrecht zur Hauptrichtung des Wärmeflusses im Druckgeber liegt, und daß das kraftübertragenüeGlied (8) die auf die Platte (4) wirkende Druckkraft in eine auf das kraftmessende Glied (g) wirkende Kraft umlenkt, die im wesentlichen senkrecht zur Hauptrichtung des Wärmeflusses im Druckgeber gerichtet ist.

2. Druckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftübertragende Glied (8) die auf die Platte (4) ausgeübte Druckkraft in eine auf das kraftmessende Glied (9) wirkende Zugkraft umwandelt.

3. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftmessende Glied.zentralsymmetrisch zur Hauptachse des Wärmeflusses liegt,

130Ό31/0608

/2

Ί. 2 - ' ·"■'.- ρ 31 09 231.

310923Ζ

NACHG SREICHTj

4. Druckgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftübertragende Glied (8) im wesentlichen die Form des Großbuchstabens M hat, daß die Außenschenkel des M an den Sitzkörper (2) angeschlossen sind, daß der Punkt, an dem die "Schrägstriche" des M zusammentreffen, an den Mittelpunkt der Platte (4) angeschlossen ist und daß das'kraftmessende Glied (9) zwischen den oberen Spitzen des (V\ befestigt ist.

5. Druckgeber nach Anspruch A, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt, an dem die "Schrägstriche" des fy/\ zusammentreffen, etwa auf gleicher Höhe, wie die unteren Enden der Außenschenkel des M liegen.

6. Druckgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (4) an ihrer zum Druckmittel gerichteten Seite mit einem wärmeisolierenden Belag (16) aus beispielsweise keramischen Material versehen ist.

7. Druckgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftmessende Glied (9) ein magnetoelastischer Geber ist.

8. Druckgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftmessende Glied (9) ein Element mit einem Dehnungsmeßgeber des Hochtemperaturtyps ist. ._

130061/0608

"9. Febr. 1981 „:.B/t 20 897· P

9. Druckgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem warmen Teil, der u. a. das kraftmessende Glied umfaßt,und einem kalten Teil (13) mit u, a. Trimmerwiderstand und Kabelanschlüssen besteht, welche beiden Teile über einen wärmeisolie· renden Körper (14) miteinander verbunden sind.

130061/0608