DE3823449A1 - Messeinrichtung zur erfassung des drucks und der temperatur - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Meßeinrichtung zur Erfassung des
Drucks und der Temperatur eines strömenden Mediums nach der Gattung
des Anspruchs 1. Bei einer bekannten Meßeinrichtung sind ein Druck
sensor und ein Temperatursensor in einem Gehäuse untergebracht, das
über eine einzige Bohrung mit dem durch ein Rohr strömenden Medium
verbunden ist. Bei Meßeinrichtungen mit nur einer Bohrung findet
kaum eine Strömung innerhalb des Druckraums des Sensors statt. Dabei
können Temperaturunterschiede zwischen dem zu bestimmenden Medium
und der Umgebung zu Fehlmessungen führen, da die den Drucksensor und
den Temperatursensor tragende Membran über das Gehäuse die Umge
bungstemperatur annimmt.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung mit den kennzeichnenden Merk
malen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine relativ
genaue Erfassung der Temperatur des durch eine Leitung strömenden
Mediums möglich ist. Das Medium innerhalb des Druckraums der Meß
einrichtung hat dieselbe Temperatur wie das strömende Medium in der
Leitung. Da das Medium durch den Druckraum hindurchströmt, ist der
Wärmeübergang zwischen dem Medium und der Membran, auf der der
Drucksensor und der Temperatursensor angeordnet sind, verbessert.
Die durchströmende Menge ist jedoch nicht so groß, daß das Drucksi
gnal merklich verfälscht wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Sensors
möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen die Fig. 1 einen Schnitt durch eine Meßeinrichtung und die
Fig. 2 bis 4 je eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Rohr bezeichnet, durch das ein Medium 11
strömt, dessen Strömungsprofil 12 eingezeichnet ist. Das Rohr 10
kann das Ansaugrohr einer im übrigen nicht dargestellten Brennkraft
maschine sein, durch welches die Ansaugluft strömt, deren Temperatur
und Druck durch eine Meßeinrichtung 13 erfaßt und aufbereitet werden
soll. Hierzu ist der Anschluß 14 des Gehäuses 15 der Meßeinrichtung
13 in eine Öffnung 16 des Rohrs 10 eingeschraubt oder eingesetzt und
mit Hilfe eines Dichtrings abgedichtet. Im Anschluß 14 sind von der
Seite des Rohrs 10 her zwei parallel verlaufende Bohrungen 17, 18
derart eingebracht, daß ein etwa mittiger Steg im Bereich der Achse
des Anschlusses 14 entsteht. Die Wand des von der Strömungsfront 12
des Mediums 11 zuerst erreichten Bohrung 17 schließt etwa bündig mit
der Innenwand des Rohrs 10 ab. Die andere Bohrung 18 ragt in das
Rohr 10 hinein, so daß zwischen den Bohrungen 17, 18 eine Stufe 20
entsteht. Ferner ist von der dem Rohr 10 abgewandten Seite des An
schlusses 14 eine dritte Bohrung 22 eingebracht, die etwa achsgleich
mit dem Anschluß 14 ausgebildet ist. Der Durchmesser der dritten
Bohrung 22 ist so groß, daß diese Bohrung 22 die beiden anderen Boh
rungen 19, 18 gleichzeitig schneidet. Die dritte Bohrung 22 bildet
den eigentlichen Druckraum, der von einer Scheibe 23 abgeschlossen
ist. Die Scheibe 23 weist im Bereich der Bohrung 22 einen als Mem
bran 24 dienenden dünnen Abschnitt auf. Auf dieser Membran 24 sind
auf der dem Druckraum abgewandten Seite ein Drucksensor 25 und ein
Temperatursensor 26 angeordnet. Der Drucksensor 25 kann aus Dehnmeß
streifen oder anderen, aus dem Stand der Technik bekannten, die
Durchbiegung der Membran 24 bestimmenden Meßelemente bestehen. Die
Meßeinrichtung 13 weist ferner in herkömmlich bekannter Weise eine
im Gehäuse 15 angeordnete Elektronik 27 und deren elektrische An
schlüsse 28 auf.
Durch die in das Rohr 10 ragende Bohrung 18 wird der Durchmesser des
Rohrs 10 in diesem Bereich geringfügig verkleinert, was zu einer
höheren Strömungsgeschwindigkeit des Mediums 11 führt. Ferner ist
durch die unterschiedliche Länge der beiden Bohrungen 17, 18 die
Strömungsgeschwindigkeit an der Öffnung der Bohrung 18 höher als an
der Öffnung der Bohrung 17 und damit der Druck kleiner als an der
Bohrung 17. Diese Druckdifferenz bewirkt eine Strömung des Mediums
11 durch die Bohrung 17, die Bohrung 22 und die Bohrung 18. In der
Bohrung 18 entsteht ein sogenannter Strahlpumpeneffekt, der bewirkt,
daß das Medium 11 durch die Bohrung 18 abgesaugt wird. Über die Boh
rungen 17 und 22 strömt entsprechendes Medium nach, so daß das
Medium 11 in der den Druckraum bildenden Bohrung 22 in Bewegung ist
und durch diese hindurchströmt. Dadurch wird erreicht, daß das
Medium 11 im Druckraum dieselbe Temperatur wie das Medium im Rohr 10
hat. Ferner wird durch die permanente Strömung des Mediums 11 im
Druckraum auch der Wärmeübergang zwischen dem Medium 11 und der
Scheibe 23 verbessert.
In den Fig. 2 bis 4 sind unterschiedliche Ausbildungen des An
schlusses 14 für den Strahlpumpeneffekt dargestellt. Bei der Abwand
lung nach Fig. 2 ist gegenüber der Fig. 1 keine Bohrung 22 ausge
bildet. Die Bohrungen 17 a und 18 a enden auf der dem Rohr 10 abge
wandten Seite etwa bündig. Der Druckraum wird durch eine Ausnehmung
30 in der Scheibe 23 im Bereich der Membran 24 gebildet. Die Ausneh
mung 30 ist mit Hilfe eines Dichtrings 31 zu den Bohrungen 17 a, 18 a
hin abgedichtet.
In der Fig. 3 ist im Anschluß 14 eine Bohrung 35 ausgebildet, in
die eine mit Haltern 36 befestigte Hülse 37 eingesetzt ist. Die
Hülse 37 ragt auf der dem Rohr 10 zugewandten Öffnung der Bohrung 35
über diese in das Rohr 10 hinaus, wodurch wiederum der oben ausge
führte Strahlpumpeneffekt erreicht wird.
Ferner ist es auch möglich, wie in Fig. 4 dargestellt, die Wand der
Bohrung 38 des Anschlusses 14 über einen Bereich von 180 Grad abzu
tragen und mittig in die Bohrung 38 senkrecht zur Strömungsfront ei
ne Trennwand 39 einzusetzen, so daß die Bohrung 38 in zwei Bohrungen
38 a und 38 b aufgeteilt wird. Die Trennwand 39 schließt bündig mit
der längeren Wand der Bohrung 38 ab.
Claims (7)
1. Meßeinrichtung (13) zur Erfassung des Drucks und der Temperatur
eines strömenden Mediums (11), insbesondere der im Ansaugrohr einer
Brennkraftmaschine strömenden Ansaugluft, mittels eines Drucksensors
(25) und eines Temperatursensors (26), dadurch gekennzeichnet, daß
in die das Medium (11) führende Leitung (10) mindestens zwei zu dem
Druck- (25) und Temperatursensor (26) führende Leitungen (17, 18)
münden und die Öffnung mindestens einer Leitung (18) in die Leitung
(10) des Mediums (11) ragt, so daß in den Leitungen (17, 18) eine
Druckdifferenz entsteht.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Leitungen (17, 18) parallelverlaufend im Anschluß (14), mit
dem die Meßeinrichtung (13) an die Leitung (10) des Mediums (11)
angeordnet ist, ausgebildet sind.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Leitung (18) mit der in die Leitung (10) des Mediums
(11) ragenden Öffnung in Strömungsrichtung des Mediums (11) gesehen
nach der Leitung (17) angeordnet ist.
4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Öffnung der Leitung (17) fluchtend mit der Innen
wand der Leitung (10) ausgebildet ist.
5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß innerhalb einer ersten, im Anschluß (14) der Meßein
richtung (13) ausgebildeten Leitung (35) eine zweite Leitung (37)
angeordnet ist, deren eine Öffnung sich in der ersten Leitung (35)
und deren zweite Öffnung sich in der Leitung (10) des Mediums (11)
befindet.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Leitung eine in der ersten Leitung (35) eingesetzte Hülse
(37) ist.
7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wandung einer im Anschluß (14) der Meßeinrichtung
(13) ausgebildeten Bohrung (36) im Bereich der in die Leitung (10)
ragenden Öffnung abgestuft ist und etwa im Bereich der Längsachse
der Bohrung (38) eine Trennwand (39) angeordnet ist, die fluchtend
mit dem längeren Bereich der Wand der Bohrung (38) abschließt.
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