EP3433584A1 - Messeinrichtung, brenngasversorgungseinrichtung mit einer solchen messeinrichtung und brennkraftmaschine mit einer solchen brenngasversorgungseinrichtung - Google Patents

Messeinrichtung, brenngasversorgungseinrichtung mit einer solchen messeinrichtung und brennkraftmaschine mit einer solchen brenngasversorgungseinrichtung

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Publication number
EP3433584A1
EP3433584A1 EP17727790.2A EP17727790A EP3433584A1 EP 3433584 A1 EP3433584 A1 EP 3433584A1 EP 17727790 A EP17727790 A EP 17727790A EP 3433584 A1 EP3433584 A1 EP 3433584A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recess
measuring device
base body
recesses
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17727790.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig KLÄSER-JENEWEIN
Ulrich Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Publication of EP3433584A1 publication Critical patent/EP3433584A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
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    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G01K13/024—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow of moving gases

Definitions

  • the invention relates to a measuring device for measuring at least one physical property of a fluid, a fuel gas supply device for an internal combustion engine with such a measuring device, and an internal combustion engine with such
  • the appropriate measuring technology is about a factor of 20 more expensive than conventional, not
  • the invention is based on the object, a measuring device, a
  • Fuel gas supply device for an internal combustion engine with such
  • Measuring device and an internal combustion engine with such
  • the object is achieved in particular by providing a measuring device for measuring at least one physical property of a fluid, which has a base body closed along a circumferential line.
  • the main body engages around a first, the main body in the axial direction passing recess, wherein the base body also has at least a second, the main body in the axial direction passing through recess.
  • At least one sensor device for measuring the at least one physical property which can be brought into operative connection with the first recess, can be assigned to the main body. Due to the fact that the main body has the first recess and the second recess, it can in particular in a double-walled fluid line, in particular a
  • Fuel gas line can be used, wherein a first combustible fluid, in particular fuel gas, can be passed through the first recess, and wherein a second, non-combustible fluid, in particular an inert gas or purging air, can be passed through the second recess.
  • a first combustible fluid in particular fuel gas
  • a second, non-combustible fluid in particular an inert gas or purging air
  • Sensor device can be used, which is not designed explosion-proof.
  • the sensor device can be arranged on the measuring device in a simple and cost-effective manner, wherein it can also be configured cost-saving itself.
  • the second recess is fluidically separated from the first recess. In this way, the first fluid and the second fluid can be guided separately through the measuring device.
  • a physical property of a fluid is understood here to be, in particular, a physical quantity which describes a state of the fluid, in particular a fluid
  • Thermodynamic state variable of the fluid is under a
  • a circumferential line is understood in particular to mean a line that extends around the
  • Axialraum of the body extends around, wherein the circumferential line is preferably a closed perimeter is. It may be a circular circumferential line, which surrounds the axial direction preferably concentric. However, other shapes of circumferential lines are also possible, along which the base body is designed to be closed, for example oval or elliptical, polygonal, in particular rectangular or square, or even hexagonal geometries.
  • the course of the circumferential line preferably determines a shape which, viewed in plan view, that is to say along the axial direction, the base body has.
  • Basic body is intended to flow through a fluid.
  • the first recess is preferably formed centrally on the base body, in particular preferably represents a central recess of the base body. It is possible that the first recess - seen in plan view - is round, in particular circular in shape; but there are also other Umrandungsformen the recess possible.
  • the first recess passes through the base body, so it is preferably formed as a through hole.
  • the second recess is preferably formed as a through hole and
  • a passage area of the second recess is preferably smaller than a passage area of the first recess.
  • the second recess preferably has a smaller diameter than the first recess.
  • the second recess is preferably arranged radially outwardly of the first recess.
  • a radial direction is understood to mean a direction which is perpendicular to the axial direction and intersects it, wherein it is in particular also perpendicular to the circumferential line. Since the base body engages around the first recess, it is arranged, as it were, in an interior of the base body.
  • radially outward accordingly refers to a direction that faces away from the interior of the main body, so that the second recess is located at a greater distance from an imaginary central axis arranged inside the main body than the first recess, wherein preferably the imaginary central axis passes through a center of the first recess.
  • the fact that the second recess is fluidically separated from the first recess means, in particular, that the measuring device is configured such that, at least in the assembled position Condition of the at least one sensor device is no fluid connection between the first recess and the second recess.
  • a sensor device is understood in particular to mean a device which is suitable for measuring the at least one physical property of the fluid, in particular a thermodynamic state variable thereof.
  • the body is at least one
  • the measuring device thus has the sensor device.
  • the measuring device is set up to have the sensor device, without actually having the sensor device already.
  • the main body preferably has - seen in plan view - a round, in particular circular shape. This represents a particularly simple and particularly inexpensive
  • the base body has a plurality of second recesses, which are preferably arranged around the first recess around.
  • a larger passage area can be provided for a second fluid guided through the second recesses, without the aid of this
  • the second recesses are arranged around the first recess, they can readily connect outer chambers of a double-walled pipeline, while the first recess can connect together inner chambers of the pipeline.
  • the second recesses are arranged concentrically around the first recess. In this case, they are particularly preferably arranged on a circular line around the first recess, in particular symmetrically or uniformly distributed.
  • the base body has three, four, six, eight, ten or twelve second recesses.
  • a first fluid connection between at least two second recesses is provided, particularly preferably all second recesses are in the first with each other Fluid communication.
  • the second recesses can communicate with one another, and a fluid passing through the second recesses can also be brought to other points of the basic body via the first fluid connection.
  • Such a first fluid connection can be established on the base body, for example, on the front side. But it is also possible that such a first fluid connection - especially if the
  • Base body is produced by prototyping, for example by sintering, metal injection molding and / or produced by a generative manufacturing process - is also internally, that is formed in an interior of the body, for example, as an inner loop around the first recess around.
  • the base body has two end faces, namely a first end face and a second end face facing away from the first end face in the axial direction.
  • an end face is to be understood as meaning, in particular, a side or surface bounding the base body, on which the axial direction is substantially perpendicular, preferably vertical. That the first
  • Recess and open the at least one second recess in the front side means in particular that the first recess and the at least one second recess completely enforce the body along the axial direction, ie in particular as
  • a first sealing device is arranged on at least one of the end faces-viewed in the radial direction-between the first recess and the at least one second recess. In this way, the first recess and the second recess can be sealed against each other at least when mounted sensor device.
  • the first sealing device is preferably designed as a circumferential sealing device.
  • the first sealing device preferably has a first annular groove in which an elastic seal, in particular an O-ring can be arranged.
  • the first sealing device preferably has a first O-ring, which is arranged in the first annular groove.
  • the base body has at least two second recesses, wherein the first fluid connection between the at least two second recesses is formed on at least one of the two end sides.
  • the first fluid connection between at least two second recesses can be formed in a particularly simple manner on the front side, in particular by machining of the
  • the first fluid connection may in particular be formed as a groove connecting the at least two second recesses, in particular as circumferentially extending, preferably circumferential second annular groove.
  • Sealing device is arranged.
  • the term "radially outward" means that the second sealing device is spaced farther from the imaginary center axis of the measuring device than the at least one second recess, in this way the entire arrangement of recesses, namely the first and second recesses, relative to an external environment of the Measuring device to be sealed by means of the second sealing device.
  • the second sealing device seen in the circumferential direction - circumferentially formed. It may in particular have a groove, preferably a third annular groove, in which an elastic seal, in particular an O-ring, can be arranged.
  • the second sealing device preferably has a second O-ring which is arranged in the third annular groove running around in the circumferential direction.
  • the measuring device has both the first sealing device and the second sealing device. It is then a seal in particular two concentrically arranged sealing devices, in particular over two concentrically arranged O-rings in concentric sealing ring grooves, possible. This results in a very good seal of the measuring device.
  • the base body has at least one radial bore for receiving the at least one sensor device.
  • the at least one sensor device can then be arranged radially on the base body in a simple manner.
  • the radial bore is formed as a threaded bore, so that the
  • Sensor device can be screwed into the radial bore in a simple and at the same time stable and secure manner.
  • the radial bore is preferably in fluid communication with the first recess. Depending on the configuration of the sensor device, it is possible that the
  • Radial bore is designed as a stepped bore, in particular a
  • the sensor device is designed as a pressure sensor, which is fluid-connected to the first recess via the smaller-diameter region of the radial bore.
  • the radial bore formed as a threaded bore preferably has a load-bearing thread length according to an IEC standard applicable to the day determining the priority of the present application.
  • at least two, preferably more, additional supporting threads are preferably provided, so that an accidental release of the sensor device first an audible pressure drop occurs without the sensor device due to a
  • a puncture channel is preferably provided between the radial bore and the at least one second recess, or between the radial bore and the first fluid connection between at least two second recesses, in particular a puncture channel to a frontal groove connecting the second recesses.
  • the radial bore it is also possible for the radial bore to be connected directly to the first fluid connection between at least two second recesses, in particular if the first fluid connection is formed on the inside, in particular in the case of a basic molded body.
  • the measuring device flows along the second recess in particular an inert gas or a purge gas, in particular scavenging air, it being possible that the pressure in the second recess is larger - especially in the case of an inert gas - or smaller - especially in the case of scavenging air - than a pressure in the first recess.
  • the radial bore is rinsed, wherein at a leak - depending on
  • the measuring device has a pressure sensor as the at least one sensor device. So the measuring device points a sensor device which is designed as a pressure sensor. Alternatively or additionally, the measuring device preferably has a temperature sensor as the at least one
  • thermodynamic state variables of a fluid passing through the first recess detectable by the measuring device are thermodynamic state variables of a fluid passing through the first recess detectable by the measuring device.
  • the pressure sensor is preferably designed as an absolute pressure sensor.
  • it has, in particular, an end-side measuring diaphragm which is in fluid communication with the first recess during operation of the measuring device, the measuring diaphragm being in fluid communication with the first one
  • the pressure sensor Recess side remote with an evacuated or with an inert gas, in particular with nitrogen at low pressure, filled chamber communicates, which is designed as a support space for the membrane.
  • the pressure sensor By means of the chamber evacuated or filled with inert gas at low pressure, the pressure sensor itself realizes the principle of double-walledness - in particular in the region of the radial bore of the measuring device - so that the measuring device as a whole satisfies high safety requirements.
  • the pressure sensor is preferably designed as a piezoresistive, as a capacitive or other type of pressure sensor. It preferably has a galvanic separation between an electrical measuring sensor system and an electrical supply voltage, or it is designed as a so-called simple electrical operating means, wherein an operating current, an operating voltage and / or a capacitance
  • the pressure sensor on both sides - that is radially inwardly and outwardly - by means of suitable sealing devices, preferably O-rings - and / or sealed by its thread, so that in this respect the principle of Doppelwandtechnik is also realized by the pressure sensor.
  • the temperature sensor preferably has a protective cover, which is an actual
  • Measuring element of the temperature sensor separates from the fluid flowing in the first recess. In this way, the temperature sensor itself realizes the principle of
  • the temperature sensor is preferably designed as a simple electrical equipment or with a galvanic isolation.
  • the sensor device preferably has a double seal, which additionally contributes to the safety of the measuring device.
  • the inclusion of the sensor device, in particular the radial bore, meets the requirement for a flameproof seal both in a guide region and in a threaded region.
  • the Threaded versions on the sensor device and the radial bore are preferably in accordance with the DIN standard DIN EN 60079-1, device protection by flameproof enclosure "d", which complies with the version governing the priority of the present application.
  • the thread fit is preferably in accordance with ISO 965 -3 in the version in force on the day which determines the period of validity of the present application.
  • the base body is designed as a flange for arrangement between two pipe sections, wherein the
  • Pipe sections each having a first and a second chamber, wherein the first chambers are fluidically separated from the second chambers.
  • the first recess of the main body is formed with each other for fluid communication of the first chambers of the pipe sections, and the at least one second recess is formed for fluid communication of the second chambers of the pipe sections with each other.
  • the basic body designed as a flange is therefore in particular designed to connect two double-walled bodies
  • Pipe sections in particular a fuel gas line.
  • a fuel gas is preferably passed through a first, inner chamber, wherein the first, inner chamber is radially outwardly annularly surrounded by a second, outer chamber, wherein in the second, outer chamber, an inert gas is arranged or purge air flows. If air is provided as purge gas, it is preferable to rinse with a 30-fold space change. In this case, it is preferably provided that the purge gas pressure in the second chamber is smaller than the fuel gas pressure in the first chamber.
  • the measuring device bridges both chambers of the pipe sections and thus realized in the area of
  • Measuring device itself the principle of Doppelwandtechnik. It is possible that the base body is designed for arrangement between two flanges of the two pipe sections. In particular, it is possible that the base body is designed as a sandwich flange. It is possible that the main body own
  • Mounting holes in particular threaded holes has. It is also possible that the base body has a smaller diameter than the flanges of the
  • Pipe sections so that it can be clamped between the pipe sections by the two flanges of the pipe sections are bolted radially outside of the Grandismes together and so clamp the body between them.
  • the measuring device which is arranged in particular as a measuring flange at a separation point of a fuel gas line, realizes a substantially increased security, since all
  • Seal parts in particular O-rings, are completely covered by the measuring flange.
  • O-ring seals FPM / FKM elastomers (fluorinated rubber), which have a permissible operating range of -20 ° C to 200 ° C, in the short term up to 230 ° C.
  • the result is a very small amount of leakage even in case of fire in case of destruction of the O-rings, since in addition to the O-ring seal a complete metallic contact of the end faces of the flange is maintained in particular by Flanschverschraubung.
  • the degree of coverage of the metallic contact surfaces between the end faces of the measuring device on the one hand and in particular flanges of pipe sections on the other meets requirements for effective gap lengths and requirements
  • the seals can cover large temperature ranges, which are prescribed by classification societies, in particular for the classification of maritime applications of internal combustion engines.
  • the measuring device - preferably including flanges of pipe sections with which the measuring device is connected - with a
  • Fire protection sleeve is covered.
  • Measuring device having fitting is covered with a fire sleeve.
  • the base body an additional sensor device can be assigned, which can be brought into operative connection with the at least one second recess.
  • an additional sensor device can be assigned, which can be brought into operative connection with the at least one second recess.
  • the main body is an additional sensor device
  • Active compound is.
  • an additional pressure sensor for measuring the
  • Inertgas horrs or scavenging air pressure may be provided in the second recess.
  • the measuring device equipped with the at least one sensor device can be tested separately, independently of a line or fuel gas supply device, in particular with regard to its functionality, acceptance and / or ratification.
  • Overall measuring device - including the sensor device - can be constructed inexpensively and simply, in particular, a cost-effective sensor device can be used.
  • the object is also achieved by a fuel gas supply device for a
  • Internal combustion engine which has an at least partially double-walled fuel gas line.
  • the fuel gas line is associated with a measuring device according to one of the embodiments described above.
  • Fuel gas supply device in particular, the advantages that already in
  • Fuel gas supply device preferably the measuring device according to one of the embodiments described above.
  • the fuel gas supply device preferably has two pipe sections, wherein the measuring device between the
  • Pipe sections is arranged and connects them together.
  • the main body of the measuring device is preferably designed as a flange, whereby the
  • Measuring device itself is preferably designed as a measuring flange, wherein the measuring device is arranged between flanges of the pipe sections of the fuel gas line.
  • Embodiments has. In connection with the internal combustion engine, in particular, the advantages that already in connection with the
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. It is possible that the internal combustion engine is arranged to drive a passenger car, a truck or a commercial vehicle. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is the drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine in a
  • Locomotive or a railcar is used, or by ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank.
  • An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary power supply in emergency operation,
  • the internal combustion engine in this Case preferably a generator drives. Also a stationary application of
  • Internal combustion engine for driving auxiliary equipment such as fire pumps on oil rigs
  • auxiliary equipment such as fire pumps on oil rigs
  • an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas possible.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas.
  • the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.
  • the internal combustion engine is particularly preferably designed as a gas engine, in particular for marine applications, or for stationary applications.
  • the gas engine in particular for marine applications, or for stationary applications.
  • the internal combustion engine is in particular configured for operation with at least one
  • Fuel gas as fuel wherein the internal combustion engine is preferably adapted for operation with a methane-containing fuel gas as fuel, in particular natural gas, LNG (Liquefied Natural Gas), CNG (Compressed Natural Gas), or the like.
  • a methane-containing fuel gas as fuel in particular natural gas, LNG (Liquefied Natural Gas), CNG (Compressed Natural Gas), or the like.
  • Figure 1 is an illustration of an embodiment of a measuring device
  • FIG. 2 shows a sectional view through the measuring device according to FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a first representation - in plan view - an embodiment of a
  • the measuring device 1 for measuring at least one physical property of a fluid.
  • the measuring device 1 has a base body 3 which is closed along a circumferential line, the base body 3 here being circular in a plan view and in particular - as can be seen with reference to FIG. 2 - as a circular disk.
  • the imaginary circumferential line, along which the main body 3 is designed to be closed, is in this respect a circular line extending in the image plane of FIG.
  • the main body 1 has a first, passing through it in the axial direction recess 5, which is here as a central bore, in particular as a circular central bore formed.
  • the axial direction is perpendicular to the image plane of Figure 1.
  • the recess 5 is
  • the base body 3 also has at least one, here exactly eight second recesses 7, which also pass through the base body 1 in the axial direction.
  • the second recesses 7 are arranged radially outwardly of the first recess 5, wherein they are arranged in particular - seen in the circumferential direction - symmetrically about the first recess 5 around, so they are in particular on an imaginary circumference concentric in same
  • the second recesses 7 are also formed as through holes. They each have a smaller passage cross-section than the first recess 5, and in particular, since they are of circular design, they have a smaller diameter than the first recess 5.
  • the second recesses 7 are fluidically separated from the first recess 5, so there is no fluid path between the second recesses 7 and the first recess 5 within the main body 3.
  • At least one sensor device is associated with the main body 3, with two sensor devices 9, 11 being assigned to it in the exemplary embodiment shown here, namely a pressure sensor 13 as the first sensor device 9, and a temperature sensor 15 as the second sensor device 11. Both sensor devices 9, 11 are in FIG Actively connected to the first recess 5.
  • the sensor devices 9, 11 accordingly physical properties of a fluid can be measured, which is arranged in the first recess 5 and in particular the first recess 5 flows through.
  • physical properties of a fluid can be measured, which is arranged in the first recess 5 and in particular the first recess 5 flows through.
  • physical properties of a fluid can be measured, which is arranged in the first recess 5 and in particular the first recess 5 flows through.
  • physical properties of a fluid can be measured, which is arranged in the first recess 5 and in particular the first recess 5 flows through.
  • physical properties of a fluid can be measured, which is arranged in the first recess 5 and in particular the first recess 5 flows through.
  • thermodynamic state variables of the fluid measurable, namely by means of the temperature sensor 15, a temperature by means of the pressure sensor 13, a pressure of the fluid.
  • the main body 3 has two end faces, namely a shown in Figure 1, the
  • first end face 17 and a second Viewer facing, first end face 17 and a second, in the axial direction of the first end face 17 facing away from the viewer in Figure 1 and therefore not shown end face 19.
  • the second end face 19, however, is shown in Figure 2.
  • the recesses 5, 7 are formed as through holes and therefore open into the first end face 17 on the one hand and in the second end face 19 on the other.
  • first sealing devices 21 are arranged on both end faces 17, 19 -as seen in the radial direction-between the first recess 5 and the second recesses 7, in particular in the form of first annular grooves 23
  • first sealing means 21 are thus in particular designed as circumferential sealing devices.
  • the second recesses 7 relative to the first recess 5 can be sealed in the assembled state of the measuring device 1.
  • the embodiment shown here are on both end faces 17, 19 first
  • Fluid connections 27 are realized here in particular by on each end face 17, 19 each have a second annular groove 29, which - seen in the circumferential direction - circumferentially formed and concentrically so on the one hand to the first recess 5 and on the other hand to the
  • a arranged in the interior of the main body 3 second fluid connection between the second recesses 7 is provided.
  • This may be formed, for example, as an annular channel which extends concentrically around the first recess 5 around and the second recesses 7 fluidly interconnects.
  • a second sealing device 31 is also arranged on both end faces 17, 19 radially outside the second recesses 7, which is here also realized in each case by a third annular groove 33 and a second O-ring 35 arranged therein.
  • the third annular groove 33 of the second sealing device 31 extends concentrically both to the first recess 5 and to the arrangement of the second recesses 7, and - seen in the circumferential direction - circumferentially formed.
  • the main body 3 has a first radial bore 37 for receiving the first
  • This first radial bore 37 is designed in particular as a stepped bore, wherein it has a threaded portion 39 which has an internal thread with which an external thread of the first sensor device 9 meshes.
  • the pressure sensor 13 is thus screwed in particular into the first radial bore 37.
  • a sealing device 41 in the form of a contact surface and a cooperating with this fourth O-ring 42 is provided in per se known manner on the first radial bore 37, which seals in particular the threaded portion 39 to the outside.
  • the main body 3 has a second radial bore 43, which is provided for receiving the second sensor device 11. This is also preferably as a stepped bore
  • the second sensor device 11 is preferably also in the second
  • Radial bore 43 at least partially screwed. But it is also possible that the second sensor device 11 glued into the second radial bore, soldered, welded or secured there in another suitable manner.
  • the temperature sensor 15 provided as the second sensor device 11 has a protective sleeve 45.
  • This is tight, for example by suitable arrangement of at least one fifth O-ring or by welding, gluing, soldering or the like, arranged in the second radial bore 43, so that no fluid connection of the first recess 5 radially outwardly over an edge of the protective sleeve 45 exists.
  • the protective sleeve 45 fluidly separates an interior of the temperature sensor 15 from the first recess 5.
  • the interior of the protective sleeve 45 is in turn sealed against an external environment of the measuring device 1.
  • the temperature sensor 15 realizes a double-walled seal of the interior of the first recess 5 with respect to an exterior of the measuring device 1.
  • Fig. 2 shows a sectional view of the embodiment of the measuring device 1 according to Figure 1.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so reference is made to the preceding description.
  • the sectional plane of FIG. 2 is chosen in particular such that the first sensor device 9 and thus the
  • first radial bore 37 is in fluid communication with the second recesses 7, here in particular via a tap hole 47 as a second fluid connection
  • second radial bore 43 in fluid communication with at least one of the second recesses 7.
  • the second radial bore 43 may also be connected to the second annular groove 29 with a corresponding tap hole.
  • Radial bore 37 can be flushed by a fluid flowing into the second recesses 7, wherein this fluid - when it is under higher pressure than that in the first
  • the pressure sensor 13 is preferably designed as an absolute pressure sensor. In this case, it has a measuring membrane 49 and a support space 51, wherein the measuring membrane 49 is acted upon on one side with the pressure in the first recess 5, wherein on the other side of the measuring diaphragm 49 rests in the support chamber 51 pressure.
  • the support space 51 is preferably evacuated or has an inert gas, for example nitrogen, under a low pressure, in particular below the normal pressure of 1013 mbar. Through the support space 51 is also in the region of the pressure sensor 13, a second chamber radially outside the first
  • the base body 3 is designed as a flange for the arrangement between two pipe sections, wherein in particular the measuring device 1 is designed overall as a measuring flange.
  • the base body 3 is preferably arranged - seen in the axial direction - between two pipe sections, each having a first chamber and a second chamber, wherein the first chamber is fluidically separated from the second chamber, and wherein the first recess 5 for fluid communication of the first Chambers of the pipe sections is provided, and wherein the second
  • Recesses 7 are formed for fluid communication of the second chambers of the pipe sections with each other.
  • Such pipe sections are thus double-walled and have - in particular concentric to each other - on chambers in which different fluids are arranged.
  • a combustible or explosive first fluid is preferably guided in an inner, first chamber, wherein an inert gas or purging air is guided in a radially outer, second chamber. This double walling continues over the main body 3 of the measuring device 1 and is also in the field of
  • Sensor devices 9, 11 maintained.
  • their electrical or electronic parts are preferably arranged outside the double-walled structure, so that they do not have to be explosion-proof. Therefore, simple and inexpensive sensor devices 9, 11 can be used.
  • the pipe sections between which the base body 3 is arranged may have flanges which have a larger diameter than the main body 3. This can then be clamped between the flanges of the pipe sections by the flanges of the pipe sections radially outside of the main body 3 clamped together, in particular be screwed. These clamp the body 3 between them.
  • the main body 3 itself - not shown here - fastening means, in particular threaded holes, via which it can be connected to the flanges of the pipe sections.
  • the measuring device 1 has an additional, arranged on the base body 3 sensor device which is in operative connection with the second recesses 7, in particular with at least one of the second recesses 7, so that at least one physical property of one in the second recesses. 7 arranged fluid is measurable by means of this additional sensor device.
  • the measuring device 1 is in particular provided for arrangement in a
  • Fuel gas supply device for an internal combustion engine which has an at least partially double-walled fuel gas line.
  • the measuring device 1 is associated with this at least partially double-walled fuel gas line.
  • the measuring device 1 is preferably arranged between flanges of the at least partially double-walled fuel gas line.
  • the invention also includes an internal combustion engine, not shown here, which a
  • Fuel gas supply device having an at least partially double-walled Has fuel gas line which in turn has the measuring device 1.
  • the internal combustion engine can be designed in particular as a V or W engine, in particular having different cylinder banks. It is possible that each cylinder bank is assigned a separate measuring device 1, but it is also possible that the
  • Fuel gas supply device is assigned a total of only one measuring device 1.
  • Fuel gas supply device and the internal combustion engine is a mechanically simple and inexpensive way to measure physical properties of flammable and / or explosive fluids in a double-walled pipe system, in particular non-explosion-proof, cost-effective sensor devices 9, 11 can be used.

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Abstract

Es wird eine Messeinrichtung (1) zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids mit einem entlang einer Umfangslinie geschlossenen Grundkörper (3) vorgeschlagen, wobei der Grundkörper (3) eine erste, den Grundkörper (3) in Axialrichtung durchsetzende Ausnehmung (5) umgreift, wobei der Grundkörper (3) wenigstens eine zweite, den Grundkörper (3) in Axialrichtung durchsetzende Ausnehmung (7) aufweist, wobei dem Grundkörper (3) wenigstens eine Sensoreinrichtung (9, 11) zuordenbar ist, die in Wirkverbindung mit der ersten Ausnehmung (5) bringbar ist.

Description

BESCHREIBUNG Messeiiirichtung, Brenngasversorgungseinrichtung mit einer solchen Messeinrichtung und Brennkraftmaschine mit einer solchen Brenngasversorgungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids, eine Brenngasversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Messeinrichtung, und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen
Brenngasversorgungseinrichtung.
Für Brennkraftmaschinen, die mit einem Brenngas betrieben werden, insbesondere für marine Anwendungen, aber auch im stationären Bereich, gelten spezielle Sicherheitsvorschriften. Dabei sind häufig für die Sicherheit von Maschinenräumen doppelwandige Absicherungen von
Brenngasleitungen einer Brenngasversorgungseinrichtung vorgeschrieben. Weiterhin sind Brenngasversorgungseinrichtungen, insbesondere für Brennkraftmaschinen, Druck und
Temperatur als maßgebliche Regel- und Überwachungsgrößen zugeordnet. Zur Messung von solchen physikalischen Größen vorgesehene Sensoren sind typischerweise innerhalb einer äußeren Wandung einer doppelwandigen Brenngasleitung angeordnet, was es zum einen nötig macht, hermetisch abgedichtete Durchführungen für die Verkabelung solcher Sensoren vorzusehen, und zum anderen die Sensoren selbst explosionsgeschützt auszuführen. Die hierfür geeignete Messtechnik ist etwa um einen Faktor 20 teurer als herkömmliche, nicht
explosionsgeschützte Sensoren. Darüber hinaus erweist sich die Anordnung von Sensoren innerhalb der äußeren Wandung einer doppelwandigen Brenngasleitung als kompliziert und teuer in der Fertigung. Es besteht daher - insbesondere im Bereich doppelwandiger Gasleitungen - Bedarf an einer einfachen Messeinrichtung, welche kostengünstig, einfach zu implementieren und von außen überprüfbar und zugänglich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung, eine
Brenngasversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer solchen
Messeinrichtung, und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen
Brenngasversorgungseinrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Messeinrichtung zur Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids geschaffen wird, welche einen entlang einer Umfangslinie geschlossenen Grundkörper aufweist. Der Grundkörper umgreift eine erste, den Grundkörper in Axialrichtung durchsetzende Ausnehmung, wobei der Grundkörper auch wenigstens eine zweite, den Grundkörper in Axialrichtung durchsetzende Ausnehmung aufweist. Dem Grundkörper ist wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Messung der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft zuordenbar, die in Wirkverbindung mit der ersten Ausnehmung bringbar ist. Dadurch, dass der Grundkörper die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung aufweist, kann er insbesondere in eine doppelwandige Fluidleitung, insbesondere eine
Brenngasleitung, eingesetzt werden, wobei ein erstes, brennbares Fluid, insbesondere Brenngas, durch die erste Ausnehmung geleitet werden kann, und wobei ein zweites, nicht brennbares Fluid, insbesondere ein Inertgas oder Spülluft, durch die zweite Ausnehmung geführt werden kann. Dadurch, dass der Grundkörper die wenigstens eine Sensoreinrichtung aufweisen kann und diese in Wirkverbindung mit der ersten Ausnehmung bringbar ist, bedarf es keiner Anordnung der Sensoreinrichtung innerhalb einer äußeren Wandung einer doppelwandigen Leitung, sodass auf hermetisch abgedichtete Durchführungen verzichtet werden kann, wobei auch eine
Sensoreinrichtung verwendet werden kann, die nicht explosionsgeschützt ausgeführt ist. Dadurch ist die Sensoreinrichtung an der Messeinrichtung in einfacher und kostengünstiger Weise anordenbar, wobei sie auch selbst kostensparend ausgestaltet sein kann. Die zweite Ausnehmung ist zumindest bei an dem Grundkörper montierter Sensoreinrichtung von der ersten Ausnehmung fluidisch getrennt. Auf diese Weise können das erste Fluid und das zweite Fluid getrennt durch die Messeinrichtung geführt werden.
Unter einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids wird hier insbesondere eine physikalische Größe verstanden, welche einen Zustand des Fluids beschreibt, insbesondere eine
thermodynamische Zustandsgröße des Fluids. Besonders bevorzugt wird unter einer
physikalischen Eigenschaft des Fluids ein Druck und/oder eine Temperatur des Fluids
verstanden.
Unter einer Umfangslinie wird insbesondere eine Linie verstanden, die sich um die
Axialrichtung des Grundkörpers herum erstreckt, wobei die Umfangslinie vorzugsweise eine geschlossene Umfangslinie ist. Es kann sich dabei um eine kreisförmige Umfangslinie handeln, welche die Axialrichtung vorzugsweise konzentrisch umgreift. Es sind aber auch andere Formen von Umfangslinien möglich, entlang derer der Grundkörper geschlossen ausgebildet ist, beispielsweise ovale oder elliptische, polygonale, insbesondere rechteckige oder quadratische, oder auch hexagonale Geometrien. Der Verlauf der Umfangslinie bestimmt vorzugsweise eine Form, welche der Grundkörper in Draufsicht gesehen, also entlang der Axialrichtung betrachtet, aufweist.
Unter der Axialrichtung wird insbesondere eine Richtung verstanden, in welcher der
Grundkörper bestimmungsgemäß von einem Fluid durchströmt wird.
Die erste Ausnehmung ist vorzugsweise mittig an dem Grundkörper ausgebildet, insbesondere stellt sie bevorzugt eine zentrale Ausnehmung des Grundkörpers dar. Es ist möglich, dass die erste Ausnehmung - in Draufsicht gesehen - rund, insbesondere kreisrund ausgebildet ist; es sind aber auch andere Umrandungsformen der Ausnehmung möglich. Die erste Ausnehmung durchsetzt den Grundkörper, sie ist also bevorzugt als Durchgangsbohrung ausgebildet.
Auch die zweite Ausnehmung ist bevorzugt als Durchgangsbohrung ausgebildet und
vorzugsweise ebenfalls - in Draufsicht gesehen - rund, insbesondere kreisrund ausgebildet. Eine Durchtrittsfläche der zweiten Ausnehmung ist vorzugsweise kleiner als eine Durchtrittsfläche der ersten Ausnehmung. Insbesondere weist die zweite Ausnehmung vorzugsweise einen kleineren Durchmesser auf als die erste Ausnehmung. Die zweite Ausnehmung ist vorzugsweise radial auswärts der ersten Ausnehmung angeordnet. Dabei wird unter einer radialen Richtung eine Richtung verstanden, die senkrecht auf der Axialrichtung steht und diese schneidet, wobei sie insbesondere auch senkrecht auf der Umfangslinie steht. Da der Grundkörper die erste Ausnehmung umgreift, ist diese quasi in einem Inneren des Grundkörpers angeordnet. Der Begriff„radial auswärts" bezieht sich entsprechend auf eine Richtung, die von dem Inneren des Grundkörpers weg weist, sodass die zweite Ausnehmung in einem größeren Abstand von einer im Inneren des Grundkörpers angeordneten, gedachten Mittelachse entfernt ist als die erste Ausnehmung, wobei vorzugsweise die gedachte Mittelachse durch ein Zentrum der ersten Ausnehmung verläuft.
Dass die zweite Ausnehmung von der ersten Ausnehmung fluidisch getrennt ist bedeutet insbesondere, dass die Messeinrichtung so ausgestaltet ist, dass zumindest in montiertem Zustand der wenigstens einen Sensoreinrichtung keine Fluidverbindung zwischen der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung besteht.
Unter einer Sensoreinrichtung wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, die geeignet ist, die wenigstens eine physikalische Eigenschaft des Fluids, insbesondere eine thermodynamische Zustandsgröße desselben, zu messen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dem Grundkörper wenigstens eine
Sensoreinrichtung zugeordnet, die in Wirkverbindung mit der ersten Ausnehmung ist. In diesem Fall weist die Messeinrichtung also die Sensoreinrichtung auf. Insbesondere ist es aber auch möglich, dass die Messeinrichtung eingerichtet ist, um die Sensoreinrichtung aufzuweisen, ohne dass sie die Sensoreinrichtung tatsächlich bereits aufweist.
Der Grundkörper weist vorzugsweise - in Draufsicht gesehen - eine runde, insbesondere kreisrunde Form auf. Dies stellt eine besonders einfache und besonders kostengünstig
herstellbare Form des Grundkörpers dar, die zugleich vielfältig einsetzbar ist, insbesondere weil auch Rohrleitungen für eine Brenngasversorgung typischerweise - im Querschnitt gesehen - kreisrund ausgebildet sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Mehrzahl von zweiten Ausnehmungen aufweist, die vorzugsweise um die erste Ausnehmung herum angeordnet sind. Somit kann insgesamt eine größere Durchtrittsfläche für ein durch die zweiten Ausnehmungen geführtes, zweites Fluid bereitgestellt werden, ohne dass deswegen die
Querschnittsfläche der einzelnen zweiten Ausnehmungen vergrößert werden müsste. Sind die zweiten Ausnehmungen um die erste Ausnehmung herum angeordnet, können sie ohne weiteres äußere Kammern einer doppelwandigen Rohrleitung miteinander verbinden, während die erste Ausnehmung innere Kammern der Rohrleitung miteinander verbinden kann. Bevorzugt sind die zweiten Ausnehmungen konzentrisch um die erste Ausnehmung herum angeordnet. Dabei sind sie besonders bevorzugt auf einer Kreislinie um die erste Ausnehmung herum angeordnet, insbesondere symmetrisch oder gleichverteilt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper drei, vier, sechs, acht, zehn oder zwölf zweite Ausnehmungen auf.
Bevorzugt ist eine erste Fluidverbindung zwischen zumindest zwei zweiten Ausnehmungen vorgesehen, besonders bevorzugt sind alle zweiten Ausnehmungen miteinander in erster Fluidverbindung. Auf diese Weise können die zweiten Ausnehmungen miteinander kommunizieren, und ein die zweiten Ausnehmungen durchsetzendes Fluid kann über die erste Fluidverbindung auch an andere Stellen des Grundkörpers gebracht werden. Eine solche erste Fluidverbindung kann an dem Grundkörper beispielsweise stirnseitig eingerichtet werden. Es ist aber auch möglich, dass eine solche erste Fluidverbindung - insbesondere dann, wenn der
Grundkörper durch Urformen, beispielsweise durch Sintern, Metallpulverspritzgießen und/oder durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt wird - auch innenliegend, also in einem Inneren des Grundkörpers, ausgebildet ist, beispielsweise als innere Ringleitung um die erste Ausnehmung herum.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper zwei Stirnseiten aufweist, nämlich eine erste Stirnseite und eine - in Axialrichtung gesehen - der ersten Stirnseite abgewandte zweite Stirnseite. Die erste Ausnehmung und die wenigstens eine zweite
Ausnehmung münden jeweils in die beiden Stirnseiten. Unter einer Stirnseite wird hier insbesondere eine den Grundkörper begrenzende Seite oder Fläche verstanden, auf welcher die Axialrichtung im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise senkrecht steht. Dass die erste
Ausnehmung und die wenigstens eine zweite Ausnehmung in die Stirnseite münden bedeutet insbesondere, dass die erste Ausnehmung und die wenigstens eine zweite Ausnehmung den Grundkörper vollständig entlang der Axialrichtung durchsetzen, also insbesondere als
Durchgangsbohrungen ausgebildet sind.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass an wenigstens einer der Stirnseiten - in radialer Richtung gesehen - zwischen der ersten Ausnehmung und der wenigstens einen zweiten Ausnehmung eine erste Dichteinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise können die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung zumindest bei montierter Sensoreinrichtung gegeneinander gedichtet werden. Die erste Dichteinrichtung ist vorzugsweise als - in Umfangsrichtung gesehen - umlaufende Dichteinrichtung ausgebildet. Insbesondere weist die erste Dichteinrichtung bevorzugt eine erste Ringnut auf, in welcher eine elastische Dichtung, insbesondere ein O-Ring anordenbar ist. Bevorzugt weist die erste Dichteinrichtung einen ersten O-Ring auf, welcher in der ersten Ringnut angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Grundkörper wenigstens zwei zweite Ausnehmungen aufweist, wobei an wenigstens einer der beiden Stirnseiten die erste Fluidverbindung zwischen den wenigstens zwei zweiten Ausnehmungen ausgebildet ist. Die erste Fluidverbindung zwischen wenigstens zwei zweiten Ausnehmungen ist in besonders einfacher Weise stirnseitig ausbildbar, insbesondere durch spanende Bearbeitung des
Grundkörpers, aber auch durch Urformen. Die erste Fluidverbindung kann insbesondere als Nut ausgebildet sein, welche die wenigstens zwei zweiten Ausnehmungen verbindet, insbesondere als sich in Umfangsrichtung erstreckende, vorzugsweise umlaufende zweite Ringnut.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass an wenigstens einer der beiden
Stirnseiten radial außerhalb der wenigstens einen zweiten Ausnehmung eine zweite
Dichteinrichtung angeordnet ist. Der Begriff„radial außerhalb" bedeutet, dass die zweite Dichteinrichtung weiter von der gedachten Mittelachse der Messeinrichtung beabstandet ist als die wenigstens eine zweite Ausnehmung. Auf diese Weise kann die gesamte Anordnung von Ausnehmungen, nämlich der ersten und zweiten Ausnehmungen, gegenüber einer äußeren Umgebung der Messeinrichtung mittels der zweiten Dichteinrichtung gedichtet werden.
Vorzugsweise ist die zweite Dichteinrichtung - in Umfangsrichtung gesehen - umlaufend ausgebildet. Sie kann insbesondere eine Nut aufweisen, bevorzugt eine dritte Ringnut, in der eine elastische Dichtung, insbesondere ein O-Ring, anordenbar ist. Vorzugsweise weist die zweite Dichteinrichtung einen zweiten O-Ring auf, der in der - in Umfangsrichtung gesehen - umlaufenden dritten Ringnut angeordnet ist. Besonders bevorzugt weist die Messeinrichtung sowohl die erste Dichteinrichtung als auch die zweite Dichteinrichtung auf. Es ist dann eine Abdichtung insbesondere über zwei konzentrisch angeordnete Dichteinrichtungen, insbesondere über zwei konzentrisch angeordnete O-Ringe in konzentrischen Dichtringnuten, möglich. Hieraus ergibt sich eine sehr gute Dichtung der Messeinrichtung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper wenigstens eine Radialbohrung zur Aufnahme der wenigstens einen Sensoreinrichtung aufweist. Die wenigstens eine Sensoreinrichtung ist dann in einfacher Weise radial an dem Grundkörper anordenbar.
Vorzugsweise ist die Radialbohrung als Gewindebohrung ausgebildet, sodass die
Sensoreinrichtung in einfacher und zugleich stabiler und sicherer Weise in die Radialbohrung eingeschraubt werden kann. Die Radialbohrung ist bevorzugt in Fluidverbindung mit der ersten Ausnehmung. Je nach Ausgestaltung der Sensoreinrichtung ist es möglich, dass die
Radialbohrung als Stufenbohrung ausgebildet ist, wobei sie insbesondere einen
durchmessergrößeren Bereich zur Aufnahme der Sensoreinrichtung und einen durchmesserkleineren Bereich zur Fluidverbindung des durchmessergrößeren Bereichs mit der ersten Ausnehmung aufweisen kann. Diese Ausgestaltung ist insbesondere bevorzugt, wenn die Sensoreinrichtung als Drucksensor ausgebildet ist, der über den durchmesserkleineren Bereich der Radialbohrung mit der ersten Ausnehmung fluidverbunden ist. Die als Gewindebohrung ausgebildete Radialbohrung weist vorzugsweise eine tragende Gewindelänge gemäß einer an dem den Zeitrang der vorliegenden Anmeldung bestimmenden Tag geltenden IEC-Norm auf. Bevorzugt sind darüber hinaus wenigstens zwei, vorzugsweise mehr, zusätzliche tragende Gewindegänge vorgesehen, sodass bei einem versehentlichen Lösen der Sensoreinrichtung zuerst ein hörbarer Druckabfall auftritt, ohne dass die Sensoreinrichtung aufgrund eines
Innendrucks in der ersten Ausnehmung bereits ausgeschossen wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine
Radialbohrung mit der wenigstens einen zweiten Ausnehmung in zweiter Fluidverbindung ist. Insbesondere ist bevorzugt ein Stichkanal zwischen der Radialbohrung und der wenigstens einen zweiten Ausnehmung, oder zwischen der Radialbohrung und der ersten Fluidverbindung zwischen wenigstens zwei zweiten Ausnehmungen, insbesondere ein Stichkanal zu einer die zweiten Ausnehmungen verbindenden, stirnseitigen Nut, vorgesehen. Es ist aber auch möglich, dass die Radialbohrung direkt mit der ersten Fluidverbindung zwischen wenigstens zwei zweiten Ausnehmungen verbunden ist, insbesondere wenn die erste Fluidverbindung - besonders bei urgeformtem Grundkörper - innenliegend ausgebildet ist. Im Betrieb der Messeinrichtung strömt entlang der zweiten Ausnehmung insbesondere ein Inertgas oder ein Spülgas, insbesondere Spülluft, wobei es möglich ist, dass der Druck in der zweiten Ausnehmung größer - insbesondere im Fall eines Inertgases - oder kleiner - insbesondere im Fall von Spülluft - ist als ein Druck in der ersten Ausnehmung. Über die zweite Fluidverbindung mit der wenigstens einen zweiten Ausnehmung wird die Radialbohrung gespült, wobei bei einer Leckage - je nach
Druckverhältnissen - Inertgas über die zweite Fluidverbindung und die Radialbohrung in die erste Ausnehmung einströmen, oder aber Gas aus der ersten Ausnehmung, welches in die Radialbohrung gelangt, über die zweite Fluidverbindung in die zweite Ausnehmung abströmen kann. Dadurch wird eine nach außen sichere, explosionsgeschützte Ausgestaltung der
Messeinrichtung unter Beibehaltung des doppelwandigen Prinzips auch im Bereich der
Sensoreinrichtung geschaffen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung einen Drucksensor als die wenigstens eine Sensoreinrichtung aufweist. Die Messeinrichtung weist also eine Sensoreinrichtung auf, die als Drucksensor ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich weist die Messeinrichtung bevorzugt einen Temperatursensor als die wenigstens eine
Sensoreinrichtung auf. Mit dem Druck und/oder der Temperatur ist/sind wesentliche
thermodynamische Zustandsgrößen eines die erste Ausnehmung durchsetzenden Fluids durch die Messeinrichtung erfassbar.
Der Drucksensor ist vorzugsweise als Absolutdrucksensor ausgebildet. Er weist in diesem Fall insbesondere eine stirnseitige Messmembran auf, die im Betrieb der Messeinrichtung mit der ersten Ausnehmung in Fluidverbindung ist, wobei die Messmembran auf ihrer der ersten
Ausnehmung abgewandten Seite mit einer evakuierten oder mit einem Inertgas, insbesondere mit Stickstoff unter geringem Druck, gefüllten Kammer kommuniziert, die als Stützraum für die Membran ausgebildet ist. Mittels der evakuierten oder unter geringem Druck mit Inertgas gefüllten Kammer verwirklicht der Drucksensor selbst das Prinzip der Doppelwandigkeit - insbesondere im Bereich der Radialbohrung der Messeinrichtung -, sodass die Messeinrichtung insgesamt hohen Sicherheitsanforderungen genügt. Der Drucksensor ist vorzugsweise als piezoresistiver, als kapazitiver oder andersartiger Drucksensor ausgebildet. Bevorzugt weist er eine galvanische Trennung zwischen einer elektrischen Messsensorik und einer elektrischen Versorgungsspannung auf, oder er ist als sogenanntes einfaches elektrisches Betriebsmittel ausgebildet, wobei ein Betriebsstrom, eine Betriebsspannung und/oder eine Kapazität
vorbestimmte Grenzwerte nicht überschreitet/überschreiten. Insbesondere ist der Drucksensor beidseitig - das heißt radial nach innen und nach außen - mittels geeigneter Dichteinrichtungen, vorzugsweise O-Ringe - und/oder durch sein Gewinde gedichtet, so dass auch insoweit das Prinzip der Doppelwandigkeit auch durch den Drucksensor realisiert wird. Der Temperatursensor weist vorzugsweise eine Schutzhülle auf, welche ein eigentliches
Messelement des Temperatursensors von dem in der ersten Ausnehmung strömenden Fluid trennt. Auf diese Weise realisiert auch der Temperatursensor selbst das Prinzip der
Doppelwandigkeit. Zusätzlich ist der Temperatursensor bevorzugt als einfaches elektrisches Betriebsmittel oder mit einer galvanischen Trennung ausgestaltet.
Die Sensoreinrichtung weist vorzugsweise eine doppelte Abdichtung auf, was zusätzlich zur Sicherheit der Messeinrichtung beiträgt. Die Aufnahme der Sensoreinrichtung, insbesondere die Radialbohrung, erfüllt sowohl in einem Führungsbereich als auch in einem Gewindebereich die Anforderung für eine flammdurchschlagsichere Abdichtung. Insbesondere sind die Gewindeausführungen an der Sensoreinrichtung und der Radialbohrung bevorzugt entsprechend der DIN-Norm DIN EN 60079-1, Geräteschutz durch druckfeste Kapselung„d", in der an dem den Zeitrang der vorliegenden Anmeldung bestimmenden Tag geltenden Fassung, erfüllt. Die Gewindepassung ist vorzugsweise nach ISO 965-3 in der an dem den Zeitraum der vorliegenden Anmeldung bestimmenden Tag geltenden Fassung ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper als Flansch zur Anordnung zwischen zwei Rohrleitungsabschnitten ausgebildet ist, wobei die
Rohrleitungsabschnitte jeweils eine erste und eine zweite Kammer aufweisen, wobei die ersten Kammern von den zweiten Kammern fluidisch getrennt sind. Die erste Ausnehmung des Grundkörpers ist zur Fluidverbindung der ersten Kammern der Rohrabschnitte miteinander ausgebildet, und die wenigstens eine zweite Ausnehmung ist zur Fluidverbindung der zweiten Kammern der Rohrleitungsabschnitte miteinander ausgebildet. Der als Flansch ausgebildete Grundkörper ist also insbesondere eingerichtet zur Verbindung zweier doppelwandiger
Rohrleitungsabschnitte, insbesondere einer Brenngasleitung. In einer solchen doppelwandigen Rohrleitung wird vorzugsweise durch eine erste, innere Kammer ein Brenngas geführt, wobei die erste, innere Kammer radial auswärts von einer zweiten, äußeren Kammer ringförmig umgriffen ist, wobei in der zweiten, äußeren Kammer ein Inertgas angeordnet ist oder Spülluft strömt. Ist dabei Luft als Spülgas vorgesehen, wird vorzugsweise mit einem 30fachen Raum Wechsel gespült. In diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass der Spülgasdruck in der zweiten Kammer kleiner ist als der Brenngasdruck in der ersten Kammer. Die Messeinrichtung überbrückt beide Kammern der Rohrleitungsabschnitte und verwirklicht demnach auch im Bereich der
Messeinrichtung selbst das Prinzip der Doppelwandigkeit. Es ist möglich, dass der Grundkörper ausgebildet ist zur Anordnung zwischen zwei Flanschen der beiden Rohrleitungsabschnitte. Insbesondere ist es möglich, dass der Grundkörper als Sandwichflansch ausgebildet ist. Es ist möglich, dass der Grundkörper eigene
Befestigungsbohrungen, insbesondere Gewindebohrungen, aufweist. Es ist auch möglich, dass der Grundkörper einen kleineren Durchmesser aufweist als die Flansche der
Rohrleitungsabschnitte, sodass er zwischen die Rohrleitungsabschnitte geklemmt werden kann, indem die beiden Flansche der Rohrleitungsabschnitte radial außerhalb des Grandkörpers miteinander verschraubt werden und so den Grundkörper zwischen sich einspannen. Die Messeinrichtung, die insbesondere als Messflansch an einer Trennstelle einer Brenngasleitung angeordnet ist, verwirklicht eine wesentlich erhöhte Sicherheit, da alle
Dichtungsteile, insbesondere O-Ringe, von dem Messflansch vollständig überdeckt sind. Dabei können als Materialien für O-Ring-Dichtungen FPM/FKM-Elastomere (Fluorkautschuk) verwendet werden, die einen zulässigen Betriebsbereich von -20 °C bis 200 °C, kurzfristig auch bis zu 230 °C, aufweisen. Es ergibt sich eine sehr geringe Leckagemenge auch im Brandfall bei Zerstörung der O-Ringe, da neben der O-Ring- Abdichtung eine vollständige metallische Berührung der Stirnseiten der Flanschverbindung insbesondere durch Flanschverschraubung erhalten bleibt. Der Überdeckungsgrad der metallischen Berührflächen zwischen den Stirnseiten der Messeinrichtung einerseits und insbesondere Flanschen von Rohrleitungsabschnitten andererseits erfüllt Anforderungen an effektive Spaltlängen und Anforderungen an
Mindestspaltweiten. Wie bereits ausgeführt, können die Dichtungen große Temperaturbereiche abdecken, welche von Klassifikationsgesellschaften insbesondere zur Klassifikation maritimer Anwendungen von Brennkraftmaschinen vorgeschrieben werden.
Es ist möglich, dass die Messeinrichtung - vorzugsweise einschließlich von Flanschen von Rohrleitungsabschnitten, mit denen die Messeinrichtung verbunden ist - mit einer
Brandschutzmanschette abgedeckt ist. Insbesondere ist möglich, dass eine gesamte, die
Messeinrichtung aufweisende Armatur mit einer Brandschutzmanschette abgedeckt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Grundkörper eine zusätzliche Sensoreinrichtung zuordenbar ist, die mit der wenigstens einen zweiten Ausnehmung in Wirkverbindung bringbar ist. Auf diese Weise kann auch eine physikalische Eigenschaft, insbesondere eine thermodynamische Zustandsgröße, eines in der zweiten Ausnehmung angeordneten Fluids erfasst werden. Bevorzugt ist dem Grundkörper eine zusätzliche
Sensoreinrichtung zugeordnet, die mit der wenigstens einen zweiten Ausnehmung in
Wirkverbindung ist. Insbesondere kann ein zusätzlicher Drucksensor zur Messung des
Inertgasdrucks oder Spülluftdrucks in der zweiten Ausnehmung vorgesehen sein. Die mit der wenigstens einen Sensoreinrichtung bestückte Messeinrichtung kann - unabhängig von einer Leitung oder Brenngasversorgungseinrichtung - gesondert geprüft werden, insbesondere in Hinblick auf ihre Funktionsfahigkeit, Abnahme und/oder Ratifizierung.
Elektrische Anschlüsse der wenigstens einen Sensoreinrichtung befinden sich außerhalb eines explosionsgefährdeten Bereichs, sodass die wenigstens eine Sensoreinrichtung mit einem Serienanschlussstecker versehen werden kann. Auch dies trägt dazu bei, dass die
Messeinrichtung insgesamt - einschließlich der Sensoreinrichtung - kostengünstig und einfach aufgebaut sein kann, wobei insbesondere eine kostengünstige Sensoreinrichtung verwendet werden kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brenngasversorgungseinrichtung für eine
Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche eine zumindest bereichsweise doppelwandige Brenngasleitung aufweist. Der Brenngasleitung ist eine Messeinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zugeordnet. In Zusammenhang mit der
Brenngasversorgungseinrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in
Zusammenhang mit der Messeinrichtung erläutert wurden. Insbesondere weist die
Brenngasversorgungseinrichtung bevorzugt die Messeinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auf. Dabei weist die Brenngas Versorgungseinrichtung bevorzugt zwei Rohrleitungsabschnitte auf, wobei die Messeinrichtung zwischen den
Rohrleitungsabschnitten angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Insbesondere ist der Grundkörper der Messeinrichtung bevorzugt als Flansch ausgebildet, wodurch die
Messeinrichtung selbst vorzugsweise als Messflansch ausgebildet ist, wobei die Messeinrichtung zwischen Flanschen der Rohrleitungsabschnitte der Brenngasleitung angeordnet ist.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche eine Brenngasversorgungseinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der
Brenngasversorgungseinrichtung und/oder der Messeinrichtung erläutert wurden. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer
Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb,
Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der
Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im
Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
Die Brennkraftmaschine ist besonders bevorzugt als Gasmotor ausgebildet, insbesondere für marine Anwendungen, oder für stationäre Anwendungen. Insbesondere kann die
Brennkraftmaschine einem Schiffsantrieb dienen oder als Schiffsantrieb ausgebildet sein.
Die Brennkraftmaschine ist insbesondere eingerichtet zum Betrieb mit wenigstens einem
Brenngas als Brennstoff, wobei die Brennkraftmaschine bevorzugt eingerichtet ist zum Betrieb mit einem methanhaltigen Brenngas als Brennstoff, insbesondere Erdgas, LNG (Liquefied Natural Gas), CNG (Compressed Natural Gas), oder dergleichen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Messeinrichtung, und
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch die Messeinrichtung gemäß Figur 1.
Fig. 1 zeigt eine erste Darstellung - in Draufsicht - eines Ausführungsbeispiels einer
Messeinrichtung 1 zur Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids. Die Messeinrichtung 1 weist einen entlang einer Umfangslinie geschlossenen Grundkörper 3 auf, wobei der Grundkörper 3 hier in Draufsicht gesehen kreisförmig und insbesondere - wie anhand von Figur 2 erkennbar - als Kreisscheibe ausgebildet ist. Die gedachte Umfangslinie, entlang der der Grundkörper 3 geschlossen ausgebildet ist, ist insoweit eine Kreislinie, die in der Bildebene von Figur 1 verläuft. Der Grundkörper 1 weist eine erste, ihn in Axialrichtung durchsetzende Ausnehmung 5 auf, die hier als Zentralbohrung, insbesondere als kreisrunde Zentralbohrung, ausgebildet ist. Die Axialrichtung steht senkrecht auf der Bildebene von Figur 1. Die Ausnehmung 5 ist
insbesondere als Durchgangsbohrung ausgebildet.
Der Grundkörper 3 weist außerdem wenigstens eine, hier genau acht zweite Ausnehmungen 7 auf, die den Grundkörper 1 ebenfalls in Axialrichtung durchsetzen. Die zweiten Ausnehmungen 7 sind radial auswärts der ersten Ausnehmung 5 angeordnet, wobei sie insbesondere - in Umfangsrichtung gesehen - symmetrisch um die erste Ausnehmung 5 herum angeordnet sind, sie sind also insbesondere auf einer gedachten Umfangslinie konzentrisch in gleichen
Winkelabständen voneinander um die erste Ausnehmung 5 herum angeordnet. Die zweiten Ausnehmungen 7 sind ebenfalls als Durchgangsbohrungen ausgebildet. Sie weisen einen jeweils kleineren Durchtrittsquerschnitt auf als die erste Ausnehmung 5, wobei sie insbesondere - da sie kreisrund ausgebildet sind - einen kleineren Durchmesser aufweisen als die erste Ausnehmung 5.
Die zweiten Ausnehmungen 7 sind von der ersten Ausnehmung 5 fluidisch getrennt, es besteht also innerhalb des Grundkörpers 3 kein Fluidpfad zwischen den zweiten Ausnehmungen 7 und der ersten Ausnehmung 5.
Dem Grundkörper 3 ist wenigstens eine Sensoreinrichtung zugeordnet, wobei ihm bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Sensoreinrichtungen 9, 11 zugeordnet sind, nämlich ein Drucksensor 13 als erste Sensoreinrichtung 9, und ein Temperatursensor 15 als zweite Sensoreinrichtung 11. Beide Sensoreinrichtungen 9, 11 sind in Wirkverbindung mit der ersten Ausnehmung 5. Mittels der Sensoreinrichtungen 9, 11 sind demnach physikalische Eigenschaften eines Fluids messbar, welches in der ersten Ausnehmung 5 angeordnet ist und insbesondere die erste Ausnehmung 5 durchströmt. Dabei sind hier als physikalische
Eigenschaften insbesondere thermodynamische Zustandsgrößen des Fluids messbar, nämlich mittels des Temperatursensors 15 eine Temperatur mittels des Drucksensors 13 ein Druck des Fluids.
Der Grundkörper 3 weist zwei Stirnseiten auf, nämlich eine in Figur 1 dargestellte, dem
Betrachter zugewandte, erste Stirnseite 17 und eine zweite, in Axialrichtung der ersten Stirnseite 17 gegenüberliegende, in Figur 1 dem Betrachter abgewandte und daher nicht dargestellte Stirnseite 19. Die zweite Stirnseite 19 ist allerdings in Figur 2 dargestellt. Die Ausnehmungen 5, 7 sind als Durchgangsbohrungen ausgebildet und münden daher in die erste Stirnseite 17 einerseits und in die zweite Stirnseite 19 andererseits.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind an beiden Stirnseiten 17, 19 - in radialer Richtung gesehen - zwischen der ersten Ausnehmung 5 und den zweiten Ausnehmungen 7 erste Dichteinrichtungen 21 angeordnet, insbesondere in Form von in ersten Ringnuten 23
angeordneten ersten O-Ringen 25, wobei die ersten Ringnuten 23 konzentrisch zu der ersten Ausnehmung 5 einerseits und zu der Anordnung der zweiten Ausnehmungen 7 andererseits angeordnet sind. Die ersten Dichteinrichtungen 21 sind somit insbesondere als umlaufende Dichteinrichtungen ausgebildet. Über sie können im montierten Zustand der Messeinrichtung 1 die zweiten Ausnehmungen 7 gegenüber der ersten Ausnehmung 5 gedichtet werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind an beiden Stirnseiten 17, 19 erste
Fluidverbindungen 27 zwischen den zweiten Ausnehmungen 7 ausgebildet. Die ersten
Fluidverbindungen 27 sind hier insbesondere durch auf jeder Stirnseite 17, 19 jeweils eine zweite Ringnut 29 verwirklicht, welche - in Umfangsrichtung gesehen - umlaufend ausgebildet und konzentrisch derart einerseits zu der ersten Ausnehmung 5 und andererseits zu der
Anordnung der zweiten Ausnehmungen 7 angeordnet ist, dass die zweiten Ausnehmungen 7 in die zweite Ringnut 29 münden, wobei die zweite Ringnut 29 die zweiten Ausnehmungen 7 fluidisch miteinander verbindet. Es ist alternativ - insbesondere bei einer generativen
Herstellung des Grundkörpers 3 - auch möglich, dass eine im Inneren des Grundkörpers 3 angeordnete zweite Fluidverbindung zwischen den zweiten Ausnehmungen 7 vorgesehen ist. Diese kann beispielsweise als Ringkanal ausgebildet sein, der sich konzentrisch um die erste Ausnehmung 5 herum erstreckt und die zweiten Ausnehmungen 7 fluidisch miteinander verbindet.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem an beiden Stirnseiten 17, 19 radial außerhalb der zweiten Ausnehmungen 7 jeweils eine zweite Dichteinrichtung 31 angeordnet, die hier ebenfalls jeweils durch eine dritte Ringnut 33 und einen darin angeordneten zweiten O-Ring 35 verwirklicht ist. Dabei verläuft auch die dritte Ringnut 33 der zweiten Dichteinrichtung 31 konzentrisch sowohl zu der ersten Ausnehmung 5 als auch zu der Anordnung der zweiten Ausnehmungen 7, und ist - in Umfangsrichtung gesehen - umlaufend ausgebildet. Der Grundkörper 3 weist eine erste Radialbohrung 37 zur Aufnahme der ersten
Sensoreinrichtung 9 auf. Diese erste Radialbohrung 37 ist insbesondere als Stufenbohrung ausgebildet, wobei sie einen Gewindeabschnitt 39 aufweist, der ein Innengewinde aufweist, mit welchem ein Außengewinde der ersten Sensoreinrichtung 9 kämmt. Der Drucksensor 13 ist also insbesondere in die erste Radialbohrung 37 eingeschraubt. Dabei ist in für sich genommen bekannter Weise an der ersten Radialbohrung 37 eine Dichteinrichtung 41 in Form einer Anlagefläche und eines mit dieser zusammenwirkenden vierten O-Rings 42 vorgesehen, welche insbesondere den Gewindeabschnitt 39 nach außen abdichtet.
Der Grundkörper 3 weist eine zweite Radialbohrung 43 auf, die zur Aufnahme der zweiten Sensoreinrichtung 11 vorgesehen ist. Auch diese ist vorzugsweise als Stufenbohrung
ausgebildet. Auch ist die zweite Sensoreinrichtung 11 bevorzugt ebenfalls in die zweite
Radialbohrung 43 zumindest bereichsweise eingeschraubt. Es ist aber auch möglich, dass die zweite Sensoreinrichtung 11 in die zweite Radialbohrung eingeklebt, eingelötet, eingeschweißt oder in anderer geeigneter Weise dort befestigt ist.
Der als zweite Sensoreinrichtung 11 vorgesehene Temperatursensor 15 weist eine Schutzhülse 45 auf. Diese ist dicht, beispielsweise durch geeignete Anordnung wenigstens eines fünften O- Rings oder durch Schweißen, Kleben, Löten oder dergleichen, in der zweiten Radialbohrung 43 angeordnet, sodass keine Fluidverbindung von der ersten Ausnehmung 5 radial nach außen über einen Rand der Schutzhülse 45 existiert. Zugleich trennt die Schutzhülse 45 ein Inneres des Temperatursensors 15 von der ersten Ausnehmung 5 fluidisch. Das Innere der Schutzhülse 45 ist seinerseits gegenüber einer äußeren Umgebung der Messeinrichtung 1 abgedichtet. Dadurch verwirklicht der Temperatursensor 15 eine doppel wandige Dichtung des Inneren der ersten Ausnehmung 5 gegenüber einem Äußeren der Messeinrichtung 1.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Messeinrichtung 1 gemäß Figur 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Schnittebene von Figur 2 ist insbesondere so gewählt, dass die erste Sensoreinrichtung 9 und damit der
Drucksensor 13 dargestellt ist. Dabei wird deutlich, dass die erste Radialbohrung 37 mit den zweiten Ausnehmungen 7 in Fluidverbindung ist, hier insbesondere über eine Stichbohrung 47 als zweite Fluidverbindung, die einerseits in die erste Radialbohrung 37 und andererseits in die zweite Ringnut 29 der ersten Fluidverbindung 27 zwischen den zweiten Ausnehmungen 7 mündet. Es ist möglich, dass in ähnlicher Weise auch die zweite Radialbohrung 43 mit wenigstens einer der zweiten Ausnehmungen 7 in Fluidverbindung ist. Insbesondere kann auch die zweite Radialbohrung 43 mit einer entsprechenden Stichbohrung mit der zweiten Ringnut 29 verbunden sein.
Über eine solche Stichbohrung 47 kann im Fall einer Leckage im Bereich einer
Sensoreinrichtung, hier insbesondere im Bereich der ersten Radialbohrung 37, Fluid aus der ersten Ausnehmung 5 über die erste Radialbohrung 37 und die Stichbohrung 47 in die zweite Ringnut 29 und damit in die zweiten Ausnehmungen 7 überströmen, oder die erste
Radialbohrung 37 kann durch ein in den zweiten Ausnehmungen 7 strömendes Fluid gespült werden, wobei dieses Fluid - wenn es unter höherem Druck steht als das in der ersten
Ausnehmung 5 angeordnete Fluid - auch über die erste Radialbohrung 37 in die erste
Ausnehmung 5 gelangen kann.
Der Drucksensor 13 ist bevorzugt als Absolutdrucksensor ausgebildet. Dabei weist er eine Messmembran 49 und einen Stützraum 51 auf, wobei die Messmembran 49 auf der einen Seite mit dem Druck in der ersten Ausnehmung 5 beaufschlagt wird, wobei auf der anderen Seite der Messmembran 49 der in dem Stützraum 51 herrschende Druck anliegt. Der Stützraum 51 ist vorzugsweise evakuiert oder weist ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, unter geringem Druck, insbesondere unterhalb des Normaldrucks von 1013 mbar, auf. Durch den Stützraum 51 wird auch im Bereich des Drucksensors 13 eine zweite Kammer radial außerhalb der ersten
Ausnehmung 5 bereitgestellt, sodass der Drucksensor 13 selbst das Prinzip einer
doppelwandigen Abdichtung der ersten Ausnehmung 5 verwirklicht.
Anhand der Figuren 1 und 2 zeigt sich, dass der Grundkörper 3 als Flansch zur Anordnung zwischen zwei Rohrleitungsabschnitten ausgebildet ist, wobei insbesondere die Messeinrichtung 1 insgesamt als Messflansch ausgebildet ist. Insbesondere wird der Grundkörper 3 bevorzugt - in axialer Richtung gesehen - zwischen zwei Rohrleitungsabschnitten angeordnet, die jeweils eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweisen, wobei die erste Kammer von der zweiten Kammer fluidisch getrennt ist, und wobei die erste Ausnehmung 5 zur Fluidverbindung der ersten Kammern der Rohrleitungsabschnitte vorgesehen ist, und wobei die zweiten
Ausnehmungen 7 zur Fluidverbindung der zweiten Kammern der Rohrleitungsabschnitte miteinander ausgebildet sind. Solche Rohrleitungsabschnitte sind also doppelwandig ausgebildet und weisen - insbesondere konzentrisch zueinander angeordnete - Kammern auf, in denen verschiedene Fluide angeordnet sind. Insbesondere wird bevorzugt ein brennbares oder explosionsfähiges erstes Fluid in einer inneren, ersten Kammer geführt, wobei ein Inertgas oder Spülluft in einer radial äußeren, zweiten Kammer geführt wird. Diese Doppelwandigkeit setzt sich über den Grundkörper 3 der Messeinrichtung 1 fort und wird auch im Bereich der
Sensoreinrichtungen 9, 11 beibehalten. Insbesondere deren elektrische oder elektronische Teile sind dabei bevorzugt außerhalb der doppelwandigen Struktur angeordnet, sodass sie nicht explosionsgeschützt ausgebildet sein müssen. Es können daher einfache und kostengünstige Sensoreinrichtungen 9, 11 verwendet werden.
Die Rohrleitungsabschnitte, zwischen denen der Grundkörper 3 angeordnet wird, können Flansche aufweisen, die einen größeren Durchmesser aufweisen als der Grundkörper 3. Dieser kann dann zwischen den Flanschen der Rohrleitungsabschnitte eingeklemmt werden, indem die Flansche der Rohrleitungsabschnitte radiale außerhalb des Grundkörpers 3 miteinander verspannt, insbesondere verschraubt werden. Diese klemmen dabei den Grundkörper 3 zwischen sich ein. Es ist aber auch möglich, dass der Grundkörper 3 selbst - hier nicht dargestellte - Befestigungseinrichtungen, insbesondere Gewindebohrungen aufweist, über welche er mit den Flanschen der Rohrleitungsabschnitte verbunden werden kann. Es ist möglich, dass die Messeinrichtung 1 eine zusätzliche, an dem Grundkörper 3 angeordnete Sensoreinrichtung aufweist, die mit den zweiten Ausnehmungen 7, insbesondere mit wenigstens einer der zweiten Ausnehmungen 7, in Wirkverbindung ist, sodass wenigstens eine physikalische Eigenschaft eines in den zweiten Ausnehmungen 7 angeordneten Fluids mittels dieser zusätzlichen Sensoreinrichtung messbar ist.
Die Messeinrichtung 1 ist insbesondere vorgesehen zur Anordnung in einer
Brenngasversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche eine zumindest bereichsweise doppelwandige Brenngasleitung aufweist. Dabei ist die Messeinrichtung 1 dieser zumindest bereichsweise doppelwandigen Brenngasleitung zugeordnet. Insbesondere ist die Messeinrichtung 1 bevorzugt zwischen Flanschen der zumindest bereichsweise doppelwandigen Brenngasleitung angeordnet.
Zur Erfindung gehört auch eine hier nicht dargestellte Brennkraftmaschine, welche eine
Brenngasversorgungseinrichtung aufweist, die eine zumindest bereichsweise doppelwandige Brenngasleitung aufweist, welche ihrerseits wiederum die Messeinrichtung 1 aufweist. Die Brennkraftmaschine kann insbesondere als V- oder W-Motor ausgebildet sein, wobei sie insbesondere verschiedene Zylinderbänke aufweist. Es ist möglich, dass jeder Zylinderbank eine separate Messeinrichtung 1 zugeordnet ist, es ist aber auch möglich, dass der
Brenngasversorgungseinrichtung insgesamt nur eine Messeinrichtung 1 zugeordnet ist.
Insgesamt zeigt sich, dass mit der hier vorgeschlagenen Messeinrichtung 1 , der
Brenngasversorgungseinrichtung und der Brennkraftmaschine eine mechanisch einfache und kostengünstige Möglichkeit besteht, physikalische Eigenschaften brennbarer und/oder explosionsgefährdeter Fluide in einem doppelwandigen Leitungssystem zu messen, wobei insbesondere nicht-explosionsgeschützte, kostengünstige Sensoreinrichtungen 9, 11 zum Einsatz kommen können.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Messeinrichtung (1) zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids mit
- einem entlang einer Umfangslinie geschlossenen Grundkörper (3), der
- eine erste, den Grundkörper (3) in Axialrichtung durchsetzende Ausnehmung (5)
umgreift, wobei
der Grundkörper (3) wenigstens eine zweite, den Grundkörper (3) in Axialrichtung durchsetzende Ausnehmung (7) aufweist, wobei
dem Grundkörper (3) wenigstens eine Sensoreinrichtung (9, 11) zuordenbar ist, die in Wirkverbindung mit der ersten Ausnehmung (5) bringbar ist.
2. Messeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) eine Mehrzahl von zweiten Ausnehmungen (7) aufweist, die vorzugsweise um die erste
Ausnehmung (5) herum angeordnet sind.
3. Messeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) zwei Stirnseiten, nämlich eine erste Stirnseite (17) und eine - in Axialrichtung gesehen - der ersten Stirnseite (17) abgewandte zweite Stirnseite (19) aufweist, wobei die erste Ausnehmung (5) und die wenigstens eine zweite Ausnehmung (7) in die
Stirnseiten (17, 19) münden, wobei a) an wenigstens einer Stirnseite (17, 19) der zwei Stirnseiten (17, 19)— in radialer Richtung gesehen - zwischen der ersten Ausnehmung (5) und der wenigstens einen zweiten
Ausnehmung (7) eine erste Dichteinrichtung (21) angeordnet ist, und/oder wobei b) der Grundkörper (3) wenigstens zwei zweite Ausnehmungen (7) aufweist, wobei an wenigstens einer Stirnseite (17, 19) der zwei Stirnseiten (17, 19) eine erste Fluidverbindung (27) zwischen den wenigstens zwei zweiten Ausnehmungen (7) ausgebildet ist, und/oder wobei c) an wenigstens einer Stirnseite (17, 19) der zwei Stirnseiten (17, 19) radial außerhalb der wenigstens einen zweiten Ausnehmung (7) eine zweite Dichteinrichtung (31) angeordnet ist. Messeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) wenigstens eine Radialbohrung (37, 43) zur Aufnahme der wenigstens einen Sensoreinrichtung (9, 11) aufweist.
Messeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine zweite Fluidverbindung zwischen der wenigstens einen Radialbohrung (37, 43) und der wenigstens einen zweiten Ausnehmung (7).
Messeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1) einen Drucksensor (13) und/oder einen Temperatursensor (15) als die wenigstens eine Sensoreinrichtung (9, 11) aufweist.
Messeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) als Flansch zur Anordnung zwischen zwei
Rohrleitungsabschnitten ausgebildet ist, die jeweils eine erste und eine zweite Kammer aufweisen, wobei die erste Kammer von der zweiten Kammer fluidisch getrennt ist, wobei die erste Ausnehmung (5) zur Fluidverbindung der ersten Kammern der
Rohrleitungsabschnitte miteinander ausgebildet ist, und wobei die wenigstens eine zweite Ausnehmung (7) zur Fluidverbindung der zweiten Kammern der Rohrleitungsabschnitte miteinander ausgebildet ist.
Messeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (3) eine zusätzliche Sensoreinrichtung zuordenbar ist, die mit der wenigstens einen zweiten Ausnehmung (7) in Wirkverbindung bringbar ist.
Brenngasversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einer zumindest bereichsweise doppelwandigen Brenngasleitung, wobei der Brenngasleitung eine
Messeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zugeordnet ist.
10. Brennkraftmaschine mit einer Brenngasversorgungseinrichtung nach Anspruch 9.
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