NL9000802A - Sensor voor het meten van de druk van een medium, in het bijzonder voor het meten van de wisselende druk in een dieselinspuitpomp. - Google Patents

Description

Titel: Sensor voor het meten van de druk van een medium, in het bijzonder voor het meten van de wisselende druk in een dieselinspuitpomp.

De uitvinding heeft betrekking op een sensor voor het meten van de druk van een medium, in het bijzonder voor het meten van de wisselende druk in een dieselinspuitpomp, omvattende een schroefbout met een zich door de gehele kop en schacht van de bout uitstrekkende axiale boring, een binnen die boring geplaatste transducer die een drukverandering kan omzetten in een electrisch signaal, een via de boutkop naar de transducer voerende electrische leiding, en een in de boring aangebracht niet-samendrukbare massa die zich vanaf de drukmeetzijde van de bout tot aan de transducer uitstrekt.

Een dergelijke sensor is bekend uit WO-83/00225.

Door een dergelijke sensor op de plaats van een ontluchtingsbout door een opening in de wand van een dieselinspuitpomp te schroeven, kan deze sensor bij draaiende dieselmotor gegevens verstrekken over het inspuit-moment, de slijtage van de pomp, de openingsdruk van de verstuiver en de slijtage van de verstuiver.

Bij de bekende sensor bestaat de transducer uit een aantal drukgevoelige elementen die een weerstandsbrugschakeling zijn geplaatst. Het aanbrengen van de weerstandsbrug in de boutboring is moeilijk in een gemakkelijke en geautomatiseerde vervaardigingsmethode onder te brengen.

Met de uitvinding wordt beoogd deze bezwaren te ondervangen en een sensorconstructie te verschaffen die gemakkelijk uit onderdelen kan worden samengesteld en die bestand is tegen grote drukverschillen en tegen de inwerking van aggresieve gassen of vloeistof, (dieselbestendig-heid)

Volgens de uitvinding is de in de aanhef genoemde sensor hiertoe gekenmerkt doordat de als piëzo-element uitgevoerde transducer door een contactveer op het eindvlak van een door de boutkop stekende electrische aansluitpen wordt gedrukt, welke pen onder tussenschakeling van een isolatie-orgaan door een borgmoer binnen de holte van de boutkop is gefixeerd.

Bij voorkeur vult de niet-samendrukbare massa de boring vanaf het eind- vlak van de boutschacht tot aan een rond de aansluitpen aangebrachte afdichtring en bestaat de niet-samendrukbare massa uit twee delen namelijk een, het einde van de schachtboring afsluitende plug uit een die-selbestendig, bij kamertemperatuur vulcaniseerbaar materiaal, en een gelachtige twee-componenten-elastomeer tussen deze plug en de afdichtring.

De twee componenten-elastomeer kan in waterdunne toestand in de boring worden gegoten en ontgast (of onder vacuüm worden ingegoten), waarbij een volledige vulling van de open ruimte wordt bereikt en gasbellen in de elastomeer worden vermeden. In plaats van deze elastomeer zou een vloeistofvulling (bijvoorbeeld siliconenolie) kunnen worden toegepast. De elastomeer van de plug is bij het inbrengen enigszins visceus, wat in verband met de kleine gemakkelijk te vullen ruimte geen bezwaar is. Deze elastomeer is schokbestendig en bestand tegen de inwerking van de agressieve gassen of vloeistoffen, in het bijzonder tegen dieselbrandstof. De afdichtring sluit het niet met elastomeermateriaal te vullen deel van de boutboring goed af, ook als metalen delen van de sensor een verschil in thermische uitzetting vertonen. Beide elastomeren zijn niet uitzetbaar en dragen een erop uitgeoefende druk hydrostatisch over op het piëzo-element.

Opgemerkt wordt dat het op zichzelf is bekend is om voor het vormen van een druksensor een piëzo-electrische drukomzetter in een siliconenrubber of dergelijk materiaal in te bedden (zie EP-A-0255084 en EP-A-0145001).

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de figuren, waarin twee uitvoeringen in langsdoorsnede zijn weergegeven.

De weergegeven sensoren zijn uitgevoerd in de vorm van een stalen schroefbout 1 met schroefdraad 2 en een boring 3 die zich zowel door de houtkop als door boutschacht uitstrekt. Ter plaatse van de overgang van de boring in de kop naar de boring in de schacht heeft de bout een inwendige schouder 4. Een electrische aansluitpen 5 steekt in de boring van de houtkop en kan bijvoorbeeld via een contrastekker met een elec-trisch meetapparaat (gewoonlijk een spanningsmeter) worden verbonden.

Bij de uitvoering volgens figuur 1 heeft de aansluitpen een deel 6 van grote diameter waarop een transducer 7 in de vorm van een piëzo-electrische tablet door middel van de haakvormige lippen 8a van een isolatie- ring 8 wordt vastgehouden. De haakvormige lippen 8a grijpen in uitsparingen van het pendeel 6.

Op de pen 5 is een in doorsnede L-vormige isolatiebus 9 geschoven en een borgmoer 10 is in inwendig schroefdraad in de boring geschroefd en grijpt om de isolatiebus 9· Tussen de isolatiebus 9 en de afstandhouder 8 is een 0-ring 11 (bijvoorbeeld uit vloercarbon) geplaatst. De transdu-certablet 7 (piëzo-electrisch of piëzo-resistief) wordt door een con-tactveer 12 tegen het eindvlak van de aansluitpen 5 gedrukt. Deze veer grijpt met zijn andere einde aan op een tweede inwendige schouder 13 van de bout. Het gedeelte van de boring 3 dat zich uitstrekt tussen de 0-ring 11 en het eindvlak van de boutschacht is gevuld met een niet-samen-drukbaar materiaal dat op het eindvlak van de bout uitgeoefende drukken hydrostatisch kan overbrengen op de tablet 7· Het naar het eindvlak van de boutschacht gekeerde gedeelte van deze massa bestaat uit een plug 14 gevormd door een schok- en dieselbestendige elastomeer die bij kamertemperatuur kan harden. Het resterende deel van de massa zou een niet-geleidende vloeistof (bijvoorbeeld een siliconen-olie) kunnen zijn doch bestaat bij voorkeur uit een twee-componenten-elastomeer 15 die waterdun in de boring 3b is gegoten en tot een niet-samendrukbare gel is uitgehard. Deze met puntjes aangeduide gel vult de boring 3 tot aan de af-dichtring 11.

De sensor volgens figuur 1 kan gemakkelijk worden samengesteld door een subassembly te vormen uit de pen 5. de isolatiebus 9* de afdichtring 11, de piëzo-tablet 7 en de isolatiebus 8. Nadat de veer 12 via de boutkop in de boring 3 is aangebracht, wordt deze sub-assembly eveneens in de boring 3 geplaatst en wordt de borgmoer 10 aangedraaid waarbij de veer 12 wordt samengedrukt. Vervolgens worden de twee componenten voor de elastomeer 15 waterdun in de boring 3 gegoten en ontlucht en wordt na uitharding van de gevormde elastomeer de plug 14 gevormd. In plaats van het ontluchten van de twee componenten-elastomeer 15 kunnen deze componenten ook onder vacuüm worden ingegoten.

In de uitvoering volgens figuur 2 zijn equivalente onderdelen met hetzelfde verwijzingscijfer aangeduid. De genoemde sub-assembly bestaat nu uit de aansluitpen 5* de isolatiebus 8 (zonder lippen 8a) en de afdichtring 11. Deze wordt vanaf het einde van de boutschacht in de boring 3 geplaatst tot de isolatiebus 8 op de schouder 13 aangrijpt. Vervolgens wordt de veer 12 met een sluitring 16 in de boring 3 geplaatst en wordt deze sluitring 16 tot het omkralen van tot de boutschacht behorende lippen 17 gepositioneerd. Nadat de isolatiebus in de boutkopholte is geplaatst en de borgmoer 10 op het schroefdraad van de pen 5 is aangedraaid wordt de schachtholte 3 vanaf het einde van de boutschacht tot aan de afdichtring 11 gevuld met een niet-samendrukbare massa, die bij voorkeur op de bovenbeschreven wijze bestaat uit een schok- en dieselbe-stendige plug 14 en een twee-componenten-elastomeer 15.

De beschreven sensorbouten zijn zeer gemakkelijk in een automatisch proces te vervaardigen en zijn door hun opbouw dieselbestendig en bestand tegen zeer hoge drukverschillen (bijvoorbeeld 400 tot 800 bar).

Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende wijzigingen mogelijk. De bouten zijn niet uitsluitend voor dieselmotoren geschikt maar kunnen ook in andere verbrandingsmotoren worden toegepast.

Claims (3)

1. Sensor voor het meten van de druk van een medium, in het bijzonder voor het meten van de druk in een dieselinspuitpomp, omvattende een schroefbout (1) en een zich door de gehele kop en schacht van de bout uitstrekkende axiale boring (3)* een binnen die boring geplaatste transducer (7) die een drukverandering kan omzetten in een electrisch signaal, een via de houtkop naar de transducer voerende electrische leiding (4), en een in de boring aangebrachte niet-samendrukbare massa (14, 15) die zich vanaf de drukmeetzijde van de bout tot aan de transducer uitstrekt, met het kenmerk, dat de als piëzo-element (7) uitgevoerde transducer door een contactveer (12) op het eindvlak van een door de houtkop stekende electrische aansluitpen (5) (terminal) wordt gedrukt, welke pen onder tussenschakeling van een isolatie-orgaan (9) door een borgmoer (10) binnen de holte van de houtkop is gefixeerd.

2. Sensor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de niet-samendrukbare massa (14, 15) de boring (3) vult vanaf het eindvlak van de bout-schacht tot aan een rond de aansluitpen aangebracht afdichtring (11).

3. Sensor volgens conclusie 2, met hetkenmerk, dat de niet-samendrukbare massa bestaat uit twee delen namelijk een het einde van de schachtboring afsluitende plug (14) uit een dieselbestendig, bij kamertemperatuur hardhaar materiaal, en een gelachtige twee-componenten-elastomeer (15) tussen deze plug (14) en de afdichtring (11).