CH666127A5 - MEASURING VALVE FOR MEASURING HOT MEDIA AND METHOD FOR ITS ASSEMBLY. - Google Patents
MEASURING VALVE FOR MEASURING HOT MEDIA AND METHOD FOR ITS ASSEMBLY. Download PDFInfo
- Publication number
- CH666127A5 CH666127A5 CH273484A CH273484A CH666127A5 CH 666127 A5 CH666127 A5 CH 666127A5 CH 273484 A CH273484 A CH 273484A CH 273484 A CH273484 A CH 273484A CH 666127 A5 CH666127 A5 CH 666127A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- measuring
- measuring system
- transmission element
- pressure transmission
- abutment
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 1
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
- G01L23/10—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
-
- 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
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
-
- 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
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die Erfindung betrifft einen Messwertaufnehmer zur Messung heisser Medien, insbesonders Druckaufnehmer zur Messung von Verbrennungsvorgängen, mit einem in eine das zu vermessende Medium umgebende Begrenzung einsetzbaren Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten und der Wirkung der zu messenden Grösse ausgesetzten Messsystem, welches über eine Ableitung der zu messenden Grösse proportionale elektrische Signale abgibt, dessen elektrisch aktive Bereiche zumindest in dem bei der Messung mit hoher Temperatur beaufschlagten Bereich ausschliesslich über Spalte gegen umgebende Bauteile der jeweils anderen Polarität isoliert sind, und das eine Anzahl piezoelektrischer Messscheiben, eine zwischen Messscheiben-Block und einem Druckübertragungselement angeordnete, elektrisch leitende Temperaturkompensationsscheibe, sowie eine elektrisch leitende Elektrodenscheibe und ggf. eine piezoelektrische Beschleunigungs-Kompensationsscheibe aufweist und vom Druckübertragungselement gegen ein Widerlager vorgespannt ist, sowie mit einer einerseits mit der Elektrodenscheibe und anderseits mit der Temperaturkompensationsscheibe verbundenen Ableitung für die auftretenden Signale. The invention relates to a transducer for measuring hot media, in particular pressure transducer for measuring combustion processes, with a housing which can be inserted into a boundary surrounding the medium to be measured and a measuring system which is arranged in the housing and is exposed to the effect of the size to be measured and which is derived from the emits proportional electrical signals, the electrically active areas of which, at least in the area exposed to high temperature during the measurement, are isolated exclusively by gaps from surrounding components of the other polarity, and that a number of piezoelectric measuring disks, one between the measuring disk block and a pressure transmission element arranged, electrically conductive temperature compensation disk, and an electrically conductive electrode disk and possibly a piezoelectric acceleration compensation disk and pre-selected by the pressure transmission element against an abutment is tensioned, as well as with a derivation for the signals occurring, which is connected on the one hand to the electrode disc and on the other hand to the temperature compensation disc.
Messwertaufnehmer zur Verwendung an heissen Medien, die beispielsweise zur Messung des Druckverlaufes in Brennräumen von Verbrennungskraftmaschinen, Raketen, Explosionskammern od. dgl. verwendet werden, müssen entweder mit einer relativ aufwendigen und und auch die Einsatzmöglichkeiten begrenzenden eigenen Kühlung — zum Beispiel einer Flüssigkeitskühlung — versehen werden oder es muss durch andere geeignete Massnahmen, welche zumeist ebenso aufwendig sind, Measurement sensors for use on hot media, which are used, for example, to measure the pressure curve in the combustion chambers of internal combustion engines, rockets, explosion chambers or the like, must either be provided with a relatively complex cooling system, which also limits the possible uses, for example liquid cooling or other suitable measures, which are usually just as complex,
dafür gesorgt werden, dass die Temperatur, der der Messwertaufnehmer bzw. dessen temperaturempfindliche Teile während der Messung ausgesetzt ist, von vornherein keine unzulässigen Werte erreichen kann. ensure that the temperature to which the sensor or its temperature-sensitive parts are exposed during the measurement cannot reach impermissible values from the outset.
Es sind bereits Messwertaufnehmer bekannt geworden, welche mit Messelementen aus hochtemperaturbeständigem Piezo-material in Form von Einkristallen oder auch Piezokeramiken ausgerüstet und damit auch ohne eigene Kühlung höchsten Temperaturbeanspruchungen gewachsen sind. Der Nachteil derartiger ungekühlter Messwertaufnehmer ist bis heute jedoch in der Tatsache zu sehen, dass der ausnutzbare Temperaturbereich nach oben hin durch die Temperaturbeständigkeit des Isoliermaterials zur elektrischen Trennung der veschiedene Potentiale aufweisenden Bauteile des Messsystems bzw. der Signalableitung begrenzt ist, wobei diese Begrenzung niedriger liegt, als es im Hinblick auf die sonstigen Bauteile sowie auch auf die verwendeten Messelemente erforderlich wäre. Die sich anbietenden, hochtemperaturbeständigen Materialien — wie beispielsweise Keramik oder Glas — sind wegen der grossen Härte bzw. Sprödheit für einen robusten Messwertaufnehmer nicht geeignet; anderseits sind aber elastische Isolationsmaterialien, wie beispielsweise Teflon, Silikon, Viton u.s.w. nicht genügend temperaturbeständig. Measuring sensors have already become known which are equipped with measuring elements made of high-temperature-resistant piezo material in the form of single crystals or also piezo-ceramics and are therefore able to withstand the highest temperature stresses even without their own cooling. The disadvantage of such uncooled transducers can still be seen today, however, in the fact that the usable temperature range is limited upwards by the temperature resistance of the insulating material for the electrical separation of the components of the measuring system or the signal derivative that have different potentials, this limitation being lower, than would be necessary with regard to the other components as well as the measuring elements used. The available, high-temperature resistant materials - such as ceramics or glass - are not suitable for a robust sensor due to their extreme hardness or brittleness; on the other hand, there are elastic insulation materials, such as Teflon, silicone, Viton, etc. not sufficiently temperature resistant.
Weiters ist beispielsweise aus der AT-PS 292 337 ein Messwertaufnehmer der eingangs genannten Art bekannt, der einerseits eine — wie erwähnt relativ aufwendige — eigene Kühlung für den temperaturempfindlichen Bereich der Messelemte aufweist, und bei dem andererseits zur elektrischen Isolierung des Messsystems sowie der Signalableitung zumindest in dem bei der Messung mit hoher Temperatur beaufschlagten Bereich ausschliesslich Spalte zu umgebenden Bauteilen der jeweils anderen Polarität vorgesehen sind. Furthermore, from AT-PS 292 337, for example, a measurement sensor of the type mentioned is known which, on the one hand, has - as mentioned relatively complex - its own cooling for the temperature-sensitive area of the measurement elements, and on the other hand at least for the electrical insulation of the measurement system and the signal derivation only gaps to surrounding components of the other polarity are provided in the area exposed to high temperature during the measurement.
Auf diese Weise werden zusätzlich zur bzw. unabhängig von der separaten Kühlung negative eingrenzende Auswirkungen der Isolierung auf den zur Verfügung stehenden Temperaturbereich vermieden, womit die durch die anderen, üblicherweise ohnedies hochtemperaturbeständigen Bauteile des Messwertaufnehmers gegebene Obergrenze des für die Messung zulässigen Temperaturbereiches ausgenützt werden kann. In this way, in addition to or independently of the separate cooling, negative limiting effects of the insulation on the available temperature range are avoided, so that the upper limit of the temperature range permissible for the measurement, which is given by the other components of the transducer, which are usually highly temperature-resistant anyway, can be used.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
666 127 666 127
Nachteilig bei dieser bekannten Ausbildung ist die Tatsache, dass die Montage des Aufnehmers sehr kompliziert ist, da einerseits die zur Isolierung notwendigen Spalte ohne Isolierhülsen od. dgl. eingehalten und anderseits die einzelnen Teile des Messsystems unter anderem zur Sicherstellung optimaler Empfindlichkeit sorgfältig gegeneinander justiert werden müssen. A disadvantage of this known design is the fact that the mounting of the transducer is very complicated since, on the one hand, the gaps required for insulation without insulating sleeves or the like are observed and, on the other hand, the individual parts of the measuring system have to be carefully adjusted, inter alia, to ensure optimum sensitivity .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Messwer-taufnehmer der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile der in diesem Zusammenhang bekannten Anordnungen vermieden werden und dass insbesondere die verwendete Art der Isolierung ohne nachteilige Auswirkungen auf die Funktion und die Empfindlichkeit bleibt. The object of the present invention is to improve a sensor of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned of the arrangements known in this context are avoided and in particular that the type of insulation used has no adverse effects on the function and sensitivity.
Dies wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass das Messsystem und das Widerlager eine durchgehende zentrale Bohrung aufweisen und dass die Bohrungen in der Temperaturkompensationsscheibe und in der Elektrodenscheibe mit einem Gewinde zum Einschrauben einer Spannschraube bzw. einer Ableitungsschraube versehen sind. Durch diese Ausbildung ist die Montage des erfindungsgemässen Messwertaufnehmers sehr vereinfacht, da über die Spannschraube die Temperaturkompensationsscheibe zur Feststellung des Messsystems bei der Montage gegen das Widerlager verspannt werden kann; nach der Montage des das Messsystem vorspannenden Druckübertragungselementes — beispielsweise auch einer mit dem Gehäuse in Verbindung stehenden Membrane — kann die Spannschraube wieder entfernt und — falls dies für die Ableitung der Messsignale erforderlich ist — eine mit der Ableitung der Messssignale in Verbindung stehende Ableitungsschraube eingesetzt werden. Damit ist eine sehr einfache Zentrierung bzw. Justierung des Messsystems bei der Montage und damit eine erhöhte Funktionssicherheit des Aufnehmers gegeben. According to the present invention, this is achieved in that the measuring system and the abutment have a continuous central bore and in that the bores in the temperature compensation disk and in the electrode disk are provided with a thread for screwing in a tensioning screw or a discharge screw. With this design, the assembly of the sensor according to the invention is very simplified, since the temperature compensation disk can be clamped against the abutment during assembly when the assembly is being mounted, by means of the clamping screw; After the installation of the pressure transmission element pre-tensioning the measuring system - for example also a membrane connected to the housing - the clamping screw can be removed again and - if this is necessary for the derivation of the measurement signals - a derivation screw related to the derivation of the measurement signals can be inserted. This results in a very simple centering or adjustment of the measuring system during assembly and thus increased functional reliability of the sensor.
Die zur Isolierung vorgesehenen Spalte können dabei sich zumindest teilweise mit einem hochtemperaturbeständigen flüssigen oder gasförmigen Isoliermedium gefüllt sein. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Isolationswirkung durch das jeweils verwendete Isoliermedium erreicht werden, wobei unter Umständen durch geeignete Wahl dieses Isoliermediums auch eine Veränderung des Wärmeüberganges über die jeweiligen Spalte angestrebt und so eine bessere Temperaturverteilung zwischen hocherhitzten Bauteilen und kühleren erreicht werden kann. The gaps provided for insulation can at least partially be filled with a high-temperature-resistant liquid or gaseous insulating medium. In this way, an additional insulation effect can be achieved by the insulating medium used, whereby under certain circumstances a suitable choice of this insulating medium can also be used to strive for a change in the heat transfer through the respective gaps, and thus a better temperature distribution between highly heated components and cooler ones can be achieved.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren der Montage eines als Druckaufnehmer ausgebildeten Messwertaufnehmers, wobei das bzw. die Messelement(e) des Messsystems bei seinem bzw. ihrem Einbau vom Druckübertragungselement gegen ein eine durchgehende zentrale Bohrung aufweisendes Widerlager vorgespannt werden und zumindest an der Seite des Druckübertragungselementes eine Kompensationsscheibe zwischen Messele-ment(en) und Druckübertragungselement vorgesehen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Kompensationsscheibe eine zentrale Gewindebohrung angebracht wird, dass nach dem Zusammensetzen des aus Messelement(en) sowie ggf. Elektrodenblechen und weiteren Kompensationsscheiben bestehenden und ebenfalls eine durchgehende zentrale Bohrung aufweisenden Messsystems von der dem Druckübertragungselement abgewandten Seite her eine Spannschraube durch die Bohrung im Widerlager eingeführt und in die Gewindebohrung eingeschraubt wird, dass sodann das Druckübertragungselement mit Vorspannung montiert wird und dass schliesslich die Spannschraube wieder entfernt und, ggf. nach Einbau des Widerlagers in das Gehäuse des Messwertaufnehmers, die Signalableitung durch Einschrauben der Ableitschraube ins Gewinde der Elektrodenscheibe angebracht wird. Auf diese sehr einfache und vorteilhafte Weise kann insbesondere das Messsystem des erfindungsgemässen Messwertaufnehmers sowie die Signalableitung einwandfrei montiert werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass dabei der erforderliche Spalt zur Isolierung der verschiedene Potentiale aufweisenden Bauteile nicht eingehalten wird. A particularly advantageous method of assembling a measuring transducer designed as a pressure transducer, the measuring element (s) of the measuring system being preloaded by the pressure transmission element against an abutment having a continuous central bore and, at least on the side of the pressure transmission element, a compensation disk is provided between the measuring element (s) and the pressure transmission element, characterized in that a central threaded hole is made in the compensation disk, that after the assembly of the measuring element (s) and possibly electrode plates and other compensation disks and also a continuous central bore having measuring system from the side facing away from the pressure transmission element, a clamping screw is inserted through the bore in the abutment and screwed into the threaded bore, so that the pressure transmission element is then mounted with pretension and that the clamping screw is finally removed and, if necessary after installing the abutment in the housing of the sensor, the signal lead is attached by screwing the lead screw into the thread of the electrode disc. In this very simple and advantageous manner, in particular the measuring system of the sensor according to the invention and the signal derivation can be installed without any risk that the gap required for isolating the components having different potentials will not be maintained.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung das Messsystem in einer dieses mit geringem Spiel umgebenden Zentrierhülse zusammengesetzt wird, welche nach dem Anziehen der Spann-5 schraube wieder abgenommen wird, da damit die unter Umständen komplizierte und zeitraubende Ausrichtung der einzelnen Bauteile des Messsystems bei der Montage sehr vereinfacht wird. In this context, it is particularly advantageous if, according to a further proposal of the invention, the measuring system is assembled in a centering sleeve which surrounds it with little play and which is removed again after the tightening of the clamping screw 5, since this means that the alignment, which may be complicated and time-consuming of the individual components of the measuring system is very simplified during assembly.
Um die Ausbildung bzw. Grösse der verwendeten Spann-lo schraube von der zentralen Bohrung im Widerlager unabhängig zu machen, ist nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass vor dem Einsetzen der Spannschraube an der dem Druckübertragungselement abgewandten Seite des Widerlagers ein in der Bohrung desselben zentrierter Auflagering an-15 geordnet wird, der eine zentrale Durchgangsbohrung für die Spannschraube aufweist. Auf diese Weise ist für eine sichere Zentrierung der Spannschraube und damit auch des mit Hilfe derselben vorerst festgespannten Messsystems gesorgt, wobei die Grösse der Bohrung im Widerlager keinen Einfluss auf die 20 Grösse der erforderlichen Aufnahmefläche für den Kopf der Spannschraube hat. In order to make the design and size of the clamping lo screw used independent of the central bore in the abutment, it is provided according to another development of the invention that before inserting the clamping screw on the side of the abutment facing away from the pressure transmission element, one in the bore thereof centered support ring is arranged on-15, which has a central through hole for the clamping screw. In this way, a secure centering of the clamping screw and thus also the measuring system initially clamped with the help of the same is ensured, the size of the bore in the abutment having no influence on the size of the required receiving surface for the head of the clamping screw.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsge-25 mäss ausgebildeten Messwertaufnehmer, The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing. 1 shows a longitudinal section through a measuring sensor designed according to the invention,
Fig. 2 einen Teil des Messwertaufnehmers gemäss Fig. 1 während der Montage, 2 shows part of the sensor according to FIG. 1 during assembly,
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 das beim Messwertaufnehmer nach den Fig. 1 bis 3 30 zur Kontaktierung der Messelemente verwendete Elektrodenblech, 3 shows a cross section along the line III-III in FIG. 2, FIG. 4 shows the electrode sheet used in the measurement sensor according to FIGS. 1 to 3 30 for contacting the measuring elements,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, 5 shows a longitudinal section through another embodiment of the invention,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Teil des Messwertauf-35 nehmers nach Fig. 5 während der Montage und Fig. 6 shows a longitudinal section through part of the transducer according to Fig. 5 during assembly and
Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6. Der Messwertaufnehmer nach Fig. 1 ist als Druckaufnehmer ausgebildet und besteht im wesentlichen aus einem in eine hier nicht dargestellte, das zu vermessende Medium umgebende Be-40 grenzung einsetzbaren Gehäuse 1, einem im Gehäuse 1 angeordneten und über ein hier als Membrane ausgebildetes Druckübertragungselement 2 der Wirkung des zu messenden Druckes ausgesetzten Messsystem 3, sowie einer Ableitung 4 für die vom Messsystem 3 gelieferten, dem zu messenden Druck proportio-45 nalen elektrischen Signale, welche auf hier nicht dargestellte Weise einer Auswerteeinrichtung zuführbar sind. 7 shows a cross section along the line VII-VII in FIG. 6. The measuring sensor according to FIG. 1 is designed as a pressure sensor and essentially consists of a housing 1 which can be inserted into a boundary 1, not shown here, surrounding the medium to be measured , a measuring system 3 arranged in the housing 1 and exposed to the effect of the pressure to be measured via a pressure transmission element 2 embodied here as a membrane, and a derivation 4 for the electrical signal delivered by the measuring system 3, which is proportional to the pressure to be measured and which is based on here way, not shown, can be fed to an evaluation device.
Das Gehäuse 1 weist einen Gewindeteil 5 zum Einschrauben in ein entsprechendes Gewinde in einer Bohrung der hier nicht dargestellten Druckraumbegrenzung und an der dem Druck-50 Übertragungselement 2 gegenüberliegenden Seite einen Anschlussstecker 6 auf, dem über einen Ladungsableitungsstift 7 sowie einen Anschlussstift 8 der eine Pol und über eine Vorspannhülse 9 bzw. ein Widerlager 10 und das Gehäuse 1 selbst der andere Pol der zweipoligen Ladungsableitung vom Messsy-55 stem 3 zugeführt ist. Der Anschlussstift 8 ist dabei beispielsweise in einer Bohrung 11 des anschlusssteckerseitigen Gehäuse mit hochtemperaturbeständigem isolierendem Material 12 hermetisch dicht fixiert. The housing 1 has a threaded part 5 for screwing into a corresponding thread in a bore of the pressure chamber boundary, not shown here, and on the side opposite the pressure transmission element 2 has a connector plug 6, which has a charge dissipation pin 7 and a connector pin 8, one pole and The other pole of the two-pole charge discharge from the measuring system 3 is supplied via a prestress sleeve 9 or an abutment 10 and the housing 1 itself. The connector pin 8 is hermetically sealed, for example, in a bore 11 of the housing on the connector side with high-temperature-resistant insulating material 12.
Das im dargestellten Ausführungsbeispiel aus fünf einzelnen 60 Messelementen 13, einer auch als Ableitungselektrode wirkenden Temperaturkompensationsscheibe 14, einer Elektrodenscheibe 15, einer ebenso wie die Messelemente 13 auf piezoelektrischer Basis arbeitenden Beschleunigungs-Kompensations-scheibe 16, sowie zwei Elektrodenblechen 17 zur Zusammen-65 Schaltung der Messelemente 13 bestehende Messsystem 3 ist innerhalb der Vorspannhülse 9 angeordnet und wird von dieser gegen das Widerlager 10 vorgespannt, wobei die Vorspannhülse 9 in ihrem dem Druckübertragungselement 2 abgewandten, The in the exemplary embodiment shown consists of five individual 60 measuring elements 13, a temperature compensation disc 14 which also acts as a lead electrode, an electrode disc 15, an acceleration compensation disc 16 which works on the same basis as the piezoelectric-based measuring elements 13, and two electrode plates 17 for interconnecting the Measuring system 13 consisting of measuring system 3 is arranged within the prestressing sleeve 9 and is prestressed by the latter against the abutment 10, the prestressing sleeve 9 facing away from the pressure transmission element 2,
666 127 666 127
4 4th
oberen Bereich über Schweissnähte 18 mit dem Widerlager 10 verbunden ist. Als messstellenseitiger Abschluss des die Vorspannhülse 9 samt Messsystem 3 und Widerlager 10 aufnehmenden Innenraumes des Gehäuses 1 dient die als Druckübertragungselement 2 wirkende Membrane, die einerseits am Gewindeteil 5 des Gehäuses 1 und anderseits am Boden der Vorspannhülse 9 mit Schweissnähten 19, 20 befestigt ist. upper area is connected to the abutment 10 via weld seams 18. The diaphragm acting as a pressure transmission element 2 serves as the measuring point end of the interior of the housing 1, including the measuring system 3 and the abutment 10, and is attached on the one hand to the threaded part 5 of the housing 1 and on the other hand to the bottom of the preloading sleeve 9 with weld seams 19, 20.
Um den dargestellten Messwertaufnehmer ohne eigene Kühlung zur Messung an heissen Medien, beispielsweise zur Druckmessung von VerbrennungsVorgängen im Brennraum einer Brennkraftmaschine, verwenden zu können, sind die piezoelektrischen Messelemente 13 bzw. auch die Kompensationsscheibe In order to be able to use the measuring sensor shown without its own cooling for measuring on hot media, for example for measuring the pressure of combustion processes in the combustion chamber of an internal combustion engine, there are the piezoelectric measuring elements 13 and also the compensation disk
16 aus hochtemperaturbeständigem piezoelektrischem Material, beispielsweise geeigneten Einkristallen oder Piezokeramiken, ausgeführt; sämtliche übrigen verwendeten Bauteile bestehen ohnedies aus Metall. Zur erforderlichen elektrischen Isolierung der Teile des Messsystems 3 sowie der Ableitung 4 sind in dem bei der eigentlichen Messung mit hoher Temperatur beaufschlagten Bereich des Messwertaufnehmers ausschliesslich Spalte zu umgebenden Bauteilen der jeweils anderen Polarität vorgesehen, womit bei der Obergrenze des zulässigen Temperaturbereiches für die Verwendung des Messwertaufnehmers keine Rücksicht auf die relativ niedrigen zulässigen Temperaturen für die bekannten, für derartige Zwecke verwendbaren Isoliermaterialien genommen zu werden braucht. 16 made of high-temperature resistant piezoelectric material, for example suitable single crystals or piezoceramics; all other components used are made of metal anyway. For the necessary electrical insulation of the parts of the measuring system 3 and the lead 4, only gaps to surrounding components of the respective other polarity are provided in the area of the transducer that is exposed to high temperature during the actual measurement, which means that the upper limit of the permissible temperature range for the use of the transducer no consideration needs to be given to the relatively low permissible temperatures for the known insulating materials which can be used for such purposes.
Soferne eine Erhöhung der Isolierwirkung der vorhandenen Spalte zwischen Bauteilen verschiedener Polarität gewünscht ist, könnten die bestehenden Spalte bzw. Hohlräume auch zumindest teilweise mit einem hochtemperaturbeständigen flüssigen oder gasförmigen Isoliermedium gefüllt sein, was bei entsprechender Auswahl des Isoliermediums unter Umständen auch eine Beeinflussung des Wärmeüberganges über diese Spalte bzw. Hohlräume ermöglicht. If an increase in the insulating effect of the existing gaps between components of different polarity is desired, the existing gaps or cavities could also be at least partially filled with a high-temperature-resistant liquid or gaseous insulating medium, which, with appropriate selection of the insulating medium, may also influence the heat transfer via these Gaps or cavities enabled.
In Fig. 2 ist das Widerlager 10 des Messwertaufnehmers nach Fig. 1 bei der Montage des Messsystems 3 dargestellt. Zur Ausrichtung und Zentrierung des Messsystems 3 ist dabei eine Zentrierhülse 21 vorgesehen, welche das Messsystem 3 mit geringem Spiel umgibt und vier Nuten 22 (siehe auch Fig. 3) aufweist, in denen die Verbindungsstege 23 der Elektrodenbleche FIG. 2 shows the abutment 10 of the sensor according to FIG. 1 when the measuring system 3 is installed. To align and center the measuring system 3, a centering sleeve 21 is provided, which surrounds the measuring system 3 with little play and has four grooves 22 (see also FIG. 3) in which the connecting webs 23 of the electrode sheets
17 (siehe auch Fig. 4, wo ein derartiges Elektrodenblech flach aufgelegt dargestellt ist) zu liegen kommen. 17 (see also FIG. 4, where such an electrode plate is shown laid flat).
Nach das Messsystem 3 ordnungsgemäss zusammengestellt in der Zentrierhülse 21 an das Widerlager 10 zur Anlage gebracht ist, wird von der dem Messsystem 3 abgewandten Seite des Widerlagers her eine Spannschraube 24 durch eine Bohrung 25 im Widerlager 10 eingeführt und in eine zentrale Gewinde-bohrung 26 in der Temperaturkompensationsscheibe 14 eingeschraubt. Dabei wurde vor dem Einsetzen der Spannschraube 24 bereits in die Bohrung 25 ein in derselben zentrierter Auflagering 27 eingesetzt, der eine zentrale Durchgangsbohrung 28 für die Spannschraube 24 aufweist und als Auflage für den Kopf 29 der damit zentrierten Spannschraube 24 dient. After the measuring system 3 has been properly assembled in the centering sleeve 21 against the abutment 10, a tensioning screw 24 is inserted from the side of the abutment facing away from the measuring system 3 through a bore 25 in the abutment 10 and into a central threaded bore 26 in the temperature compensation disk 14 screwed. Before inserting the clamping screw 24, a support ring 27 centered in the same was already inserted into the bore 25, which has a central through hole 28 for the clamping screw 24 and serves as a support for the head 29 of the clamping screw 24 centered therewith.
Anschliessend an das nur an vordersten Ende der Spannschraube 24 vorgesehene Gewinde ist ein Teil 30 mit reduziertem Durchmesser, der eine Ausfhrung der Elektrodenscheibe 15 mit der gleichen Gewindegrösse wie die Temperaturkompensationsscheibe 14 erlaubt. Following the thread provided only at the foremost end of the tensioning screw 24 is a part 30 with a reduced diameter, which allows the electrode disk 15 to be designed with the same thread size as the temperature compensation disk 14.
Nachdem auf die in Fig. 2 dargestellte Weise das Messsystem 3 am Widerlager 10 zentriert und mit der Spannschraube 24 festgelegt ist, kann die Zentrierhülse 21 abgenommen und — wie in Fig. 1 ersichtlich — die Vorspannhülse 9 an deren Stelle aufgesetzt werden. Nach Herstellung der erwünschten Vorspannung werden diese beiden Teile — wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt — miteinander verschweisst, woraufhin auch die Spannschraube 24 sowie der Auflagerring 27 wieder entfernt werden können. After the measuring system 3 is centered on the abutment 10 and fixed with the tensioning screw 24 in the manner shown in FIG. 2, the centering sleeve 21 can be removed and - as can be seen in FIG. 1 - the prestressing sleeve 9 can be placed in its place. After the desired preload has been produced, these two parts are welded to one another, as is also shown in FIG. 1, whereupon the clamping screw 24 and the support ring 27 can also be removed.
Als weiterer Montageschritt folgt sodann das Einsetzen des Ladungsableitungsstiftes 7 in die Gewindebohrung 31 in der Elektrodenscheibe 15; sodann wird die so gebildete Baueinheit von der Seite des Gewindeteiles 5 her in den Innenraum des Gehäuses 1 (der Anschlussstift 8 kann zu diesem Zeitpunkt bereits in der Bohrung 11 des Gehäuses 1 angebracht sein) eingeschoben, worauf nur mehr das Druckübertragungselement 2 angebracht und mit dem Gehäuse 1 bzw. der Vorspannhülse 9 verschweisst werden muss. Then, as a further assembly step, the charge discharge pin 7 is inserted into the threaded bore 31 in the electrode disk 15; then the assembly thus formed is inserted from the side of the threaded part 5 into the interior of the housing 1 (the connecting pin 8 can already be installed in the bore 11 of the housing 1 at this time), whereupon only the pressure transmission element 2 is attached and with the Housing 1 or the preload sleeve 9 must be welded.
Das in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach den Fig. 1 bis 4 im wesentlichen nur dahingehend, dass hier nun das Widerlager für das Messsystem 3 vom Gehäuse 1 selbst gebildet ist und dass das Messsystem 3 unmittelbar über das wiederum als Membrane ausgebildete Druckübertragungselement 2 vorgespannt wird. The exemplary embodiment shown in FIGS. 5 to 7 differs from that according to FIGS. 1 to 4 essentially only in that the abutment for the measuring system 3 is now formed by the housing 1 itself and that the measuring system 3 is in turn directly over it formed as a membrane pressure transmission element 2 is biased.
Im übrigen ist auch hier wiederum ein Anschlussstecker 6 mit einem über hochtemperaturbeständiges Material 12 eingedichteten Anschlussstift 8 als Teil der Ableitung 4 für die Messsignale vorgesehen, wobei hier der Anschlussstift 8 hohl ausgebildet ist und an seinem äusseren Ende mit einem Ableitdraht 32 verlötet ist. Der Ableitdraht 32 ist an seinem anderen Ende mit einer Ableitschraube 33 verlötet, welche in die Gewindebohrung 31 der Elektrodenscheibe 15 eingeschraubt ist. Incidentally, here too, a connector 6 is provided with a connector pin 8, which is sealed with a high-temperature-resistant material 12, as part of the lead 4 for the measurement signals, the connector pin 8 here being hollow and soldered to a lead wire 32 at its outer end. The lead wire 32 is soldered at its other end to a lead screw 33 which is screwed into the threaded bore 31 of the electrode disk 15.
Das Messsystem 3 weist hier zwei einzelne Messelemente 13 auf, und steht an der der Elektrodenscheibe 15 abgewandten Seite wiederum mit einer Temperaturkompensationsscheibe 14, die gleichzeitig auch als Kontaktscheibe dient, in Verbindung. The measuring system 3 here has two individual measuring elements 13 and is in turn connected on the side facing away from the electrode disk 15 to a temperature compensation disk 14, which also serves as a contact disk.
In Fig. 6 ist wiederum ein Schritt bei der Montage des Messwertaufnehmers nach Fig. 5 dargestellt. Der für den Anschlussstecker bei dieser Ausführung eigens aufgeschweisste Gehäuseteil ist hier noch nicht aufgesetzt, an seiner Stelle ist wiederum ein Auflagering 27 eingesetzt, der die Spannschraube 24 zentriert. Im Bereich des Messsystems 3 ist wiederum eine Zentrierhülse 21 aufgesteckt, die die zentrierte Montage des Messsystems 3 erlaubt, welches sodann mittels der in die Gewindebohrung 26 in der Temperaturkompensationsscheibe 14 eingeschraubten Spannschraube 24 gehalten wird. Nach dem Entfernen der Zentrierhülse 21 kann sodann in diesem Ausführungsbeispiel das Druckübertragungselement 2 — wie in Fig. 5 dargestellt — mit dem vorderen Ansatz des Gehäuses 1 verschweisst werden, wobei dadurch die erforderliche Vorspannung auf das Messsystem 3 aufgebracht wird. Sodann wird die Spannschraube 24 und der Auflagering 27 entfernt, die Ableitschraube 33 samt Ableitdraht 32 angebracht, der den Anschlussstecker 6 bildende Teil des Gehäuses 1 aufgeschweisst und die Verbindung zwischen Ableitdraht 32 und Anschlussstift 8 hergestellt. 6 again shows a step in the assembly of the sensor according to FIG. 5. The housing part specially welded for the connector in this version has not yet been put on here, in its place a support ring 27 is used, which centers the clamping screw 24. In the area of the measuring system 3, a centering sleeve 21 is in turn attached, which allows the centering of the measuring system 3, which is then held by means of the clamping screw 24 screwed into the threaded bore 26 in the temperature compensation disk 14. After removing the centering sleeve 21, the pressure transmission element 2 can then be welded to the front attachment of the housing 1 in this exemplary embodiment, as shown in FIG. 5, the required pretension being applied to the measuring system 3. Then the clamping screw 24 and the support ring 27 are removed, the lead screw 33 together with lead wire 32 is attached, the part of the housing 1 forming the connector 6 is welded on and the connection between lead wire 32 and lead pin 8 is established.
Den dargestellten und besprochenen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist die Möglichkeit der einfachen Montage des Messwertaufnehmers sowie die Tatsache, dass zumindest in dem bei der Messung mit hoher Temperatur beaufschlagten Bereich auf Isoliermaterial zur Sicherstellung der erforderlichen elektrischen Isolierung verzichtet werden kann. Es sind also damit robuste Messwertauf nehmer geschaffen, die sich vorzüglich zur Verwendung bei der Durchführung von Messungen an heissen Medien eignen, ohne dass dafür eine eigene Kühleinrichtung benötigt wird. Common to the illustrated and discussed exemplary embodiments is the possibility of simple mounting of the measuring sensor and the fact that, at least in the area exposed to high temperature during the measurement, there is no need for insulating material to ensure the required electrical insulation. This means that robust transducers are created that are ideal for use when carrying out measurements on hot media without the need for a separate cooling device.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
V V
2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT250983A AT384676B (en) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | MEASURING VALVE FOR MEASURING HOT MEDIA AND METHOD FOR MOUNTING A MEASURING PROCESSOR DESIGNED AS A PRESSURE GAUGE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH666127A5 true CH666127A5 (en) | 1988-06-30 |
Family
ID=3535562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH273484A CH666127A5 (en) | 1983-07-07 | 1984-06-05 | MEASURING VALVE FOR MEASURING HOT MEDIA AND METHOD FOR ITS ASSEMBLY. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT384676B (en) |
| CH (1) | CH666127A5 (en) |
| DE (1) | DE3423711C2 (en) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3545682A1 (en) * | 1985-12-21 | 1987-06-25 | Fev Forsch Energietech Verbr | PRESSURE SENSOR FOR INTERNAL COMBUSTION PRESSURE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
| DE3610350A1 (en) * | 1986-03-27 | 1987-10-01 | Bosch Gmbh Robert | PRESSURE SENSOR |
| DE3714131A1 (en) * | 1987-04-28 | 1988-11-10 | Siemens Ag | Pressure sensor for an internal-combustion engine having an increased thermal load capacity |
| DE3909274A1 (en) * | 1988-03-24 | 1989-10-05 | Zach Johann | Pressure or force measuring device |
| DE3811311C1 (en) * | 1988-04-02 | 1989-03-09 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
| JPH05264391A (en) * | 1992-03-19 | 1993-10-12 | Unisia Jecs Corp | Pressure sensor |
| DE10327996A1 (en) | 2003-06-21 | 2005-01-20 | Goldberg, Zinovi, Dipl.-Ing. | Engine combustion chamber pulse pressure measurement temperature related error compensation procedure subtracts time delayed flushing phase error signal |
| AT504485B1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-15 | Piezocryst Advanced Sensorics | PIEZOELECTRIC PRESSURE SENSOR |
| AT505015B1 (en) * | 2007-07-27 | 2008-10-15 | Piezocryst Advanced Sensorics | PRESSURE SENSOR |
| JP6056562B2 (en) * | 2013-03-08 | 2017-01-11 | 株式会社デンソー | Pressure sensor and manufacturing method thereof |
| AT514607B1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-02-15 | Piezocryst Advanced Sensorics | pressure sensor |
| AT523625B1 (en) * | 2013-08-30 | 2022-07-15 | Piezocryst Advanced Sensorics | pressure sensor |
| EP3124947B1 (en) | 2015-07-31 | 2018-12-05 | Kistler Holding AG | Pressure sensor |
| EP3124946B1 (en) | 2015-07-31 | 2020-02-26 | Kistler Holding AG | Pressure sensor and method for manufacturing such a pressure sensor |
| EP3124945B1 (en) | 2015-07-31 | 2018-09-12 | Kistler Holding AG | Piezoelectric pressure sensor |
| DK3124944T3 (en) * | 2015-07-31 | 2019-04-23 | Kistler Holding Ag | PIEZOELECTRIC PRESSURE SENSOR |
| EP3124938B1 (en) | 2015-07-31 | 2019-02-20 | Kistler Holding AG | Pressure sensor |
| AT518650B1 (en) | 2016-06-07 | 2017-12-15 | Piezocryst Advanced Sensorics | PIEZOELECTRIC PRESSURE SENSOR FOR MEASURING HIGH PRESSURE |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH424312A (en) * | 1964-08-15 | 1966-11-15 | Kistler Instrumente Ag | Acceleration-compensated piezoelectric transducer |
| DE1252438C2 (en) * | 1964-08-15 | 1974-04-11 | ACCELERATION COMPENSATED PIEZOELECTRIC MEASURING TRANSDUCER | |
| AT283010B (en) * | 1967-02-09 | 1970-07-27 | List H | Piezoelectric transducer |
| AT292337B (en) * | 1967-02-23 | 1971-08-25 | List H | Piezoelectric transducer |
-
1983
- 1983-07-07 AT AT250983A patent/AT384676B/en active
-
1984
- 1984-06-05 CH CH273484A patent/CH666127A5/en not_active IP Right Cessation
- 1984-06-27 DE DE19843423711 patent/DE3423711C2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3423711A1 (en) | 1985-01-17 |
| AT384676B (en) | 1987-12-28 |
| DE3423711C2 (en) | 1986-10-30 |
| ATA250983A (en) | 1987-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3423711C2 (en) | Sensor for measuring hot media, as well as a method for its assembly | |
| DE3811311C1 (en) | ||
| EP1856497B1 (en) | Component for piezoelectric force or pressure sensors, held together by an electrically insulating film | |
| EP1847777B1 (en) | Glow plug with integrated pressure sensor | |
| DE1228448B (en) | Accelerometer with temperature compensation | |
| DE3026617C2 (en) | Measuring arrangement | |
| EP0090871B1 (en) | High-pressure detector | |
| DE4010609C2 (en) | Spark plug with devices for temperature and pressure detection | |
| DE4118824A1 (en) | PRESSURE SENSOR | |
| DE102007011283A1 (en) | Piezoelectric pressure sensor e.g. water-cooled sensor, has piezoelectric measuring units arranged within pre-stressing units, which are arranged along sensor longitudinal axis, and pre-stressed between diaphragm and housing base | |
| DE3839515A1 (en) | PRESSURE SENSOR | |
| DE2544505C3 (en) | Pressure transducer | |
| EP3124943B1 (en) | Piezoelectric pressure sensor and method for producing said piezoelectric pressure sensor | |
| EP2174107B1 (en) | Piezoelectric pressure sensor | |
| EP3289327B1 (en) | Contact force testing device, use of such a contact force testing device, and a method for producing such a contact force testing device | |
| EP0184666B1 (en) | Knocking sensor | |
| CH664235A5 (en) | PIEZOELECTRIC MEASURING ELEMENT. | |
| EP3176555B1 (en) | Piezoelectric pressure sensor and process of manufacturing the same | |
| EP0016858A1 (en) | Piezoelectric transducer for mounting in pressure, force or acceleration sensing devices | |
| EP0140066A1 (en) | Device for detecting forces, tensions or accelerations at machines, apparatuses or the like | |
| EP2223066A2 (en) | Part for measuring forces or pressures, and sensor comprising such a part | |
| DE10360941A1 (en) | Tubular pressure sensor | |
| EP0226742B1 (en) | Pressure transducer for measuring pressures at high temperatures | |
| DE1648782A1 (en) | Piezoelectric transducer, especially for acceleration measurement | |
| CH711007A1 (en) | Contact force testing apparatus, use of such a contact force testing apparatus, and a method of manufacturing such a contact force testing apparatus. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |