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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Bestimmung des Siedepunkts
einer Flüssigkeit
gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art sowie von
einem Verfahren zur Bestimmung des Siedepunkts einer Flüssigkeit
gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 7 näher definierten Art aus.
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Hydraulikflüssigkeiten,
insbesondere Bremsflüssigkeiten
von Kraftfahrzeugbremsanlagen, sind in der Regel hygroskopisch und
ziehen damit Wasser aus der Umgebung an. Dadurch sinkt deren Siedepunkt,
was einen regelmäßigen Austausch
der Flüssigkeit
erforderlich macht. Ferner kann es aber auch zu einer unerwarteten,
vorzeitigen Alterung der Flüssigkeit
kommen, die durch die jeweilige Betriebsweise bedingt sein und zu
einem Versagen des betreffenden Hydraulik- bzw. Bremssystems führen kann. Aus
diesem Grunde ist es wünschenswert,
den Siedepunkt von Hydraulikflüssigkeiten
wie Bremsflüssigkeit
ständig überwachen
zu können.
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Eine
Vorrichtung der einleitend genannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 36 39 664 A1 bekannt
und dient insbesondere zur Bestimmung und Überwachung des Zustandes einer hydraulischen
Flüssigkeit,
die sich in einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges befindet. Die
bekannte Vorrichtung weist hierzu ein als Sensorelement dienendes
Heizelement auf, mittels dessen ein sogenannter Kennwert der Flüssigkeit
bestimmbar ist, und zwar derart, daß die das Heizelement umgebende Bremsflüssigkeit
bis auf eine unterhalb der Siedetemperatur liegende Temperatur erwärmt wird,
so daß eine
stabile Zellularkonvektion entsteht, die als Maß für den Zustand der Flüssigkeit
auswertbar ist. Durch die Messung des temperaturabhängigen elektrischen
Widerstandes des Heizelements läßt sich die
momentane Temperatur der Flüssigkeit
ermitteln. Aus einem Vergleich der momentanen Temperatur der Bremsflüssigkeit
und einer noch zulässigen Grenzsiedetemperatur
der Bremsflüssigkeit
kann dann die sogenannte thermische Reserve der Bremsflüssigkeit
ermittelt werden, welche als Maß für die weitere
Verwendbarkeit der Bremsflüssigkeit
genutzt werden kann. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist die tatsächliche
Siedetemperatur der Bremsflüssigkeit
jedoch nicht ermittelbar.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 02 792 A1 ist eine Vorrichtung zur
Ermittlung der Beschaffenheit einer Druckübertragungsflüssigkeit bekannt.
Diese Vorrichtung um faßt
zwei Elektroden, die über
ein als Linearleiter ausgebildetes Sensorelement miteinander verbunden
sind. Eine Siedetemperaturbestimmung erfolgt derart, daß das in
der Bremsflüssigkeit
angeordnete Sensorelement aufgeheizt wird und sich dadurch eine
stabile Zellularkonvektion im Bereich des Sensorelements einstellt. Eine
derartige Zellularkonvektion stellt sich ein, wenn das als Konvektionskörper verwendete
Sensorelement bzw. Heizelement in dem unmittelbar angrenzenden Flüssigkeitsraum
eine Wärmemenge
erzeugt, die nicht mehr durch eine laminare Konvektion schnell genug
an das umgebende Gesamtvolumen an Flüssigkeit weitergeleitet werden
kann. Hierbei bilden sich Grenzschichten aus, die das Heizelement
in geringem Abstand wie ein Hüllstrom
umgeben. Innerhalb einer derartigen Zelle entsteht ein Wärmerückstau bis
zum Heizelement. Die Zelle kann nach außen in den Flüssigkeitsraum
durch laminare Konvektion gerade so viel Wärme abgeben, wie in diesem Raum
pro Zeiteinheit aufgenommen und verteilt werden kann.
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Das
Heizelement und sein Konvektionszellenumfeld verhalten sich damit
wie ein gemeinsames Heizgebilde, das sich in bezug auf laminare
Konvektionsverhältnisse
mit der Restflüssigkeit
im Zustand der thermischen Leistungsanpassung befindet. Die Grenzschicht
bleibt stabil, solange die Rückstautemperatur
an der Innenseite der Grenzschicht um einen gewissen Betrag höher ist
als an der Außenseite
in der Restflüssigkeit.
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Zur
Bestimmung der Siedetemperatur mittels der Vorrichtung gemäß der
DE 40 02 792 A1 wird
der veränderliche
Heizwiderstand des Sensorelements infolge der Rückstautemperatur an der Grenzschicht zwischen
der Heizeroberfläche
und der Zellenflüssigkeit
ausgewertet. Bei hygroskopischen Bremsflüssigkeiten bewirkt nun der
Versatz mit Wasser eine spezifische Veränderung von Dichte und Viskosität und damit
der Rückstautemperatur.
Diese Änderung
wird zur Bestimmung der Siedetemperatur ausgewertet. Eine direkte
Messung der Siedetemperatur der Bremsflüssigkeit ist aber auch mit
dieser Vorrichtung nicht möglich.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 10 358 A1 ist des weiteren ein mikrostrukturierter Sensor
bekannt, der zur Bestimmung des Zustands eines Fluids, beispielsweise
einer Bremsflüssigkeit einer
Kraftfahrzeugbremsanlage, über
Leitfähigkeits- bzw.
Kapazitätsmessungen
mittels interdigitaler Elektroden dient.
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Ferner
ist aus der Veröffentlichung „T. Gerlach
und H. Wurmus, Working Principle and Performance of the Dynamic
Micropump, Sensor and Actuators, Vol. A50, S. 135 – 140, 1995" eine Mikropumpe bekannt,
welche aus einem Substrat aus einem Siliziumeinkristall besteht,
in dem ein Einlaß und
ein Auslaß eingeätzt sind,
welche zu einer Pumpenkammer führen,
die von einem Deckelelement begrenzt ist. An dem Deckelelement ist
ein piezoelektrischer Aktuator angebracht, der das Deckelelement
in Schwingung versetzen kann, so daß über den Einlaß ein Fluid
angesaugt und das Fluid über
den Auslaß ausgestoßen werden
kann.
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Weiter
ist aus DE-44 02 119 A1 eine Mikromembranpumpe bekannt, die aus
einem Pumpgehäuse-Oberteil,
einem Pumpgehäuse-Unterteil
und einer zwischen diesen beiden Teilen angeordneten Membranen besteht.
Zusammen bilden sie eine Pumpkammer, zwei Ventile und Strömungskanäle. Ein
Heizelement ist dabei mit der Pumpmembran verbunden und kann durch
eine elektrisch beheizbare Heizwedel realisiert werden. Das Heizelement
wirkt dabei als Aktuator.
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Eine
weitere Mikropumpe wird in US-6,071,081 vorgeschlagen, mit der eine
kontrollierte Menge einer Flüssigkeit
in einer einfachen Weise transportiert werden kann. Im Wesentlichen
wird eine bestimmte Menge der Flüssigkeit
durch ein elektrisch beheizbares Heizelement aufgeheizt, wodurch sich
eine Blase bildet. Das wiederholte Wachsen und Schrumpfen der Blase
kann zum Transport der umliegenden Flüssigkeit eingesetzt werden.
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Schließlich beschreibt
WO-02/18783 A1 eine Mikropumpe für
Flüssigkeiten,
die ebenfalls ein Heizelement zur thermisch induzierten Ausdehnung
einer Flüssigkeit
aufweist. Das Heizelement ist typischerweise umhüllt in einem Trägermaterial
wie beispielsweise Siliziumdioxid und zur Betriebnahme mit einer Energieversorgung
verbunden.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Bestimmung des Siedepunkts einer Hydraulikflüssigkeit eines hydraulischen
Systems, insbesondere zur Bestimmung des Siedepunkts einer Bremsflüssigkeit
einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welcher Vorrichtung das
elektrische Heizelement als Aktuator einer Mikropumpe wirkt und
in einer Kammer derselben angeordnet ist, hat den Vorteil, daß der Siedepunkt
der betreffenden Flüssigkeit direkt
meßbar
ist. Dies erfolgt dadurch, daß die
in der Kammer enthaltene Flüssigkeit
mittels des Heizelements bis zum Einsetzen des Siedens der Flüssigkeit erwärmt wird.
Beim Einsetzen des Siedens wird der Wärmeabtransport von dem Heizelement
sprunghaft schlechter, wodurch die Temperatur an dem Heizelement
sprunghaft ansteigt. Aus der Temperaturwiderstandskennlinie des
Heizelements kann dann auf die Siedetemperatur der Flüssigkeit
geschlossen werden.
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Auf
diese Weise kann in Kenntnis (des Siedepunkts der wasserfreien Hydraulikflüssigkeit)
wiederum auf die Alterung einer hygroskopischen Hydraulikflüssigkeit
geschlossen werden, da deren Siedepunkt mit zunehmendem Wassergehalt
abnimmt.
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Ferner
ist durch die Wirkungsweise des Heizelements als Pumpaktuator ein
ständiger
Flüssigkeitsaustausch
in der Pumpenkammer gewährleistet. Das
Heizelement wirkt derart als Aktuator der Mikropumpe, daß beim Aufheizen
der Flüssigkeit
in der Kammer Gasbläschen
entstehen und so Flüssig keit aus
der Kammer verdrängt
wird. Bei einem Abkühlen kollabieren
die Dampfbläschen
in der Kammer, so daß Flüssigkeit
in die Kammer strömt
bzw. gesaugt wird.
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Die
Vorrichtung nach der Erfindung ist grundsätzlich bei beliebigen Hydraulikflüssigkeiten
einsetzbar.
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Zweckmäßig ist
die Vorrichtung nach der Erfindung so ausgelegt, daß der Hydraulikkreis,
mit dem die Vorrichtung nach der Erfindung verbunden ist, durch
die Verdampfung der Flüssigkeit
in der Kammer nicht beeinträchtigt
wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Vorrichtung
mit einem Einlaß und
einem Auslaß versehen ist,
deren Querschnitte ein Entweichen von Gasbläschen aus der Kammer in den
Hydraulikkreis verhindern. Ferner ist hierzu die Betriebsweise des
Heizelements derart zu wählen,
daß dessen
Heizleistung nach dem Einsetzen des Siedens der Flüssigkeit
verringert wird.
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Die
Vorrichtung nach der Erfindung ist bevorzugt derart aufgebaut, daß das Heizelement
nach einer Dünnschichttechnologie
auf ein Substrat aus einem Halbleiter, wie Silizium, aus Glas, aus
einer Keramik oder aus Kunststoff aufgebracht ist. Im letzteren
Fall kann das Heizelement ein umspritztes Bauteil aus Metall oder
nach einer sogenannten MID(Molded Interconnect Device)-Technik direkt
auf dem Kunststoff strukturiert sein. Zur Bildung der Kammer ist
das Substrat im Bereich des Heizelements mit einer Abdekkung versehen,
die ebenfalls aus einem Halbleiter, wie Silizium, aus hitzebeständigem Glas,
aus einer Keramik oder aus Kunststoff gebildet sein kann.
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Der
Einlaß und
der Auslaß der
Kammer bzw. Kaverne sind beispielsweise in die Abdeckung oder in
das Substrat eingeätzt,
was mittels einer entsprechenden Ätzmaske erfolgen kann. Die
Form der Einlaß-
und Auslaßöffnungen
der Kammer ist bevorzugt so gewählt,
daß die
Flüssigkeit
im wesentlichen über den
Auslaß aus
der Kammer verdrängt
und über
den Einlaß angesaugt
wird. Die Auslaßöffnung bzw.
die Einlaßöffnung kann
jeweils die Form einer tetragonalen Pyramide haben, wobei sich die
Auslaßöffnung in die
der Kammer abgewandten Richtung aufweitet und sich die Einlaßöffnung in
die der Kammer abgewandten Richtung verjüngt. Dies ist eine besonders platzsparende
Lösung
bei in das Substrat eingeätzten Öffnungen,
wobei das Substrat aus einem Halbleiter oder Glas besteht.
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Besonders
vorteilhaft ist es, die Einlaß-
und die Auslaßöffnung der
Kammer in der Abdeckung oder auch in einer als separate Lage der
Abdeckung ausgebildete Zwischenschicht anzuordnen, so daß die Einström- bzw.
die Ausströmrichtung
der Hydraulikflüssigkeit
parallel zur Ebene des Substrats und der Abdeckung verläuft. Die Öffnungen
sind dann bevorzugt düsenartig
ausgebildet und haben vorzugsweise eine Trapezform, wobei die Kammer
bzw. der Hohlraum ebenfalls in der Abdeckung bzw. der Zwischenschicht
ausgebildet ist. Die Seitenwandungen der Düsen bzw. Öffnungen haben vorzugsweise
einen Winkel gegenüber
der Strömungsrichtung
der Hydraulikflüssigkeit
von ca. vier bis fünf
Grad. Grundsätzlich
ist aber bei in die Abdeckung eingebrachten Öffnungen deren Geometrie in
einem weiten Bereich frei wählbar.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
ist der Aufbau aus Keramikschichten, d. h. aus sogenannten Green
Tapes, hergestellt. Eine der Lagen bildet dann das Substrat, welche
eine Bodenplatte bildet, auf der das Heizelement angeordnet ist.
Auf der Bodenplatte ist eine weitere Keramiklage angeordnet, welche
der Abdeckung zugeordnet ist, und in der die Kammer und die Einlaß- und die
Auslaßöffnung eingestanzt
sind. Diese Lage ist wiederum von einem abschließenden Dekkel begrenzt, der
auch die Kammer und die Öffnungen
begrenzt.
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Bei
einer aus Kunststoff gefertigten Ausführungsform der Vorrichtung
nach der Erfindung besteht der Vorteil, daß kein weiteres, die Vorrichtung schützendes
Gehäuse
erforderlich ist.
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Als
Materialien zur Herstellung des Heizelements können beispielsweise Aluminium
oder Platin eingesetzt werden. Das Heizelement ist aus Isolationsgründen zweckmäßig mit
einer Beschichtung aus einem Dielektrikum, wie Siliziumnitrid oder
Siliziumdioxid, versehen.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung
nach der Erfindung ist in der Kammer bzw. Kaverne zusätzlich ein
PTC-Widerstandselement angeordnet, so daß die bei einem Sprung des
Widerstands des Heizelements herrschende Temperatur unmittelbar
auslesbar ist.
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Alternativ
kann eine Temperaturermittlung auch durch eine Widerstandsmessung
am Heizelement mittels eines Vierpunktabgriffes erfolgen.
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Die
Vorrichtung nach der Erfindung ist bei Einsatz bei einer Bremsanlage
eines Kraftfahrzeuges bevorzugt direkt an der bzw, den kritischen
Stellen des Bremssystems angeordnet, und zwar vorzugsweise in unmittelbarer
Nähe des
Bremszylinders. So kann während
des Betriebs des Kraftfahrzeuges die Temperatur der Flüssigkeit
ständig
ermittelt und überwacht
werden und ein optisches und/oder ein akustisches oder dergleichen
Warnsignal ausgelöst werden,
wenn eine kritische Siedetemperatur gemessen wird.
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Die
Erfindung hat auch ein Verfahren zur Bestimmung des Siedepunkts
einer Flüssigkeit
eines hydraulischen Systems mit einer ein Heizelement aufweisenden
Vorrichtung zum Gegenstand. Bei diesem Verfahren wird die Flüssigkeit
mittels des Heizelements in eine Kammer einer Mikropumpe gefördert, dort
mittels des Heizelements bis zum Sieden erwärmt. Dann wird anhand des Widerstands
des Heizelements der Siedepunkt der Flüssigkeit ermittelt.
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Durch
Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung ist der Siedepunkt der
Flüssigkeit
vorteilhafterweise direkt bestimmbar.
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Das
Heizelement kann mit Gleichstrom oder Wechselstrom betrieben werden.
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Bei
dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung wird der Effekt
ausgenutzt, daß,
wenn die Flüssigkeit
bis zum Einsetzen des Siedens aufgeheizt ist und oberhalb des Heizelements
Dampfbläschen
entstehen, der Wärmeabtransport vom
Heizelement sprunghaft schlechter ist und damit die Temperatur am
Heizelement sprunghaft ansteigt. Über die Kenntnis von Strom
und Spannung am Heizelement zum Zeitpunkt des Verdampfens kann dann
der momentane elektrische Widerstand des Heizelements und über dessen
Temperatur/-Widerstands-Kennlinie die
Siedetemperatur der Flüssigkeit
ermittelt werden. Durch das Entstehen der Dampfbläschen wird
Flüssigkeit
aus der Kammer der Mikropumpe verdrängt. Beim Abkühlen durch
Reduktion der Heizleistung des Heizelements kollabieren die Dampfbläschen, wodurch
wieder Flüssigkeit
in die Kammer einströmt.
Es findet damit ein kontinuierlicher Flüssigkeitsaustausch in der Kammer
statt, so daß sichergestellt
ist, daß das
in der Kammer enthaltene Flüssigkeitsvolumen
repräsentativ
für die
Flüssigkeit
des Hydraulikkreises ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach
der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Vier
Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen
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1 einen
Schnitt durch einen prinziphaften Aufbau einer Vorrichtung nach
der Erfindung;
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2 die
Vorrichtung nach 1 beim Aufheizen eines Heizelements;
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3 die
Vorrichtung nach 1 beim Abkühlen des Heizelements;
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4 einen
Schnitt durch eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung
nach der Erfindung;
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5 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der Vorrichtung nach 4;
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6 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer alternativen Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung; und
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7 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In
den 1 bis 3 ist der prinzipielle Aufbau
einer Vorrichtung 10 zur Bestimmung des Siedepunkts einer
Hydraulikflüssigkeit
sowie die Funktion der Vorrichtung 10 dargestellt. Die
Vorrichtung 10 dient zum Einsatz bei einer Bremsanlage
eines hier nicht näher
dargestellten Kraftfahrzeuges.
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Die
Vorrichtung 10 umfaßt
ein Gehäuse 12, das
aus einem Siliziumeinkristall bzw. Siliziumwafer hergestellt ist.
In dem Gehäuse 12 ist
eine Kammer bzw. Kaverne 14 ausgebildet, die einerseits über einen
Einlaß 16 und
andererseits über
einen Auslaß 18 mit
Leitungen 20 und 22 verbunden ist. Die Leitungen 20 und 22 sind
wiederum mit dem Hydraulikkreis der Bremsanlage verbunden.
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Der
Einlaß 16 und
der Auslaß 18 sind
jeweils düsenförmig ausgelegt
und mit einer im wesentlichen pyramidalen Form ausgebildet, wobei
sich der Einlaß 16 in
der der Kaverne 14 abgewandten Richtung, d. h. in Richtung
der Leitung 20, verjüngt
und sich der Auslaß 18 in
der der Kaverne 14 abgewandten Richtung, d. h. in Richtung
der Leitung 22, aufweitet.
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In
der Kaverne 14 ist ein elektrisches Heizelement 24 angeordnet,
das aus Platin besteht und mit einem Dielektrikum aus Siliziumnitrid
beschichtet ist. Das Heizelement ist mit einer Gleichspannungsquelle 26 verbunden,
wobei in dem so gebildeten Stromkreis ein Strommeßgerät 28 angeordnet
ist. Die Gleichspannungsquelle 26 und das Strommeßgerät 28 sind
wiederum mit einer hier nicht näher
dargestellten Steuereinheit verbunden, mittels welcher eine Auswertung
der gewonnenen Meßsignale
erfolgt.
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Die
in den 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung 10 arbeitet
in nachfolgend beschriebener Weise.
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Zur
Bestimmung des Siedepunkts der Bremsflüssigkeit des Hydraulikkreises,
die insbesondere über
den Einlaß 16 in
die Kaverne 14 eingefördert
wird, wird das Heizelement 24 bestromt, so daß es sich
erwärmt,
und zwar bis zum Einsetzen des Siedens der in der Kaverne 14 enthaltenen
Bremsflüssigkeit.
Beim Sieden der Bremsflüssigkeit
entstehen Dampfbläschen
oberhalb des Heizelements 24, welche in 2 mit
der Bezugsziffer 30 gekennzeichnet sind.
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Die
Dampfbläschen 30 bewirken,
daß der Wärmeabtransport
von dem Heizelement 24 abnimmt, wodurch die Temperatur
an dem Heizelement 24 sprunghaft ansteigt. Über die
Kenntnis der an dem Heizelement 24 anliegenden Spannung
und des mittels des Meßinstruments 28 gemessenen
Stroms kann auf den momentanen elektrischen Widerstand des Heizelements 24 geschlossen
werden. Über
die bekannte Temperatur/Widerstands-Kennlinie des Heizelements 24,
die in der Steuereinheit abgelegt ist, kann auf die beim Einsetzen
des Siedens herrschende Temperatur und damit auf die Siedetemperatur
der Bremsflüssigkeit
geschlossen werden.
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Durch
das Entstehen der Dampfbläschen 30 wird
Bremsflüssigkeit über den
Einlaß 16 und
den Auslaß 18 aus
der Kaverne 14 verdrängt,
und zwar aufgrund der Form des Einlasses 16 und derjenigen des
Auslasses 18 im wesentlichen über den Auslaß 18,
was anhand der unterschiedlich dicken Pfeile X1 und X2 in 2 dargestellt
ist.
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Sobald
das Sieden der Bremsflüssigkeit
eingesetzt hat, was anhand des Widerstandssprungs detektiert wurde,
wird die Heizleistung des Heizelements 24 reduziert, wodurch
die Dampfbläschen 30 kollabieren.
Dadurch wird im wesentlichen über
den Einlaß 16 Bremsflüssigkeit,
aber auch über
den Auslaß 18,
Bremsflüssigkeit
in die Kaverne 14 eingesaugt. Dies ist in 3 anhand
der unterschiedlich dicken Pfeile Y1 und Y2 dargestellt.
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Die
Bestimmung des Siedepunkts der Bremsflüssigkeit in der beschriebenen
Art und Weise wird in regelmäßigen Abständen wiederholt.
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In
den 4 und 5 ist eine konkrete Ausführungsform
einer Vorrichtung 40 nach der Erfindung zum Einsatz bei
einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges dargestellt.
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Die
Vorrichtung 40 umfaßt
ein Substrat 42 aus einem Siliziumeinkristall, auf dem
nach einer Dünnschichttechnologie
ein Heizelement 44 sowie dessen Anschlußkontakte 46 und 48 zur
Verbindung mit einer nicht näher
dargestellten Spannungsquelle aufgeprägt sind. Das Heizelement 44 ist
mit einem Dielektrikum aus Siliziumdioxid beschichtet.
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Zur
Bildung einer Kammer bzw. Kaverne 50 ist das Substrat 42 im
Bereich des Heizelements 44 mit einer Kappe bzw. Abdeckung 52 versehen.
Die Kappe 52 besteht aus hitzebeständigem Glas.
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Zur
Verbindung der Kaverne 50 mit dem Bremskreis der Bremsanlage
sind in das Substrat 42 eine Einlaßöffnung 54 und eine
Auslaßöffnung 56 eingeätzt. Die
Achse der beiden Öffnungen 54 und 56 ist
rechtwinklig zur Ebene des Substrats 42 ausgerichtet. Über die
beiden Öffnungen 54 und 56 kann Bremsflüssigkeit
in der in Zusammenhang mit der Vorrichtung nach den 1 bis 3 beschriebenen Art
durch die Kaverne 50 gepumpt und damit der Siedepunkt der
Bremsflüssigkeit
bestimmt werden.
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Die
geometrische Auslegung des Einlasses 54, des Auslasses 56,
der Kaverne 50 und des Heizelements 44 sowie die
Betriebsweise des Heizelements 44 ist so gewählt, daß bei dem anhand 2 dargestellten
Heizvorgang keine Dampfbläschen
aus der Kaverne 50 austreten.
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Die
Vorrichtung 40 hat eine Länge von etwa 4 bis 6 mm und
eine Breite von etwa 2 bis 4 mm. Der Durchmesser der Kaverne 50 beträgt etwa
2 bis 4 mm. Die Düsen
bzw. der Einlaß 54 und
der Auslaß 56 haben
jeweils einen Durchmesser, der etwa 20 bis 30 μm beträgt.
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Die
Vorrichtung 40 ist nach einem Silizium-Mikromechanik-Verfahren hergestellt
und eignet sich aus diesem Grunde insbesondere für große Stückzahlen.
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In 6 ist
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
einer Vorrichtung 60 nach der Erfindung dargestellt. Die
Vorrichtung 60 umfaßt
ein Substrat 61, das aus Glas gefertigt ist und mit einem
Dünnschichtheizelement 62 beschichtet
ist. Das Dünnschichtheizelement 62 ist
wiederum mit zwei elektrischen Anschlüssen 63 und 64 versehen,
die ebenfalls nach einer Dünnschichttechnologie
auf das Substrat 61 aufgebracht sind.
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Im
Bereich des Heizelements 62 ist auf dem Substrat 61 eine
Abdeckung 65 angeordnet, in welcher ein Hohlraum bzw. eine
Kammer 66 sowie ein Einlaß 67 und ein Auslaß 68 eingeätzt sind.
Der Einlaß 67 und
der Auslaß 68 haben
jeweils einen trapezförmigen
Grundriß,
wobei die Seitenwände
jeweils mit einem Winkel von 4 bis 5 Grad gegenüber der Längsachse der Vorrichtung 60 angestellt
sind. Die Abdeckung 65 besteht aus Glas.
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In 7 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung 70 nach der Erfindung dargestellt. Die
Vorrichtung 70 besteht aus drei Keramiklagen 71, 72 und 73,
die schichtweise übereinander
angeordnet sind.
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Die
Keramiklage 71 bildet ein Substrat der Vorrichtung, auf
welchem ein Heizelement 74 angeordnet ist, das mit einem
Vierpunktabgriff zur Temperaturmessung ausgelegt ist. Über dem
Substrat 71 ist eine aus den Lagen 72 und 73 bestehende
Abdeckung angeordnet, wobei die Lage 72 eine Zwischenlage
bildet, in welcher eine Kammer bzw. ein Hohlraum 75 sowie
ein Einlaß 76 und
ein Auslaß 78 ausgestanzt
sind. Die Geometrie des Einlasses 76 bzw. des Auslasses 78 entspricht
derjenigen des Einlasses bzw. des Auslasses der Vorrichtung nach 6.
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Auf
der Zwischenlage 72 ist wiederum als abschließendes Deckelelement
die Keramiklage 73 angeordnet, welche auch den Hohlraum 75 sowie den
Einlaß 76 und
den Auslaß 78 begrenzt.
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Die
nach einer keramischen Mehrlagentechnik hergestellte Vorrichtung 70 nach
der Erfindung ist insbesondere bei kleineren Stückzahlen vorteilhaft zu realisieren.
Des weiteren ist diese aus Keramik hergestellte Ausführungsform
sehr temperatur- und hydraulikflüssigkeitsstabil.
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Ferner
ist die Vorrichtung nach der Erfindung nicht auf drei Keramiklagen
begrenzt, sondern kann vielmehr auch nur zwei oder auch mehr als
drei Lagen umfassen.
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Bei
einer hier nicht näher
dargestellten, aus Kunststoff bestehenden Ausführungsform kann der Aufbau
aus zwei spritzgegossenen, temperatur- und hydraulikflüssigkeitsbeständigen Kunststoffteilen realisiert
sein. Auch kann die Vorrichtung nach einer Kunststoff-MID-Technologie
hergestellt sein, was sich wiederum bei kleinen Stückzahlen
als vorteilhaft erweist.