DE2534029A1

DE2534029A1 - Druck- und temperaturmessfuehler

Info

Publication number: DE2534029A1
Application number: DE19752534029
Authority: DE
Inventors: Blanka Dipl Ing Hyanova; Vladimir Dipl Ing Plasil
Original assignee: CKD Praha DIZ AS
Current assignee: CKD Praha DIZ AS
Priority date: 1974-07-30
Filing date: 1975-07-30
Publication date: 1976-02-12
Also published as: GB1476015A; NO752536L; DK330175A; DE2534029B2; NO144277B; NO144277C; US4028943A; SU575525A1; CH585398A5; AT348276B; ATA553775A; DE2534029C3; DK146548C; DK146548B; CS175700B1

Description

Patentanwälte Dfpl.-lng. R. B E E T Z sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. BEETZ jr.

8 München 22, Stelnsdorfstr.10 Tel. (O 89) 22 72 O1 / 22 72 44 / 29 5910

Telegr. Allpatent München Telex 622O48

233-24.578P

30. 7. 1975

CKD Praha, oborovy podnik, Prag (CSSR)

Druck- und Temperaturmeßfühler

Die Erfindung betrifft einen Druck- un d Temperaturmeßfühler, der ein Meßrohr mit einer aktiven tensometrischen Wicklung und einen Halter aufweist.

Zur diagnostischen Überwachung der Betriebsverhältnisse von Erzeugnissen des Maschinenbaus, z. B. von Brennkraftmaschinen, Kompressoren od. dgl. müssen regelmäßig Drücke und/oder Temperaturen im Arbeitsraum gemessen werden. Dazu werden nach piezoelektrischen, kapazitiven oder tensometrischen Prinzipien arbeitende Druckmeßgeber und Widerstandsfühler, vorzugsweise Thermoelemente, zum Erfassen

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der Temperaturen verwendet. Bei Meßtemperaturen im Bereich von über 100 C ist es für eine zuverlässige Anzeige auch bei langdauerndem Betrieb notwendig, den Meßgeb er mittels eines geeigneten Mediums, z. B. Wasser oder Druckluft, zu kühlen.

Diese übliche Anordnung hat eine Reihe von betriebstechnischen Nachteilen. Vor allem ist für eine fortlaufende Betriebsüberwachung, z. B. einer Lokomotive, eines Traktors od. dgl., die Auswahl eines geeigneten Kühlmediums schwierig. Ferne: führt die notwendige Kühlung der Meßeinrichtung zu einer Vergrößerung seiner Abmessungen, so daß es bei den meisten Maschinen unmöglich ist, den Meßgeber nahe am gemessenen Raum, z. B. im Maschinenzylinder, unterzubringen. Der Druck-Meßgeber muß einen Verlängerungsansatz aufweisen, der die Meßwerte verfälscht oder verzerrt. Die Zuführung und die Verteilung des Kühlmediums bei gleichzeitigem Messen an mehreren Zylindern kompliziert sowohl die Gesamtanordnung der Meßeinrichtung als auch die Kontrolle der Wirkungsweise des Kühlsystems und erhöht die Gefahr eines Versagens. Eine Störung der Kühlmittelzufuhr verursacht z.B. bei Brennkraftmaschinen ein schnelles Zerstören des teuren Meßgebers.

Zur Überprüfung des technischen Betriebszustandes einer Maschine reicht jedoch in der Regel die Erfassung nur eines Parameters, d. h. des Drucks, nicht aus, sondern dieser Meßwert muß noch durch die Erfassung eines weiteren diagnostischen Parameters, d. i. die Temperatur, ergänzt werden. Bei Anwendung üblicher Temperaturfühler wird die gesamte Überwachungs- und Meßeinrichtung überaus kompliziert, und zwar insbesondere wenn eine größere Zahl von Zylindern gleich-

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zeitig überwacht werden soll. Zum Durchmessen einer Zwölfzylinder-Brennkraftmaschine sind für einen störungslosen Meßverlauf vierundzwanzig gesonderte Druck- bzw. Temperaturmeßfühler mit zwölf Vorrichtungen zur Zufuhr und Verteilung des Kühlmittels, also insgesamt sechsunddreißig techni sch anspruchsvolle Zweigstellen notwendig und zu überwachen. Unter diesen Bedingungen kann die Verläßlichkeit der diagnostischen Anordnung insgesamt geringer sein als diejenige des überwachten Aggregates.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines die genannten Nachteile beseitigenden Meßfühlers, der bei geringen Abmessungen eine ständige Überwachung ebenso wie diskontinuierliche Messungen der Betriebsparameter Druck und Temperatur ermöglicht.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt in der Verwendung eines Meßrohres zum indirekten Erfassen des Druckes durch Änderung des Meßrohr-Durchmessers und damit auch einer Längenänderung eines auf dem Meßrohr aufgewickelten Dehnungsdrahtes. Temperaturänderungen dieser Wicklung werden durch eine tensometrische Kompensationswicklung ausgeglichen, die am Körper eines Schutzrohres zur Temperaturmessung angeordnet ist. Der Temperaturfühler ist in diesem Schutzrohr angeordnet, das einen integrierenden Bestandteil des Druckabnehmers bildet.

Dieser kombinierte tensometrische Druckabnehmer mit Temperaturfühler arbeitet ohne Hilfskühlung, denn der verwendete Wicklungsdraht besitzt dieselbe Wärmedehnbarkeit wie das Material des Meßrohres und nur eine geringe Abhängigkeit des Widerstandes von der

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Temperatur, wobei noch diese Temperaturabhängigkeit durch die tensometrische Kompensationswicklung ausgeglichen wird. Diese Anordnung ermöglicht, daß der kombinierte Meßfühler für längere Zeit im Betrieb hohen Temperaturen -z.B. bis 600 C - ausgesetzt werden kann, ohne daß er beschädigt oder eine Änderung der Empfindlichkeit eintreten würde. Dabei eliminiert die Kompensationswicklung den Einfluß üblich auftretender elektrischer und magnetischer Störfelder.

Dank der erwähnten konstruktiven Anordnung besitzt der kombinierte Meßfühler folgende Vorteile gegenüber üblich angewandten Einrichtungen:

Durch seine wesentlich kleineren Abmessungen besteht die Möglichkeit einer Anordnung an einer beliebigen Meßstelle. Es können gleichzeitig eine größere Anzahl von Vorgängen unter Betriebsbedingungen überwacht werden. Es ist kein Kühlmittel erforderlich. Es besteht eine vorteilhafte lineare Abhängigkeit zwischen dem gemessenen Druck und dem entsprechenden elektrischen Signal, die Möglichkeit der Anwendung eines beliebigen Temperaturfühlers, eine wesentliche Verringerung oder Aufhebung des Einflusses der Temperatur auf eine Verzerrung der abgenommenen Druckwerte, eine Beseitigung von langen Indikationskanälen und deren unvorteilhaften Einfluß auf den eigentlichen Verlauf der gemessenen Drücke, wesentlich geringere Erzeugungskosten sowie vereinfachte Montage und Herabsetzung der Zahl der notwendigen Meßelemente an der kontrollierten Maschine.

Im folgenden wird eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemäßen Abnehmers anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Meßfühler,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Meßfühler nach Fig. 1.

Der Meßfühler besitzt ein massives Gehäuse 1, welches einen vollkommenen Schutz seiner Meßelemente bietet und für eine einfache Montage eine sechseckige äußere Form besitzt. Im Gehäuse 1 ist ein Meßrohr 2 eingeschraubt, wobei das Gewinde an der Stirnseite angeschweißt oder hartgelötet abgedichtet ist. Das Meßrohr 2 ist an der Oberfläche mit einem Isolationsglimmerlack beschichtet, der auch bei hohen Temperaturen wirksame elektrische Isolation gewährleistet. Auf der Oberfläche des Meßrohres ist mit Vorspannung eine aktive tensometrische (Dehnungs-)Wicklung 3 angeordnet, deren eines Ende am Meßrohr 2 und deren anderes Ende an einem unteren Ring 4 angeschweißt ist. Der Ring 4 ist gegenüber dem Meßrohr 2 durch eine Isolationsschicht 6 isoliert.

Im Meßrohr 2 ist ein Schutzrohr 7 zur Temperaturmessung angeordnet und mit dem Meßrohr 2 durch Schweißen oder ein Hartlot verbunden. Zwischen dem Schutzrohr 7 und dem Meßrohr 2 befindet sich ein enger zylindrischer Spalt, der mit dem Meßraum in Verbindung steht. Das Schutzrohr 7 ist im oberen Teil seiner Außenfläche mit einem besonderen Isolationslack versehen, auf der eine tensometrische Kompensationswicklung 8 aufgewickelt ist. Ein Ende dieser Wicklung ist an das Schutzrohr 7, das andere Ende an einen oberen Ring 5 angeschweißt, der gegenüber dem Schutzrohr 7 ebenfalls durch die Isolierschicht 6 isoliert ist. An den oberen und unteren Ringen 4 und 5 sind hitzebeständige Kabel 9 angeschweißt, die aus dem Meßfühler durch Rohre 10 herausgeführt sind.

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In das Schutzrohr 7 ist ein Halter 11 des Temperaturabnehmers eingesetzt und an das Schutzrohr durch einen Flansch 12 befestigt (Fig. 2). Das untere Ende des Halters 11 besitzt einen Ansatz 13, der gegenüber dem Halter 11 durch eine Isolierschicht 14 isoliert ist, die ähnlich wie die Isolierschicht 6 als Glasschmelze, als keramisch gekitteter Ring oder als Schicht eines Isolationslackes ausgeführt sein kann. Der Halter 11 ist in seinem unteren Teil mit einem Glimmer isolierlack beschichtet und an dieser Stelle auf ihm eine Widerstandswicklung 15 für die Temperaturmessungen aufgewickelt. Ein Ende der Wicklung 15 ist am Halter 11 und das andere Ende am Ansatz 13 angeschweißt. An das untere Ende des Ansatzes 13 ist ein hitzebeständiges Kabel 16 angeschweißt, das durch eine Öffnung des Ansatzes 13 durchgeführt und durch den Hohlraum des Halters aus dem Abnehmer herausgeführt ist.

Die tensometrische Kompensationswicklung 8 dient zum Beheben der durch Temperaturänderungen im Meßfühler entstehenden Fehler. Zum Beseitigen der induzierten Störungen durch elektrische oder elektromagnetische Felder und unterschiedlichen elektrischen Potentiale beim Schalten an Gehäusen großer Objekte besitzt die aktive tensometrische Wicklung 3 und die tensometrische Kompensationswicklung 8 eine gleiche geometrische Form, eine gemeinsame Erdung und einen derartigen Wicklungssinn, daß sich die Störspannung nicht an der Diagonale der tensometrisehen Meßbrücke äußert. Bei Anwendung eines Differentialverstärkers ist der Wicklungssinn beider Wicklungen gleich.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Meßfühlers ist folgende:

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Eine Änderung des gemessenen Druckes zum Beispiel im Zylinder einer Brennkraftmaschine verursacht eine Durchmesseränderung des Meßrohres 2. Dadurch ändert sich auch die Länge der tensometrischen Wicklung 3 und damit ihres Widerstandes. Die Widerstandsänderung hat eine Spannungsänderung an der Meßbrücke zur Folge. Die Differenzspannung wird durch einen Differenzverstärker verstärkt. Die am Austritt des Verstärkers abgenommene Spannung ist der gemessenen Spannung direkt proportional.

Der erfindungsgemäße Meßfühler kann nicht nur zum diskontinuierlichen Überprüfen von Maschinen, sondern auch als ständige, leicht eichbare Ausrüstung wichtiger Maschinen oder AnI agen eingebaut werden, die eine laufende Kontrolle wichtiger Betriebs werte -z.B. den Verlauf von Druck und Temperatur - und ein Überschreiten vorbestimmter Sollwerte anzeigt. Erfindungsgemäße Meßeinrichtungen können auch Teile der üblichen Ausrüstung von Prüfungsstellen der Erzeuger und Anwender bilden.

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Claims

Patentans prüche

/ι.) Meßfühler zum Erfassen von Druck- und Temperatur werten, bestehend aus einem in einem Gehäuse angeordneten Meßrohr mit einem Halter für einen Temperaturfühler, dadurch gekennzeichnet, daß am mittleren Teil des Meßrohres (2) eine aktive tensometrische (Dehnungs-)Wicklung (3) und in seinem Inneren ein Schutzrohr (7) zur Temperaturmessung angeordnet sind, an dessen oberem Teil eine tensometrische (Dehnungs- )Kompensationswicklung (8) vorgesehen ist, wobei das Meßrohr (2) an seinem Außendurchmesser mit dem Gehäuse (l) der Anordnung verbunden ist und im Schutzrohr (7) der Halter (ll) eines Temperaturfühlers angeordnet ist.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationswicklung (8) einen entgegengesetzten Vicklungssinn wie die aktive tensometrische Wicklung (3) besitzt.

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ORIGINAL INSPECTED