DE3221870A1

DE3221870A1 - Druckmesseinrichtung mit einem druckfuehler

Info

Publication number: DE3221870A1
Application number: DE19823221870
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Claassen; Helmut Dipl.-Ing. List; Rudolf Ing. Graz Zeiringer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1982-12-30
Also published as: DE3221870C2; US4457180A; CH656228A5; AT374925B; ATA266881A

Description

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Dipl.-Ing. Dr. Dr, h.c. Hans LIST, Professor

Druckmeßeinrichtung mit einem Druckfühler

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßeinrichtung mit einem Druckfühler, sowie einem dem Drucizfühler über einen Verbindungskanal vorgeschalteten Umschalter, der in einer ersten Schaltstellung den Verbindungskanal zur Druckmeßstelle öffnet und ihn in einer zweiten Schaltstellung mit einer Referenzdruckleitung verbindet.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der DB-AS 1,648.574 bekannt und weist einen Umschalter auf, der als Schieberplatte mit planparallelen Stirnflächen ausgebildet un-1 von einem Drehmagnet en betätigbar ist. Diese bekannte Ausführung erfordert in nachteiliger Weise einen relativ großen konstruktiven Aufwand, iiisbesonders zur Unterbringung des Antriebes der Schieberplatte, sowie eine ziemlich komplizierte Herstellung und Montage der die Dichtflächen sowie der die einzelnen Zu- und Ableitungen aufweisenden Teile. Als weiterer Nachteil der bekannten Ausführung irt zu nennen, daß auch während der Verbindung des Druckfühlers mit der Referenzdruckleitung Teile des Verbindun~skanales zur Druckmeßstelle innerhalb der Druckmeßeinrichtung geöffnet sind, wodurch beispielsweise bei der Verwendung der Druckmeßeinrichtung zur Kontrolle des JBrennraumdruckes von Verbrennungsmotoren diese für die Brennraumgase ständig zugänglichen Teile stark verunreinigt werden, was nicht zuletzt auch die Zuverlässigkeit: der Druckmeßeinrichtung herabsetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die angeführten Nachteile der bekannten Druckmeßeinrichtung zu vermeiden und insbesonders eine Druckmeßeinrichtung der genannten Art so auszubilden, daß unter ,gleichzeitiger Vereinfachung des konstruktiven Ausbaues jede Belastung 'der Druckmeßeinrichtung außerhalb der nur in der ersten Schjaltstellung des Umschalters erfolgenden eigentlichen Messung vermieden wird.

Dies wird gem£.ß der Erfindung dadurch erreicht, daß der

Umschalter von einem federbelasteten, von einem Druckmedium betätigbaren Doppelventil gebildet ist, das einen von der Ventilfeder belasteten Steuerkolben mit zwei Schließflächen aufweist, welche mit entsprechenden Ventilsitzen am Gehäuse des Umschalters zusammenarbeiten und in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens einen größeren Abstand zueinander als die Ventilsitze haben, daß der meßstellenseitige, äußere Ventilsitz in der zweiten Schaltstellung unter der Wirkung der Ventilfeder geschlossen ist, wobei der innere Ventilsitz geöffnet ist, und daß vom Steuerkolben und seiner Führungsbohrung im Gehäuse ein Arbeitsraum gebildet ist,; der zur Umschaltung in die erste Schalt stellung, in welcher der äußere Ventilsitz geöffnet und der innere Ventilsitz geschlossen ist, entgegen der Kraft der Ventilfeder mit dem Steuerdruck beaufschlagbar ist. Durch diese Ausbildung des Umschalters als Doppelventil ist gesichert, daß während der Verbindung des Druckfühlers mit der Referenzdruckleitung die gesamte Druckmeßeinrichtung gegen die Druckmeßstelle hin abgeschlossen ist, wodurch es in diesem Zustand zu keiner Beanspruchung, Verrußung oder Temperaturbelastung der Innenteile der Druckmeßeinrichtung kommen kann. Dies ist insbesondere beispielsweise bei der Verwendung einer derartiger. Einrichtung zur Überwachung des Brennraumdruckes an Brennkraftmaschinen wichtig, weil die Druckmeßeinrichtung dort vor oder nach der eigentlichen Messung, die nur kurze Zeit dauert, meist lange an der Brennkraftmaschine mitläuft. Durch die pneumatische bzw. hydraulische Betätigung des Doppelventils ist keine mechanische Verbindung, wie beispielsweise eine Schaltwelle, für den Antrieb des Umschalters erforderlich, wodurch man weitgehend von äußeren Gegebenheiten an der Meßstelle - wie beispielsweise der Ausbildung und Anordnung der Einbaubohrung - unabhängig ist. Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung wäre zu erwähnen, daß der Umschalter bei, beispielsweise aufgrund eines Gebrechens, ausbleibendem Steuerdruck aufgrund des federbelasteten Steuerkolbens - die Federkraft kann durch verschiedenste bekannte Elemente, wie beispielsweise Schrauben- oder Tellerfedern, elastische Elemente, oder

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auch komprimierbare Gaspolster od. dgl., erzeugt sein automatisch in die Schaltstellung "Referenzdruck" übergeht bzw. in dieser Schaltstellung verbleibt, was die Sicherheit gegen Verschmutzung bzw. übermäßige Belastung der Druckmeßeinrichtung im Me>3betrieb erhöht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilsitze als Kegelsitze ausgebildet, welche sich sehr leicht durch Einschleifen abdichten lassen und auch bei höchsten Meß- bzw. Referenzdrücken vollkommen dicht sind. Um die Sicherheit im Meßbetrieb weiter zu erhöhen, ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daf.' die in der ersten Schaltstellung vom zu messenden Druck beaufschlagte Flache am Steuerkolben senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung an der Seite, die eine gleichsinnige Kraft mit dem Steuerdruck bewirkt, größer ist als die beaufschlagte Fläche, an der eine Öffnung des inneren Ventilsitzes bewirkenden Seite. Damit ist gewährleistet _r. daß in der ersten·Schaltstellung - alsD bei geöffnetem äußeren und geschlossenem inneren Ventilsitz zur eigentlichen Druckmessung - der innere Ventilsitz auch durch höchste zu messende Drücke nicht geöffnet werden kann, sondern nur umso fester zugedrückt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längεschnitt durch ein

Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung , und
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie H-II in

Fig. 1. ·

Die dargestellte Druckmeßeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Druckfühler 1, sowie einem dem Druckfühler über einen Verbindungskanal 2 vorgeschalteten Umschalter 3, dessen Gehäuse 4 am oberen Ende eine Gewindebohrun^!g 5 zum Einschrauben des Druckfühlers 1 aufweist. Im eingeschraubten Zustand ist der Druckfühler 1 mittels einer beigelegten Dichtung 6 gegen das Gehäuse 4 des Umschalters abgedichtet. Der Umschalter 3 ist von einem federbelastetem, pneumatisch bzw. hydraulisch betätigbaren Doppelventil gebil-

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det, das einen von einer Ventilfeder 7 belasteten Steuerkolben 8 mit zwei Schließflächen 9, 10 aufweist, welche entsprechenden Ventilsitzen 11, 12 am Gehäuse 4 des Umschalters 3 zusammenarbeiten. Die Schließflächen 9, 10 weisen in Richtung der Achse 1 -3 der Druckaeßeinrichtung bzw. in Bewegungsrichtung des Dteuerkolbens 8 einen größeren Abstand zueinander als die Ventilsitze 11, 12 am Gehäuse 4 auf und sind ebenso wie die Ventilsitze kegelförmig ausgebildet.

Der Steuerkolben 8 ist im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, und in einer Führungsbohrung 14 im Gehäuse 4 geführt. Im Bereich zwischen den Schließflächen 9, 10 weist der Steuerkoloen 8 Umfangssohlitze 15 sowie eine Führungsfläche 16 auf, die gegenüber einer unteren Führungsbohrung 17 in einem E;nschraubteil 18 ein radiales Spiel hat. Der Einschraubte!L 18 trägt ein Außengewinde 19, über welches die gesamte Lruckmeßeinrichtung in hier nicht dargestellter Weise in eine Gewindebojirung einer Druckraumbegrenzung eingeschraubt werden kann.

'20 Am Gehäuse 4 des Umschalters 3 sind zwei Anschlüsse für die Zu- bzw. Ableitung eines Kühlmedium^ zu bzw. von einem Kühlraum 30 sowie - um 90° versetzt - ein Anschluß für eine Referenzdruckleitung und ein Steuerdruckanschluß 22 vorgesehen. Der Steuerdruckanschluß 22 steht über eine Bohrung 23 mit einem Arbeitsraum 24 im Gehäuse 4 des Umschalters in Verbindung, der vom Steuerkolben 8 und seiner Führungsbohrung 14 gebildet und mittels Dichtungen 25 abgedichtet ist.

An der dem Arbeitsraum 24 funktionell gegenüberliegenden Seite des Steuerkolbens 8 greift die Ventilfeder 7 an, die an einer Schulter 26 der abgestuften Führunjsbohrung abgestützt ist.

Soferne über den Steuerdruckanschluß 22 der Arbeitsraum 24 nicht mit Steuerdruck beaufschlagt ist, befindet sich der von der Ventilfeder 7 belastete Steuerkolben 8 in der in Fig. 1 dargestellten zweiten Schaltstellung, in welcher der Anschluß 21 für die Referenzdruckleitung über eine Leitung 27, den die Ventilfeder 7 beinhaltenden Raum der

Führungsbohrung 14, den offenen Ventilsitz 11, die Umfangsschlitze 15 und das Innern des Steuerkolbens 8 mit dein Druckfühler 1 bzw. dessen hier nicht näher dargestelltem druckempfindlichen Organ :i η Verbindung steht. Gleichzeitig ist in dieser zweiten Sch;-.Itstellung der meßstellenseitige, äußere Ventilsitz 12 geschlossen, wodurch der Innenraum der Druckmeßeinrichtung gegen die Einwirkung des zu messenden Druckes abgeschlossen ist.

Bei Anlegen eines pneumatischen bzw. hydraulischen Steuerdruckes über den Anschluß 22 wird der Steuerkolben 8 entgegen uer Kraft der Ventilfeder 7 verschoben, "bis in der ersten, in Fig. 2 dargestellten Schaltstellung der innere Ventilsitz 11 geschlossen und der äußere Ventilsitz 12 geöffnet ist, wodurch die Wirkung des Referenzdruckes auf den Druckfühler 1 unterbrochen und durch den offenen Ventilsitz 12 sowie die Umfangsschlitze 15 und das Innere des Steuerkolbens 8 eine Verbindung von der Druckmeßstelle zum Druckfühler hergestellt ist.

Aus i'ig. 2 ist auch ersichtlich, daß die in der ersten Schaltstellung vom zu messenden Druck beaufschlagte Fläche am Steuerkolben 8 senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung, an der Seite, die eine gleichsinnige Kraft mit dem Steuerdruck bewirkt - gekennzeichnet durch den Durchmesser 29 - größer ist als die vom zu messenden Druck beaufschlagte Fläche, an der eine öffnung des inneren Ventilsitzes 11 bewirkenden Seite - gekennzeichnet durch den Durchmesser 28, wodurch der innere Ventilsitz 11 auch durch höchste zu messende Drücke nicht geöffnet werden kann, sondern nur um so fester durch die Wirkung der dem Durchmesser 29 zugeordneten Fläche zugedruckt wird.

Die Umsteuerung des Umschalters 3 soll vorzugsweise während der Zeit erfolgen, in welcher die Druckmeßeinrichtung nicht vom zu messenden Druck beaufschlagt ist, da nur dadurch eine gegenseitige Beeinflussung von Referenzdruck und zu messendem Druck vermieden werden kann.

Der konstruktive Aufbau der dargestellten Einrichtung ist sehr einfach, da es sich fast ausschließlich nur um Drehteile handelt, wodurch auch der Einbaudurchmesser der

gesamten Einrichtung in sehr günstiger Weise verkleinert ist. Die beiden Kegelsitzventile lassen sich sehr leicht durch Einschleifen abdichten und sind damit auch bei höchsten zu messenden Drücken vollkommen dicht.

Claims

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Patentansprüche :

: 1. JDruckroeßeinrichtung mit einem Druckfühler, sowie einem "" dem Druckfühler über einen Verbindungskanal vorgeschalteten Umschalter, der in einer ersten Schaltstellung den Verbindungskanal zur Druckmeßstelle öffnet und ihn in einer zweiten Schaltstellung mit einer Referenzdruckleitune; verbindet, d adurch ge kenn ze i c h net, daß der Umschalter (3) von einem federbelasteten, mit einen·. Druckmedium betätigbaren Doppelventil gebildet ist, das einen von der Ventilfeder (7) belasteten Steuerkolben (8) mit zwei Schließflächen (9, 10) aufweist, welche mit entsprechenden Ventilsitzen (11, 12) am Gehäuse (4) des Umschalters (3) zusammenarbeiten und in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens (8) einen größeren Abstand zueinander als die Ventilsitze (11, 12) haben, daß der meßstellenseitige, äußere Ventilsitz (12) in der zweiten Schaltstellung unter der Wirkung der Ventilfeder

(7) geschlossen ist, wobei der innere Ventilsitz (11) geöffnet ist, und daß vom Steuerkolben (8) und seiner Führungsbohrung (14) im Gehäuse (4) ein Arbeitsraum (24) gebildet ist, der zur Umschaltung in die erste Schaltstellung, in welcher der äußere Ventilsitz (12) geöffnet und der innere Ventilsitz (11) geschlossen ist, entgegen der Kraft der Ventilfeder (7) mit dem Steuerdruck beaufschlagbar ist.
2. Druckmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (11, 12) als Kegelsitze ausgebildet sind.
3. Druckmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Schaltstellung vom zu messenden Druck beaufschlagte Fläche am Steuerkolben

(8) senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung an der Seite,

die eine gleichsinnige Krafx mit dem Steuerdruck bewirkt, größer ist als die beaufschlagte Fläche an der eine öffnung des inneren Ventilsitzes (11) bewirkenden Seite.