CH656228A5

CH656228A5 - Druckmesseinrichtung mit einem druckfuehler.

Info

Publication number: CH656228A5
Application number: CH3428/82A
Authority: CH
Inventors: Helmut Dipl-Ing List; Peter Dipl-Ing Claassen; Rudolf Zeiringer
Original assignee: Hans List Dipl Ing Prof Dr Dr
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1982-06-03
Publication date: 1986-06-13
Also published as: ATA266881A; AT374925B; DE3221870A1; US4457180A; DE3221870C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmesseinrichtung mit einem Druckfühler, sowie einem der Druckfühler 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 DE-AS 1 648 574 bekannt und weist einen Umschalter auf, der als Schieberplatte mit planparallelen Stirnflächen ausgebildet und von einem Drehmagneten betätigbar ist. Diese bekannte Ausführung erfordert in nachteiliger Weise einen relativ grossen konstruktiven Aufwand, insbesonders 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 ist zu nennen, dass auch während der Verbindung des Druckfühlers mit der Referenzdruckleitung Teile des Verbindungskanales zur Druckmessstelle innerhalb der Druckmesseinrichtung geöffnet sind, wodurch beispielsweise bei der Verwendung der Druckmesseinrichtung zur Kontrolle des Brennraumdruckes 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

Schaltstellung des Umschalters erfolgenden eigentlichen Messung vermieden wird.

Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Umschalter von einem federbelasteten, von einem Druckmedium betätigbaren Doppel ventil 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 Schaltstellung, 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 derartigen 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 erfin-dungsgemässen 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 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 Messbetrieb erhöht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilsitze als Kegelsitze ausgebildet, welche sich sehr leicht durch Einschieifen abdichten lassen und auch bei höchsten Messbzw. Referenzdrücken vollkommen dicht sind.

Um die Sicherheit im Messbetrieb weiter zu erhöhen, ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, dass die in der ersten Schaltstellung vom zu messenden Druck beaufschlagte Fläche 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, dass in der ersten Schaltstellung - also 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 teil weisen Längsschnitt durch ein Aus2

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führungsbeispiel gemäss der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-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 Gewindebohrung 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 federbelasteten, pneumatisch bzw. hydraulisch betätigbaren Doppelventil gebildet, das einen von einer Ventilfeder 7 belasteten Steuerkolben 8 mit zwei Schliessflächen 9,10 aufweist, welche mit entsprechenden Ventilsitzen 11,12 am Gehäuse 4 des Umschalters 3 zusammenarbeiten. Die Schliessflächen 9,10 weisen in Richtung der Achse 13 der Druckmesseinrichtung bzw. in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens 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 Schliessfächern 9,10 weist der Steuerkolben 8 Umfangsschlitze 15 sowie eine Führungsfläche 16 auf, die gegenüber einer unteren Führungsbohrung 17 in einem Einschraubteil 18 ein radiales Spiel hat. Der Einschraubteil 18 trägt ein Aussengewinde 19, über welches die gesamte Druckmesseinrichtung in hier nicht dargestellter Weise in eine Gewindebohrung einer Druckraumbegrenzung eingeschraubt werden kann.

Am Gehäuse 4 des Umschalters 3 sind zwei Anschlüsse 20 für die Zu- bzw. Ableitung eines Kühlmediums zu bzw. von einem Kühlraum 30 sowie - um 90° versetzt - ein Anschluss 21 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 Führungsbohrung 14 abgestützt ist.

Sofern 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 Führungs-5 bohrung 14, den offenen Ventilsitz 11, die Umfangsschlitze

15 und das Innere des Steuerkolbens 8 mit dem Druckfühler 1 bzw. dessen hier nicht näher dargestelltem druckempfindlichen Organ in Verbindung steht. Gleichzeitig ist in dieser zweiten Schaltstellung der messstellenseitige, äussere Ventil-lo sitz 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 is entgegen der 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 Fig. 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 30 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 zugedrückt wird.

35 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. 40 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 Ein-45 schleifen abdichten und sind damit auch bei höchsten zu messenden Drücken vollkommen dicht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

656228 PATENTANSPRÜCHE

1. Druckmesseinrichtung 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 Referenzdruckleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (3) von einem federbelasteten, mit einem 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 Kraft mit dem Steuerdruck bewirkt, grösser ist als die beaufschlagte Fläche an der eine Öffnung des inneren Ventilsitzes (11) bewirkenden Seite.