DE102015110977A1

DE102015110977A1 - Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102015110977A1
Application number: DE102015110977.8A
Authority: DE
Inventors: Magnus Reichert; Florian Haßler; Thomas Anhorn; Wojtek Kolasinski
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung an einem fluidführenden Bauteil, wie sie beispielsweise bei Verbrennungsmaschinen und insbesondere in Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Um eine Verbesserung der Überwachung in Anlagen der vorstehend genannten Art auch an im Betrieb schwer zugänglichen Stellen oder Orten mit harten Einsatzbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass ein Sensorelement (11) an oder in einem Dichtungselement (5) angeordnet ist und das Sensorelement (5) mit einem Signalübertragungsmittel (12) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung an einem fluidführenden Bauteil, wie sie beispielsweise bei Verbrennungsmaschinen und insbesondere in Kraftfahrzeugen Verwendung findet.
Unter dem Begriff eines fluidführenden Bauteils sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung neben Fluidleitungen auch Fluidspeicher verstanden werden, z.B. ein mit einem Gas befüllter Drucktank. Aus Anlagen der vorstehend genannten Art ist bekannt, dass sensorgestützte Überwachungsfunktionen in stetig steigendem Maße verwendet werden. Ein Ziel ist es hier, die Betriebssicherheit und eine möglichst lange wartungsfreie Verfügbarkeit derartiger Anlagen zu garantieren, andererseits jedoch auch die stetig strikteren Umweltauflagen bei gleichzeitig möglichst hoher Effizienz der Anlagen einzuhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbesserung der Überwachung in Anlagen der vorstehend genannten Art auch an im Betrieb schwer zugänglichen Stellen oder Orten mit harten Einsatzbedingungen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass eine Sensorvorrichtung an einem fluidführenden Bauteil, wie sie beispielsweise als Fluidleitung bei Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere in Kraftfahrzeugen Verwendung findet, sich dadurch auszeichnet, dass ein Sensorelement an oder in einem Dichtelement angeordnet ist und mit einem Signalübertragungsmittel verbunden ist, um ein Sensorsignal abgreifen zu können. Damit ist nun anstelle einer ohnehin vorzusehenden Dichtung eine Einheit aus Dichtungselement mit Sensorelement einzusetzen, was keine grundsätzliche Änderung im Arbeitsablauf bewirkt. Dahingegen steht nach einem Anschließen an die Signalübertragungsmittel ein auszuwertendes Sensorsignal an einer Stelle zur Verfügung, wo zuvor keine Messstelle vorhanden war.
Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach erstrecken sich die Signalübertragungsmittel von dem Sensorelement, das in einem inneren Bereich des Dichtungselements angeordnet ist, in einen Außenbereich des Dichtungselements hin, so dass ein Sensorsignal über diese Signalübertragungsmittel von einem inneren Bereich des Dichtungselements in einen i.d.R. frei zugänglichen Außenbereich des Dichtungselements hin übertragbar ist. Damit hat ein Dichtungselement neben einer Bereitstellung einer erwünschten Dichtungsfunktionalität beispielsweise in Form eines einfachen Elastomer-Dichtrings eine Aufgabe als Träger eines Sensors und mit Mitteln zur Signalübertragung erhalten. Dabei wird das Sensorelement durch die Dichtung bzw. das Dichtungselement in einem sonst unzugänglichen Innenbereich getragen, also z.B. in dem normal nicht zugänglichen Inneren eines ein Fluid führenden Rohrs. Zudem bietet die Dichtung vorteilhafterweise auch eine Möglichkeit zur Übertragung eines Sensorsignals von dem Innenbereich in einen äußeren Bereich hin, um dort einfach abgegriffen oder in sonstiger Weise weiter verarbeitet zu werden. Ein zusätzlicher Montageaufwand beim Einsatz auch einer derartigen Sensorvorrichtung wird hierdurch erfindungsgemäß vermieden. Es wird in gewohnter Weise nur ein Dichtelement z.B. an einem Flansch eingebaut. Da Sensoren über große Einsatztemperaturbereiche hinweg auch als sehr klein bauende Bauteile hergestellt werden können, ist eine Beschränkung eines Dichtelements im Hinblick auf seine freie Durchflussweite stark minimierbar. Damit fällt auch hier die Aufnahme eines Sensorelements an dem Dichtelement als Unstetigkeit bzw. Drossel oder Strömungswiderstand nicht weiter ins Gewicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Sensorelement einen thermoelektrischer Generator bzw. ein TEG-Element. Nach dem Stand der Technik werden TEG-Elemente bevorzugt zur Energierückgewinnung aus heißen Abgasen verwendet. Zur Abgabe einer Ausgangsspannung ist jedoch nur ein ausreichender Temperaturgradient erforderlich. Damit kann ein TEG-Element als Energieversorgung für mindestens einen sonstigen Sensor verwendet werden. Hier können Drucksensoren durch ein TEG-Element mit der erforderlichen Energiemenge versorgt werden.
Vorteilhafterweise ist das Sensorelement in einer bevorzugten Ausführungsform als aktiver Sensor ausgeführt. Damit ist eine separate Energieversorgung zum Aktivieren des Sensors nicht erforderlich. Bezogen auf einen derartigen Sensor werden rund 30% und damit ein erheblicher an Verdrahtung- bzw. Verkabelungsaufwand einer Energieversorgung eingespart, was auch zu deutlichen Kosteneinsparungen führt.
Besonders bevorzugt ist gemäß einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung, dass ein thermoelektrischer Generator bzw. TEG als Sensor vorgesehen ist. Damit ist nun bei einfacher Handhabung ein thermoelektrischer Generator in oder an einem Dichtungselement mit einem äußeren Spannungs- oder Signalabgriff geschaffen worden. Beim Auftreten eines ausreichenden Temperaturgradienten kann ein TEG-Element jedoch als Sensor hinsichtlich des Auftretens oder einer Beibehaltung dieses Temperaturgradienten benutzt werden, um durch seine dann bereitgestellte Ausgangsspannung dann z.B. als Alarmsignal interpretiert zu werden. Selbstverständlich kann eine derartige Funktion auch an das Überschreiten mindestens einer vordefinierten Spannungsschwelle gekoppelt sein. Ein TEG-Element kann jedoch alternativ auch als Energieversorgung für mindestens ein weiteres Sensorelement genutzt werden, das vorzugsweise auch an oder in dem Dichtelement oder in möglichst direkter Nachbarschaft dazu angeordnet ist, insbesondere in oder an der Fluidleitung. Eine benötigte Menge elektrischer Energie ist gering, so dass auch ein TEG-Element sehr klein bauen kann. Damit sind weitere Überwachungsfunktionen durch ein weiteres auswertbares Sensorsignal realisierbar, die nun erfindungsgemäß sehr schnell und einfach montiert werden können und einen vergleichsweise geringen Verdrahtungsaufwand bedingen, insbesondere in einen Außenbereich des Dichtungselements.
Vorzugsweise wird ein TEG-Element als aktiver Sensor auch dazu verwendet, Energie für eine Signalübertragung an eine Signal-Übertragungseinrichtung zu liefern. Durch eine von dem TEG-Element bereitgestellte Spannung kann so z.B. ein Signalpegel soweit angehoben werden, dass er frei von Fehlern und Verfälschungen übertragen werden kann und insbesondere nicht in einem sog. thermischen Rauschen untergeht. Auch sind mit Blick auf ein Sensor-Rohsignal neben einer Verstärkung auch weitere Vorverarbeitungsschritte bis hin A/D-Umsetzung oder zu einer Codierung des Sensor-Ausgangssignals möglich. Das TEG-Element übernimmt hierbei also wiederum auch die Rolle eines Generators für eine nahe des jeweiligen Sensors stattfindende Signalverarbeitung und nachfolgende Übertragung, stellt jedoch mit Blick auf eine Signalübertragung zudem eine autarke Energiequelle dar, so dass kein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand für eine Strom- und Spannungsversorgung dieses Sensors selber anfällt. Damit werden auch hier Materialkosten und Montageaufwand eingespart.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Sensorvorrichtung an dem Dichtelement als Einheit aus Sensor, Signalübertragungsmittel und Signal-Übertragungseinrichtung zur drahtlosen Signalübertragung ausgebildet. Mit Ansprechen des aktiven Sensorelements wird die dann verfügbare Energie zum Aussenden eines Licht- oder Funksignals verwendet. Das Signal enthält vorzugsweise eine einmalige bzw. ein-eindeutige Kennung und wird beispielsweise mit Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes ausgesandt. Gerade in einer überwiegend metallischen Umgebung ist die Aussendung von Funksignalen beispielsweise aus dem Anwendungsbereich der sogenannten RFID-Elemente hinreichend bekannt und durch entsprechende, dem Fachmann bekannte Maßnahmen gelöst.
Da nun im vorliegenden Fall das aktive Sensorelement selber die benötigte Energie liefert, kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem abgewandelten RFID-Element eine Empfangsantenne zugunsten eines Anschlusses an den aktiven Sensor bzw. den TEG entfallen. Eine nur einmal vergebene und damit eindeutige Kennung eines entsprechenden Funk-Sende-Chips wird dann über eine Sendeantenne an einem Außenbereich des Dichtelements über eine Wegstrecke von etwa 20 cm bis 1,5 m hinweg oder noch darüber hinaus abgestrahlt und von einem Empfänger an dem betreffenden Kraftfahrzeug zur Weiterleitung z.B. an eine Motormanagement empfangen.
In einer weiter vorteilhaften Weise ist der TEG als flexibles Element in Form einer mäandernden Kette von thermoelektrisch wirkenden Halbleiterschenkeln ausgebildet. Alternativ kann ein TEG auch als bedrucktes Stück einer Folie realisiert sein, die in bestimmter Weise zu einer Quaderform gefaltet ist. In beiden Ausführungsfällen ist das TEG-Element sehr flexibel und damit gut an einen Einsatz unter dreidimensionaler Verformung an einen jeweiligen Einsatzfall und ein Angebot an verfügbaren Bauraum anpassbar. Hiermit geht eine Minimierung des benötigten Bauraums einher, was sich auch in einer Minderung des Platzbedarfes in einem freien Durchmesser am Innenbereich eines Dichtelements positiv bemerkbar macht.
Vorzugsweise ist ein erfindungsgemäßer Sensor an einer Dichtung eines Kältemittelkreises an einem Kompressor oder einem Expansionsventil angeordnet, wie sie u.a. auch in Kraftfahrzeugen, aber auch in stationären Anlagen vorgesehen sind. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist ein erfindungsgemäßer Sensor an einer Sieb-Dichtung für einen Abgas-Rückführ- bzw. AGR-Zweig einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Diesen bevorzugten Einsatzfällen ist gemeinsam, dass deutliche Temperaturgefälle auftreten können. Dabei sind Temperaturgefälle bzw. Temperaturgradienten innerhalb eines Kältemittelkreises ein Beleg dafür, dass einem Kompressor ausreichend Kühlmittel zugefügt wird und er korrekt arbeitet. An einem Expansionsventil deutet ein starker Temperaturgradient darauf hin, dass komprimiertes und damit verflüssigtes Kühlmittel in ausreichendem Maße unter starker Wärmeaufnahme expandiert wird. Ohne entsprechende Temperaturgradienten muss eine Störung vorliegen, d.h. ohne Spannung an einem TEG-Ausgang muss eine Störung gemeldet werden. Das kann unter Einsparung externer Verdrahtung z.B. dadurch erfolgen, dass ein während eines Regelbetriebs des TEG aufgeladener Energiespeicher zum Versenden eines entsprechenden Funk-Signals verwendet wird. Auch hier bietet sich der Einsatz einer auf diese Einsatzfälle adaptierten RFID-Technik als eine Realisationsmöglichkeit an.
In einem weiteren Anwendungsfall könnte eine Leckage beispielsweise an einem Abgasrohr dadurch detektiert werden, dass ein Temperaturgradient dadurch auf Dauer geringer ausfällt, dass eine Außenseite durch heiße Abgase aufgeheizt wird. Auch wäre eine Abschätzung einer durch das Abgasrohr transportierten Wärmemenge möglich, um bei einem Absinken diese Wärmemenge zumindest eine Warnung hinsichtlich einer möglichen Leckage aufzugeben. Dahingegen tritt an einer Sieb-Dichtung für einen Abgas-Rückführzweig dann eine deutliche Erwärmung auf, wenn der Siebteil durch Fremdkörper und/oder Ruß verstopft ist.
Dieser Störungsfall ist dann ebenfalls beispielsweise nach einer der vorstehenden Arten zu melden.
Damit ist vorstehend eine Möglichkeit zur Realisierung eines Einsatzes einer Sensorvorrichtung an zahlreichen neuen Einsatzstellen beschrieben worden, die sich durch das Vorhandensein mindestens einer Dichtungsstelle und vorzugsweise auch einen ausreichend großen Temperaturgradienten auszeichnen. Damit ist eine wesentliche Verbesserung von Überwachungsmöglichkeiten durch einen flexiblen Einsatz zusätzlicher Sensoren auch ein schwerer zugänglichen Stellen und/oder harten Einsatzbedingungen bei deutlich reduziertem zusätzlichem Aufwand bei Signalgewinnung und Weiterleitung möglich.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
1: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Siebdichtung mit Sensorelement;
2: eine Schnittdarstellung in einer Ebene II-II von 1;
3: eine Draufsicht gemäß 1 auf eine bekannte Siebdichtung;
4: einen Schnitt durch eine nicht weiter dargestellte Abgas-Rückführleitung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges in seitlicher Darstellung mit darin eingesetzter Siebdichtung nach dem Stand der Technik;
5a und 5b: eine Seitenansicht und eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren Ausführungsform und
6: einen Schnitt durch eine nicht weiter dargestellte Sieb-Dichtung mit einer Erweiterung zur Fixierung und Aufnahme eines Sensorelements an verschiedenen Positionen.
Über die verschiedenen Abbildungen und Ausführungsbeispiele hinweg werden für gleiche Elemente nachfolgend stets die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Ohne Beschränkung des Einsatzfeldes einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird nachfolgend lediglich auf einen Einsatz in einem sogenannten "Low-pressure-loop" in einem Personenkraftfahrzeug eingegangen werden. Grundsätzlich gelten jedoch die nachfolgenden Ausführungen auf Einsatzbereiche an beliebigen Dichtungen fluidführender Bauteile in einem Temperaturbereich zwischen etwa 200° C bis ca. 350° C, die in einem Störungsfall einen Temperaturgradienten aufweisen.
Die Skizze von 4 zeigt einen Ausschnitt einer nicht weiter dargestellten Abgas-Rückführung im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs. Um ein Eindringen von Partikeln aus dem Abgasstrang über die Abgas-Rückführung z.B. in eine Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden, ist eine Siebdichtung 1 in einer Ebene D zur Bereitstellung einer Dichtungsfunktion zwischen einem ersten Flansch 2 und einem zweiten Flansch 3 vorgesehen. Die Siebdichtung 1 weist einen hier nur angedeuteten Siebkörper 4 mit einer nachfolgend noch näher beschriebenen dreidimensionalen Gestaltung auf. Der Siebkörper 4 ist im Bereich der Dichtungsfunktion so mit einer Dichtung bzw. einem Dichtungselement 5 fixiert, dass Gase über eine volle freie Querschnittsfläche AF eines an den Flansch 3 anschließenden Rohrs 6 durch den Siebkörper 4 hindurch treten können. Die Fixierung des Siebkörpers 4 an der Dichtung 5 findet z.B. gemäß der Offenbarung der europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP 13178968.7 z.B. durch eine nachfolgend näher beschriebene Faltung statt, durch die eine ringförmig geschlossene Wulst 7 gebildet wird. Um die Dichtungsfunktion nicht zu beeinträchtigten ist in diesem Ausführungsbeispiel am ersten Flansch 2 eine radiale Ausnehmung 8 vorgesehen. Diese Ausnehmung 8 ist zur Aufnahme der Wulst 7 so dimensioniert, dass bei Fixierung der Flansche 2, 3 durch Ausnehmungen 9 hierdurch die Dichtung 5 eine vollflächige Verpressung erfährt. Die Dichtfunktion zwischen den Flanschen 2, 3 wird durch mindestens eine radial geschlossene Sicke 10 der Dichtung 5 bewirkt.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Bauform einer bekannten Siebdichtung 1, wie sie in einer Anordnung gemäß 4 eingesetzt wird. Ein Innenbereich I der Dichtung 5 schließt unmittelbar an den Siebköper 4 an, wobei ein freier Durchmesser d des Siebkörpers 4 hier ungefähr einem Durchmesser der freien Querschnittsfläche A des an den Flansch 3 anschließenden Rohrs 6 entspricht.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Siebdichtung 1 von 3, die an einem Innenbereich I der Dichtung 5 nun um ein Sensorelement 11 erweitert worden ist. Damit ist nun möglich, in einem Einsatzfall gemäß 4 mit der Dichtung 5 als Träger ein Sensorelement 11 zwischen Flanschen 3, 4 im Innern einer fluidführenden Rohrleitung anzuordnen. Dazu ragt das Dichtungselement nun ein wenig in den Rohr-Innenraum hinein, so dass ein freier Durchmesser d´ etwas geringer als der Durchmesser d von 3 ist. Zudem sind Signalübertragungsmittel 12 vorhanden, die sich von dem Sensorelement 11 in dem inneren Bereich I der Dichtung 5 in einen Außenbereich A der Dichtung 5 hin erstrecken, so dass ein Sensorsignal S über diese Signalübertragungsmittel 12 von einem inneren Bereich I der Dichtung 5 in einen i.d.R. frei zugänglichen Außenbereich A der Dichtung 5 hin übertragbar ist. Dabei besteht das Signalübertragungsmittel 12 in einem einfachen Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einer Zweidrahtleitung oder einem dünnen Folienleiter, der auch gegenüber den herrschenden Betriebstemperaturen und hohen Pressungskräften beständig und gut verformbar durch einen Dichtungsbereich des Dichtungselements 5 hindurch verlegbar ist. Im Fall einer zweilagigen Dichtung ist das Signalübertragungsmittel 12 zwischen den Lagen und/oder einem nicht weiter dargestellten Beschichtungsmaterial eingebettet, wie in der Schnittdarstellung von 2 skizziert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist gemäß 1 an dem Außenbereich A ein äußeres Anschluss- und Übertragungsmittel 13 vorgesehen. Dieses äußere Anschluss- und Übertragungsmittel 13 ist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Stecker zum Anschließen an eine Spannungsversorgung sowie Signalleitung zur Überführung des Sensorsignals S beispielsweise an ein zentrales Motormanagementsystem.
Der Verkabelungsaufwand außerhalb wie innerhalb der Sensorvorrichtung wird jedoch dadurch ganz wesentlich gemindert, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Sensorelement 11 als mindestens ein thermoelektrischer Generator bzw. ein TEG-Element ausgebildet ist. Es ist bekannt, dass TEG-Elemente bei Anliegen eines Temperaturgradienten unter Nutzung des sog. Seebeck-Effekts an gegenüberliegenden Seiten eine Potentialdifferenz aufbauen, die als Spannung einer Gleichspannungsquelle abgegriffen und zur Speisung elektrischer Komponenten werden kann. Ein derartiger Temperaturgradient baut sich bei einem dargestellten AGR-Filter insbesondere dann auf, wenn das Siebelement verstopft ist oder eine Verstopfung fortschreitet. Dann erhöht sich die Temperatur auf der verstopften Siebseite gegenüber der anderen Siebseite erheblich, was in diesem sich abzeichnenden Fehlerfall zum Erzeugen eines i.d.R. ansteigenden Spannungssignals als Sensorsignal S durch das TEG-Element 11 ausreichend ist. Damit entfällt die Notwendigkeit einer separaten Verkabelung zur Versorgung des Sensorelements 11 mit elektrischer Energie. Zudem ist das TEG-Element als aktives Element mit der Signal-Übertragungseinrichtung 12 verbunden, um der Signal-Übertragungseinrichtung Energie für eine Signalaufbereitung und/oder Signalübertragung zu liefern.
Hinsichtlich einer jeweiligen Formgebung und Anpassung an einen Einsatzfall ist es vorteilhaft, dass das TEG-Element 11 hier als flexibles Element in Form einer mäandernden Kette von thermoelektrisch wirkenden Halbleiterschenkeln ausgebildet ist. Alternativ ist das TEG-Element 11 für Einsätze in Temperaturbereichen unterhalb von ca. 250°C als bedrucktes Stück einer gefalteten Folie ausgebildet. Zusammen mit der Schnittdarstellung in einer Ebene II-II von 1 ist aus 2 in der Zusammenschau mit 1 ein platzsparender Aufbau des TEG-Elements als Kreissegment-Stück bei im Wesentlichen quaderförmigem Querschnitt mit Anschluss an das Signalübertragungsmittel 12 gut erkennbar.
Weiter ist in 1 in gestrichelten Linien angedeutet, dass ein Sensorelement 11´ im Außenbereich A der Dichtung 5 angeordnet sein kann. In dem vorliegend dargestellten Fall ist in dem Innenbereich I des Dichtungselements 5 weiterhin ein TEG-Element 11 vorgesehen, das nun einer Energieversorgung des außen an dem Dichtungselement 5 angeordnet Sensorelements 11´ dient. Das TEG Element 11 ist über die Signalübertragungsmittel 12 mit dem Sensorelement 11´ im Außenbereich A der Dichtung 5 verbunden, wobei die Signalübertragungsmittel 12 hier in Form eines Folienleiters mit zwei Leitbahnen ausgebildet sind.
Wie in 1 ebenfalls nur grob angedeutet ist, so kann dieses äußere Sensorelement 11´ mit dem äußeren Anschlussmittel 13 einstückig ausgebildet sein, was als Schutz dienen kann, Signalwege verkürzt und zudem einen Zusammenbau dieses in seinen Funktionen erweiterten Dichtelements 5 erleichtert. Das äußere Sensorelement 11´ kann an diesem Ort zur Temperaturmessung dienen, um so z.B. zur Überwachung eines thermischen Isolation oder eine Detektion austretender Heißgase zu realisieren. Ebenso kann sich bei dem äußeren Sensorelement 11´ aber auch um einen Dehnungsmess-Streifen bzw. ein DMS-Element handeln. Die Auswahl einer jeweiligen Mess- bzw. Sensorfunktion ist dem Fachmann je nach Messaufgabe und Anwendungs- bzw. Einsatzfall anheimgestellt.
Die Abbildungen der 5a und 5b zeigen eine Seitenansicht und eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Hierbei bleibt ein freier Durchmesser d und damit eine volle freie Querschnittsfläche A auch im Innenbereich I der Dichtung 5 dadurch erhalten, dass an der Dichtung 5 ein Blechabschnitt oder eine zusätzliche Blechlage oder Streifen nach Art eines Lappens 14 als Träger des Sensorelements 11 angeformt oder daran fixiert ist, wobei der Lappen 14 in diesem Ausführungsbeispiel über einen Abschnitt in direkter Anlage mit dem Siebelement 4 verläuft.
Dieser Lappen 14 kann an dem Blechmaterial des Dichtelements 5 geeignet angeformt sein. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung als Schnitt durch eine nicht weiter dargestellte Sieb-Dichtung 1 mit einem Dichtelement 5 auf einem einlagigen Blech. In dieser Ausführungsform einer Lappen-artigen Erweiterung 14 zur Fixierung und Aufnahme eines Sensorelements 11 mit nicht weiter dargestellten Signalübertragungsmitteln 12 sind verschiedene nur exemplarisch eingezeichnete Positionen PA, PB und PC vorgeschlagen. Dieser Lappen 14 ist entweder durch eine Vernietung N oder alternativ durch Verschweißung einstückig mit dem Dichtelement 5 verbunden, oder er wird in der angedeuteten Art und Weise durch eine Faltung mit in einen Wulst 15 mit einbezogen und damit dauerhaft an dem Siebkörper 4 und der Dichtung 5 fixiert. Die Markierungen PA, PB und PC stellen mögliche Positionen für mindestens ein Sensorelement 11 dar. Form und Größe des Lappens 14 bzw. Streifens sowie der Sensorelement 11 sind durch den Fachmann einem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend anzupassen.
Im Ergebnis wird hier, wie in allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, eine Sensor-Messstelle an oder in bzw. innerhalb einer bekannten Dichtung geschaffen, die ohne merklichen Aufwand montiert und zur Abnahme des Sensorsignals angeschlossen wird.
Bezugszeichenliste

1: Siebdichtung
2: erste Flansch
3: zweite Flansch
4: Siebkörper
5: Dichtungselement
6: Rohr
7: Wulst einer Verbindungsart zw. Dichtungselement und Siebkörper 4
8: Ausnehmung am ersten Flansch 2
9: Ausnehmung
10: radial geschlossene Sicke
11: Sensorelement
11´: Sensorelement im Außenbereich A der Dichtung 5
12: Signalübertragungsmittel / Signalleitung
13: äußeres Anschluss- und Übertragungsmittel / Stecker
14: Streifen / Lappen aus Blech
15: Wulst eine Faltung zur Verbindung Dichtung/Siebkörper
AF: freie Querschnittsfläche
d: Durchmesser
d´: verringerter Durchmesser
D: Dichtebene
I: Innenbereich des Dichtungselements 5
A: Außenbereich des Dichtungselements 5
N: Nietverbindung
PA, PB, PC: Positionen eines Sensorelements 11 an einem Streifen 14
S: Sensorsignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 13178968 [0026]

Claims

Sensorvorrichtung an einem fluidführenden Bauteil, wie sie beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere in Kraftfahrzeugen Verwendung findet, dadurch gekennzei chnet, dass ein Sensorelement (11) an oder in einem Dichtungselement (5) angeordnet ist und das Sensorelement (5) mit einem Signalübertragungsmittel (12) verbunden ist.
Sensorvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Signalübertragungsmittel (12) von dem Sensorelement (11) in einem inneren Bereich (I) des Dichtungselements (5) in einen Außenbereich (A) des Dichtungselements (5) zur Übertragung eines Sensorsignals (S) hin erstreckt.
Sensorvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (11) einen thermoelektrischer Generator bzw. ein TEG-Element umfasst.
Sensorvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (11) als aktiver Sensor ausgebildet ist.
Sensorvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (11) mindestens ein thermoelektrischer Generator bzw. ein TEG-Element ist.
Sensorvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine TEG-Element (11) als aktives Sensorelement und Spannungsversorger über das Signalübertragungsmittel mit einer Signal-Übertragungseinrichtung verbunden ist, um der Signal-Übertragungseinrichtung Energie für eine Signalaufbereitung und/oder Signalübertragung zu liefern.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (11) mit dem Signalübertragungsmittel (12) an dem Dichtelement (5) zur drahtlosen Signalübertragung ausgebildet ist, insbesondere durch die Signal-Übertragungseinrichtung (12) und/oder ein äußeres Anschluss- und Übertragungsmittel (13).
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das TEG-Element (11) als flexibles bzw. verformbares Element in Form einer mäandernden Kette von thermoelektrisch wirkenden Halbleiterschenkeln oder als bedrucktes Stück einer gefalteten Folie ausgebildet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das TEG-Element (11) als Kreissegment-Stück bei im Wesentlichen quaderförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (11) an einem Dichtungselement (5) eines Kältemittelkreises an einem Kompressor oder einem Expansionsventil oder an einer Sieb-Dichtung für einen Abgas-Rückführzweig einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.