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Die Erfindung bezieht sich auf Druckmeßvorrichtungen und
insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf
Druckmeßvorrichtungen zur Benutzung in Verbindung mit Leitungen,
die ein Strömungsmittel führen.
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Bekannte Verfahren zur Messung des Drucks innerhalb von
Leitungen erforderten das 'Aufbrechen' des hydraulischen
Systems, um eine Druckmeßvorrichtung in die Leitung
einzufügen. Dieser Aufbau ist unzweckmäßig und zeitraubend, und
außerdem hat das Verfahren weitere Nachteile,
beispielsweise besteht die Gefahr der Verschmutzung des
Hydrauliksystems. Die bekannten Vorrichtungen zur Feststellung des
Druckes in einer Leitungsführung einer Maschine, die im
Betrieb befindlich ist, oder in einem Fahrzeug, welches
sich auf der Straße befindet, erfordert einen speziellen
Anzapfblock, der in den Hydraulikkreis an der
interessierenden Stelle eingebaut ist. Ein in dem Block eingebauter
Druckwandler wurde dann benutzt, um den Druck von einer
Stelle innerhalb des Fahrzeuges zu messen.
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Es sind Versuche unternommen worden, diese Probleme zu lösen.
Sowohl in der US-A-3 942 049 als auch in der GB-A-2 019 581
sind Vorrichtungen beschrieben, bei denen ein
piezoelektrisches Element vorgesehen ist, um den Druck innerhalb der
Leitung in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Diese
Anordnungen sind sehr komplex und können nur unter Schwierigkeiten
geeicht werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Lösung der erwähnten Probleme zu schaffen.
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Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine
Druckmeßvorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse aufweist, das einer
durch das Gehäuse hindurchgeführten Leitung angepaßt ist,
wobei Mittel derart angeordnet sind, daß sie im Betrieb
benachbart zur Außenwand des Kanals liegen, um eine Formänderung
der Wand des Kanals festzustellen, die durch den Druck
innerhalb des Kanals verursacht ist, wobei ein Signal erzeugt wird,
welches jenem Druck entspricht. Diese Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur Feststellung der Verformung
in einer im Gehäuse ausgebildeten Ausnehmung angeordnet sind,
und daß Mittel vorgesehen sind, um die Lage der Mittel zu
verändern, um die Verformung relativ zum Gehäuse festzustellen
und dadurch die Größe der Ausnehmung zu verändern.
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Das Gehäuse kann aus einem Hauptblock und einem Klemmblock
bestehen, welchletzterer an dem Hauptblock durch geeignete
Befestigungsmittel festgelegt ist. In den Verbindungsflächen
eines jeden Blockes ist eine Nut derart vorgesehen, daß dann,
wenn die beiden Blöcke mit ihren Flächen aneinandergefügt
werden, die beiden Nuten einen Kanal für eine Leitung definieren,
in der der Druck gemessen werden soll. Der Druck innerhalb des
Kanals kann durch eine Belastungszelle festegestellt werden,
die in der Ausnehmung im Hauptblock, benachbart zu dem Kanal,
liegt, durch den die Leitung hindurchgeführt ist. Eine auf
den Belastungspunkt der Lastzelle aufgebrachte Last wird nach
dem Zentrum einer Membran innerhalb der Zelle übertragen.
Infolge der Belastung wird die Membran etwas verformt. Diese
Verformung ist proportional zu der aufgebrachten Belastung.
An der Membran sind Dehnungsmeßstreifen angeordnet, die durch
die Verformung gestreckt oder zusammengepreßt werden. Diese
Anderung in der Länge des Dehnungsmeßstreifens ändert den
Widerstand. Die Widerstandsänderung wird dadurch gemessen, daß
die Meßstreifen in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung
angeordnet werden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren vorgesehen, um innerhalb einer Leitung einen
Druck festzustellen, und dieses Verfahren umfaßt die folgenden
Schritte: Es wird ein Strömungsmittel durch die Leitung
geschickt, es wird die Verformung der Wand der Leitung durch
Mittel gemessen, die sich benachbart zur Außenwand der Leitung
befinden, und es wird ein Signal erzeugt, welches von dem Druck
in der Leitung abhängig ist, wobei das Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Mittel zur Messung der Verformung
in einer Ausnehmung angeordnet sind, und die Lage der Mittel
zur Messung der Verformung relativ zum Gehäuse geändert
werden können, wodurch sich die Größe der Ausnehmung ändert.
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Das Verfahren zur Messung der Verformung der Leitung kann den
Schritt umfassen, einen Verformungsdetektor, benachbart zur
Außenwand des Kanals, anzuordnen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch eine Druckmessung
innerhalb der Leitung, während die Leitung in einem im Betrieb
befindlichen System liegt, ohne daß dieses hydraulische System
gestört würde. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat
zahlreiche Anwendungen und ist insbesondere anwendbar für
hydraulische Rohre von Kraftfahrzeugen, da die Vorrichtung nach der
Erfindung genutzt werden kann, um das Hydrauliksystem zu
analysieren, während das Fahrzeug sich auf der Straße befindet.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die
beiliegende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 ist eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels,
welches nicht Gegenstand der Erfindung ist;
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Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie A-A
gemäß Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Ansicht einer Ausführungsform
von Fig. 1;
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Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Teils des
Gehäuses gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1;
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Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie B-B gemäß
Fig. 4;
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Fig. 6 ist eine Ansicht eines Teils von Fig. 4;
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Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines weiteren Teils
des Gehäuses gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1;
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Fig. 8 ist ein Schnitt längs der Linie C-C gemäß
Fig. 7;
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Fig. 9 ist eine Ansicht eines Teils von Fig. 7
und
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die Fig. 10 bis 18 entsprechen jeweils den Fig. 1 bis 9
und zeigen entsprechende Ansichten des erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels.
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Wie in der Zeichnung dargestellt, weist eine
Druckmeßvorrichtung ein Gehäuse 10 auf, welches aus geeignetem Material, z.B.
aus Stahl, hergestellt sein kann. Das Gehäuse 10 weist einen
Hauptblock 11 und einen Klemmblock 12 auf. In einer
Oberfläche 14 des Hauptblocks 11 ist eine Ausnehmung 13
angeordnet. Die Abmessungen der Ausnehmung 13 sind derart, daß sie
Mittel aufnehmen kann, um eine Verformung zu messen, die
seitlich bei einem Rohr erfolgen kann, das benachbart zu dem
Verformungsmeßglied liegt. Es können irgendwelche
Verformungsmeßglieder benutzt werden, aber gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist eine Belastungszelle 16 vorgesehen. Die Belastungszelle 16
liegt an der Basis 18 der Ausnehmung 13. Gemäß der Erfindung
kann die Lage der Lastzelle mittels einer Einstellschraube 29
verändert werden, die die Lage des Steuerkolbens 30 einstellt,
wodurch die Größe der Ausnehmung 13 geändert wird. Diese
modifizierte Anordnung ist in den Fig. 10 bis 18 dargestellt.
Äquivalente Teile tragen die gleichen Bezugszeichen wie in den
Fig. 1 bis 9. Ein Kontakt 20 steht von der Fläche der
Lastzelle 16 vor, die der Basis der Ausnehmung 13 unter etwa 90º
gegenüber dieser Fläche gegenübersteht. Eine Energiequelle
(nicht dargestellt), beispielsweise eine 5 V Trockenzelle,
ist für die Belastungszelle 16 vorgesehen und es ist außerdem
eine Druckanzeige, beispielsweise ein Digitalanzeigegerät
(nicht dargestellt), vorgesehen, um die innerhalb des Rohres
herrschenden gemessenen Drücke darzustellen. Die Digitalanzeige
kann auf Null gesetzt werden.
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Eine Nut 17 halbkreisförmigen Querschnitts ist in der
Oberfläche 16 des Hauptblocks 11 vorgesehen. Die Nut 17 läuft
durch die Ausnehmung 16 hindurch. Die Tiefe der Nut 17 ist
derart, daß wenigstens ein Teil des Kontaktes über die Basis
der Nut 17 vorsteht, wenn die Nut 17 im Querschnitt
betrachtet wird. Der Teil des Kontaktes 20, der über die Basis der
Nut vorsteht, darf aber nicht so groß sein, daß beim
Festziehen der Klemme der Kontakt 20 beschädigt wird. Wie aus den
Fig. 10 bis 18 ersichtlich ist, kann die Lage des Kontaktes 20
unter Benutzung der Einstellschraube 29 geändert werden.
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Eine weitere Nut 19 halbkreisförmigen Querschnitts ist
außerdem in einer Oberfläche 15 des Klemmblocks 12 so angeordnet,
daß dann, wenn die Fläche 14 des Hauptblockes 11 an die
Fläche 15 des Klemmblockes 12 stumpf angelegt wird, die
halbkreisförmige Nut 17 im Hauptblock und die halbkreisförmige
Nut 19 des Klemmblockes zusammen einen Kanal 28 bilden. Der
Querschnittsdurchmesser des Kanals 28 kann durch Änderung der
Dimensionen der Nuten 17, 19 erforderlichenfalls geändert
werden.
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Der Hauptblock 11 kann am Klemmblock 12 durch irgendwelche
geeigneten Befestigungsmittel festgelegt werden. Bei dem
Ausführungsbeispiel weisen die Befestigungsmittel Bohrungen 21a,
21b auf, die von der Fläche 24 nach der Fläche 14 im
Hauptblock verlaufen, und zwei weitere Gewindebohrungen 22a, 22b
gleicher Abmessungen wie die ersten Bohrungen 21a, 21b
erstrecken sich im wesentlichen unter 90º gegenüber der
Oberfläche 15 des Klemmblocks 12 in den Klemmblock 12 hinein.
Durch die Bohrungen 21a, 21b des Hauptblocks sind
Spannschrauben 25, 26 geführt, die dann in die Bohrung 22a, 22b des
Klemmblocks eingreifen. Der Klemmblock 12 und der Hauptblock 11
können dadurch miteinander verbunden werden, daß die
Spannbolzen 25, 26 mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen
werden.
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Es ist klar, daß die verschiedensten Mittel benutzt werden
könnten, um den Hauptblock 11 am Klemmblock 12 festzulegen.
Die Spannschrauben bei diesem Ausführungsbeispiel stellen
lediglich eines von zahlreichen möglichen Befestigungsmitteln
dar.
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In der Praxis wird die erfindungsgemäße Vorrichtung vor der
Benutzung geeicht. Die Nut 17 des Hauptblocks 11 wird auf
ein Eichrohr oder eine Leitung bekannter seitlicher
Abmessung ausgerichtet. Die Oberfläche 15 des Klemmblocks 12 wird
auf die Fläche 14 des Hauptblocks 11 so ausgerichtet, daß
die halbkreisförmige Nut 19 des Klemmblocks und die
halbkreisförmige Nut 17 des Hauptblocks einen Kanal 28 um einen
Abschnitt des Eichrohres herum bilden. Der Hauptblock 11 ist
am Klemmblock 12 durch Anziehen der Klemmblozen 25, 26 mit
einem vorbestimmten Drehmoment derart festgelegt, daß der
Kontakt 20 der Belastungszelle in Berührung mit dem Rohr
steht. Das nicht dargestellte Meßgerät, mit dem die
Belastungszelle 16 verbunden ist, wird auf Null eingestellt und es wird
eine bestimmte Flüssigkeitsmenge durch das Eichrohr
übertragen, wobei der Druck innerhalb des Eichrohres bekannt ist.
Der Druck des durch das Rohr übertragenen Strömungsmittels
übt eine Kraft auf die Wände des Rohres aus, so daß die Wände
des Rohres sich ausdehnen. Diese Ausdehnung oder Verformung
des Rohres wird durch den Kontakt 20 der Belastungszelle 16
festgestellt. Die Belastungszelle 16, die durch eine 5 V
Trockenzelle oder eine fliegende Leitung von der
Fahrzeugbatterie gespeist werden kann, erzeugt ein elektrisches
Signal, welches jenem bestimmten Druck entspricht. Das Signal
erzeugt seinerseits eine Ablesung am Meßgerät. Dieses
Verfahren wird über einen weiten Bereich von Eichrohrdrücken
wiederholt. Eine Eichkurve, die die Digitalablesung am
Meßgerät in Abhängigkeit von den Drücken innerhalb des Rohres
angibt, wird angefertigt. Dann wird die Vorrichtung angepaßt,
um den Druck innerhalb des Rohres anzuzeigen.
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Nachdem die Vorrichtung einmal über den gewünschten
Druckbereich geeicht ist, kann die Vorrichtung auf ein Rohr
aufgesetzt werden, welches eine ähnliche seitliche Dimension wie
das Eichrohr besitzt und deren Innendruck überwacht werden
soll. Geringe Abweichungen in den seitlichen Abmessungen von
Eichrohr und Druckrohr, dessen Innendruck zu messen ist,
werden dadurch berücksichtigt, daß der Hauptblock 11 und der
Klemmblock 12 mit einem vorbestimmten Drehmoment gegeneinander
verspannt werden. Eine elektrische Nullstellungsvorrichtung
für das Meßgerät berücksichtigt ebenso diese Änderungen in den
seitlichen Abmessungen.
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Es ist klar, daß das beschriebene Ausführungsbeispiel nicht
beschänkend ist und daß zahlreiche Abwandlungen möglich sind,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.