DE3221870C2

DE3221870C2 - Druckmeßeinrichtung mit einem Druckfühler

Info

Publication number: DE3221870C2
Application number: DE3221870A
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: 1986-12-04
Also published as: US4457180A; ATA266881A; AT374925B; CH656228A5; DE3221870A1

Abstract

Eine Druckmeßeinrichtung weist einen Umschalter auf, welcher den Druckfühler wahlweise mit dem zu messenden Druck oder einem Referenzdruck verbindet. Der Umschalter ist durch einen eigenen Steuerdruck betätigbar und schützt in seiner federbelasteten Ruhestellung den Druckfühler vor dem Einfluß des zu messenden Druckmediums.

Description

Die Erfindung betriff! eine Druckmcßcinrichtung mit einem Druckfühler, sowie einem dem Druckfühler über einen Verbindungskanal vorgeschalteten Umschalter, der in einer ersten Schultstcllung den Verbindungskanal zur Druckmeßstcllc öffnet und ihn in einer zweiten Schaltstellung mit einer Rcferenzdrucklcimng verbindet.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 16 48 574 bekannt und weist einen Umschalter auf, der als Schieberplatte mit planparallclen Stirnflächen ausgebildet und von einem Drchmagnelen beläiigbar ist. Diese bekannte Ausführung erfordert in nachteiliger Weise einen relativ großen konstruktiven Aufwand, insbesondere 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 lies Druckfühlcrs mit der Kefercnzclruckleitung Teile des Vcrbindungskanalcs zur Druckmeßstc-Ile innerhalb der Druckmeßeinrichtung geöffnet sind, wodurch beispielsweise bei der Verwendung der Druckmcßcmrichlung 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 Druckmcßeinrichtung zu vermeiden und insbesondere eine Druckmeßeinrich-Umg der genannten Art so auszubilden, daß unter

in 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 fedcrbclasteten, von einem Druckmedium betätigbaren Doppelvcntil gebildet ist, das einen von der Ventilfeder belasteten Steuerkolben mit zwei Schlicßflächen aufweist, welche mi: entsprechenden Ventilsitzen am Gehäuse des Umschalters zusammenarbeiien und in Bewegungsrichtung des Steuerkolbcns einen größeren Abstand zueinander als die Ventilsitze haben, daß der meßstellensciiige, äußere Ventilsitz in der zweiten Schallstellung unter der Wirkung der Ventilfeder geschlossen ist, wobei der innere

2¹) Ventilsitz geöffnet ist, und daß vom Steuerkolbcn und seiner Führungsbohrung im Gehäuse ein Arbeitsraum gebildet ist, der zui Umschaltung in die erste Schallstellung, in welcher der äußere Ventilsitz geöffnet und der innere Ventilsitz geschlossen ist, entgegen der Kraft der

«) Ventilfeder mil dem Steuerdruck bcaufschlagbar ist. Durch diese Ausbildung des Umschalters als Doppelvcntil ist gesichert, daß während der Verbindung des Druckfühlcrs mit der Referenzdruckleitung die gesamte Druckmcßeinrichtung gegen die Druckmeßstelle hin

r> abgeschlossen ist. wodurch es in diesem Zustand zu keiner Beanspruchung. Verrußung oder Tcmperatiirbelaslung der Innenteile der DruekmeUcinriehtung kommen kann. Dies ist insbesondere beispielsweise bei der Verwendung einer derartigen Einrkh;ting zur Überwacluing 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

4Ί des Doppelvenlils ist keine mechanische Verbindung, wie beispielsweise eine Schallwelle, für den Antrieb des Umschalters erforderlich, wodurch man weitgehend von äußeren Gegebenheiten an der Mcßsicllc — wie beispielsweise der Ausbildung und Anordnung der Ein-

w baubohrung — unabhängig ist Als weilerer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung wäre zu erwähnen, daß der Umschalter bei. beispielsweise aufgrund eines Gebrechens, ausbleibendem Steuerdruck aufgrund des fedcrbelasielcn Stcuerkolbcns — die Federkraft kann

v> durch verschiedenste bekannte Elemente, wie beispielsweise Schrauben- oder Tellerfedern, elastische Elemente, oder auch kompri'nierbare Gaspolster od. dgl., erzeugt sein — automatisch in die Schallstellung »Referenzdruck« übergeht bzw. in dieser Schallstellung vcr-

W) bleibt, was die Sicherheit gegen Verschmutzung bzw. übermäßige Belastung der Druckmcßcinrichluii).' im Meßbetrieb erhöhl.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilsitze als Kegclsil/c ausgebildet, welche sich sehr

h^ri leicht durch Einschleifen abdichten lassen und auch bei höchsten Meß- bzw. Refcrenzdrüekon vollkommen dicht sind.

Um die Sicherheit im Meßbclneb weiter /u erhöhen.

st 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 Schallsiellung — also bei geöffnetem äußeren und geschlossenem inneren Ventilsitz zur eigentlichen Druckmessung — der innere Ventilsitz auch durch höchste zu messende Drükkc nicht geöffnet werden kann, sondern nur um so fester zugedrückt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen teilweisep. Längsschnitt durch ein Ausführungsbcispicl gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig.2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie H-Il in Fig. 1.

Die dargcsteiiie DruckmcBeinrichiung besieht im wesentlichen aus einem Druckfühler 1, sowie einem dem Druckfühler über einen Verbindungskana' 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 federbelastet.

pneumatisch bzw. hydraulisch betätigbaren Doppeiventii 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 Schlicßflächcn 9, 10 weisen in Richtung der Achse 13 der Druckmeßeinrichtung bzw. in Bewegungsrichtung des Steucrkolbens 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 Schlicßflächcn 9, 10 weist der Steuerkolben 8 Umfangsschlitze 15 sowie eine Führungsflächc 16 auf, die gegenüber einer unteren Führungsbohrung 17 in einem Kinsehraubteil 18 ein radiales Spiel hat. Der Einschraubteil 18 trägt ein Außengewinde 19, über welches die gesamte Druckmcßcinrichtung in hier nicht dargestellter Weist 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 Refercnzdruckleiiiing und ein Steuerdruckanschluß 22 vorgesehen. Der Sieiicrdruckanschluß 22 steht über eine Bohrung 23 mil einem Arbeitsraum 24 im Gehäuse 4 des Umschalters in Verbindung, der vom Steuerkolben 8 und ..einer Führungsbohrung 14 gebildet und mittels Dichtungen 25 abgedichtet ist.

An der dem Arbeitsraum 24 funktionell gegenüberliegenden Seite des Sleuerkolbcns 8 greift die Ventilfeder

7 an. die an einer Schulter 26 der abgestuften l'iihrungsbohrung 14 abgestützt ist.

Sofern über acn Steucrdruckanschluß 22 der Arbeitsraum 24 nicht mit Steuerdruck beaufschlagt isl, befindet sich der von der Ventilfeder 7 belastete Steuerkolben 8 in der in F i g. 1 dargestellten zweiten Schaltstellung, in welcher der Anschluß 21 für die Referenzdruckleitung über eine Leitung 27, den die Ventilfeder 7 beinhaltsnden Raum der Führungsbohrung 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 meßsteilenseitige, äußere Ventilsitz

ίο 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 der Kraft der Ventilfeder 7 verschoben, bis in der ersten, in F i g. 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 Umfangsschlilze 15 und das Innere des S/ :uerkolbens 8 eine Verbindung von der Druckmeßsieüe zürn Druckfühier hergestellt ist.

Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, daß die in der ersten Schaltstellung vom zu messenden Druck beaufschlagte Fläch«· am Steuerkolben 8 senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung, an der Seite, die eine gleichsinnige Kraft mit dem Steuerdruck bewirkt — gekennzeichnet durch den Durchmesser 29 — größer isl als die vom zu mes-

jo senden 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

J5 fester durch die Wirkung der dem Durchmesser 29 zugeordneten Fläche zugedrückt 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

v> um Drehteile handelt, wodurch auch der Einbaudurchniesser der gesamten Einrichtung in sehr günstiger Weise verkicineri isl. Die beiden Kegelsitzventile lassen sich sehr leicht durch Einschleifen abdichten und sind damit auch bei höchsten zu messenden Drücken vollkommen

5(1 dicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmeßeinrichtung mit einem Druckfühlcr, sowie einem dem Druckfühler über einen Vcrbindungskanal vorgeschalteten Umschalter, der in einer ersten Schallstellung den Verbindiingskanal zur Druckmeßstelle öffnet und ihn in einer zweiten Schaltstellung mit einer Referenzdruckleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (3) von einem federbelastetcn. mit einem Druckmedium betätigbaren Doppclventil gebildet ist, das einen von der Ventilfeder (7) belasteten Stcuerkolben (8) mit zwei Schlicßflächen (9,10) aufweist, welche mit entsprechenden Ventilsitzen (H, 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 meßstcllcnseitigc, äußere Ventilsitz ^12) in der zweiten Schaltstellung unter der Wirkung der Ventilfeder (7) geschlossen ist, wobei der innere Ventilsitz (II) 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 Schaltstcllung. 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 I. dadurch geke-n/cichnet. daß die Ventilsitze (11, 12) als Kegelsitzc ausgebildet sind.

3. Druckineßeinricniung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichne», da»¹, 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 Flüche an der eine Öffnung des inneren Ventilsitzes (11) bewirkenden Seite.