CH637213A5

CH637213A5 - Messwertaufnehmer zur erfassung des innendruckes von rohrleitungen.

Info

Publication number: CH637213A5
Application number: CH1154778A
Authority: CH
Inventors: Peter Claassen; Rudolf Zeiringer; Helmut List
Original assignee: List Hans
Priority date: 1977-11-11
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1983-07-15
Also published as: JPS54109487A; IT1101105B; DE2848473A1; AT353507B; GB2007846B; FR2408824A1; ATA809977A; US4194401A; GB2007846A; FR2408824B1; JPS5840133B2; IT7829654A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Messwertaufnehmer Auch die Möglichkeit einer wirtschaftlichen Wiederverwendung zur Messung des Innendruckes von Rohrleitungen durch Erfas- 45 dieses Messwertaufnehmers an verschiedenen Rohrleitungen ist sung von Rohrdeformationen, insbesondere an Einspritzleitun- nicht gegeben; vielmehr muss dieser Messwertaufnehmer, auch gen von Dieselmotoren, mit einem mindestens ein elastisches, wenn keine Messung stattfindet, an der Rohrleitung verbleiben,

mindestens an einem Teil des Umfanges der Leitung anliegen- Zur Demontage ist eine Zerstörung des Messwertaufnehmers des Messelement beinhaltenden, die Rohrleitung umschliessen- erforderlich. Neben dem genannten Nachteil können sich bei den steifen Gehäuse. 50 diesem Messwertaufnehmer auch noch technische Probleme er-

Im Zuge der Bemühungen, die Auspuffgase von Verbren- geben, insofern, als die grosse Masse des Gehäuses des Mess-nungsmotoren zu entgiften und um einen möglichst wirtschaftli- wertaufnehmers grossen Beschleunigungskräften, hervorgeru-chen Betrieb zu ermöglichen, trat vor allem in letzter Zeit die fen durch an Diesel-Einspritzleitungen nicht vermeidbare Forderung nach exakten Diagnosesystemen für die Einspritzan- Schwingungen, unterworfen ist, die zur Deformierung der Einlagen von Dieselmotoren in den Vordergrund. Dabei erwies sich 55 spritzleitungen und zu Störungen des Einspritzsystems führen als vordringlich, den Einspritzpunkt bzw. auch die Einspritzzeit- können. Der als Messelement verwendete unmittelbar auf die punktverstellung genau überprüfen zu können. Bisher verwen- Einspritzleitung aufgesetzte Dehnmessstreifen wäre an sich in dete man zur Druckerfassung in den Einspritzleitungen her- diesem Zustand bereits voll für eine Messung einsatzfähig. Das kömmliche Druckgeber, wobei Dehnmessstreifen oder Elemen- über dem Messelement angebrachte Gehäuse dient hier rein te auf piezoelektrischer Basis verwendet wurden. Die zweitge- 60 zum Schutz des Messelements und der Anschlussdrähte. Das in nannten Druckgeber wurden in vielen Ausführungsfällen in die den Hohlraum zwischen Gehäuse und der Rohrleitung mit dem Einspritzleitung eingebaut und waren mit Kraftstoff beauf- Messelement eingebrachte Epoxyharz ist zum weiteren Schutz schlagt. Die Montage derartiger Druckgeber ist jedoch sehr der Oberfläche des Messelementes und vor allem aber zur Stützeitraubend und ausserdem wegen der hohen Drücke, die in zung der vom Messelement wegführenden Anschlussdrähte ge-Einspritzleitungen auftreten, problematisch. Durch das erfor- 65 dacht. Es besteht nämlich sonst die Gefahr, dass durch die widerliche Öffnen der Einspritzleitungen ergaben sich auch häufig vermeidlichen Schwingungen an Rohrleitungen von Dieselmo-Fehler und Störungen im Einspritzsystem infolge von Verunrei- toren die Anschlussdrähte stark vibrieren und nach einiger Zeit nigungen bzw. Undichtheiten. Ausserdem war es erforderlich, brechen.

3 637 213

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Messwert- In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind bei aufnehmer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der die er- einem Messwertaufnehmer mit mehreren Messelementen diese wähnten Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet, vorzugsweise paarweise, gegenüberliegend am Leitungsumfang und an der zu vermessenden Rohrleitung rasch und einfach an- angeordnet, sodass von je zwei zusammen gehörigen Messelebringbar und wieder demontierbar ist und der wieder verwendet 5 menten bei Leitungsverbiegungen eines gestreckt und das ande-

werden kann. Es soll mit diesem Messwertaufnehmer möglich re gestaucht wird, wobei Messignale gleicher Grösse mit ver-

sein, Messignale, die nicht von Änderungen des Innendruckes schiedenen Vorzeichen entstehen, die elektrisch kompensierbar der Rohrleitung, sondern von anderen Leitungsdeformationen, sind.

beispielsweise Leitungsverbiegungen, hervorgerufen sind, zu Durch diese Anordnung werden in vorteilhafter Weise Si-kompensieren bzw. vom tatsächlich gewünschten Messignal zu io gnale, die von der Vergrösserung der Leitungsoberfläche auftrennen. Weiters soll der Messwertaufnehmer auch an Leitun- grund der Druckbeaufschlagung herrühren, entsprechend ver-gen verwendet werden können, die starken Vibrationen und stärkt. Störsignale, die durch Leitungsverbiegungen aufgrund damit hohen Beschleunigungskräften des Messwertaufnehmers von Leitungsschwingungen eintreten, werden hingegen kom-ausgesetzt sind. pensiert.

Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass das is In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Messelement und das Gehäuse auf der Leitung lösbar befestig- Gehäuse geteilt und die beiden Gehäuseteile sind an einer Seite bar sind, dass zwischen dem Messelement und dem Gehäuse ein beweglich z.B. mit einem Gelenk verbunden, und das Aufklem-das Messelement elastisch andrückendes Stützelement so ange- men des Messwertaufnehmers auf die Rohrleitung erfolgt mitordnet ist, dass die Deformationen des Rohres reibungsschlüssig tels einer auf der anderen Seite vorgesehenen Spannvorrich-auf das Messelement übertragen werden. Infolge dieser Ausbil- 20 tung, beispielsweise einer Spannschraube, eines Schnappverdung ergibt sich als besonderer Vorteil, dass der störende Ein- schlusses oder eines Federbügels. Damit ist vor allem eine sehr fluss der bei Rohrschwingungen auftretenden Massenkräfte auf einfache und rasche Montage des Messwertaufnehmers an der das eigentliche Messelement dadurch verhindert wird, dass das zu vermessenden Leitung ermöglicht.

folienartige Messelement über ein elastisches Stützelement auf In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist jedes die Leitungsoberfläche gedrückt wird. Das vorzugsweise ring- 25 Messelement bzw. Mess- und Stützelement im Gehäuse leicht förmige Stützelement, das sich seinerseits am Gehäuse der lösbar und austauschbar befestigt. Damit ist ein Austausch de-

Messwertaufnehmers abstützt, drückt dabei das Messelement fekter Mess- und/oder Stützelemente auch einzeln leicht und mit solcher Kraft an die Leitungsoberfläche, dass durch die kostensparend möglich.

dabei entstehende Reibung zwischen Leitung und Messfolie ei- Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels nä-

ne exakte Übertragung jeder Änderung der Leitungsoberfläche 30 her erläutert.

gewährleistet ist. Es zeigen:

Auch bei eventueller Verwendung einer Zwischenschicht, Fig. 1 den erfindungsgemässen Messwertaufnehmer im die zum Schutz der Messfolie auf dieser angebracht ist und im Querschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 und

Betriebszustand zwischen Messfolie und Leitungsoberfläche zu Fig. 2 eine Ansicht gemäss Pfeil II in Fig. 1.

liegen kommt, muss ein reibungsschlüssiges Anliegen der Mess- 35 Die zu vermessende Rohrleitung 1 ist von dem aus den bei-folie gegeben sein. Die Zwischenschicht kann auch zur Eirhö- den Teilen 2 und 3 bestehenden Messwertaufnehmer-Gehäuse hung der Reibung zwischen Leitung und Messfolie dienen. Un- 4 ringförmig umschlossen. Zwischen der Rohrleitung 1 und der vermeidbare Relativbewegungen zwischen dem Gehäuse und Gehäuseinnenwand ist ein elastisches Stützelement 5 angeord-der Leitung, hervorgerufen durch Massenkräfte aufgrund der net, das das folienartige Messelement 6 an die Rohrleitung 1 Leitungsschwingungen, werden vom vorzugsweise ringförmigen 40 andrückt. Zwischen Messelement und Rohrleitung kann auch elastischen Stützelement abgefangen und beeinflussen die An- eine das Messelement schützende elastische Zwischenschicht presskraft der Messfolie kaum. Besonders vorteilhaft ist dabei, angeordnet sein. Das Andrücken des Messelementes muss so dass nun nicht mehr die Durchmesseränderung der Leitung, stark sein, dass auch bei eventueller Verwendung einer Zwi-sondern vielmehr die Änderung der Länge des Umfanges erfasst schenschicht ein Reibungsschluss des Messelementes mit der wird. Als sehr vorteilhaft erweisen sich dabei die piezoelektri- 45 Rohrleitung entsteht, wobei bei Veränderungen des Leitungs-schen Folien als Messelemente, da durch entsprechende Aus- umfanges kein Schlupf zwischen Messelement und Leitung auf-wahl der kristallographischen Achsen der Messfolie sowohl ein treten darf. Als Messelemente werden Folien verwendet, bei Signal aufgrund der Längenänderung als auch ein Signal auf- denen infolge Druck- oder Zugbeanspruchung elektrische Wergrund der Dickenänderung der Folie, die durch die Längenän- te verändert werden. So kann z.B. ein Dehnmessstreifen ver-derung hervorgerufen wird, entsteht. Es wird damit ein gewisser 50 wendet werden, der in Umfangsrichtung auf die Rohrleitung Verstärkungseffekt des Messignals erreicht. Weiters ermöglicht aufgedrückt wird. Die Umfangslängenänderung der Leitung es die piezoelektrische Folie, ebenfalls durch entsprechende wird über die den Messdraht beinhaltende Folie auf diesen Ausrichtung der kristallographischen Achsen, dass nur Längen- übertragen, wodurch sein ohm'scher Widerstand verändert änderungen senkrecht zur Leitungsachse erfasst werden, nicht wird. Diese Widerstandsänderung ist proportional zur Längen-aber Längenänderungen in Achsrichtung infolge von Leitungs- 55 änderung des Leitungsumfanges.

verbiegungen. Ähnlich vorteilhaft, ist die Verwendung einer auf Weiters kann als folienartiges Messelement eine piezoelek-

kapazitiver Basis messenden Folie. Weiters lässt sich auch bei trische Folie verwendet werden, wobei nach dem bekannten der Verwendung von Dehnmessstreifen als Messfolie eine sol- Piezoprinzip bei Zug-Druckänderungen elektrische Ladungen che Anordnung wählen, dass Längenänderungen in Achsrich- an der Folienoberfläche entstehen, die entsprechend weiterver-

tung der Leitung nicht erfasst werden und das Messergebnis 60 arbeitet werden.

verfälschen können. Auch kapazitiv messende Folien sind einsetzbar, dabei be-

In einer Ausführungsform der Erfindung kann bei einem steht die Folie aus mindestens drei Schichten: zwei Elektrodenzweiteiligen oder mehrteiligen und auf der Rohrleitung befestig- schichten und eine diese trennende elastische Isolierschicht. Sie baren Gehäuse jeder der Gehäuseteile mindestens je ein Mess- bilden zusammen einen Kondensator. Als eine Elektrode kann und Stützelement aufweisen. Damit ist in vorteilhafter Weise 65 aber auch die Rohrleitung selbst verwendet werden. Eine Umeine sehr einfache und zeitsparende Montageweise gewährlei- fangsänderung der Rohrleitung bewirkt eine Abstandsänderang stet. Es ist damit auch leicht möglich, defekte Mess- oder Stütz- der Elektroden, sodass die Kapazität des Kondensators geän-elemente oder beides einzeln auszutauschen. dert wird.

637 213

4

Das Gehäuse 4 des Messwertaufnehmers ist möglichst steif ausgebildet und an den Seiten bis an die Rohrleitung 1 heruntergezogen, wodurch über die beiden Ringflächen 7,8 mittels der Spannvorrichtung 9 eine starre Fixierung des Messwertaufnehmers auf der Leitung 1 erfolgt. Das Messelement 6 selbst ist also vollkommen frei von Haltekräften. Gleichzeitig stellen die Seitenwände 10,11 einen Schutz für das Messelement 6 und das Stützelement 5 dar.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, kann der Messwertaufneh-mer z.B. zwei Messelemente 6', 6" aufweisen, die symmetrisch zur Teilebene 12 des Gehäuses 4 angeordnet sind. Die Gehäuseteile 2,3 weisen beidseitig Flansche 13,14 auf, über die sie mittels einer nicht näher dargestellten Spannvorrichtung 9 zusammengehalten werden. Als Spannvorrichtung können Schrauben, Schnappverschlüsse oder Federbügel und ähnliches dienen. Sehr günstig ist es, wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, die Flansche an einer Seite des Gehäuses 4 als Scharnier oder Ge-5 lenk 15 ausgebildet sind, sodass die beiden Gehäuseteile 2,3 um die Achse 16 drehbar und über die Leitung 1 klappbar sind. Das ringförmige elastische Stützelement 5 kann einteilig mit einer Teilfuge ausgeführt sein, sodass es vor der Montage des Messwertaufnehmers über die Rohrleitung 1 gesteckt werden kann io oder es ist zweigeteilt, wobei die beiden Hälften dann vorzugsweise an den Gehäuseteilen, wo sie z.B. durch Klebung befestigt sind, verbleiben. Das Messelement 6 bzw. die Messelemente 6', 6" sind ihrerseits mit dem Stützelement 5 bzw. jeweils mit den beiden Hälften des Stützelementes verbunden.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims

637 213 2 PATENTANSPRÜCHE die Einspritzleitung dergestalt auszubilden, dass für die Mes-

1. Messwertaufnehmer zur Messung des Innendruckes von sung der entsprechende Druckgeber eingebaut werden konnte. Rohrleitungen durch Erfassung von Rohrdeformationen, insbe- In einigen Fällen wurde auch ein fest in der Leitung eingebauter sondere an Einspritzleitungen von Dieselmotoren, mit einem Druckgeber verwendet. Dies ist jedoch eine wirtschaftlich kaum mindestens ein elastisches, mindestens an einem Teil des Um- 5 vertretbare Lösung.

fanges der Leitung anliegende Messelement beinhaltenden, die Aus der DT-OS 24 40 493 ist ein Messwertaufnehmer zur

Rohrleitung umschliessenden steifen Gehäuse, dadurch gekenn- Erfassung des Innendruckes von Rohrleitungen bekannt, der zeichnet, dass das Messelement (6) und das Gehäuse (4) auf der auf die Rohrleitung aufgeklemmt wird und bei dem als Mess-

Leitung (1) lösbar befestigt sind, dass zwischen dem Messele- elemente zwei einander gegenüberliegende piezoelektrische ment (6) und dem Gehäuse (4) ein das Messelement (6) eia- io Quarzscheiben verwendet sind. Dabei wird die Änderung des stisch andrückendes Stützelement (5) so angeordnet ist, dass die Durchmessers der druckbeaufschlagten Kraftstoffleitung über

Deformationen des Rohres reibungsschlüssig auf das Messele- metallische Zwischenstücke auf die Quarzscheiben übertragen,

ment übertragen werden. wobei entsprechend dem piezoelektrischen Prinzip Ladungen

2. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekenn- an der Oberfläche der Quarzscheiben abgegriffen und weiterzeichnet, dass zwischen dem Messelement (6) und der Rohrlei- i s verarbeitet werden können. Diese bekannte Ausführung weist tung (1 ) eine vorzugsweise reibungserhöhende Zwischenschicht erhebliche Nachteile auf. Da die Änderung des Durchmessers angeordnet ist. der Einspritzleitung über die metallischen Zwischenstücke in

3. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das eine Druckbeaufschlagung der Quarzscheiben umgesetzt wird, Gehäuse mindestens zweiteilig und auf der Rohrleitung befe- ist es mit diesem System nicht möglich, Leitungsdurchmesserän-stigbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der 20 derungen, die beispielsweise durch Leitungsverbiegungen infol-Gehäuseteile (2,3) mindestens je ein Mess- (6', 6") und Stütz- ge von Schwingungszuständen hervorgerufen werden, von infol-element (5) aufweist. ge von Druckbeaufschlagung der Leitung hervorgerufenen

4. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Durchmesseränderungen zu unterscheiden. Dies ist jedoch von mit mehreren Messelementen, dadurch gekennzeichnet, dass grosser Bedeutung, da besonders bei Dieselmotoren die unver-die Messelemente (6', 6") vorzugsweise paarweise, gegenüber- 25 meidbaren Leitungsschwingungen das Messignal erheblich verliegend am Leitungsumfang angeordnet sind, so dass von je zwei fälschen. Da Einspritzleitungen sehr dickwandig sind, ist die zusammengehörigen Messelementen bei Leitungsverbiegungen Rohrausdehnung bei Druckbeaufschlagung sehr gering. Es ist eines gestreckt und das andere gestaucht wird, wobei Messigna- daher äusserst schwierig, bei den relativ grossen Krafteinwir-le gleicher Grösse mit verschiedenen Vorzeichen entstehen, die kungen infolge der Massenbeschleunigung eine Messung der elektrisch kompensierbar sind. 30 nur sehr kleinen Rohrausdehnung störungs- und fehlerfrei vor-

5. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, zunehmen.

dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) geteilt ist und die beiden Gehäuseteile (2,3) an einer Seite beweglich, z.B. mit Bei dem in der DE-OS 25 29 563 beschriebenen Messwert-

einem Gelenk (15) verbunden sind und das Aufklemmen des aufnehmer ist ein die Rohrleitung umschliessendes steifes Ge-

Messwertaufnehmers auf die Rohrleitung (1) mittels einer 35 häuse vorgesehen, das ein elastisches, mindestens an einem Teil

Spannvorrichtung (9), beispielsweise einer Spannschraube, oder des Umfanges der Leitung anliegendes Messelement beinhaltet,

mittels eines Schnappverschlusses oder eines Federbügels er- Abgesehen davon, dass bei diesem Messwertaufnehmer ein auf folgt. die Leitung aufzuklebender und daher nicht wieder verwendba-

6. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge- rer Dehnmessstreifen zur Erfassung der Durchmesseränderung kennzeichnet, dass jedes Messelement bzw. Mess- und Stützele- 40 des Leitungsrohres herangezogen wird, wird auch das zweiteili-ment im Gehäuse lösbar und austauschbar befestigt ist. ge, sehr schwer ausgebildete Metallgehäuse fest auf die Rohrlei-

tung aufgeklebt. Dabei werden auch die beiden Gehäusehälften miteinander verklebt, wodurch die Montage sehr erschwert ist.