STAIGER, Ulrich (Orichhöhe 9a, Stein Am Rhein, CH-8260, CH)
ENGELER, Paul (Allmendweg 13, Frauenfeld, CH-8500, CH)
WEBER, Alex (Holderplatz 1, Winterthur, CH-8400, CH)
STAIGER, Ulrich (Orichhöhe 9a, Stein Am Rhein, CH-8260, CH)
ENGELER, Paul (Allmendweg 13, Frauenfeld, CH-8500, CH)
Patentansprüche
1. Adapter für Drucksensoren zum Durchführen von Langzeitzy- linderdrucküberwachungen an Verbrennungsmotoren umfassend ein Gehäuse (1) welches inwändig die Kontur eines Gaskanals (2) definiert, einen Anschluss (3) zu einem Zylinderdeckel eines Verbrennungsmotors zum Herstellen einer Gasverbindung zwischen dem Inneren eines Zylinders und dem Gaskanal (2) , eine hintere öffnung (11) des Gaskanals (2) aus dem Gehäuse (1) mit einer Vorrichtung (12) zum gasdichten Verschliessen dieser hinteren öffnung (11), einen Anschluss (4) zum Einsetzen eines Drucksensors (5) mit einer Sensormembran (6), wobei die Sensormembran (6) im eingesetzten Zustand zu einer öffnung (7) im Gaskanal (2) vordringt und dem Gasdruck im Gaskanal (2) ausgesetzt ist, und wobei diese öffnung (7) eine übergangslinie (8) aufweist, welche den übergang von der Kontur des Gaskanals (2) zum Anschluss (4) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die übergangslinie (8) der öffnung (7) in einer Ebene liegt.
2. Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an diese Vorrichtung (12) ein Indizierventil anschliessbar ist.
3. Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Drucksensor (5) mit einer Sensormembran (6).
4. Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Gaskanal (2) in der Umgebung (9) der übergangslinie (8) der öffnung (7) eine ebene Fläche bildet.
5. Adapter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ebene Fläche Teil eines durchgehenden Langlochs (13) ist.
6. Adapter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ebene Fläche Teil eines lokalen Langlochs (14) ist.
7. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Gaskanals (2) in der Umgebung (9) der übergangslinie (8) der öffnung (7) eine trichterförmige Fläche (10) bildet, wobei die Flanken insbesondere gerade oder gewölbte sein können.
8. Adapter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (4) für einen frontdichtenden Drucksensor ist.
9. Adapter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (2) in der Umgebung gegenüberliegend von der trichterförmigen Fläche (10) eine Ausbuchtung aufweist.
10. Adapter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Gaskanals (2) im Bereich des Anschluss (4) für den Drucksensor (5) eine Biegung beschreibt, wobei der Anschlusses (4) auf der Aussenseite der Biegung angeordnet ist.
11. Adapter nach einem der Ansprüche 7 bis 10 mit Rückbezug auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormembran (6) eine konkave Oberfläche (15) aufweist.
12. Adapter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Oberfläche (15) einen stetigen übergang zur trichterförmigen Fläche (10) bildet. |
ADAPTER FüR DRUCKSENSOREN
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Adapter für Drucksensoren zum Durchführen von Langzeitzylinderdrucküberwachungen an Verbren- nungsmotoren, umfassend ein Gehäuse mit einem Gaskanal, einen Anschluss zu einen Zylinderdeckel eines Verbrennungsmotors, eine hintere öffnung des Gaskanals aus dem Gehäuse mit einer Vorrichtung zum gasdichten Verschliessen dieser hinteren öffnung, sowie einen Anschluss zum Einsetzen eines Drucksensors mit einer Sensormembran 6.
Stand der Technik
Adapter zum Anbringen von Drucksensoren an Verbrennungsmotoren werden beispielsweise an Grossdiesel wie Schiffsdieselmotoren verwendet zum Durchführen von Langzeitzylinderdrucküberwachun- gen. Solche Adapter werden mit einem dafür vorgesehenen Anschluss an Zylinderdeckel angebracht, welche ihrerseits eine öffnung zum Zylinder aufweisen. Die Adapter umfassen ein Gehäuse sowie einen Gaskanal, der im eingebauten Zustand im Gasaustausch mit dem Gas im Zylinder stehen und somit insbesonde- re dem Gasdruck im Zylinder ausgesetzt ist.
Solche Adapter weisen weiter einen Anschluss zum Einsetzen eines Drucksensors mit einer Sensormembran auf, wobei die Sensormembran im eingesetzten Zustand zum Gaskanal vordringt und dem Gasdruck im Gaskanal ausgesetzt ist.
Herkömmliche Adapter haben Einbuchtungen, Verengungen und/oder Taschen an sensornahen Stellen, an welchen sich nach längerem Betrieb Ablagerungen festsetzen, wodurch die Messresultate be-
einträchtigt werden. Im Schwerölbetrieb von Schiffsdieselmotoren umfassen diese Ablagerungen beispielsweise Rückstände aus Schmieröl sowie Kalk und Russ.
Um gute Messresultate zu gewährleisten, muss etwa alle zwei Tage der Sensor ausgebaut und der Adapter gereinigt werden. Dies ist ein enormer ünterhaltsaufwand, da für diesen Zweck der Betrieb des Motors, beispielsweise des Schiffsdieselmotors, während den Reinigungsarbeiten eingestellt werden muss.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Adapter zum Anbringen eines Drucksensors mit einer Sensormembran an einen Verbrennungsmotor zu beschreiben, der einen servicearmen Betrieb bietet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die übergangslinie der öffnung im Gaskanal, zu der im eingesetzten Zustand die Sensormembran vordringt, um dem Gasdruck im Gaskanal ausgesetzt zu sein, in einer Ebene liegt. Die übergangslinie bildet den übergang von der Kontur des Gaskanals zum Anschluss an den Sensor.
Durch die flächige Ausgestaltung der übergangslinie der öffnung wird gewährleistet, dass die Sensormembran, welche in der Regel selbst mit einer flächigen Umrandung ausgestaltet ist und im eingebauten Zustand einen Teil der Kontur des Gaskanals bildet, einen möglichst stetigen übergang zur unmittelbaren Umgebung des Gaskanals bildet. Somit wird verhindert, dass durch Kanten und Einbuchtungen Taschen gebildet werden, an de-
nen sich Verunreinigungen bevorzugt ablagern und die Druckmessungen ungünstig beeinflussen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung im Schnitt eines er- findungsgemässen Adapters mit Sensor;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung im Schnitt eines er- findungsgemässen Adapters in alternativer Ausfüh- rungsform mit Sensor;
Fig. 3 eine Darstellung im Schnitt eines erfindungsgemässen Adapters mit Sensor in einer alternativen Ausführungsform;
Fig. 4 eine Darstellung im Schnitt eines erfindungsgemässen Adapters mit Sensor in einer Ausführungsform mit einer Biegung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Bezugszeichen wurden in beiden Zeichnungen beibehalten.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine perspektivische Darstel- lung im Schnitt eines erfindungsgemässen Adapters, in dem ein Drucksensor 5 angebracht ist. Ein solcher Adapter eignet sich insbesondere zum Durchführen von Langzeitzylinderdruckmessun- gen und -überwachungen an Verbrennungsmotoren, insbesondere an Grossdieselmotoren wie Schiffsmotoren. Der Adapter umfasst ein Gehäuse 1, welches inwändig die Kontur eines Gaskanals 2 definiert .
Das Gehäuse 1 weist ferner einen Anschluss 3 zu einem Zylinderdeckel eines Verbrennungsmotors auf. Im montierten Zustand ist durch diesen Anschluss 3 eine Gasverbindung vom Zylinder zum Gaskanal 2 gewährleistet.
Am anderen Ende des Gehäuses 1, gegenüber dem Anschluss 3 zu einem Zylinderdeckel, ist eine hintere öffnung 11 des Gaskanals 2 vorgesehen mit einer Vorrichtung 12 zum gasdichtern Verschliessen dieser hinteren öffnung 11. Diese Vorrichtung 12 kann beispielsweise ein Innengewinde in dieser öffnung sein, in welches ein Indizierventil eingesetzt werden kann. Somit kann der Adapter an der Stelle in den Zylinderdeckel eingesetzt werden, die zum Anbringen eines Indizierventils vorgesehen ist. Das Indizierventil wird dann an der dafür vorgesehenen Vorrichtung 12 am Adapter angebracht. Sämtliche Anschlüsse am Adapter müssen gasdichte Verbindungen ermöglichen, um keinen Druckverlust am Zylinder zu verursachen.
Zudem umfasst der Adapter einen Anschluss 4 zum Einsetzen eines Drucksensors 5 mit einer Sensormembran 6. Im eingesetzten Zustand dringt die Sensormembran 6 zum Gaskanal 2 vor, wodurch die Sensormembran 6 dem Druck im Gaskanal 2 und dem Druck im Zylinder ausgesetzt ist zum Durchführen von Druckmessungen. Zu diesem Zweck ist im Gaskanal 2 eine öffnung 7 für den Vorstoss der Membran vorgesehen mit einer übergangslinie 8, welche den übergang von der Kontur des Gaskanals 2 zum Anschluss 4 des Drucksensors 5 bildet. Erfindungsgemäss liegt die übergangslinie 8 der öffnung 7 in einer Ebene. Somit kann die Sensormembran 6, welche in der Regel selbst mit einer flächigen Umrandung ausgestaltet ist, bündig an die übergangslinie 8 der öffnung 7 montiert werden, ohne dass dadurch Taschen gebildet werden, in denen sich Verunreinigungen wie Russ ablagern können. Dadurch bleibt die Oberfläche der Sensormembran 6 sauber,
wodurch die mit dem Drucksensor 5 durchgeführte Messungen zuverlässige Werte liefern können.
In ersten Ausführungsbeispielen, dargestellt in Fig. 1 und 2, bildet die Kontur des Gaskanal 2 in der Umgebung 9 der über- gangslinie 8 der öffnung 7 eine ebene Fläche.
Diese ebene Fläche in der Umgebung 9 der Sensormembran 6 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, durch ein durchgehendes Langloch 13 ausgestaltet sein, welches bis zum Anschluss 3 zum Zylinderdeckel reicht. Alternativ dazu kann diese ebene Fläche auch, wie in Fig. 2 dargestellt, durch ein lokales Langloch 14 erreicht werden. Dieses wird beispielsweise durch eine lokale Fräsung an dieser Stelle erreicht.
Zum Entfernen von Verunreinigungen, welche sich dennoch an den verschiedenen Stellen im Adapter bilden, kann von Zeit zu Zeit bei laufendem Motor das Indizierventil kurz geöffnet werden, wobei durch den so entstandenen Druck Verunreinigungen am Adapter weggeblasen werden. In den Figuren ist durch Pfeile die Strömung dargestellt, die sich beim öffnen des Indizierventil bildet. Wenn kein Indizierventil vorhanden ist, kann auch die hintere öffnung 11 für kurze Zeit freigesetzt werden, durch öffnen der Vorrichtung 12 zum gasdichten Verschliessen. Es hat sich gezeigt, dass diese Reinigung ausreicht, solange sich der Schmutz nicht zu sehr an Kanten festsetzen kann. Bei Anordnungen nach dem Stand der Technik würde eine solche Rei- nigung nicht ausreichen, um die Sensormembran β zu reinigen.
Eine erfinderische Ausführungsform ist insbesondere gebildet durch einen hier beschriebenen Adapter mit einem darin eingesetzten Drucksensor 5 mit einer Sensormembran 6, welche zum Gaskanal 2 vordringt und mit diesem eine gemeinsame, ebene Fläche bildet.
Durch die hier beschriebenen Vorrichtungen lassen sich Lang- zeitzylinderdruckmessungen und -überwachungen an Verbrennungsmotoren ohne grossen Wartungsaufwand durchführen.
Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Figuren 3 und 4 dar- gestellt. Diese Ausführungsforraen sind speziell für frontdichtende Drucksensoren 5 geeignet. Frontdichtende Drucksensoren 5 haben für diese Anwendung gegenüber Drucksensoren 5 mit einer hinten liegenden Dichtung den Vorteil, dass kein Spalt zwischen der Sensormembran 6 und dem Adapter bei der übergangsli- nie 8 der öffnung 7 vorhanden ist. In diesem Spalt kann sich Russ ablagern und die Sensormembran 6 blockieren, wodurch sie nicht mehr frei schwingen kann. Frontdichtende Drucksensoren 5 weisen keinen Spalt auf, da sie an einer frontalen Zone direkt an einer Anpressfläche 16 auf das Gehäuse 1 des Adapters ge- presst werden können. Die Anpressfläche 16 umgibt die öffnung 7 auf der Gehäuseseite und ist durch die übergangslinie 8 definiert. Auch in diesem Ausführungsbeispiel liegt die übergangslinie 8 der öffnung 7 in einer Ebene.
Die Umgebung 9 der übergangslinie 8 auf der Seite des Gaska- nals 2 bildet in diesem Ausführungsbeispiel eine trichterförmige Fläche 10. Somit bildet das Gehäuse 1 um die übergangslinie 8 einen spitzen Winkel. Die Flanken des Trichters können insbesondere gerade oder .gewölbt sein. Wichtig ist, dass der übergang von der Kontur des Gaskanals 2 zur Sensormembran 6, die im eingebauten Zustand einen Teil dieser Kontur bildet, einen stetigen übergang im Bereich der übergangslinie 8 bildet, damit keine Taschen gebildet werden, in denen sich Verunreinigungen wie Russ ablagern können.
Um die Strömungsverhältnisse im Bereich der Sensormembran 6 zu optimieren, kann der Gaskanal 2, gegenüberliegend von der trichterförmigen Fläche 10, eine Ausbuchtung 17 aufweisen. Da-
durch wird gewährleistet, dass in der Umgebung 9 der Sensormembran β bei einer Durchspülung des Adapters, wie sie für die Beispiele in Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, eine Strömung erzeugt wird, die eine gute Reinigung verursacht.
Konstruktive Vorteile bei der Herstellung eines solchen erfin- dungsgemässen Adapters werden erreicht, wenn der Anschluss 4 für den Drucksensor in einer Biegung des Gaskanals 2 angeordnet ist, wie in Fig. 4 dargestellt. In einer Biegung sind sowohl die trichterförmige Fläche 10, wie auch die Ausbuchtung 17 natürlich vorhanden. Der Anschluss 4 für den Drucksensor 5 ist dann auf der Aussenseite dieser Biegung angebracht.
Vorzugsweise werden für diese Anordnungen der Figuren 3 und 4 frontdichtend Drucksensoren 5 angebracht. Solche Drucksensoren 5 haben vorzugsweise eine Sensormembran 6 mit einer konkaven Oberfläche 15, sodass der stetige übergang von der Kontur des Gaskanals 2 zur Oberfläche der Sensormembran 6 gewährleistet ist, ohne Bildung von Taschen. In den Figuren 3 und 4 ist dieser stetige übergang ersichtlich.
Beide hier beschriebene Ausführungsbeispiele der Adapter haben Vorteile. Die ersten in Fig. 1 und 2 dargestellten sind einfacher in der Herstellung, die weiteren in Fig. 3 und 4 dargestellten gewährleisten Dank der Frontdichtung des Drucksensors 5 eine bessere Funktionsfähigkeit durch bessere Sauberhaltung der spaltfreien Membranumgebung.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Gaskanal, Kontur des Gaskanals
3 Anschluss zu einem Zylinderdeckel 4 Anschluss zum Einsetzen eines Drucksensors
5 Drucksensor
6 Sensormembran
7 öffnung für Sensormembran
8 übergangslinie 9 Umgebung der übergangslinie
10 Trichterförmige Fläche
11 Hintere öffnung
12 Vorrichtung zum gasdichten Verschliessen
13 Langloch, durchgezogen 14 Langloch, lokal
15 Konkave Oberfläche
16 Anpressfläche
17 Ausbuchtung