DE2009043B2 - Differenzdruckmesswerk fuer hohe druecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Differenzdruckmeßwerk für hohe Drücke, bei dem durch die Bewegung von den

beiden Druckräumen zugeordneten und durch eine 50 an der Platte befestigten Basisteile der Wellrohrmem

Verbindungsstange miteinander verbundenen, unter der Wirkung von Meßfedern stehenden Meßmembranen zweier Membrandosen ein das Meßsignal erzeugendes elektromagnetisches Abgriffssystem betätigt wird, das branen wird jedoch keine Kammer wie beim Anmel dungsgegenstand gebildet, bei dem dann außerdem eine Zentralplatte die Kammer in zwei Hälften aufteilt und ir jeder Kammerhälfte in symmetrischer Anordnung zui

in einer von den Bodenplatten der Membrandosen 55 Verbindungsstange der Membranen jeweils eine Hälfte gebildeten, mit Flüssigkeit gefüllten Kammer unterge- des elektromagnetischen Abgriffssystems angeordnet bracht ist. ist.

Nach der deutschen Patentanmeldung T 7107, IXb Entsprechend ist ein in der US-PS 34 92 872, Fig.2

42k, 9/01 (vom 16. 12. 1954), ist es bekannt, bei einem dargestelltes Differenzdruckmeßwerk mit elektroma· Differenzdruckmeßwerk innerhalb des Gehäuses eine 60 gnetischem Abgriffsystem zu beurteilen, das hinsichtlich elastische Meßmembran mit einem elektromagnet!- der erfindungsgemäßen Merkmale des Anmeldungsge· sehen Abgriffssystem zu verbinden, um ein der
Membranbewegung entsprechendes elektrisches Meßsignal zu erhalten. Eine zweite schlappe Membran dient
dazu, den das Abgriffsystem umgebenden Raum, der mit
Flüssigkeit gefüllt ist, gegenüber aggressiven Meßme-

dien abzuschließen. Eine meßwirksame Funktion erfüllt nur die elastische Membran.

genstandes die gleichen Unterschiede wie das vorste hend skizzierte Gerät aufweist.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel, F i g. 2 eine Seitenansicht des Mittelteiles dei

Zentralplatte mit dem feststehenden Teil des elektromagnetischen Abgriffsystems und

Fig.3a und 3b weitere Einzelheiten des elektromagnetischen Teiles der F i g. 2.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit s den gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, sind zwei Membrandosen I vorgesehen, die einander spiegelbildlich gegenüberstehen, wobei der Boden 2 jeder Membrandose nach außen gerichtet ist. Den Boden der Membrandosen bedecken als Membranbett für die Membranen 3 dienende Hinterlegungsplatten 4. Die Befestigung der Hinterlegungsplatten in den Membrandusen kann z. B. durch Kleben erfolgen. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Meßmembran und der Hinterlegungsplatle, deren Abstand in der Größenordnung von 0,1 mm liegt, sind aneinander angepaßt. Die Membranen 3 bestehen aus einem elastischen, kreisringförmigen Rillenteil 5 mit hochgezogenen Rändern 6 und 7. Die Oberkanten dieser Ränder sind an den oberen Rand eines Außenringes 8 und einer innenplatte 9 angeschweißt. Der Außenring der Meßmembran ist auf den Rand der Membrandose aufgesetzt und durch Schweißung damit verbunden. Die Hinterlegungsplatte besteht aus einem Metall, das weicher ist als das für die Meßmembran benutzte, z. B. aus Kupfer oder Weichaluminium. Um die einander zugekehrten Oberflächen der Hinterlegungsplatte und der Meßmembran möglichst exakt aneinander anzugleichen, wird die aus Membrandose, Hinterlegungsplatte und Meßmembran zusammengefügte Einheit einem den maximalen Betriebsdruck übersteigenden Druck ausgesetzt, wodurch die Nachgiebigkeit der Hinterlegungsplatte bei überhöhtem Druck zu einer völligen Formangleichung von Meßmembran und Hinterlegungsplatte führt.

Die einander zugekehrten Flächen der Membrandosen bilden eine zylindrische Kammer 10, die von einer Zentralplatte 11 in zwei gleiche Hälften aufgeteilt ist, wobei korrespondierende ringförmige Ansätze 12, 13 und 14,15 an den Membrandosen und der Zentralplatte ineinandergreifen. In der Kammer ist ein elektromagnetisches Abgriffsystem untergebracht, dessen Aufbau anhand der weiteren Abbildungen noch näher erläutert wird.

Durch zwei Kappen 16, 17 über den Membrandosen entstehen Druckräume 18 und 19 für die beiden Meßmedien. Die Zufuhr der Meßmedien in die Druckräume zu den beiden Meßmembranen erfolgt über Kanäle 20, 21 in den Kappen 16, 17. Die Versorgungsleitungen für die Meßmedien können durch Verschraubung in den Gewinden 22 und 23 der Kanäle befestigt werden.

Die beiden Meßmembranen sind durch eine Verbindungsstange 24, welche durch zentrische Bohrungen in den Hinterlegungsplatten 9, den Membrandosen 1 und der Zentralplatte 11 geführt ist, starr miteinander verbunden. Die starre Verbindung wird mit Schraubmuttern 25 hergestellt, die in einer Einsenkung 26 der Innenplatten 9 der Meßmembranen auf die Enden der mit einem Gewinde versehenen Verbindungsstange aufgeschraubt sind und unter Verwendung einer Gegenmutter 27 an den ringförmigen Rand 28 in der Einsenkung 26 gepreßt werden.

Zur Füllung der Kammer mit einer inkompressiblen Flüssigkeit dient ein Kanal 29 in der Zentralplatte 11. Nach dem Einfüllen wird der Kanal durch eine an die Kanalöffnung anpreßbare Kugel 30 verschlossen. Die Flüssigkeit füllt den freien Raum der Kammer 10 und den Raum /wischen den Meßmembranen und ihren Hinterlegungsplatten aus. Die Küllflüssigkeit gelangt außerdem zu zwei Ausgleichsmembranen 31, die auf einen hochstehenden Rand der Innenplatte 9 der Meßmembranen aufgeschweißt sind, und zwar über Spalte zwischen den Membrandosen I und den Gegenmuttern 27 auf der Verbindungsstainge und zwischen den lnncnplatten 9 der Meßmembranen und den Befestigungsmuttern 25 sowie Bohrungen 32 in den Innenplatten und Kanälen 33 in der Gegenmutter. Die Ausgleichsmembranen und die ihnen gegenüberliegenden Oberflächen der Innenplatten der Meßmembranen sind mit konformen Umfangsrillen versehen. Diese Ausgleichsmembranen dienen dem Zweck, das Meßergebnis des Druckdifferenzmeßwerks von Temperatureinflüssen weitgehend unabhängig zu machen, indem der Füllflüssigkeit bei Temperaturerhöhung eine Ausdehnungsmöglichkeit geboten wird. Zur Dämpfung des Meßwerks sind enge Kanäle 34 vorgesehen, die von der Kammer 10 zu den Meßmembranen führen.

Das in der Kammer 10 untergebrachte elektromagnetische Abgriffsystem ist, wie die F i g. 3a und 3b zeigen, aus acht Ferritkernspulen 35 aufgebaut, von denen jeweils vier auf einer Seite einer Keramikplatte 36 befestigt sind. Die Keramikplatte ist in eine öffnung 37 der Zentralplatte 11 (Fig. 2) eingesetzt und weist ihrerseits eine zentrische Bohrung 38 auf, durch welche die Verbindungsstange 24 hindurchführt. Die Keramikplatte wird in Nuten 39 der öffnung 37 festgehalten, indem sie nach dem Einführen in die öffnung 37 gedreht wird und dabei mit ihren Ecken in die Nuten greift. Die symmetrisch zur Verbindungsstange auf beiden Seiten der Keramikplatte angeordneten Ferritkernspulen bilden den feststehenden Teil des elektromagnetischen Abgriffsystems. Jeweils zwei Spulen auf einer Seite der Keramikplatte bilden in Serienschaltung einen Zweig einer Induktivitätsmeßbrücke, wobei die Zusammenschaltung der Spulen untereinander und zur Meßbrücke mit Hilfe von Leiterbahnen 40 auf der Keramikplatte erfolgt, die, wenn sie auf die andere Plattenseite geführt sind, in Randeinkerbungen 41 der Keramikplatte verlaufen. Die nach außen führenden Anschlußdrähte 42 der Brückenanordnung werden an die entsprechenden Brückenkonv.akte in den nebeneinanderliegenden Randkerben 43 der Keramikplatte angelötet. Sie sind druckdicht in einem Durchführungselement 44 untergebracht, das in eine Bohrung der Zentralplatte einführbar und mit Hilfe einer Schraubmuffe 45 und einem Dichtungsring 46 drucksicher und flüssigkeitsdicht gehalten ist.

Innerhalb der Kammer 10 des Differenzdruckmeßwerks ist zu beiden Seiten der Keramikplatte, den Ferritkernspulen gegenüber auf der Verbindungsstange 24 je eine Ferritscheibe 47 befestigt (Fig. 1). Die Ferritscheiben bilden den beweglichen Teil des elektromagnetischen Abgriffsystems. Entsprechend der Membranbewegung ändern sie die Brückeninduktivität, die als Maß für den Differenzdruck, z. B. als Brückenausgangsspannung gemessen wird.

Der die Membran auslenkenden Kraft wirken zwei M.eßfedern 48 in der Kammer 10 entgegen. Sie sind aus einem Metallzylinder hergestellt, der mit versetzten radialen Schlitzen 49 versehen ist, so daß eine Federwirkung praktisch nur in axialer Richtung auftritt. Die Buchsen 50 der Meßfedern sind auf die Verbindungsstange 24 aufgeschraubt und ihre Flansche 51 mit Schrauben 52 an der Zentralplatte 11 befestigt.

Alle in der Kammer 1 untergebrachten Teile sind so

geformt und bemessen, daß die Menge an Füllflüssigkeit möglichst gering ist. Aus diesem Grunde sind außerdem, wie aus F i g. 2 hervorgeht, auf beide Seiten der Keramikplatte 36 noch Füllstücke 53 aufgeklebt, deren Dicke der Spulenhöhe entspricht. Die zwischen Keramikplatte und Zentralplatte noch verbleibenden Hohlräume können mit Kunstharz ausgefüllt werden, wobei der an den Einfüllkanal 29 angrenzende Hohlraum frei bleibt. Eine möglichst geringe Menge an Füllflüssigkeit ist deshalb vorgesehen, um den Einfluß von Temperaturänderungen auf das Flüssigkeitsvolumen klein zu halten. Mit Hilfe der Ausgleichsmembranen gelingt es, die Auswirkung der temperaturbedingten Volumenänderung auf die Bewegung der Meßmembranen auszuschalten und die Temperaturstabilität des Differenzdruckmessers sicherzustellen. Aus dem gleichen Grund ist auch das Flüssigkeitsvolumen zwischen der Meßmembran und den Hinterlegungsplatten sehr klein gehalten. Zur Aussteuerung des vollen Meßbereichsumfangs genügt eine Lageveränderung der Meßmembranen von nur 0,1 mm.

Der Zusammenhalt aller Teile des Differenzdruckmessers wird durch Schraubenbolzen 54 in den Kappen 16 und 17 gewährleistet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Differenzdruckmeßwerk für hohe Drücke, bei dem durch die Bewegung von den beiden Druckriiumen zugeordneten und durch eine Verbindungsstange miteinander verbundenen, unter der Wirkung von Meßfedern stehenden Meßmembranen zweier Membrandosen ein das Meßsignal erzeugendes elektromagnetischem Abgriffssystem betätigt wird, das in einer von den Bodenplatten der Membrandosen gebildeten, mit Flüssigkeit gefüllten Kammer untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Verbindungsstange (24) Bei anderen Difterenzdruckmeßwerken mit
elastischen MeÜmembranen erfolgt die Meßwertan/ei ge über ein aus dem Gehäuse herausführende Hebelgestänge (beispielsweise GB-PS 7 90 295). Dimechanische Übertragung der Membranbewegutij nach außen erfordert innerhalb des Gehäuses zusätzli chen Raum, so daß sich ziemlich große Abmessungei des Differenzdruckmeßwerkes ergeben, und wirk; siel wegen der Reibungsverluste ungünstig auf die Meßemp findlichkeit aus.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Differenz druckmeßwerk der eingangs genannten Art für hohl Drücke zu schaffen, das eine größere Meßgenauigkei und eine bessere Nullpunktkonstanz aufweist als dii

durchsetzte Zentralplatte (U) vorgesehen ist, die die 15 bekannten Differenzdruckmeßwerke, bei weitgehende

Kammer (10) in zwei symmetrische Hälften aufteilt, und daß in jeder Hälfte koaxial zu der Verbindungsstange (24) eine mit ihr und der Zentra'platte (11) verbundene zylinderförmige Feder (48) angeordnet ist, in deren Innenraum jeweils eine Hälfte des elektromagnetischen Abgriffssystem;; (Spulen 35, Ferritscheibe 47) angeordnet ist.

2. Differenzdruckmeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferritscheibe (47) gegenüber den Spulen (35) auf der Verbindungsstange (24) befestigt ist.

3. Differenzdruckmeßwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (35) auf einer mit der Zentralplatte (11) starr verbundenen Keramikplatte (36) symmetrisch zur Verbindungsstange (24) angeordnet sind.

4. Differenzdruckmeßwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte (36) in eine öffnung (37) der Zentralplaite (11) eingesetzt Unabhängigkeit des Meßsignals gegenüber Tempera turschwankungen und Schwankungen des statischei Druckes. Dabei soll die maximale Lageveränderung de Membranen und der Bedarf an Füllflüssigkeit seh gering sein, so daß sich nur sehr kleine Volumenver Schiebungen der Füllflüssigkeit beim Meßvorganj ergeben. Eine wesentliche Voraussetzung zur Errei chung dieser Ziele ist eine völlig symmetrisch« Anordnung der beiden Druckräume und der darir befindlichen mechanischen und elektrischen Elemente was außerdem in fertigungstechnischer Hinsicht vor Vorteil ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durcl die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran Sprüchen gekennzeichnet.

Es ist bereits ein Differenzdruckmeßwerk mit zwe durch eine Verbindungsstange miteinander verbünde nen Wellrohrmembranen bekannt (OE-PS 2 41 855), be

und durch eine Drehung in Nuten (39) festgehalten 35 dem die Bewegung der Stange über eine Hebelvorrich

tung, die eine Aluminiumfahne aufweist, elektromagne tisch abgetastet wird. Dieses Differenzdruckmeßwerl ist nicht symmetrisch beiderseits einer Zentralplatte aufgebaut, weder hinsichtlich des mechanischen noch des elektrischen Teiles.

In der Firmendruckschrift »Bartonzelle» TDHZ 224 W 6055/639/9.68/P der Firma Hartmann & Braun is ferner ein Differenzdruckmeßwerk mit mechanischen· Abgriff beschrieben, das einen symmetrischen Aufbai beiderseits einer Platte aufweist. Durch die Platte führ eine Verbindungsstange, deren Enden jeweils mit einei an der Platte befestigten Wellrohrmembran verbunder sind. In einem Hohlraum in der Mitte der Platte ist da; mechanische Abgriffssystem untergebracht. Durch dit

ist.

5. Differenzdruckmeßwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Keramikplatte (36) symmetrisch zum Mittelpunkt je vier Ferritkernspulen (35) befestigt sind, von denen je zwei benachbarte Spulen einen Zweig einer Brückenschaltung bilden und zur Herstellung der elektrischen Verbindungen auf der Keramikplatte aufgebrachte Leiterbahnen (40) dienen.