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"Transformateur de mesure do pressiom différen- tielle suivant le principe do la. compensatio
La présente invention concerne un transformateur. de mesure do pression différentielle avec compsatoion de forces , et protégé contre des surcharges servant des mesures de débit de niveau et de mesures analogues.
Ces transformateurs de mesure sont constitués de manière que la pression différentielle agisse sur un élément de mesure et que la force de mesure produito sur l'élément de mesure soit transmise par l'intermédiaire d'un système à fléau d'une balance et un passage sans frottement de la force de mesure ou du mouvement de mesure hors de la chambre sous pression par exemple à travers une fermeture élastique à plaqua flexible vers l'extérieur sur un système de compensation. La protection contre les surcharges de 1'élément de mesure est obtenue par différents principes de montage présentant un remplissage de liquide dans le mécanisme de mesure.
On connaît des transformateurs de mesure
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de types pouvant être comparas 'qut'i'?en1?''o'M<s élément de 1 mesure un système à membrane)' rempli d'un liquide. En cas de surcharge, la membrane s'applique contre un support de membrane dont la surface est adaptée au profil ondulé de la membrane. De tels dispositifsconviennent pou ou pas du tout pour des gammes de mesure de pression différentielle relativement grandes étant
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donné que les membranes sont très petites et que les caractéristi- ques de mesure telles que la linéarité et le comportement par rapport à la température deviennent très défavorables.
On con- naît en outre des transformateurs de mesure présentant une membra- ne ou un soufflet métallique comme élément de mesure et des mem-
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branex dites d'arrêt. L'élément de mesure présente sur chacun des deux côtés un dispositif à soupape et se trouve dans un espace rempli de liquide qui est limité des deux côtés par les membranes
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d'arrêt.
Un cas de suroharl9 la soupape en question est fermée i et l'élément de mesure, do même que la marnbrrad . dz arr9 sont protèges contre une déformation en raison de 1'impossibilité de comprimer la charge de liquide. L'inconvénient de ces réalisa-
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fions est que la protection contre la surcharge du4pend de l'étan- Ch4ib± du dispositif a soupape contre la pression statique entie- rot Mémo des manques tl'ôtntlchú1tl$ brEs faibloa conduisent h la duturioration progressive ou à la dformat1on de l'élément de 1 mesure, surtout lorsque la durée de la surcharge est relativement longue, Un autre inconvénient est le fait que l'élément de mesure doit couvrir une course assez grande pour former le dispositif à soupape-en cas de surcharge,
ce qui peut conduire à des déforma- tions de l'élément de mesure. En raison do cette déformation,il existe le danger de fausser la valeur de mesure ou de déplacer le point zéro, On connaît un autre transformateur de mesure compor
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tant comme Piémont de mesure deux soufflettmétalliques disposés l'un contre l'autre qui sont fixés de manière tanche sur une pla- que centrale. Les extrémités des soufflets métalliques pouvant se déplacer librement sont reliées ensemble par l'Intermédiaire d'une tige de transmission.
Sur la tige de transmission se trouvent
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L'invention est basée sur le problème de créer un transformateur de pression différentielle présentant des caractéristiques d'utilisation notablement meilleures. On doit obtenir en particulier une amélioration des caractéristiques de mesure, le respect de limites d'erreur étroites, même après des surcharges et après des décharges de longue durée, des défauts faibles provoqués par des variations de température et une meil- leure 'faculté d'adaptation aux conditions d'utilisation.
Conformément à l'invention, ce résultat est obte- nu par le fait que l'on utilise comme élément de mesure un souf- flet métallique dont l'extrémité pouvant se déplacer librement est reliée rigidement avec un levier de force monté dans une pla- que flexible dont la course est limitée étroitement par des bu- tées. Loutre extrémité du soufflet métallique est fixée de fa- çon étanche sur une bride fixée à demeure sur le bottier. Sur cette bride, on fixe également l'extrémité d'un deuxième soufflet, le soufflet dit d'extension. Sur le côté intérieur de ce souf- flet, on dispose un ressort réglable présentant une tension ini- tiale d'une grandeur telle que le fond du soufflet ne se déplace qu'en cas de surcharges qui sont supérieures à la pression diffé- rentielle max ale à mesurer.
La disposition de la bride, du soufflet de mesure et du soufflet d'extension forme la paroi de séparation entre deux chambres remplies de liquide dont la déli- mitation extérieure est formée par deux membranes d'arrêt. Cha- que membrane d'arrêt est fixée de manière étanche à la pression sur un disque et forme, ensemble avec celui-ci, une unité de mon- tage pouvant être remplacée facilement.
Par l'utilisation d'une matière correspondante pour les membranes d'arrêt et les couver- . cles, le transformateur de mesure de pression différentielle est
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adapté aux conditions de corrosion par la sur à mesure? utilisée à chaque fois . Les couvercles peuvent être enlevés sans que le liquide s'écoule étant donné que l'unité de montage formée par la membrane d'arrêt et le disque est fixée de manière étanche par des vis particulières sur le bottier. Le côté du disque Qui est tourné vers la membrane d'arrêt est profilé de manière à assu- rer une application ajustée de la membrane d'arrêt en cas de sur- charge de sorte qu'une déformation permanente de la membrane. d'arrêt ne puisse se produire.
L'importance économique de ces appareils est très notable étant donné que la qualité et le rendement de processus de production continus en de nombreuses branches de base de l'in- dustrie telles que la chimie et l'énergie dépendent d'eux. Par la solution suivant l'invention, notamment par la disposition sé- parée du soufflet de mesure et du soufflet d'extension, ainsi que par la disposition particulière des membranes d'arrêt et des passages, les caractéristiques de mesure et le respect de limites d'erreurs étroites sont considérablement améliorés étant donné que l'élément de mesure ne doit couvrir que des courses relative- ment grandes en cas de surcharge, qu'une pression différentielle assez grande n'est pas appliquée sur cet élément et qu'il ne su- bit par conséquent pas de déformation.
Par suite de la possibi- lité de l'ajustage des deux parties de la chambre à,liquide pour obtenir des volumes identiques, l'erreur due à la température est diminuée. En réalisant la membrane d'arrêt comme unité de montage interchangeable ainsi que par la possibilité de réglage de la limite de réaction à la surcharge par le ressort disposé dans le soufflet d'extension, la faculté d'adaptation aux conditions d'u- tilisatin se présentant dans chaque cas est considérablement améliorée. Les passages formant la liaison entre Isolément de mesure et chaque membrane d'arrêt présentent des résistances hy- drauliques identiques.
Les deux parties de la chambre remplies de liquide sont ajustées de manière à présenter un volume identi- que par la présence d'une ouverture qui est accessible de l'exté-
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rieur et peut être fermée de façon tanche et dans laquelle on peut introduire des corps de déplacement.
Une forme de réalisation de l'objet de l'inven- tion est représentée, à titre d'exemple non limitatif, à la figu- re unique du dessin annexé.
Dans un bottier 1 se trouve un levier de force monté dans une plaque flexible 2¯ fermant l'intérieur du bottier de manière étanche vers l'extérieur. Sur l'extré- mité inférieure du levier de force , est articulé, par l'inter- médiaire d'un élément d'accouplement 4 un soufflet de mesure- 5 tandis qu'un soufflet de compensation 2 agit sur sa partie extérieure; le soufflet de compensation 6 est actionné de fa- çon classique par un système pneumatique à plaques de rebondis- sement 8 qui est alimenté par l'intermédiaire d'un étranglemnt préalable 7 L'effet de compensation peut également être obte- nu de manière classique, par exemple par l'effet en arrière d'un jet libre, ou par un système à bobineàplongeur travaillant au moyen d'énergie auxiliaire électrique.
Le soufflet de mesure est fixé de manière étanche sur une bride 2 qui est reliée de son côté de manière étanche par le joint 10 le disque 11 le couvercle 12 et des vis 13 avec le bottier 1 Le disque cor- resnondant avec un couvercle 15 et une vis 16 ferme le côté opposé du bottier 1 Sur le bord du disque 11 est fixé de manière étanche une membrane d'arrêt ondulée 17 pouvant se déplacer vers les deux cotés et pouvant s'appliquer en cas de surcharge contre la surface présentant un profil correspondant du disque 11 Une membrane d'arrêt 18 est disposée de manière analogue sur le disque 14 Par des raccordements de mesure 19 pour le coté positif et 20 pour le côté négatif, la pression de mesure peut être introduite dans les chambres délimitées par le couvercle 12,
la membrane d'arrêt . 17 et le joint 21 res- pectivement le couvercle 15 la membrane d'arrêt 18 et le joint 22 Outre le soufflet de mesure, un soufflet d'extension 23 est également fixé sur la bride de manière tanche. Tout
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l'espace intérieur du bottier 1 qui eset délimité par rapport à l'extérieur par la plaque flexible 2 et les membranes d'ar- rêt 17 et 18 est rempli d'un liquide de transmission appro- prié, par exemple de l'halle. Cet espace est divisé en deux moi- tiés par les soufflets mobiles 1 et 23 ainsi que la bride sur laquelle ils sont disposés.
L'espace de remplissage se trouvant immédiatement derrière la membrane d'arrêt 17 est relié avec l'espace inté- rieur des soufflets 1 et 23 par l'intermédiaire du système à passage 24 et l'espace derrière la membrane d'arrêt 18 est relié avec l'espace extérieur des soufflets 1 et 23 par l'in termédiaire du système à passage 25 A l'intérieur du soufflet d'extension 23 est disposé un ressort 26 dont la tension est réglable par l'intermédiaire du disque 27 et la vis 28. Le disque 28 prend appui sur la bride 9 Une pièce d'insertion 35 permet le remplacement du ressort 26 en vue de l'adaptation de la protection contre la surcharge à une gamme de mesure avec un réglage modifié. Les disques 11 et 14 sont maintenus dans leur position par les vis 29 lorsque les couvercles 12 et 15 ont été enlevés.
Une pièce de remplissage 30 présentant le joint 31 peut être sortie après l'enlèvement du disque 14 de sorte que l'accouplement avec l'organe d'accouplement 4 devient accessible. Un alésage 32 pouvant être fermé par une vis 34 mène vers l'un des côtés de l'espace de remplissage. Dans cet alésage est disposé un corps de déplacement 33 pour l'ajustage des deux parties de l'espace de remplissage pour que, ces parties présentent le même volume.
Le mode de fonctionnement du dispositif est comme suit : la pression introduite à un alésage 19 prélevée par exemple du côté positif d'un transmetteur de pression effective, agit par l'intermédiaire de la membrane d'arrêt 18 sur la char- ge de liquide se trouvant derrière cette membrane d'arrêt et par suite par l'intermédiaire du passage sur la délimitation ex-
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5 La pression différentielle produite sur le soufflet de mesure
5 engendre une force sur le fond du s.oufflet de mesure 2 dans la direction du côte négatif.
Cette force exerce par l'intermé- diaire de l'organe d'accouplement 4 une traction sur l'extrémité extérieure du levier de force 3. de sorte qu'il se produit un faible mouvement de rotation dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre autour de la plaque flexible 2 agissant comme articulation. Ce mouvement rotatif agit de manière connue contre le système de compensation composé par le système à plaques de rebondissement, l'étranglement préalable 2 et le soufflet de retour 6 et ramène le levier de force dans sa posi- tion initiale.
Lorsqu'il se produit une surcharge dépassant la pression différentielle admissible, les membranes d'arrêt 18 ou 17 s'appliquent contre la surface coopérante présentant un profil correspondant des disques Il+ ou 11. En cas de surchar- ge venant du coté positif, par exemple, la membrane d'arrêt 18 s'applique contre le disque 14 et résiste alors à une surcharge unilatérale pouvant aller jusqu'à la pression statique totale, sans qu'il se produise une déformation permanente ou une détério- ration.
Dans un tel cas, le volume des liquides se trouvant entre la membrane d'arrêt 18 et la surface coopérante du disque 14 .est déplacé et doit être reçu par l'espace se trouvant entre le disques/et la membrane d'arrêt 17 Afin de permettre ce transport du liquide de chargement, le fond du soufflet d'extension 23 agissant comme paroi de séparation se déplace des que les forces agissant sur lui depuis l'extérieur deviennent plus grandes que la force antagoniste du ressort de pression 26 se trouvant à l'in- térieur du soufflet d'extension 23 et qui est réglée au moyen
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de la vis 28 et du disque g7oè vS 8ouffle prsente <àes di- mensions telles qu'il est en mesure d'absorber le déplacement de volume maximal du liquide pouvant se produire dans les deux direc- tions.
En raison de la disposition du soufflet d'extension par- ticulier 23 on obtient que le soufflet de mesure 1 conserve pendant le processus de surcharge sa position normale et n'est pas sollicité pour la réception du volume déplacé de la charge de liquide. Il en résulte une protection très importante du souf- flet de mesure 1 et, par suite, le respect de limites d'erreur étroites pendant longtemps.
Cette caractéristique a une grande importance économique par suite de l'économie des frais d'entre- tien qui y sont liés, par exemple celle portant sur le réajuste- ment du point de zéro qui est le plus souvent nécessa.ire après une surcharge, Afin de réduire à un maximum la dérive thermique de l'appareil, pour autant qu'il ait été provoqué par un change- ment de volume par suite d'une extension de la charge de liquide, il est nécessaire de réaliser les deux parties de l'espace de chargement de la même grandeur avec autant de précision que pos- sible.
Après le dégagement de la vis de fermeture 34 on intro- duit un corps de déplacement 33 dans l'alésage 32 et qui pré- sente des dimensions telles que l'identité de volume nécessaire des deux parties de l'espace de chargement est obtenue, l'alésa- ge 32 pouvant être utilisé comme ouverture de remplissage du liquide qui doit nécessairement être prévue. Un avantage parti- culier réside dans la disposition suivant l'invention des membranes d'arrêt 17 et 18 sur les disques 11 et 14 amovibles, étant donné que l'adaptation de l'appareil à des conditions de corro- sion différentes par le milieu de mesure est considérablement ; simplifiée.
Un autre avantage réside dans la réalisation des pas- sages 24 et 25 de manière à ce qu'ils présentent des résistan- ces hydrauliques identiques de sorte que l'on obtient un compor- tement dynamique favorable de l'appareil. Afin de pouvoir réali-
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ser correctement l'accouplenent !t. entre le soufflet de mesure
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5 et le levier de force 3 les caractéristiques de mesure de l'appareil en subissant une influence sensible, on doit sor- tir une pièce de remplissage 30 après l'enlèvement du disque 14 de sorte que le point d'accouplement est facilement accessible.
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"Differential pressure measurement transformer according to the compensation principle
The present invention relates to a transformer. differential pressure measurement with force compsatoion, and overload protected for level flow measurements and similar measurements.
These measuring transformers are constructed so that the differential pressure acts on a measuring element and the measuring force produced on the measuring element is transmitted through a beam system of a balance and a passage without friction of the measuring force or of the measuring movement out of the pressure chamber, for example through an elastic closure with flexible plate outwards on a compensation system. The overload protection of the measuring element is achieved by different mounting principles having liquid filling in the measuring mechanism.
We know instrument transformers
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of types which can be compared 'qut'i'? en1? '' o'M <s element of 1 measurement a membrane system) 'filled with a liquid. In the event of an overload, the membrane is applied against a membrane support, the surface of which is adapted to the corrugated profile of the membrane. Such devices are suitable either or not at all for relatively large differential pressure measuring ranges being
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since the membranes are very small and the measuring characteristics such as linearity and behavior with respect to temperature become very unfavorable.
In addition, instrument transformers are known which have a metal diaphragm or bellows as measuring element and diaphragms.
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branex say stop. The measuring element has a valve device on each of two sides and is located in a space filled with liquid which is limited on both sides by the membranes
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stop.
A case of suroharl9 the valve in question is closed i and the measuring element, do the same as the marnbrrad. dz arr9 are protected against deformation due to the inability to compress the liquid charge. The downside of these realizations
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is that the overload protection depends on the sealing of the valve device against the entire static pressure. 1 measurement, especially when the duration of the overload is relatively long, Another disadvantage is that the measuring element must cover a stroke large enough to form the valve device - in the event of overload,
which can lead to deformation of the measuring element. Due to this deformation, there is the danger of falsifying the measured value or of shifting the zero point. Another measuring transformer is known with
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As in Piedmont, two metal bellows arranged one against the other which are tightly fixed on a central plate. The ends of the freely movable metal bellows are connected together through a transmission rod.
On the transmission rod are
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The invention is based on the problem of providing a differential pressure transformer having significantly better operating characteristics. In particular, an improvement in the measurement characteristics, compliance with narrow error limits, even after overloads and after long-term discharges, small faults caused by temperature variations and a better capacity of the measurement must be obtained. adaptation to the conditions of use.
According to the invention, this result is obtained by the fact that a metallic bellows is used as measuring element, the end of which can move freely is rigidly connected with a force lever mounted in a plate. as flexible, the stroke of which is closely limited by stops. The other end of the metal bellows is tightly fixed to a flange permanently fixed to the casing. On this flange, the end of a second bellows, the so-called extension bellows, is also fixed. On the inner side of this bellows there is an adjustable spring having an initial tension of a magnitude such that the bottom of the bellows only moves in the event of overloads which are greater than the max. Differential pressure. ale to measure.
The arrangement of the flange, the measuring bellows and the extension bellows forms the partition wall between two chambers filled with liquid, the outer delimitation of which is formed by two stop membranes. Each shut-off diaphragm is pressure tightly attached to a disc and together therewith forms an easily replaceable mounting unit.
By the use of a corresponding material for the barrier membranes and the covers. keys, the differential pressure transducer is
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adapted to corrosion conditions by tailor-made? used every time. The covers can be removed without the liquid flowing out, since the assembly unit formed by the stop membrane and the disc is tightly fixed by special screws on the casing. The side of the disc which faces the stop diaphragm is contoured to ensure a tight fit of the stop diaphragm in the event of overload so that permanent deformation of the diaphragm. shutdown cannot occur.
The economic importance of these devices is very notable since the quality and efficiency of continuous production processes in many basic branches of industry such as chemicals and energy depend on them. By the solution according to the invention, in particular by the separate arrangement of the measuring bellows and the extension bellows, as well as by the particular arrangement of the stop membranes and of the passages, the measurement characteristics and the respect of limits. narrow errors are considerably improved since the measuring element only has to cover relatively large strokes in the event of overload, a sufficiently large differential pressure is not applied to this element and it does not therefore no deformation.
Because of the possibility of adjusting the two parts of the liquid chamber to obtain identical volumes, the error due to temperature is reduced. By realizing the shut-off diaphragm as an interchangeable assembly unit as well as by the possibility of adjusting the overload reaction limit by the spring arranged in the extension bellows, the adaptability to the conditions of use occurring in each case is significantly improved. The passages forming the connection between the measuring unit and each stop diaphragm have identical hydraulic resistances.
The two parts of the chamber filled with liquid are adjusted so as to present an identical volume by the presence of an opening which is accessible from the outside.
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laughing and can be closed tightly and in which one can introduce displacement bodies.
An embodiment of the object of the invention is shown, by way of non-limiting example, in the single figure of the accompanying drawing.
In a casing 1 there is a force lever mounted in a flexible plate 2¯ closing the inside of the casing tightly towards the outside. On the lower end of the force lever is articulated, through the intermediary of a coupling element 4, a measuring bellows 5 while a compensating bellows 2 acts on its outer part; the compensating bellows 6 is actuated in a conventional manner by a pneumatic rebound plate system 8 which is fed via a pre-throttle 7 The compensating effect can also be obtained in a conventional manner , for example by the backward effect of a free jet, or by a plunger coil system working by means of auxiliary electrical energy.
The measuring bellows is fixed in a sealed manner on a flange 2 which is connected on its side in a sealed manner by the seal 10 the disc 11 the cover 12 and screws 13 with the housing 1 The corresponding disc with a cover 15 and a screw 16 closes the opposite side of the casing 1 On the edge of the disc 11 is fixed in a sealed manner a corrugated stop membrane 17 which can move towards both sides and which can be applied in the event of an overload against the surface having a profile corresponding to the disc 11 A stop diaphragm 18 is similarly arranged on the disc 14 Via measuring connections 19 for the positive side and 20 for the negative side, the measuring pressure can be introduced into the chambers delimited by the cover 12,
the stopper membrane. 17 and gasket 21 respectively cover 15 stop diaphragm 18 and gasket 22 In addition to the measuring bellows, an extension bellows 23 is also tightly attached to the flange. All
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the internal space of the casing 1 which is delimited with respect to the outside by the flexible plate 2 and the stop membranes 17 and 18 is filled with a suitable transmission liquid, for example hall . This space is divided into two halves by the movable bellows 1 and 23 as well as the flange on which they are arranged.
The filling space immediately behind the stop diaphragm 17 is connected with the internal space of the bellows 1 and 23 by means of the passage system 24 and the space behind the stop diaphragm 18 is connected. connected with the outer space of the bellows 1 and 23 by means of the passage system 25 Inside the extension bellows 23 is disposed a spring 26, the tension of which is adjustable by means of the disc 27 and the screw 28. The disc 28 bears on the flange 9 An insert 35 allows the replacement of the spring 26 with a view to adapting the overload protection to a measuring range with a modified setting. The discs 11 and 14 are held in their position by the screws 29 when the covers 12 and 15 have been removed.
A filler piece 30 having the seal 31 can be taken out after removal of the disc 14 so that the coupling with the coupling member 4 becomes accessible. A bore 32 which can be closed by a screw 34 leads to one of the sides of the filling space. In this bore is disposed a displacement body 33 for adjusting the two parts of the filling space so that these parts have the same volume.
The operating mode of the device is as follows: the pressure introduced to a bore 19, taken for example from the positive side of an effective pressure transmitter, acts via the stop diaphragm 18 on the liquid charge located behind this barrier membrane and therefore through the passage on the ex- delimitation
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5 The differential pressure produced on the measuring bellows
5 generates a force on the bottom of measuring s.oufflet 2 in the direction of the negative side.
This force exerts, through the coupling member 4, a traction on the outer end of the force lever 3, so that a slight rotational movement occurs in the counterclockwise direction. of a watch around the flexible plate 2 acting as a joint. This rotary movement acts in a known manner against the compensation system made up of the rebound plate system, the pre-throttle 2 and the return bellows 6 and returns the force lever to its initial position.
When an overload exceeds the admissible differential pressure, the stop membranes 18 or 17 are applied against the cooperating surface having a corresponding profile of the disks Il + or 11. In the event of overload coming from the positive side, for example For example, the stopper membrane 18 is applied against the disc 14 and then withstands a unilateral overload of up to the total static pressure, without there being any permanent deformation or deterioration.
In such a case, the volume of liquids between the stop membrane 18 and the cooperating surface of the disc 14. Is displaced and must be received by the space between the disc / and the stop membrane 17 In order to allow this transport of the charging liquid, the bottom of the extension bellows 23 acting as a partition wall moves as soon as the forces acting on it from the outside become greater than the opposing force of the pressure spring 26 located at the interior of the extension bellows 23 and which is adjusted by means of
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of the screw 28 and of the disc g7oè vS 8ouffle has its dimensions such that it is able to absorb the maximum volume displacement of the liquid which may occur in both directions.
Due to the arrangement of the particular extension bellows 23, it is achieved that the measuring bellows 1 maintains its normal position during the overload process and is not stressed to receive the displaced volume of the liquid charge. This results in a very high protection of the measuring bellows 1 and, as a result, the observance of narrow error limits for a long time.
This characteristic is of great economic importance due to the savings in the maintenance costs associated with it, for example that relating to the readjustment of the zero point which is most often necessary after an overload, In order to minimize the thermal drift of the apparatus, provided that it has been caused by a change in volume due to an extension of the liquid charge, it is necessary to carry out both parts of the device. the cargo space of the same size with as much precision as possible.
After disengaging the closing screw 34, a displacement body 33 is introduced into the bore 32 and which has dimensions such that the necessary volume identity of the two parts of the loading space is obtained, the bore 32 can be used as an opening for filling the liquid which must necessarily be provided. A particular advantage lies in the arrangement according to the invention of the stop membranes 17 and 18 on the removable disks 11 and 14, since the adaptation of the apparatus to different corrosion conditions by the medium measurement is considerably; simplified.
Another advantage resides in the realization of the passages 24 and 25 so that they have identical hydraulic resistances so that a favorable dynamic behavior of the apparatus is obtained. In order to be able to
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properly couple it! t. between the measuring bellows
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5 and the force lever 3 the measuring characteristics of the apparatus under appreciable influence, a filler piece 30 must be pulled out after the disc 14 has been removed so that the coupling point is easily accessible.