Druckmesseinrichtung
Es sind Druckmesseinrichtungen mit einem Rohr als Federglied bekannt. Druckänderungen führen zu Längenänderungen des Rohres, und diese Längen änderungen dienen als Mass für die Druckänderungen.
Das Rohr kann von innen oder aussen vom jeweiligen Druck beaufschlagt sein.
Ist das Rohr ein zylindrisches, glattes Rohr, so sind mit den Längen änderungen reine Zug- oder Druckbeanspruchungen des Rohres verbunden, und der Schluss von den Längenänderungen auf die Druck änderungen ist sehr einfach, da Längenänderungen und Druckänderungen proportional sind.
Die Längenänderungen des Rohres führen zu einer Beanspruchung des Rohres in seiner Längsrichtung und zu Beanspruchungen des Rohres in radialer Richtung. Den Beanspruchungen in radialer Richtung ist das Rohr in wesentlich geringerem Masse gewachsen als den Beanspruchungen in Längsrichtung. Das hat bei bekannten Einrichtungen zur Folge, dass die Beanspruchbarkeit des Rohres in radialer Richtung die Grösse der zu messenden Drücke bestimmt und das Rohr bezüglich seiner Längenausdehnbarkeit nur zu einem Bruchteil ausgenutzt werden kann. Das wiederum hat zur Folge, dass bekannte Einrichtungen mit einem glatten Rohr eine nur geringe Empfindlichkeit und Anzeigegenauigkeit haben.
Um diesen Mangel zu beheben, wurde schon statt eines glatten Rohres ein Wellrohr mit in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Wellen verwendet. Die Anwendung eines solchen Wellrohres als Federglied hat jedoch den Nachteil, dass mit Längenänderungen des Rohres nicht mehr reine Zug- oder Druckbeanspruchungen, sondern Biegebeanspruchungen verbunden sind und keine Proportionalität zwischen der Än- derung des Druckes und der Längenänderung des Rohres vorliegt. Das Fehlen einer solchen Proportionalität gestaltet eine genaue Messung schwierig oder macht sie gar unmöglich.
Die Erfindung bezweckt, eine Druckmesseinrichtung mit einem zylindrischen Rohr als Federglied zu schaffen, bei der einerseits die Beanspruchbarkeit des Rohres in seiner Längsrichtung voll ausgenutzt werden kann, anderseits eine Proportionalltät zwischen Druckänderung und Längenänderung des Rohres vorliegt.
Bei der Druckmesseinrichtung gemäss der Erfindung ist das Rohr mit dasselbe in radialer Richtung versteifenden, durch Zug-Druck-Beanspruchungen bewirkte Längen änderungen des Rohres praktisch nicht behindernden Mitteln versehen.
Diese Mittel können koaxial zum Rohr angeordnete Versteifungsringe sein, die wiederum Windungen einer zum Rohr koaxial angeordnete Schraubenfeder sein können.
Es kann aber auch mindestens die dem Druck abgewandten Fläche des Rohres als Rippenfläche mit in Umfangsrichtung verlaufenden Rippen ausgebildet sein.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 das erste und
Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel je in einem Längsschnitt, während
Fig. 3 eine Einzelheit des dritten Ausführungsbei- spieles im Längsschnitt wiedergibt.
Gemäss Fig. 1 ist eine Leitung 1 vorgesehen, über die einem als federndes Glied der Messeinrichtung dienenden Rohr 2 das hydraulische oder pneumatische Druckmittel, dessen Druck zu messen ist, zugeführt werden kann. Die dem Druckmittel zugekehrte Innenfläche des Rohres ist glatt. Die dem Druckmittel abgewandte Aussenfläche des Rohres 2 ist als Rippen fläche mit in Umgangsrichtung verlaufenden Rippen 3 mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Der Querschnitt der Rippen 3 könnte auch trapezförmig sein.
Das Rohr 2 ist an seinem oberen Ende in dem Gehäuse 4 der Einrichtung gehalten. Das untere, geschlossene Ende des Rohres ist frei beweglich aus dem Gehäuse 4 herausgeführt. Die im Druckmittel sich ausbildenden Druckänderungen führen zu Längenänderungen des Rohres 2. Diese Längenänderungen werden auf einen Zeiger 5 übertragen und auf einer Skala 6 angezeigt. Bei entsprechender Eichung der Skala 6 kann unmittelbar der Druck des Druckmittels an der Skala abgelesen werden. Der Zeiger 5 ist mit seinem hinteren Ende am unteren Ende des Rohres 2 angelenkt und schwenkbar an einem Arm 7 des Gehäuses 4 gelagert.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist ein druckmitteldichtes Gehäuse 4 vorgesehen, dem über eine Leitung 1 das Druckmittel zugeführt wird. Das Rohr 2 ist wiederum mit seinem oberen Ende am Gehäuse 4 gehalten. Auf einen Boden an seinem unteren Ende wirkt jedoch das Druckmittel ein und führt zu Längenänderungen des Rohres. Diese Längenänderungen werden mittels einer Stange 9 auf einen Zeiger 5 übertragen, der wie in Fig. 1 auf der Skala 6 die im Druckmittel herrschenden Drücke anzeigt und an einem Arm 7 des Gehäuses 4 schwenkbar gelagert ist.
Die Stange 9 ist durch eine Öffnung des Gehäuses 4 aus diesem herausgeführt, wobei eine Dichtung das Entweichen von Druckmittel verhindert, ohne die Bewegungen der Stange 9 zu behindern. Die Dichtung besteht aus einem Faltenbalg 10, der mit seinem einen Ende am Gehäuse 4 und mit seinem anderen Ende an einer Scheibe 8 an der Stange 9 gehalten ist. Die Öffnung im Gehäuse 4 zum Hindurchführen der Stange 9 hat einen Querschnitt, der wesentlich kleiner ist als die Fläche des Bodens am Rohr 2. Zur Querversteifung des Rohres 2 ohne Behinderung seines Längenänderungsvermögens dient hier eine koaxial zum Rohr angeordnete Schraubenfeder 11, die auf der dem Druckmittel abgewandten inneren Fläche des rohres 2 aufliegt. Die dem Druckmittel zugewandte Aussenfläche des Rohres 2 ist glatt.
Wirkt das Druckmittel gemäss Fig. 1 auf die Innenseite des Rohres 2 ein, so kann nach Fig. 3 ebenfalls eine koaxial zum Rohr angeordnete Schraubenfeder 1 la Anwendung finden, die jedoch auf der Aussenfläche des Rohres aufliegt.
Sowohl beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 als auch demjenigen nach Fig. 3 können statt der Schraubenfeder einzelne Versteifungsringe Anwendung finden.
Pressure measuring device
Pressure measuring devices with a tube as a spring member are known. Changes in pressure lead to changes in the length of the pipe, and these changes in length serve as a measure of the changes in pressure.
The respective pressure can be applied to the pipe from inside or outside.
If the pipe is a cylindrical, smooth pipe, then the changes in length are associated with pure tensile or compressive loads on the pipe, and the conclusion from the changes in length to the changes in pressure is very easy, since changes in length and changes in pressure are proportional.
The changes in length of the pipe lead to stress on the pipe in its longitudinal direction and to stresses on the pipe in the radial direction. The pipe can withstand the stresses in the radial direction to a much lesser extent than the stresses in the longitudinal direction. With known devices, this has the consequence that the load capacity of the pipe in the radial direction determines the magnitude of the pressures to be measured and the pipe can only be used to a fraction of its lengthwise expandability. This in turn has the consequence that known devices with a smooth tube have only low sensitivity and display accuracy.
In order to remedy this deficiency, a corrugated pipe with corrugations running in the circumferential direction of the pipe was used instead of a smooth pipe. The use of such a corrugated pipe as a spring member, however, has the disadvantage that changes in length of the pipe are no longer associated with pure tensile or compressive stresses, but rather with bending stresses, and there is no proportionality between the change in pressure and the change in length of the pipe. The lack of such proportionality makes accurate measurement difficult or even impossible.
The aim of the invention is to create a pressure measuring device with a cylindrical tube as a spring member, in which, on the one hand, the load capacity of the pipe in its longitudinal direction can be fully utilized and, on the other hand, there is proportionality between the pressure change and the change in length of the pipe.
In the pressure measuring device according to the invention, the pipe is provided with means which stiffen the same in the radial direction and which practically do not impede changes in length of the pipe caused by tension-compression loads.
These means can be stiffening rings arranged coaxially with the pipe, which in turn can be turns of a helical spring arranged coaxially with the pipe.
However, at least the surface of the pipe facing away from the pressure can also be designed as a rib surface with ribs running in the circumferential direction.
In the accompanying drawing, two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically, namely:
Fig. 1 the first and
Fig. 2 shows the second embodiment in a longitudinal section, while
3 shows a detail of the third exemplary embodiment in longitudinal section.
According to FIG. 1, a line 1 is provided, via which the hydraulic or pneumatic pressure medium, the pressure of which is to be measured, can be fed to a tube 2 serving as a resilient member of the measuring device. The inner surface of the pipe facing the pressure medium is smooth. The outer surface of the tube 2 facing away from the pressure medium is designed as a rib surface with ribs 3 running in the circumferential direction and having a rectangular cross section. The cross section of the ribs 3 could also be trapezoidal.
The tube 2 is held at its upper end in the housing 4 of the device. The lower, closed end of the tube extends freely out of the housing 4. The pressure changes that develop in the pressure medium lead to changes in the length of the pipe 2. These changes in length are transmitted to a pointer 5 and displayed on a scale 6. When the scale 6 is appropriately calibrated, the pressure of the pressure medium can be read directly from the scale. The pointer 5 is articulated with its rear end to the lower end of the tube 2 and is pivotably mounted on an arm 7 of the housing 4.
In the embodiment according to FIG. 2, a pressure medium-tight housing 4 is provided, to which the pressure medium is fed via a line 1. The upper end of the tube 2 is in turn held on the housing 4. However, the pressure medium acts on a base at its lower end and leads to changes in the length of the pipe. These changes in length are transmitted by means of a rod 9 to a pointer 5 which, as in FIG.
The rod 9 is led out of the housing 4 through an opening, a seal preventing the escape of pressure medium without hindering the movements of the rod 9. The seal consists of a bellows 10 which is held at one end on the housing 4 and at its other end on a disk 8 on the rod 9. The opening in the housing 4 for the passage of the rod 9 has a cross-section which is significantly smaller than the area of the bottom on the tube 2. To transversely reinforce the tube 2 without hindering its ability to change length, a helical spring 11, which is arranged coaxially to the tube and which is mounted on the Pressure medium facing away from the inner surface of the tube 2 rests. The outer surface of the tube 2 facing the pressure medium is smooth.
If the pressure medium acts on the inside of the pipe 2 according to FIG. 1, a helical spring 11a arranged coaxially to the pipe can also be used according to FIG.
Both in the embodiment according to FIG. 2 and that according to FIG. 3, individual stiffening rings can be used instead of the helical spring.