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PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Messen von Gasdrücken in einem Kolbenkompressor, insbesondere für sehr hohe Drücke, dadurch gekennzeichnet, dass in einem den zu messenden Gasdruck enthaltenden Raum des Kompressorzylinders (21) ein hülsenförmiger Träger (2) mit einem darauf elektrisch isoliert angeordneten, druckabhängigen Widerstand (5) vorgesehen ist, der mit einem durch den Träger (2) hindurch sich erstreckenden und darin gasdicht befestigtem elektrischen Leiter (10) verbunden ist, und dass der Träger (2) gasdicht im Kompressorzylinder (21) befestigt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur gasdichten Befestigung des Leiters (10) im Träger (2) eine Lötverbindung (11) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) zu seiner gasdichten Befestigung mit einem Flansch (14) versehen ist, der an eine Schulter (16) im Kompressorzylinder gepresst wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (5) die Form einer Wicklung aus Manganindraht aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (5) bifilar ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus zwei Abschnitten (3,4) zusammengesetzt ist, von denen der eine den Widerstand (5) aufnimmt und der andere zur Befestigung im Kompressorzylinder (21) dient.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Wicklung (5) durch zwei Schlitze (8) in das Innere des die Wicklung (5) aufnehmenden Abschnitts (3) geführt und dort mit den Leiterenden verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötverbindung (11) zur Befestigung des Leiters im Träger (2) zugleich die beiden Abschnitte (3, 4) des Trägers fest verbindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, zum Bestimmen des Druckverlaufes in der Kammer einer Plungerdichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) in einer zum Plunger (20) achsparallelen Bohrung (28) des die Dichtung (27) enthaltenden Kammerringes (22,24) angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Gasdrücken in einem Kolbenkompressor, insbesondere für sehr hohe Drücke.
In Kolbenkompressoren für sehr hohe Drücke wird das zu verdichtende Gas, z.B. Äthylen, auf mehr als 2 000 bar verdichtet. Es besteht dabei das Bedürfnis, an bestimmten Stellen des Kompressorzylinders, z.B. im Bereich der Dichtung des Plungers, den zeitlichen Druckverlauf während des Saug- und Druckhubes zu bestimmen. Mit den bisher verwendeten Druckmesseinrichtungen wurden keine befriedigenden Ergebnisse erzielt, weil meistens dieEinbauabmessungen zu gross waren und damit die druckaufnehmenden Konstruktionsteile des Kompressors zu stark geschwächt werden und den grossen Wechseldrücken nicht mehr widerstehen können. Ausserdem war auch die Messgenauigkeit und die Lebensdauer bei den bisherigen Einrichtungen nicht befriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druck messvorrichtung zu schaffen, die insbesondere in Kolbenkompressoren für sehr hohe Drücke verwendbar ist, indem sie genügend kleine Abmessungen und zugleich eine ausreichende Messgenauigkeit sowie Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einem den zu messenden Gasdruck enthaltenden Raum des Kompressorzylinders ein hülsenförmiger Träger mit einem darauf elektrisch isoliert angeordneten, druckabhängigen Widerstand vorgesehen ist, der mit einem durch den Träger hindurch sich erstreckenden und darin gasdicht befestigtem elektrischen Leiter verbunden ist, und dass der Träger gasdicht im Kompressorzylinder befestigt ist. Durch die Verwendung eines auf einem hülsenförmigen Träger angebrachten, druckabhängigen Widerstandes lässt sich eine Messvorrichtung schaffen, deren Durchmesser unterhalb von 5 mm bleibt. Eine solche Vorrichtung beansprucht nur wenig Platz in den druckaufnehmenden Konstruktionsteilen des Kompressorzylinders. Zugleich liefert der druckabhängige Widerstand genügend genaue Messergebnisse, die sich auf elektrischem Wege auch gut verarbeiten lassen.
Die neue Messvorrichtung zeichnet sich auch durch eine grosse Lebensdauer bei grossen Wechseldrücken aus, die beispielsweise zwischen 1 000 bar, dem Saugdruck, und 2 500 bar, dem Enddruck, variieren.
Der druckabhängige Widerstand besteht nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus einer Wicklung aus Manganindraht, die zweckmässig als bifilare Wicklung auf dem hülsenförmigen Träger aufgebracht ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Druckfühler der Messvorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Teil eines Höchstdruckkompressors, der zur Aufnahme von Druckfühlern nach Fig. 1 eingerichtet ist und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
Gemäss Fig. 1 weist der als Ganzes mit 1 bezeichnete Druckfühler einen hülsenförmigen Träger 2 auf, der aus zwei Abschnitten 3 und 4 zusammengesetzt ist. Auf den in Fig. 1 linken Abschnitt 3 ist eine bifilare Wicklung 5 aus Manganindraht aufgewickelt, deren Enden 6 und 7 durch zwei axiale Schlitze 8 in das Innere des Abschnitts 3 geführt sind. Die den Abschnitt 3 umgebende Bohrung steht mit dem Raum in Verbindung, in dem der zu messende Druck herrscht.
Innerhalb des in Fig. 1 rechten Abschnitts 4 des Trägers 2 ist ein elektrischer Leiter 10 vorgesehen, der den hohlen Querschnitt des Abschnitts 4 auf dessen ganzer Länge ausfüllt. Im Bereich des dem Abschnitt 3 zugewendeten Endes des Abschnitts 4 ist der Leiter 10 durch eine Lötverbindung 11 mit dem Abschnitt 4 fest verbunden. Zugleich wird durch die Lötverbindung 11 auch eine feste Verbindung zwischen den beiden Abschnitten 3 und 4 hergestellt. Der Leiter 10 besteht aus einem Mantel aus rostfreiem Stahl, in dem zwei Drähte 12 und 13 untergebracht sind, die gegeneinander und gegen den Stahlmantel durch eingesintertes Aluminiumoxyd isoliert wie auch mechanisch gehalten sind. Die beiden Drähte 12 und 13 ragen etwas in den Trägerabschnitt 3 hinein und sind dort mit den Enden 6 bzw. 7 der Widerstandswicklung 5 durch Löten verbunden.
Der Abschnitt 4 weist an seinem dem Abschnitt 3 zugewendeten Ende eine flanschartige Verdickung 14 auf und ist an seinem anderen Ende mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Befestigungsmutter 15 versehen. Die in Fig. 1 rechte Stirnfläche des Flansches 14 dient im Zusammenwirken mit der Mutter 15 zum Befestigen des Druckfühlers 1, indem diese Stirnfläche gegen eine Schulter 16 einer den Druckfühler 1 aufnehmenden Bohrung 17 gepresst wird. Dabei bildet die erwähnte Stirnfläche des Flansches 14 zusammen mit der Schulter 16 eine metallische Dichtung, so dass kein unter höherem Druck stehendes Gas von der in Fig. 1 linken Seite des Druckfühlers zu dessen rechter Seite gelangen kann. Mit der Befestigungsmutter 15 wird eine Anfangspressung auf der Schulter 16 erzeugt, so dass auch eine Dichtung gegen den anfänglich wirkenden Druck besteht.
Mit steigendem Druck wird die Pressung selbsttätig erhöht und damit die metallische Dichtung gewährleistet.
Druckfühler, wie sie vorstehend beschreiben sind, sind ge
mäss Fig. 2 in den Druckkammerringen einer Plungerdichtung eingebaut. Der Plunger 20 ist gemäss Fig. 2 in einem Kompressorzylinder 21 hin und her bewegbar, wobei er während seiner nach rechts gerichteten Bewegung den Druckhub ausübt. An den Zylinder 21 schliessen sich mehrere, z.B. vier Druckkammerringe 22,23,24 und 25 an. Jeder dieser Druckkammerringe weist auf seiner dem Kompressionsraum abgewendeten Seite eine konzentrische Aussparung 26 auf, in der jeweils ein Paar an sich bekannte Dichtungsringe 27 untergebracht sind und auf dem Plunger gleiten. Die Druckkammerringe 22 und 24 weisen je eine axiale Bohrung 28 auf, die zur Aufnahme je eines Druckfühlers bestimmt sind, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
Die Bohrungen 28 sind gegenüber der vertikalen Mittelebene des Plungers um einen Winkel a versetzt, der beispielsweise 20 betragen kann.In gleicher Weise, jedoch bezüglich der Vertikalebene um den Winkel a zur anderen Seite hin versetzt, weisen auch die Druckkammerringe 23 und 25 je eine den Bohrungen 28 entsprechende Bohrung auf, in die ebenfalls ein Druckfühler untergebracht ist. Jede Bohrung 28 steht über eine radial nach innen gerichtete Nut 29 mit der zugehörigen Kammer 26 in Verbindung, so dass der Druckfüh ler dem Gasdruck in der betreffenden Kammer 26 ausgesetzt ist. Auf der der Nut 29 gegenüberliegenden Stirnfläche jedes Druckkammerringes ist eine radial nach aussen führende Nut 30 vorgesehen, durch die die Drähte des elektrischen Leiters des zugehörigen Druckfühlers nach aussen geführt werden.
In den Druckkammerringen 22 bis 24 sind axiale Nuten 31 vorgesehen, durch die die elektrischen Leiter der in den Kammerringen 25, 24 und 23 untergebrachten Druckfühler bis zu einer Öffnung 32 in einem den Zylinder 21 und die Druckkammerringe 22 bis 25 umgebenden Mantel 33 geführt werden. Durch die Öffnung 32 werden die elektrischen Leiter aller Druckfühler gemeinsam aus der Maschine herausgeführt und in nicht dargestellter Weise zu einem Messgerät sowie Mitteln zum Auswerten der Messergebnisse geführt.
Mit der Anordnung der Druckfühler nach Fig. 2 und 3 lässt sich der zeitliche Druckverlauf in jeder Kammer 26 ermitteln und damit die Funktionstüchtigkeit der betreffenden Dichtungsringe überwachen. Es ist auch möglich, Druckfühler gemäss Fig.
1 zum Messen des Gasdruckes im Kompressionsraum zu verwenden, indem im Zylinder 21 oder auch im nicht gezeichneten Zylinderdeckel eine den Druckfühler aufnehmende Bohrung vorgesehen wird. Anstatt in axialer Richtung könnten die Bohrungen 28 auch radial vorgesehen sein, obwohl beanspruchungsmässig die axiale Anordnung günstiger ist.
Anstelle des druckabhängigen Widerstandes in Form einer Drahtwicklung ist es auch denkbar, ihn in Form einer dünnen Schicht isoliert auf dem Träger 2 aufzubringen.
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PATENT CLAIMS
1. Device for measuring gas pressures in a piston compressor, in particular for very high pressures, characterized in that in a space of the compressor cylinder (21) containing the gas pressure to be measured, a sleeve-shaped carrier (2) with a pressure-dependent resistor arranged thereon in an electrically insulated manner ( 5) is provided which is connected to an electrical conductor (10) which extends through the carrier (2) and is fastened therein in a gastight manner, and that the carrier (2) is fastened in a gastight manner in the compressor cylinder (21).
2. Device according to claim 1, characterized in that a solder connection (11) is provided for the gas-tight attachment of the conductor (10) in the carrier (2).
3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier (2) for its gas-tight attachment is provided with a flange (14) which is pressed onto a shoulder (16) in the compressor cylinder.
4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the resistor (5) has the form of a winding made of manganese wire.
5. The device according to claim 4, characterized in that the winding (5) is bifilar.
6. The device according to claim 1, characterized in that the carrier (2) is composed of two sections (3,4), one of which receives the resistor (5) and the other is used for fastening in the compressor cylinder (21).
7. Device according to claims 4 and 6, characterized in that the ends of the winding (5) through two slots (8) in the interior of the winding (5) receiving section (3) and there are connected to the conductor ends.
8. Device according to claims 2 and 6, characterized in that the solder connection (11) for fastening the conductor in the carrier (2) at the same time firmly connects the two sections (3, 4) of the carrier.
9. The device according to claim 1, for determining the pressure profile in the chamber of a plunger seal, characterized in that the carrier (2) in a bore (28) axially parallel to the plunger (20) of the chamber ring (22, 24) containing the seal (27) ) is arranged.
The invention relates to a device for measuring gas pressures in a piston compressor, in particular for very high pressures.
In piston compressors for very high pressures, the gas to be compressed, e.g. Ethylene, compressed to more than 2,000 bar. There is a need at certain points on the compressor cylinder, e.g. in the area of the plunger seal to determine the pressure over time during the suction and pressure stroke. Satisfactory results have not been achieved with the pressure measuring devices used hitherto, because the installation dimensions were usually too large and the pressure-absorbing structural parts of the compressor are weakened too much and can no longer withstand the high alternating pressures. In addition, the measuring accuracy and the service life of the previous facilities were not satisfactory.
The invention has for its object to provide a pressure measuring device that can be used in particular in piston compressors for very high pressures by having sufficiently small dimensions and at the same time sufficient measuring accuracy and service life.
This object is achieved according to the invention in that a sleeve-shaped carrier with a pressure-dependent resistor arranged electrically insulated thereon is provided in a space of the compressor cylinder containing the gas pressure to be measured, which is connected to an electrical conductor extending through the carrier and fastened therein in a gas-tight manner , and that the carrier is attached gas-tight in the compressor cylinder. By using a pressure-dependent resistor attached to a sleeve-shaped carrier, a measuring device can be created whose diameter remains below 5 mm. Such a device takes up little space in the pressure-absorbing structural parts of the compressor cylinder. At the same time, the pressure-dependent resistance provides sufficiently precise measurement results that can also be easily processed by electrical means.
The new measuring device is also characterized by a long service life at high alternating pressures, which vary, for example, between 1,000 bar, the suction pressure, and 2,500 bar, the final pressure.
According to an advantageous development of the invention, the pressure-dependent resistor consists of a winding made of manganese wire, which is expediently applied as a bifilar winding on the sleeve-shaped carrier.
An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing. Show it:
1 is an axial section through the pressure sensor of the measuring device according to the invention,
Fig. 2 is an axial section through part of an ultra-high pressure compressor which is set up to accommodate pressure sensors according to Fig. 1 and
3 shows a section along the line III-III in FIG. 2.
1, the pressure sensor designated as a whole by 1 has a sleeve-shaped carrier 2, which is composed of two sections 3 and 4. A bifilar winding 5 made of manganese wire is wound onto the section 3 on the left in FIG. 1, the ends 6 and 7 of which are guided into the interior of section 3 through two axial slots 8. The bore surrounding section 3 communicates with the space in which the pressure to be measured prevails.
An electrical conductor 10 is provided within the right section 4 of the carrier 2 in FIG. 1, which fills the hollow cross section of the section 4 over its entire length. In the area of the end of section 4 facing section 3, conductor 10 is firmly connected to section 4 by a soldered connection 11. At the same time, a firm connection between the two sections 3 and 4 is also produced by the solder connection 11. The conductor 10 consists of a jacket made of stainless steel, in which two wires 12 and 13 are accommodated, which are insulated from one another and against the steel jacket by sintered-in aluminum oxide, and are also held mechanically. The two wires 12 and 13 protrude somewhat into the carrier section 3 and are connected there to the ends 6 and 7 of the resistance winding 5 by soldering.
The section 4 has at its end facing the section 3 a flange-like thickening 14 and is provided at its other end with a thread for receiving a fastening nut 15. The right end face in FIG. 1 of the flange 14, in cooperation with the nut 15, is used to fasten the pressure sensor 1 by pressing this end face against a shoulder 16 of a bore 17 receiving the pressure sensor 1. The mentioned end face of the flange 14 forms a metallic seal together with the shoulder 16, so that no gas under higher pressure can get from the left side of the pressure sensor in FIG. 1 to its right side. With the fastening nut 15, an initial pressure is generated on the shoulder 16, so that there is also a seal against the initially acting pressure.
As the pressure increases, the pressure increases automatically, thus ensuring the metallic seal.
Pressure sensors as described above are ge
2 installed in the pressure chamber rings of a plunger seal. According to FIG. 2, the plunger 20 can be moved back and forth in a compressor cylinder 21, wherein it exerts the pressure stroke during its movement to the right. Several, e.g. four pressure chamber rings 22,23,24 and 25. Each of these pressure chamber rings has on its side facing away from the compression space a concentric recess 26, in each of which a pair of sealing rings 27 known per se are accommodated and slide on the plunger. The pressure chamber rings 22 and 24 each have an axial bore 28, which are intended to receive a pressure sensor, which are not shown here for the sake of clarity.
The bores 28 are offset from the vertical center plane of the plunger by an angle a, which can be, for example, 20. In the same way, but offset from the vertical plane by the angle a to the other side, the pressure chamber rings 23 and 25 also each have one Bores 28 corresponding bore, in which a pressure sensor is also housed. Each bore 28 is connected to the associated chamber 26 via a radially inward groove 29, so that the pressure sensor is exposed to the gas pressure in the relevant chamber 26. Provided on the end face of each pressure chamber ring opposite the groove 29 is a groove 30 which leads radially outwards and through which the wires of the electrical conductor of the associated pressure sensor are guided outwards.
Axial grooves 31 are provided in the pressure chamber rings 22 to 24, through which the electrical conductors of the pressure sensors accommodated in the chamber rings 25, 24 and 23 are guided up to an opening 32 in a jacket 33 surrounding the cylinder 21 and the pressure chamber rings 22 to 25. Through the opening 32, the electrical conductors of all pressure sensors are led out of the machine together and, in a manner not shown, to a measuring device and means for evaluating the measurement results.
With the arrangement of the pressure sensors according to FIGS. 2 and 3, the temporal pressure profile in each chamber 26 can be determined and thus the functionality of the sealing rings in question can be monitored. It is also possible to use pressure sensors according to Fig.
1 to measure the gas pressure in the compression space by providing a bore for the pressure sensor in the cylinder 21 or in the cylinder cover (not shown). Instead of in the axial direction, the bores 28 could also be provided radially, although the axial arrangement is more favorable in terms of stress.
Instead of the pressure-dependent resistance in the form of a wire winding, it is also conceivable to apply it to the carrier 2 in the form of a thin layer in an insulated manner.