CH647328A5

CH647328A5 - Messwertaufnehmer zur messung des inneren druckes in einem rohr.

Info

Publication number: CH647328A5
Application number: CH4458/80A
Authority: CH
Inventors: Peter Dipl-Ing Claassen; Helmut List; Rudolf Zeiringer
Original assignee: Hans List Dipl Ing Prof Dr Dr
Priority date: 1979-06-20
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1985-01-15
Also published as: IT8022879A0; GB2056076A; JPS5942250B2; DE3021919C2; DE3021919A1; FR2459464A1; JPS566131A; FR2459464B1; AT373393B; ATA436879A; IT1131359B; GB2056076B

Description

Die Erfindung betrifft einen Messwertaufnehmer zur Messung des inneren Druckes in einem Rohr mit zwei Gehäuseteilen, welche durch ein Verbindungselement gelenkig verbunden und mit einer Spannvorrichtung auf das Rohr aufklemmbar sind und zumindest je ein Messelement mit zweipoliger Ableitung der Messignale enthalten.

Bei solchen Messwertaufnehmern ist es bekannt, Messelemente zu verwenden, welche zum Ausgleich der durch Verlegung der Leitung bzw. durch Leitungsschwingungen hervorgerufenen Störsignale so im Messwertaufnehmer angeordnet sind, dass sich die aufgrund der Störungen in zwei gegenüberliegenden Messelementen hervorgerufenen Signale elektrisch kompensieren lassen.

Zur einfachen und jederzeit durchführbaren Montage und Demontage eines derartigen Messwert aufnehmers auf der Rohrleitung besteht sein Gehäuse aus zwei Teilen, die einseitig mit einem Verbindungselement gelenkig verbunden sind, so dass man ihn einfach über die Rohrleitung schieben und zuklappen kann. Das Festklemmen des Messwertaufnehmers auf der Rohrleitung erfolgt dann mittels einer Verschraubung oder eines Spann- bzw. Schnappverschlusses an der dem Verbindungselement gegenüberliegenden Seite.

5 Aufgrund der zum Auf klemmen auf die Rohrleitung erforderlichen Beweglichkeit der beiden Gehäuseteile des Messwertaufnehmers zueinander ist die zur Auswertung der von den Messelementen kommenden Messignale erforderliche Herausführung der Ableitung der Messelemente aus dem Gehäuse des Messie wertaufnehmers problematisch.

Man kann z. B. die Ableitungen der Messelemente jedes Gehäuseteiles zusammenfassen und mit einem Anschlussstecker oder einem fix angeschlossenen Kabel die Ableitung der Messsignale an jedem Gehäuseteil für sich durchführen. Eine weitere 15 Möglichkeit wäre es, an einem der beiden Gehäuseteile einen Anschlussstecker oder ein fix angeschlossenes Kabel vorzusehen, wobei die Vebindung mit den Ableitungen des zweiten Gehäuseteiles durch ein am Messwertaufnehmer angebrachtes, möglichst kurzes Verbindungskabel hergestellt wird. Es muss 20 dabei dafür gesorgt sein, dass es beim Auf- und Zuklappen der beiden Gehäuseteile des Messwertaufnehmers zu keiner Beschädigung dieses kurzen Verbindungskabels kommen kann.

Beide aufgezeigten Möglichkeiten resultieren in einer Erhöhung von Gewicht und Volumen des Messwertaufnehmers, da 25 entweder zwei jeweils zweipolige Anschlussstecker oder separate, elektrisch isolierend und zugentlastend ausgebildete Durchführungen der Anschlusskabel durch das Gehäuse des Messwertaufnehmers erforderlich sind. Da jedoch gerade die Kleinheit und das geringe Gewicht von Messwertaufnehmern der genann-30 ten Art zur Verminderung von Störsignalen entscheidend beitragen , sind beide Möglichkeiten für die Ableitung der Messignale nicht besonders geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herausführung der Messsignale aus Messwertaufnehmern der genannten Art auf einfa-35 che, betriebssichere, platz-, gewicht- und volumensparende Weise und ohne zusätzliches Verbindungskabel zwischen den beiden Gehäuseteilen durchzuführen.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zumindest ein Pol jeder Ableitung mit einem gegenüber dem anderen Pol 40 elektrisch isolierten Teil des Verbindungselementes elektrisch leitend verbunden ist und das Verbindungselement Anschlüsse zur Weiterleitung der Messignale aufweist. Hierbei kann der andere Pol direkt mit dem Rohr in Verbindung stehen. Durch die Verbindung der Pole jedes Messelementes mit den entsprechen-43 den Polen des im anderen Gehäuseteil gegenüberliegenden Messelementes ist es auf einfache Weise möglich, die elektrische Kompensation der Störsignale bereits innerhalb des Messwertaufnehmers durchzuführen und damit die getrennte, jeweils zweipolige Herausleitung der Messignale aus den beiden Gehäu-50 seteilen durch eine zusammengefasste, nunmehr insgesamt zweipolige Herausleitung des bereits störungskompensierten Messi-gnales aus dem Messwertaufnehmer zu ersetzen.

In einer Ausführung der Erfindung ist es möglich, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem einen Pol jeder 55 Ableitung und dem Verbindungselement aus Kontaktbügeln besteht. Diese Kontaktbügel umgreifen einerseits das Verbindungselement der beiden Gehäuseteile schalenförmig und liegen andererseits so im Gehäuse, dass sie den entsprechenden Pol der Ableitung am Messelement sicher kontaktieren. Auf diese Weise so ist eine einfache elektrisch leitende Verbindung ohne zusätzlichen Montageaufwand gewährleistet.

Zumindest der eine der mit einem Pol der Ableitung verbundenen Teile des Verbindungselementes kann, nach einerweiteren Ausführung der Erfindung, einen Anschlussstecker, z. B. einen 65 Flachstecker, aufweisen. Durch diesen am Verbindungselement befestigten Anschlussstecker wird der konstruktive Mehraufwand für die Herausleitung der Messignale aus dem Messwertaufnehmer gering gehalten.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann der eine Teil des Verbindungselementes aus einem in den beiden Gehäuseteilen gelagerten elektrisch leitenden Bolzen bestehen, der die gelenkige Verbindung der Gehäuseteile herstellt. Diese einfache Ausführung der gelenkigen Verbindung der beiden Gehäuseteile sichert auch eine einfache und sichere Weiterleitung der Messsignale.

Das Verbindungselement kann gemäss einer anderen Ausführung der Erfindung, einen Anschlussteil aufweisen, welcher mit dem anderen Pol jeder Ableitung elektrisch leitend verbunden und gegenüber dem Bolzen elektrisch isoliert ist.

Der eine Pol der Ableitung ist mit dem Bolzen elektrisch leitend verbunden, wobei aber nun das Verbindungselement einen gegenüber dem Bolzen elektrisch isolierten Anschlussteil aufweist, über den die Zusammenfassung und gemeinsame Herausführung des anderen Poles der Messignale erfolgt. Dies ermöglicht die einfache Ausnutzung des Vorteiles der elektrischen Kompensation der auftretenden Störsignale bereits innerhalb des Messwertaufnehmers und der dadurch möglichen zusammengef assten Herausführung der Messignale beider Gehäuseteile, auch wenn der Messwertaufnehmer auf lackierten bzw. elektrisch nichtleitenden Rohrleitungen verwendet wird.

Entsprechend einer weiteren Ausführung der Erfindung kann der andere Pol jeder Ableitung mittels scherenartig beweglicher Kontaktlaschen mit dem Anschlussteil elektrisch leitend verbunden sein. Dadurch ist eine dauerhafte Kontaktierung des anderen Poles der Ableitung zum Anschlussteil auch nach oftmaligem Auf- und Zuklappen des Messwertaufnehmers gewährleistet.

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung kann der Anschlussteil als erster Kontakt und das Ende des Bolzens als zweiter Kontakt einer zweipoligen Anschlussbuchse ausgeführt sein. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass nun das Verstärkerkabel nur einen einzigen Stecker aufzuweisen hat und im Zusammenwirken mit der Anschlussbuchse eine einfache und sichere elektrisch leitende Verbindung vom Messelement zum Verstärker gewährleistet ist.

Die beiden Gehäuseteile des Messwertaufnehmers können im weiteren aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere Kunststoff bestehen und vorzugsweise im Spritzguss hergestellt sein. Dadurch ist erstens die gegenseitige Isolation der verschiedenen im Gehäuse untergebrachten Ableitungen unproblematisch und zweitens die Herstellung des Messwertaufnehmers einfach und kostengünstig möglich. Die zum sicheren Funktionieren von Messwertaufnehmern der genannten Art erforderlichen geringen Anpresskräfte sind durch diese Kunststoff-Spritzgussteile leicht zu bewältigen.

Die Kontaktbügel, welche die elektrisch leitende Verbindung, zwischen der Ableitung des einen Poles am Messelement und dem Bolzen darstellen, können gemäss einer weiteren Ausführung der Erfindung in die Gehäuseteile integriert, vorzugsweise mit eingespritzt sein. Dies dient ebenfalls auf der einen Seite zur Vereinfachung der Herstellung des Messwertaufnehmers und auf der anderen Seite zur Gewährleistung einer festen Anordnung der Kontaktbügel im Gehäuse, was eine sichere Übertragung der Messignale von den Messelementen auf den Bolzen ermöglicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Messwertaufnehmers mit einpoliger Ableitung der Messignale über den Bolzen des Verbindungselementes,

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Geber in aufgeklapptem Zustand,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Messwertaufnehmers mit zweipoliger Ableitung der Messignale über den Bolzen des Verbindungselementes, wobei dieser Flachstecker aufweist,

Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Messwert aufnehmer in aufgeklapptem Zustand,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Messwertaufnehmers mit zwei647 328

poliger Ableitung über das Verbindungselement, wobei dieses eine zweipolige Anschlussbuchse aufweist und

Fig. 6 den in Fig. 5 dargestellten Messwertaufnehmer in aufgeklapptem Zustand.

Das Gehäuse 1 des Messwertaufnehmers besteht aus den beiden Gehäuseteilen 2 und 3, welche zur leichten Anbringbar-keit an der nicht dargestellten Rohrleitung auf der einen Seite mittels des Verbindungselementes 4, welches den Bolzen 4' aufweist, gelenkig verbunden und an der anderen Seite mit einer nicht dargestellten Spannvorrichtung versehen sind, welche es ermöglicht, eine Kraft in Richtung der Pfeile 5 aufzubringen und somit die beiden Gehäuseteile 2 und 3 fest auf die Rohrleitung aufzuspannen. Die Messelemente 6 und 7 sind dabei so in den Gehäuseteilen 2 und 3 angeordnet, dass sie im auf geklemmten Zustand die Rohrleitung jeweils etwa halbkreisförmig umschlies-sen und bei geschlossener Spannvorrichtung, also bei wirkender Spannkraft in Richtung der Pfeile 5, von den elastischen Stützelementen 8 und 9 auf die Rohrleitung gepresst werden, womit eine reibschlüssige Übertragung von Deformationen der Rohroberfläche auf die Messelemente 6 und 7 gewährleistet ist. Die halbkreisförmigen Ausnehmungen 10,11,12 und 13 in den beiden Gehäuseteilen 2 und 3 sind dabei so ausgebildet, dass sie die Rohrleitung im aufgeklemmten Zustand des Messwertaufnehmers fest einspannen und damit die von den elastischen Stützelementen 8 und 9 auf die Messelemente 6 und 7 ausgeübte Anpresskraft gegenüber der Rohrleitung von der in Richtung der Pfeile 5 wirkenden Spannkraft unabhängig machen. Weitersist dadurch gesichert, dass der gesamte Messwertaufnehmer fest auf der Rohrleitung sitzt und somit Vibrationen der Rohrleitung vom Gehäuse 1 mitgemacht werden und das Messignal praktisch nicht verändern.

Die Messelemente 6 und 7 können z.B. aus piezoelektrischen Folien bestehen, wobei nach dem bekannten Piezoprinzip bei Zug-Druckänderungen elektrische Ladungen an der Folienoberfläche entstehen, welche über beidseitig auf die Folie aufgedampfte elektrisch leitende Kontaktschichten zweipolig abgeleitet und entsprechend weiterverarbeitet werden. Es ist aber auch möglich, kapazitiv messende Folien einzusetzen; dabei besteht die Folie aus mindestens zwei Elektrodenschichten und einer diese trennenden elastischen Isolierschicht, welche zusammen einen Kondensator bilden. Als eine Elektrode kann aber auch die Rohrleitung selbst verwendet werden. Eine Umfangsände-rung der Rohrleitung bewirkt eine Abstandsänderung der Elektroden, so dass die Kapazität des Kondensators geändert wird, was die Umsetzung der Druckänderung in ein Messignal ermöglicht.

Gemäss Fig. 2 werden nun die äusseren Pole 14, also die im aufgeklemmten Zustand weiter von der Rohrleitung entfernten elektrisch leitenden Kontaktschichten der Messelemente 6 und 7, über die Kontaktbügel 16 und 17 mit dem Bolzen 4' elektrisch leitend verbunden. Der Bolzen 4' weist an einem aus dem Gehäuse 1 ragenden Ende einen Flachstecker 19, welcher als Anschluss für das nicht dargestellte Verbindungskabel zum Verstärker ausgebildet ist, auf.

Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 bestehen aus Kunststoff-Spritzguss. Es ist dadurch auf einfache Weise möglich, die inneren, also im aufgeklemmten Zustand näher an der Rohrleitung liegenden Pole 15 der j eweils zweipoligen Ableitung direkt über die Rohrleitung, auf welcher der Mess wertaufnehmer aufgeklemmt ist, herauszuführen, da der mit den äusseren Polen 14 verbundene Bolzen 4' durch das Gehäuse 1 aus Kunststoff gegen die Rohrleitung elektrisch isoliert ist.

Um auch bei Messwertaufnehmern, welche zur Verwendung an lackierten bzw. elektrisch nichtleitenden Rohroberflächen vorgesehen sind, eine einfache und sichere Herausleitung der Messignale zu ermöglichen, ist, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, der innere Pol 15 jedes der beiden Messelemente 6 und 7 mit einer elektrisch leitenden Schutzfolie 20, die z. B. aus

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

647 328 4

Kupfer-Beryllium bestehen kann, versehen. Jede dieser Schutz- Zwischenring 30 auf und ist als erster Kontakt 26 und das Ende folien 20 ist mittels einer Ableitzunge 21 mit einer Kontaktlasche des Bolzens 4' als zweiter Kontakt 27 der zweipoligen Anschluss-22,22' verlötet. Die auf dem Bolzenende sitzende Isolierhülse 23 buchse 24 gestaltet. Die Verbindung der äusseren Pole 14, der trägt sowohl die ausserhalb des Gehäuses 1 liegenden Kontaktla- Messelemente 6 und 7 mit dem Bolzen 4' erfolgt wieder über sehen 22,22' als auch einen hier als Flachstecker ausgebildeten 5 Kontaktbügel 16 und 17'. Die mit den inneren Polen 15 der Anschlussteil 18 und sorgt für die elektrische Isolierung dieser Messelemente 6 und 7 in Kontakt stehenden Schutzfolien 20 mit den inneren Polen 15 der Ableitung verbundenen Teile weisen verlängerte Ableitlaschen 29 auf, welche in den beiden gegenüber dem Bolzen 4'. Dieser ist auf die schon im Zusammen- Gehäuseteilen 2 und 3 so geführt sind, dass sie mit dem ersten hang mit den Fig. 1 und 2 beschriebene Weise über die Kontakt- Kontakt 26 der zweipoligen Anschlussbuchse 24 elektrisch lei-bügel 16 und 17 mit dem äusseren Pol 15 jedes der Messelemente io tend in Verbindung stehen.

6 und 7 verbunden und trägt an dem der Isolierhülse 23 gegen- Durch die elektrisch leitende Verbindung der entsprechenden

überliegenden Ende ebenfalls einen Flachstecker 19. Pole der sich im aufgeklemmten Zustand gegenüberliegenden

Das Verbindungselement 4 des in den Fig. 5 und 6 dargestell- Messelemente bereits vor der endgültigen Herausleitung der ten Ausführungsbeispieles ist an einer Seite als Teil einer zweipo- Messignale aus dem Messwertaufnehmer ist also auch bei den ligen Anschlussbuchse 24 für das nicht dargestellte Verbindungs- 15 Ausführungen nach den Fig. 3 bis 6 die Kompensation von aus kabel zum Verstärker ausgebildet. Der mittels der Isolierhülse 25 Verbiegungen und Schwingungen der Leitung resultierenden und dem Isolierring 28 gegenüber dem Bolzen 4' elektrisch Störsignalen bereits im Messwertaufnehmer gewährleistet und isolierte Anschlussteil 18 weist gegenüber dem Gehäuse 1 einen eine einfache Weiterleitung der Messignale gesichert.

M

2 Blatt Zeichnungen

Claims

647 328 PATENTANSPRÜCHE

1. Messwertaufnehmer zur Messung des inneren Druckes in einem Rohr, mit zwei Gehäuseteilen, welche durch ein Verbindungselement gelenkig verbunden und mit einer Spannvorrich-tung auf das Rohr aufklemmbar sind und zumindest je ein Messelement mit zweipoliger Ableitung der Messignale enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pol (14) jeder Ableitung mit einem gegenüber dem anderen Pol (15) elektrisch isolierten Teil des Verbindungselementes (4) elektrisch leitend verbunden ist und das Verbindungselement (4) Anschlüsse zur Weiterleitung der Messignale aufweist.

2. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem einen Pol (14) jeder Ableitung und dem Verbindungselement (4) aus Kontaktbügeln (16,17) besteht.

3. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der eine der mit einem Pol der Ableitung verbundenen Teile des Verbindungselementes (4) einen Anschlussstecker (19), z. B. einen Flachstecker, aufweist.

4. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil des Verbindungselementes aus einem in den beiden Gehäuseteilen (2,3) gelagerten elektrisch leitenden Bolzen (4') besteht, der die gelenkige Verbindung der Gehäuseteile herstellt.

5. Messwertaufnehmer nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) einen Anschlussteil (18) aufweist, welcher mit dem anderen Pol (15) jeder Ableitung elektrisch leitend verbunden und gegenüber dem Bolzen (4') elektrisch isoliert ist.

6. Messwertaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Pol (15) jeder Ableitung mittels scherenartig beweglicher Kontaktlaschen (22,22') mit dem Anschlussteil (18) elektrisch leitend verbunden ist.

7. Messwertaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussteil (18) als erster Kontakt (26) und das Ende des Bolzens (4') als zweiter Kontakt (27) einer zweipoligen Anschlussbuchse (24) ausgeführt ist (Fig. 5 und 6).

8. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (2,3) aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere Kunststoff, bestehen und vorzugsweise im Spritzguss hergestellt sind.

9. Messwertaufnehmer nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbügel (16,17) in die Gehäuseteile (2, 3) integriert, vorzugsweise mit eingespritzt sind.

10. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Pol (15) direkt mit dem Rohr in Verbindung steht.