DD275171A3

DD275171A3 - VIBRATION-IMMEDIATE MEASURING SENSOR

Info

Publication number: DD275171A3
Application number: DD31021387A
Authority: DD
Inventors: Robert Eschrich; Guenther Focke
Original assignee: Bergmann Borsig Veb
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1990-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen schwingungsgedaempften Messfuehler mit stab- oder rohrfoermigem Schaft eines Messelementes als Sonde zur Erfassung von Temperaturen oder Druecken oder anderen Messgroessen stroemender Medien. Ziel und Aufgabe ist ein schwingungsgedaempfter Messfuehler, der kleinere Abmessungen, geringere Massen und einen reduzierten Herstellungsaufwand aufweist und dessen Eigenschwingungen gedaempft und die dynamischen Belastungen vermindert werden. Der erfindungsgemaesse Messfuehler ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft des Messelementes in einem gesonderten Daempfungs- oder Fuehrungsrohr mit Reibungsfuehrung und definiertem Festpunkt angeordnet und das Daempfungs- oder Fuehrungsrohr als tragendes Element in einer Durchfuehrung eingespannt ist. Fig. 1The invention relates to a vibration-damped Meßfuehler with rod or rohrfoermigem shaft of a measuring element as a probe for detecting temperatures or pressures or other measuring variables flowing media. The aim and task is a vibration-damped measuring sensor, which has smaller dimensions, lower masses and reduced production costs and whose natural vibrations are damped and the dynamic loads are reduced. The measuring sensor according to the invention is characterized in that the shaft of the measuring element is arranged in a separate dipping or guide tube with friction guide and defined fixed point and the dosing or guide tube is clamped as a load-bearing element in a feed-through. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen schwingungsgedämpften Meßfühler mit stab· oder rohrförmigem Schaft eines Meßelementes als Sonde zur Erfassung von Temperaturen oder Drücken oder anderen Meßgrößen strömender Medien.The invention relates to a vibration - damped sensor with a rod or tubular shaft of a measuring element as a probe for detecting temperatures or pressures or other measured variables of flowing media.

Characteristic of the known technical solutions

Meßfühler dieser Art, die in Durchführungen von Kanal- oder Rohrwänden eingespannt sind, werden statisch und dynamisch belastet. Die statische Belastung entsteht durch den Strömungswiderstand des Mediums, die dynamische Belastung durch erregte Eigenschwingungen. Hohe dynamische Belastungen, insbesondere im Resonanzfall, wenn Eigenfrequenz und Erregerfrequenz übereinstimmen, können zum Bruch des Meßfühlers führen. Zur Vermeidung von Schwingungsbrüchen werden bei herkömmlichen Ausführungen die Meßfühler bezüglich ihrer statischen Belastung stark überdimensioniert. Durch größere Durchmesser und Querschnitte der Meßfühler werden dabei die Festigkeitsreserven für die Schwingungsbelastung, die Steifigkeit und dio Eigenfrequenz erhöht und damit die Resonanzgefahr verringert.Sensors of this type, which are clamped in ducts of duct or pipe walls, are loaded statically and dynamically. The static load is caused by the flow resistance of the medium, the dynamic load by excited natural oscillations. High dynamic loads, especially in the case of resonance, if natural frequency and excitation frequency match, can lead to breakage of the probe. To avoid vibration fractures in conventional designs, the sensors are greatly oversized with respect to their static load. Larger diameters and cross sections of the sensors increase the stability reserves for the vibration load, the rigidity and the natural frequency and thus reduce the risk of resonance.

Größere Abmessungen der Meßfühler haben allerdings auch höhere Herstellungskosten und größere Strömungsverluste zur Folge. Von besonderem Nachteil sind aber große Querschnitte und entsprechend große Massen der Meßfühler bei der Temperaturmessung. So verursachen dickwandige Schutzrohre von Temperaturmeßelementen große zeitliche Verzögerungen bei der Meßwertaufnahme durch erhöhte Wärmeableitung nach außen und insbesondere durch eigene größere Wärmekapazität, so daß größere Fehler bei der Messung und folglich bei der Regelung und Kontrolle von veränderlichen Prozeßtemperaturen entstehen.However, larger dimensions of the probe also result in higher manufacturing costs and larger flow losses. Of particular disadvantage but are large cross-sections and correspondingly large masses of the probe in the temperature measurement. To cause thick-walled thermowells of Temperaturmeßelementen large time delays in the Meßwertaufnahme by increased heat dissipation to the outside and in particular by own larger heat capacity, so that larger errors in the measurement and consequently in the control and monitoring of variable process temperatures.

Zur Beseitigung dieses besonderen Nachteiles wurde eine Thormoelementanordnung zur Verwendung bei hohen Umgebungsdrücken gem. DE-OS 7.909692 vorgeschlagen, bei der das Meßelement auf der Außenfläche eines starken Stützkörpers angeordnet und so unmittelbar dem Strömungsmedium ausgesetzt ist. Das Bauvolumen, der Strömungswiderstand und Fertigungsaufwand werden aber bei dieser Ausführung nicht verringert.To overcome this particular drawback, a thormo-element assembly has been used for use at high ambient pressures. DE-OS 7.909692 proposed, in which the measuring element is arranged on the outer surface of a strong support body and thus exposed directly to the flow medium. The volume, the flow resistance and manufacturing costs are not reduced in this embodiment.

Object of the invention

Ziel dor Erfindung sind schwingungsgedämpfte Meßfühler, die kleinere Abmessungen und geringere Massen als vergleichbare ungedämpfte Ausführungen aufwoison und deren Herstellungsaufwand reduziert ist.Aim of the invention are vibration-damped sensors aufwoison the smaller dimensions and smaller masses than comparable undamped versions and their production cost is reduced.

Essence of the invention

Aufgabe dor Erfindung ist es, einen Meßfühler zur Erfassung von Temperaturen oder Drücken oder anderen Meßgrößen strömender Medien zu schaffen, bei dem durch Anwendung der Festkörperreibung die Eigenschwingungen gedämpft, die dynamischen Belastungen vermindert, die verursachten Strömungsverluste und insbesondere bei Temperaturmeßfühlern die zeitliche Verzögerung bei der Meßwertaufnahme roduziert werdon.The object dor invention is to provide a sensor for detecting temperatures or pressures or other measured variables flowing media, damped by applying the solid friction natural oscillations, the dynamic loads reduced, the flow losses caused and in particular with temperature sensors, the time delay in the Meßwertaufnahme are produced.

The object of the invention is achieved in that the shaft of the measuring element in a separate damping or Guide tube arranged with friction guide and defined fixed point and the damping or guide tube as

tragendes Element des Meßfühlers in einer Durchführung der das strömende Medium begrenzenden Wand eingespannt ist.supporting element of the probe is clamped in a passage of the flowing medium limiting wall.

According to a further feature of the invention, the friction guide are only at one end and the fixed point at the other end

des Dämpfungs- und Führungsrohres angeordnet und zwischen beiden ist ein berührungsfreier Ringspalt zwischen dem Schaft des Meßelementes und dem Dämpfun&srohr angebracht.arranged the damping and guide tube and between the two a non-contact annular gap between the shaft of the measuring element and the Dämpfun's pipe is attached.

According to another feature of the invention, the damping or guide tube in the friction guide one or more Longitudinal slots on. Furthermore, at the fixed point between the shank of the measuring element and the damping or guide tube and on the Clamping point of the damping or guide tube or the measuring element per one seal and / or one screw, Crimping, welding, soldering or adhesive connection arranged. By the probe according to the invention are damped by applying the solid state friction natural oscillations

und damit die dynamischen Belastungen der in strömenden Medien angeordneten Meßfühler gemindert. Die verursachtenand thus reduced the dynamic loads of the arranged in flowing media sensor. The caused

Flow losses and in particular the time delays in the Meßwertaufnahme by Temperatürmeßelemente

werden reduziert.are reduced.

The probe is further characterized by smaller dimensions, lower masses and rinon reduced Production cost compared to undamped versions. embodiment The invention will be explained in more detail in three embodiments. Show it:

Fig. 1: einen schwingungsgedämpften Meßfühler mit einem Temperaturmeßeloment als Meßelement im Schnitt Fig. 2: einen Wirkdruckgeber als schwingungsgedämpfte Anordnung von Meßelementen Im Schnitt Fig. 3: die Anordnung eines schwingungsgedämpften Mantelthermoelementes in einer Tendenzthermometerschaltung im Schnitt.1: a vibration-damped sensor with a Temperaturmeßeloment as a measuring element in section Fig. 2: a differential pressure transducer as vibration damped arrangement of measuring elements in section Fig. 3: the arrangement of a vibration-damped jacket thermocouple in a Tendenzthermometerschaltung in section.

De; in Fig. 1 im Schnitt dargestellte schwingungsgedämpfte Meßfühler betrifft ein Meßelement 1, ζ. Β. ein Temperaturmeßelement, das aus einem Dämpfungs· bzw. Führungsrohr 3 heraus direkt in das strömende Medium hineinragt. Der Festpunkt des Meßelementes 1 wird von einer mit Dichtung 4 versehenen Überwurfverschraubung 5 in der in der Wand 6 befestigten Durchführuno 7 gebildet. Durch einen Ringspalt 8 ist die Reibungsführung 9 auf den Kopfbereich des Meßelementes 1 begrenzt. In der Reibungsführung 9 sind zusätzlich Längsschlitze 10 angeordnet. Durch dimensioniertes Untermaß der Führungsbohrung im Dämpfungs- bzw. Führungsrohr 3 kann die schwingungsdämpfende Reibungswirkung der Anordnung beliebig dosiert werden. Die Reibung wird bei Biegeschwingungen wirksam, da sich bei Biegung das Meßelement 1 gegen das Dämpfungs- bzw. Führungsrohr 3 in der Reibungsführung 9 gegeneinander verschieben. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung zeigt einen Wirkdruckgeber. Am Staukörper 15 sind Pulsleitungen 14 angeordnet. Die Pulsleitunpen 14 und die Dämpfungs- bzw. Führungsrohre 3 sind an ihrem einen Ende mittels einer Schweißverbindung 13 fest verbunden und werden so mit einer Schneidringverschraubung 12 am Anschlußzapfen 11 des Deckels 16 befestigt. In Fig.3 wird die Anordnung eines schwingungsgedämpften »flinken" Meßelementes 1 gem. Fig. 1 gegen das eines „trägen" Temperaturmeßfühlers 17 herkömmlicher Bauart mit dickwandigem Schutzrohr geschaltet. Diese Anordnung liefert eine Thermospannung als Maß zeitlicher Temperaturänderungen im Strömungsmedium.de; in Fig. 1 in section shown vibration-damped sensor relates to a measuring element 1, ζ. Β. a temperature measuring element which protrudes out of a damping or guide tube 3 out directly into the flowing medium. The fixed point of the measuring element 1 is formed by a provided with a gasket 4 union 5 in the fixed in the wall 6 Durchführuno 7. Through an annular gap 8, the friction guide 9 is limited to the head region of the measuring element 1. In the friction guide 9 longitudinal slots 10 are additionally arranged. By dimensioned undersize of the guide bore in the damping or guide tube 3, the vibration-damping friction effect of the arrangement can be dosed arbitrarily. The friction is effective in bending vibrations, as move the measuring element 1 against the damping or guide tube 3 in the friction guide 9 against each other during bending. The arrangement shown in Fig. 2 shows a differential pressure transducer. At the bluff body 15 pulse lines 14 are arranged. The Pulsleitunpen 14 and the damping or guide tubes 3 are fixedly connected at one end by means of a welded joint 13 and are thus secured with a cutting ring 12 on the connecting pin 11 of the lid 16. 3 shows the arrangement of a vibration-dampened "fast" measuring element 1 according to FIG. 1 against that of a "sluggish" temperature sensor 17 of conventional design with a thick-walled protective tube. This arrangement provides a thermal voltage as a measure of temporal temperature changes in the flow medium.

Claims

1. Vibration-damped sensor with rod or tubular shaft of a measuring element as a probe for detecting temperatures or pressures or other measured variables flowing media, characterized in that the shaft (2) of the measuring element (1) in a separate damping or guide tube (3) arranged with friction guide (9) and defined fixed point and the damping or guide tube (3) is clamped as a supporting element of the probe in a passage (7) of the flowing medium limiting wall (6).

2. Vibration-damped Meßfüb'er according to claim 1, characterized in that the friction guide (9) only at one end and the fixed point at the other end of the damping or guide tube (3) are arranged and between both a non-contact annular gap (8) between the Shaft (2) of the measuring element (1) and the damping tube (3) is mounted.

3. Vibration-damped sensor according to claim 1 and 2, characterized in that the damping or guide tube (3) in the friction guide (9) has one or more longitudinal slots (10).

4. Vibration-damped sensor according to claim 1 to 3, characterized in that at the fixed point between the shaft (2) of the measuring element (1) and the damping or guide tube (3) and at the clamping point of the damping or guide tube (3) or the measuring element (1) is arranged in each case a seal (4) and / or each a screw, crimping, welding, soldering or adhesive connection.