DE102011011814B4 - Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät und korrespondierendes Überwachungs- und Signalgerät - Google Patents

Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät und korrespondierendes Überwachungs- und Signalgerät Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sollwertvorgabeeinrichelches mindestens eine solche Sollwertvorgabeeinrichtung (10) umfasst. Die Sollwertvorgabeeinrichtung (10) umfasst mindestens ein Federelement (16) und eine Einstelleinrichtung (14), über welche eine wirksame Federkraft des Federelements (16) zur Vorgabe eines Sollwertes einstellbar ist, wobei das mindestens eine Federelement (16) mit einem Messwertübertrager (30) mechanisch gekoppelt ist und ein Gegenmoment gegen einen von dem Messwertübertrager (30) übertragenen Messwert einer physikalischen Größe erzeugt. Um einen nahezu bewegungsfreien und reibungsfreien Schaltvorgang bei Erreichen eines vorgegebenen Sollwerts zu ermöglichen, ist ein mit dem mindestens einen Federelement (16) gekoppelter beweglicher Anschlagbereich (32) mit einem ersten Anschlag (34) und einem zweiten Anschlag (36) vorgesehen, welche eine gemeinsame Kraftwirkungsachse (11.1) aufweisen, welche senkrecht zu einer Stützachse (24.3) eines ortsfesten Anschlagelements (24) verläuft, an welchem in Abhängigkeit vom aktuellen Messwert der physikalischen Größe der erste Anschlag (34) oder der zweite Anschlag (36) anliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, und ein korrespondierendes Überwachungs- und Signalgerät mit mindestens einer solchen Sollwertvorgabeeinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik sind mechatronische Signalglieder für die Detektion von physikalischen Messgrößen bekannt, die vorzugsweise in der modernen Prozess- und Automatisierungstechnik eingesetzt werden. Speziell in hoch sensiblen, kostenintensiven und vor allem sicherheitsrelevanten Prozessen der erzeugenden und verarbeitenden Industrie sind messumformende Signalglieder von höchster Genauigkeit und Langzeitstabilität erforderlich. Für die physikalischen Messgrößen Druck, Kraft, Gewicht, Masse, Moment, Dichte, Länge, Füllstand, Temperatur, Durchfluss usw. werden neben der reinen elektronischen Messung, diverse mechanische Messgrößenumformer angeboten, welche auf verschiedensten Messprinzipien beruhen.
  • Ein heute noch, aus Gründen der geringen Herstellkosten, am weitesten verbreitete binäre Signalglied für die Detektion von Druck, Kraft und Dichte ist das einfache Kontaktmanometer. Hierbei werden die Kontakte durch Umsetzung der einwirkenden Kraft in messgrößenproportionale Wegänderungen gewandelt und betätigt. Die Signalglieder können aufgrund der mäßigen bis geringen Stellkräfte der eingesetzten Sensorglieder und deren Übersetzung, in der Regel werden Bourdon- oder C-Rohrfedern verwendet, nur als einfache Kontakthebel, Kontakthebel mit Magnetverstärkung, induktive Systeme oder Reedschalter ausgeführt sein.
  • Diese Systeme sind auf ihren Kräftebereich (Messbereich) und Anzahl der zu bedienenden Signalglieder äußerst eng beschränkt. Aufgrund ihrer Unzuverlässigkeit – große Messungenauigkeit und Hysterese – sind sie nur bedingt in sensible und sicherheitskritische Regelkreise einsetzbar. Sicherheitsrelevante Schaltelemente wie Druck-, Kraft- oder Dichtewächter arbeiten in der Regel mit anderen Sensorgliedern. Zum Teil werden Konstruktionen mit Kolben eingesetzt. Ein solcher Kolben wird beispielsweise nach der druckbeaufschlagten Fläche berechnet und über unterschiedlichste Dichtungs- und Gleitsysteme an den Prozess angebunden. Bedingt durch die Eindichtung des Kolbens, ist eine entsprechende Kraft erforderlich, um den Kolben aus seiner Ruhelage zu bewegen. Diese Losbrechkraft ist bedingt durch die variable Einbaulage und der Prozess- und Umgebungstemperatur nicht gleichmäßig mit Sicherheit zu bestimmen. Zudem erfordert die Losbrechkraft Energie, welche schon für die Umsetzung eines binären Ausgabegliedes benötigt werden könnte. Die meist aus Elastomeren gefertigten Dichtungen, sind zudem den Einflüssen des Mess- oder Übertragungsmediums ausgesetzt und führen zwangsläufig zu Ausfällen hervorgerufen durch Diffusion, Versprödung oder undefinierten Klemmkräften.
  • Eine weitere gebräuchliche Form der Übertragung auf binäre Signalglieder ist das Membranfedersystem. Es ist hoch sensibel, verfügt aber über wenig Stellkraft. Soll die Stellkraft verstärkt werden, ist dies nur mit Hilfe mechanischer Getriebe möglich. Ebenfalls ist eine hohe Überlastbarkeit des Sensorgliedes nur konstruktiv aufwändig zu lösen.
  • Die praktikabelste Lösung direkte Kraft aus dem Messprozess in ein binäres Signal zu wandeln, ist der Einsatz eines tiefgewellten, dünnwandigen Rohres – auch Federbalg oder Faltenbalg genannt. Bisherige Lösungen der Kraftumsetzung erfordern ebenfalls ein Getriebe in Form von Zahnrädern oder Hebeln und sind dadurch nicht reibungsfrei. Bei den bisher auf dem Markt vorhandenen Regelgeräten wirkt jeweils ein Balgsystem auf ein frei einstellbares Signalglied. Generell ist zu erwähnen, dass bedingt durch das relativ dünnwandige, weiche Sensormaterial, eine Kompensation bzw. Gegenkraft, z. B. durch geeignete Federsysteme, das elastische Verhalten des Balgsensors kompensieren muss. Die direkte Kopplung aus Feder und Balg lässt sich bisher nicht oder nur äußerst umständlich und kostenintensiv auf den gewünschten Sollwert einstellen. Mess- bzw. Einstellfehler sowie Schock- und Vibrationsempfindlichkeit sind deren Folge.
  • Bei allen vorbeschriebenen Messverfahren kommt es zur Interpolation der Messwerte gegenüber dem tatsächlichen IST-Wert, hervorgerufen durch Übersetzungsfehler, Festkörperreibung, Verbiegung/Verwindung und unvorhersehbare Weg- und Richtungsänderung der Sensorglieder. Ungenauigkeit, Trägheit, Verschleiß und Energieverlust sind die Resultate der äußeren Reibung. Die elektrische Anbindung der Signalglieder an die prozessseitig entsprechende elektrische Schnittstelle erfolgt üblicherweise über freie Verdrahtung.
  • In der Auslegeschrift DT 21 38 783 B2 wird beispielsweise ein Druckschaltgerät beschrieben. Das beschriebene Druckschaltgerät umfasst mindestens einen Druckbalg und mindestens einen elektrischen und/oder pneumatischen Kontaktgeber. Eine Stirnfläche des mindestens einen Druckbalgs liegt an einem ortsfesten Mittelstück an und die andere Stirnfläche wird durch eine Stirnplatte abgedichtet. Das ortsfeste Mittelstück ist mit Bohrungen zur Zuführung des Druckmediums in den Druckbalg versehen. Die Stirnplatte des Druckbalgs ist an einem Hebel befestigt, dessen eines Endstück mittels eines am Mittelstück befestigten Federstahlbandes schwenkbar und dessen anderes Endstück mittels eines Federelementes bewegbar gehaltert ist. Zudem ist durch den Hebel mindestens einer der Kontaktgeber betätigbar.
  • In der Patentschrift DE 39 08 596 C2 ist eine Einrichtung zum Übertragen einer Stellposition eines Sollwertgebers auf eine Stellposition eines eine Leistung einer Antriebsmaschine bestimmenden Stellelements beschrieben. Die beschriebene Einrichtung weist einen Stellmotor umfassende elektromechanische Übertragungsmittel auf, wobei das Stellelement von dem Sollwertgeber mechanisch entkuppelt ist, wobei ein Zwischenstück sowie mindestens eine auf das Zwischenstück und auf das Stellelement einwirkende Feder zur Erzeugung einer einen Anschlag des Stellelementes gegen eine Anschlagstelle des Zwischenstücks verspannenden Koppelkraft und zur Erzeugung einer das Zwischenstück gegen einen Ruhestellungsanschlag rückstellenden Rückstellkraft vorgesehen sind, wobei das Stellelement zusammen mit dem Zwischenstück durch den Stellmotor entgegen der Rückstellkraft von dem Ruhestellungsanschlag aus in eine Verstellrichtung und der Anschlag des Stellelements entgegen der Koppelkraft von der Anschlagstelle des Zwischenstücks aus in entgegengesetzte Verstellrichtung bewegbar sind.
  • In den Patentschriften DE 42 03 367 C2 und DE 34 12 318 C2 wird jeweils ein Sollwertgeber einer Einrichtung zum Einstellen einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs beschrieben. Die beschriebenen Sollwertgeber umfassen jeweils eine Hülse, in welcher ein Kolben verschiebbar gelagert ist. Der Kolben ist mit mindestens einem radial bewegbaren Reibelement verbunden, dessen Reibfläche an der Hülseninnenwand reibt und welches durch die auf den Kolben ausgeübte Kraft und eine Rückstellkraft gegenüber dem Kolben bewegt wird.
  • In der Patentschrift DE 37 44 085 C2 wird ein hydraulischer Mehrfachteleskopzylinder mit einem Ventil zur Hubsteuerung beschrieben. Im Mehrfachteleskopzylinder ist eine Hubweg-Übertragungseinrichtung angeordnet, welche einerseits mit dem einen Ende des Mehrfachteleskopzylinders und andererseits mit einem drehfest am anderen Ende des Mehrfachteleskopzylinders gelagerten Hubweg-Positionsgeber verbunden ist, welcher das Ventil steuert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein nahezu bewegungsfreier und reibungsfreier Schaltvorgang bei Erreichen eines vorgegebenen Sollwerts ermöglicht wird, sowie ein korrespondierendes Überwachungs- und Signalgerät anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Überwachungs- und Signalgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Weitere die Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.
  • Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung unabhängig vom aktuellen Messwert der physikalischen Größe einen stationären Zustand aufweisen und entweder mit einem ersten Anschlag oder mit einem zweiten Anschlag an einem ortsfesten Anschlagelement anliegen. Nur wenn der über den Messwertübertrager vermittelte aktuelle Messwert den über das mindestens eine Federelement eingestellten Sollwert erreicht, findet ein kurzer dynamischer Übergang zwischen den beiden Anschlägen statt, wobei sich die Übergangsbewegung im Bereich von ca. 0,15 mm abspielt. Durch die gemeinsame Kraftwirkungsachse des mindestens einen Federelements und dem ersten Anschlag und zweiten Anschlag, welche senkrecht zu einer Stützachse des ortsfesten Anschlagelements verläuft, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine nahezu reibungsfreie Umschaltbewegung ohne Biegemomente und/oder Verschleiß. Des Weiteren ergibt sich durch die gemeinsame Kraftachse mit dem Federelement eine spielfreie Sollwertvorgabe, die eine beliebige Einbaulage der Sollwertvorgabeeinrichtung erlaubt.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Messverfahren kommt es aufgrund der äußeren Reibung zu Ungenauigkeit, Trägheit, Verschleiß und Energieverlust. Da Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nahezu reibungsfrei arbeiten, können die genannten Nachteile in vorteilhafter Weise vermieden werden und ein extrem hoher Sicherheitsfaktor in Punkto Zuverlässigkeit, Langlebigkeit, Genauigkeit und Ausfallsicherheit erzielt werden.
  • Eine erfindungsgemäße Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät umfasst mindestens ein Federelement und eine Einstelleinrichtung, über welche eine wirksame Federkraft des Federelements zur Vorgabe eines Sollwertes einstellbar ist, wobei das mindestens eine Federelement mit einem Messwertübertrager mechanisch gekoppelt ist und ein Gegenmoment gegen einen von dem Messwertübertrager übertragenen Messwert einer physikalischen Größe erzeugt. Erfindungsgemäß ist ein mit dem mindestens einen Federelement gekoppelter beweglicher Anschlagbereich mit einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag vorgesehen, welche eine gemeinsame Kraftwirkungsachse aufweisen, welche senkrecht zu einer Stützachse eines ortsfesten Anschlagelements verläuft, an welchem in Abhängigkeit vom aktuellen Messwert der physikalischen Größe der erste Anschlag oder der zweite Anschlag anliegt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung liegen der erste Anschlag und der zweite Anschlag jeweils über einen Punktkontakt am ortsfesten Anschlagelement an, wobei am ersten Anschlag und/oder am zweiten Anschlag ein Betätigungselement angeordnet ist, über welches ein korrespondierendes elektrisches und/oder pneumatisches Signalelement betätigbar ist. Die Anschläge können vorzugsweise als polierte VA-Kugelköpfe ausgeführt werden, welche jeweils auf einer geschliffenen und gehärteten VA-Abstützfläche des ortsfesten Anschlagelements nahezu reibungsfrei abrollen. Das Betätigungselement kann beispielsweise als Schraubkappe ausgeführt sein, was eine einfach Justierung des Schaltpunktes des Signalelements ermöglicht.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung ist das mindestens eine Federelement zwischen einer ersten Federaufnahme und einer zweiten Federaufnahme angeordnet, wobei eine drehbar gelagerte Federspindel zur Einstellung einer Federvorspannung auf die erste Federaufnahme wirkt. Das mindestens eine Federelement ist spannungslos gewickelt und ermöglicht eine einfache und schnelle Sollwertvorgabe.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung ist das mindestens eine Federelement über die zweite Federaufnahme fest mit dem Messwertübertrager verbunden, so dass eine sichere Übertragung des aktuellen Messwertes auf die Sollwertvorgabeeinrichtung gewährleistet ist. So kann die zweite Federaufnahme beispielsweise fest mit dem Messwertübertrager vernietet werden.
  • In alternativer Ausgestaltung der Sollwertvorgabeeinrichtung kann das mindestens eine Federelement über die zweite Federaufnahme in einem Verschiebedurchbruch verschiebbar mit dem Messwertübertrager verbunden werden, wobei eine eingestellte Verschiebeposition im Verschiebedurchbruch über ein Konterelement festlegbar ist. Dies ermöglicht eine Veränderung der Übersetzung und wirksamen Kraft durch eine Hebelarmumlenkung, so dass die Sollwertvorgabeeinrichtung an verschiedene Anwendungsfelder angepasst werden kann. Durch das Verschieben der Sollwertvorgabeeinrichtungen ergibt sich eine rasche und direkte Veränderung des Übersetzungsverhältnisses nach plus oder nach minus zwischen dem Messwert, einer Sollwertanzeige und der Sollwertvorgabeeinrichtung. Dies ermöglicht einen in manchen Fällen sehr erwünschten, zusätzlichen beschleunigenden Eichvorgang.
  • Die erfindungsgemäße Sollwertvorgabeeinrichtung kann vorzugsweise in einem Überwachungs- und Signalgerät mit mindestens einem federelastischen Messwertaufnehmer zur Messung einer physikalischen Größe eingesetzt werden. Der Messwertaufnehmer ist an einem Ende mit einem ortsfesten Anschlussstück und am anderen Ende über einen Messwertübertrager mit der Sollwertvorgabeeinrichtung gekoppelt, wobei die Sollwertvorgabeeinrichtung mindestens ein elektrisches und/oder pneumatisches Signalelement betätigt, wenn ein aktueller Messwert den von der Sollwertvorgabeeinrichtung vorgegebenen Sollwert erreicht.
  • Bei einer besonders vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts ist der federelastische Messwertaufnehmer über eine kippbare Taumelscheibe, welche drei Messwertübertrager aufweist, mit drei Sollwertvorgabeeinrichtungen mechanisch gekoppelt. Dadurch können Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts mit einer Sensorbaugruppe gleichzeitig drei frei und unabhängig voneinander einstellbare binäre Schaltsignale oder kaskadenförmig gestaltete Schaltsignalbaugruppen aktivieren. Dies ermöglicht insbesondere die redundante Vorgabe von Schaltschwellen, so dass Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Systemen besonders gut geeignet sind.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts weisen drei vom Mittelpunkt der Taumelscheibe ausgehende Hauptachsen der drei Messwertübertrager jeweils einen Winkel von ungefähr 120° zueinander auf.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts liegen die Sollwertvorgabeeinrichtungen bei Vorliegen eines minimalen Messwerts der zu messenden physikalischen Größe jeweils mit dem zweiten Anschlag an einem korrespondierenden ortsfesten Anschlagelement an. Bei Vorliegen eines maximalen Messwerts der zu messenden physikalischen Größe liegen die Sollwertvorgabeeinrichtungen jeweils mit dem ersten Anschlag an einem korrespondierenden ortsfesten Anschlagelement an. Bei Erreichen oder Überschreiten des korrespondierenden eingestellten Schwellwerts wechselt eine der Sollwertvorgabeeinrichtungen vom zweiten Anschlag zum ersten Anschlag, wobei eine Kippachse der Taumelscheibe zur Durchführung der Wechselbewegung durch die Anschlagsbereiche der beiden anderen Sollwertvorgabeeinrichtungen verläuft, welche jeweils mit dem korrespondierenden ersten oder zweiten Anschlag am jeweiligen Anschlagelement anliegen.
  • Da die drei Messwertübertrager über die Anschläge der korrespondierenden Sollwertvorgabeeinrichtung immer am ortsfesten Anschlagelement anliegen, ergeben sich quasi immer stationäre Zustände für die Taumelscheibe, welche nur bei Erreichen eines eingestellten Sollwertes für eine kurze dynamische Übergangsbewegung zwischen den beiden korrespondierenden Anschlägen verlassen werden. Dadurch ist das erfindungsgemäße Überwachungs- und Signalgerät unempfindlich gegenüber Vibrationen und Schlägen.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts sind die Federspindeln zur Einstellung der Federvorspannung des mindestens einen Federelements der Sollwertvorgabeeinrichtungen in einer ersten Trägerplatte drehbar gelagert, wobei manuelle Sollwerteinstellmittel über Übersetzungsmittel gleichzeitig auf die Federspindeln zur Einstellung der Federvorspannung und auf korrespondierende Sollwertspindeln zum Verschieben von Sollwertzeigern wirken, welche den eingestellten Sollwert auf einer korrespondierenden Sollwertskala anzeigen, wobei die Sollwertskala durch eine geometrische Vorspannung fixiert ist.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts sind die Anschlagelemente der Sollwertvorgabeeinrichtungen jeweils als Steg in einer zweiten Trägerplatte ausgebildet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine kompakte Ausführungsform, da insbesondere die Höhe des Überwachungs- und Signalgeräts reduziert werden kann.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine federelastische Messwertaufnehmer als Federbalg und/oder als elastisches U-förmiges Rohr zur Druckmessung ausgeführt, wobei der gemessene Druck eine vorgegebene physikalische Größe, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur repräsentiert.
  • Alternativ können zwei als Federbalg und/oder als elastisches U-förmiges Rohr ausgeführte federelastische Messwertaufnehmer zur Druckmessung in zwei Systemen und zur Differenzdruckmessung vorgesehen werden, wobei der gemessene Druck eine vorgegebene physikalische Größe, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur repräsentiert, und wobei die gemessene Druckdifferenz eine Differenz von vorgegebene physikalischen Größen, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur repräsentiert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
  • In der Darstellung zeigt:
  • 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät.
  • 2 eine Detaildarstellung eines Anschlagbereichs der Sollwertvorgabeeinrichtung aus 1.
  • 3 eine Detaildarstellung des Anschlagbereichs der Sollwertvorgabeeinrichtung aus 2.
  • 4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät.
  • 5 eine Detaildarstellung eines Anschlagbereichs der Sollwertvorgabeeinrichtung aus 4.
  • 6 eine Detaildarstellung des Anschlagbereichs der Sollwertvorgabeeinrichtung aus 5.
  • 7 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Überwachungs- und Signalgeräts mit einem elastischen Messwertaufnehmer und drei erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtungen gemäß 4 bis 6.
  • 8 eine perspektivische Darstellung des Überwachungs- und Signalgeräts aus 7.
  • 9 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Messeinheit für das Überwachungs- und Signalgerät aus 7 und 8.
  • 10 eine schematische Draufsicht auf die Messeinheit aus 9, dargestellt ohne obere Trägerplatte und ohne elastischen Messwertaufnehmer.
  • 11 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Sensorbaugruppe mit einem elastischen Messwertaufnehmer, dargestellt ohne Anschlussstück.
  • 12 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Überwachungs- und Signalgeräts mit zwei elastischen Messwertaufnehmern und drei erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtungen gemäß 1 bis 3.
  • 13 eine perspektivische Darstellung des Überwachungs- und Signalgeräts aus 12.
  • 14 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Messeinheit für das Überwachungs- und Signalgerät aus 12 und 13.
  • 15 eine schematische Draufsicht auf die Messeinheit aus 14, dargestellt ohne obere Trägerplatte und ohne elastische Messwertaufnehmer.
  • 16 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Sensorbaugruppe mit zwei elastischen Messwertaufnehmern, dargestellt ohne Anschlussstück.
  • 17 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Sensorbaugruppe für ein Überwachungs- und Signalgerät.
  • Wie aus 1 bis 6 ersichtlich ist, umfassen ein erstes und zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung 10, 10' für ein Überwachungs- und Signalgerät 1, 1' mindestens ein Federelement 16 und eine Einstelleinrichtung 14, über welche eine wirksame Federkraft des Federelements 16 zur Vorgabe eines Sollwertes einstellbar ist. Das mindestens eine Federelement 16 ist mechanisch mit einem Messwertübertrager 30, 30' gekoppelt und erzeugt ein Gegenmoment gegen einen Messwert einer physikalischen Größe, welcher vom Messwertübertrager 30, 30' übertragen wird.
  • Wie aus 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, ist das mindestens eine Federelement 16 in den dargestellten Ausführungsbeispielen als spannungslos gewickelte Spiralfeder ausgeführt, welche zwischen einer ersten Federaufnahme 16.1 und einer zweiten Federaufnahme 16.2, 16.2' angeordnet ist. Zur Einstellung der Federvorspannung des mindestens einen Federelements 16 ist eine drehbar an einem Haltemittel 26 gelagerte Federspindel 14 vorgesehen, welche von einem Stellmittel 12 angetrieben wird und auf die erste Federaufnahme 16.1 wirkt. Das Haltemittel 26 kann beispielsweise über eine Befestigungsnase 22 an einem nicht dargestellten Gehäuse, vorzugsweise durch Nieten befestigt werden.
  • Erfindungsgemäß ist mit dem mindestens einen Federelement 16 ein beweglicher Anschlagbereich 32, 32' mit einem ersten Anschlag 34, 34' und einem zweiten Anschlag 36, 36' gekoppelt, welche eine gemeinsame Kraftwirkungsachse 11.1, 11.1' aufweisen. Die gemeinsame Kraftwirkungsachse 11.1, 11.1' verläuft im Wesentlichen senkrecht zu einer Stützachse 24.3, 24.3' eines ortsfesten Anschlagelements 24, 24' an welchem in Abhängigkeit vom aktuellen Messwert der physikalischen Größe der erste Anschlag 34, 34' oder der zweite Anschlag 36, 36' anliegt. Vorzugsweise liegen der erste Anschlag 34, 34' und der zweite Anschlag 36, 36' zur Vermeidung von Reibung jeweils über einen Punktkontakt am ortsfesten Anschlagelement 24, 24' an.
  • Wie aus 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, sind der erste Anschlag 34, 34' und der zweite Anschlag 36, 36' jeweils als Madenschraube 34.4, 34.4', 36.4, 36.4' mit aufgesetzter Anschlagkugel 34.3, 34.3', 36.3, 36.3' ausgeführt, welche in korrespondierende Gewindebohrungen 16.4, 16.4', 16.5, 16.5' des beweglichen Anschlagbereichs 32, 32' eingeschraubt sind. Hierbei liegt der erste Anschlag 34, 34' über eine erste Anschlagoberfläche 34.1, 34.1' der ersten Anschlagkugel 34.3, 34.3' an einer ersten Abstützfläche 24.1, 24.1' des ortsfesten Anschlagelements 24, 24' an, wenn der aktuelle Messwert der physikalischen Größe größer oder gleich dem vorgegebenen Sollwert ist. Der zweite Anschlag 36, 36' liegt über eine zweite Anschlagoberfläche 36.1, 36.1' der zweiten Anschlagkugel 36.3, 36.3' an einer zweiten Abstützfläche 24.2, 24.2' des ortsfesten Anschlagelements 24, 24' an, wenn der aktuelle Messwert der physikalischen Größe kleiner als der vorgegebene Sollwert ist. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist am zweiten Anschlag 36, 36' ein Betätigungselement 18 angeordnet, über welches ein korrespondierendes hier nicht dargestelltes elektrisches und/oder pneumatisches Signalelement betätigt werden kann. Zur Justierung der Anschläge 34, 34', 36, 36' weisen die Madenschrauben 34.4, 34.4', 36.4, 36.4' jeweils eine Werkzeugaufnahme 34.2, 34.2', 36.2, 36.2' auf, über welche die Madenschrauben 34.4, 34.4', 36.4, 36.4' in die korrespondierenden Gewindebohrungen 16.4, 16.4', 16.5, 16.5' eingeschraubt oder herausgeschraubt werden können. Um das Werkzeug in eine erste Werkzeugaufnahme 34.2, 34.2' der ersten Madenschrauben 34.4, 34.4' einführen zu können, weisen die Federspindeln 14 eine Durchgangsbohrung 14.1 auf. Alternativ können die Madenschrauben 34.4, 34.4' vor dem Anbringen der Federspindel 14 justiert werden, so dass auf die Durchgangsbohrung 14.1 verzichtet werden kann.
  • Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Anschlagbereich 32 mit den zwei Gewindebohrungen 16.4, 16.5 und einer Anschlagbohrung 16.3, in welcher die beiden Abstützflächen 24.1, 24.2 des ortsfesten Anschlagelements 24 angeordnet sind, im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 bis 6, in die zweite Federaufnahme 16.2 integriert, wobei die Anschlagbohrung 16.3 senkrecht zu den Gewindebohrungen 16.4, 16.5 verläuft. Des Weiteren das mindestens eine Federelement 16 im ersten Ausführungsbeispiel über die zweite Federaufnahme 16.2 an einer Verbindungsstelle 20 fest mit dem Messwertübertrager 30 verbunden, vorzugweise über mindestens eine Nietverbindung.
  • Wie aus 4 bis 6 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Anschlagbereich 32' als mit der zweiten Federaufnahme 16.2' verbundener Anschlagklotz ausgeführt, welcher die beiden Gewindebohrungen 16.4', 16.5' und eine Anschlagbohrung 16.3' aufweist, in welcher auch im zweiten Ausführungsbeispiel die beiden Abstützflächen 24.1', 24.2' des ortsfesten Anschlagelements 24' angeordnet sind und welche senkrecht zu den Gewindebohrungen 16.4', 16.5' verläuft. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist das ortsfeste Anschlagelement 24 als Anschlagbrücke ausgeführt, die beispielsweise mit einer Trägerplatte fest vernietet ist.
  • Zudem ist beim zweiten Ausführungsbeispiel das mindestens eine Federelement 16' über die zweite Federaufnahme 16.2' in einem Verschiebedurchbruch 33' an einer Verbindungsstelle 20' verschiebbar mit dem Messwertübertrager 30' verbunden, wobei eine eingestellte Verschiebeposition im Verschiebedurchbruch 33' über ein Konterelement 21' festlegbar ist.
  • 7 und 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Überwachungs- und Signalgeräts 1' mit einem elastischen Messwertaufnehmer 42 und drei erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtungen 10' gemäß 4 bis 6. 9 und 10 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messeinheit 3' für das Überwachungs- und Signalgerät 1' aus 7 und 8. 11 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sensorbaugruppe 40' mit einem als Federbalg ausgeführten elastischen Messwertaufnehmer 42, dargestellt ohne ortsfestes Anschlussstück 43. 12 und 13 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Überwachungs- und Signalgeräts 1 mit zwei elastischen Messwertaufnehmer 42, 44 und drei erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtungen 10 gemäß 1 bis 3. 14 und 15 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Messeinheit 3 für das Überwachungs- und Signalgerät 1 aus 12 und 13. 16 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensorbaugruppe 40 mit zwei als Federbalge ausgeführten elastischen Messwertaufnehmer 42, 44, dargestellt ohne Anschlussstück 43.
  • Wie aus 7 bis 16 ersichtlich ist, umfassen ein erstes und zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überwachungs- und Signalgeräts 1, 1' jeweils ein Gehäuse 5 mit einem Gehäuseoberteil 5.1, einem Gehäuseunterteil 5.2 und Durchbrüchen 5.3, durch welche ein Prozessrohr 9 verdrehsicher geführt werden kann. Die Anzahl der angeschlossenen Prozessrohre 9 richtet sich nach der Anzahl der federelastischen Messwertaufnehmer 42, 44, für welche jeweils ein Prozessrohr 9 angeschlossen ist. Die Überwachungs- und Signalgeräte 1, 1' umfassen jeweils eine Messeinheit 3, 3' mit einer Sensoreinheit 40, 40', welche mindestens einen federelastischen Messwertaufnehmer 42, 44 zur Messung einer physikalischen Größe aufweist, eine mit dem Gehäuseunterteil 5.2 vernietete obere Trägerplatte 3.1, 3.1', eine untere Trägerplatte 3.2, 3.2' und eine mit der unteren Trägerplatte 3.2, 3.2' über Abstandshalter verbundene Leiterplatte 60.
  • Neben dem mindestens einen elektrischen und/oder pneumatischen Signalelement 62 ist mindestens eine Klemm- und/oder Steckverbindung 68 auf der Leiterplatte 60 angeordnet, um bei Bedarf eine Kommunikationsverbindung und/oder eine elektrische Verbindung mit einem Auswertesystem herzustellen. Zur Erhöhung der elektrischen bzw. elektronischen Betriebssicherheit sind keine Mehrfachverdrahtungspunkte vorgesehen. Die Leitplatte ist vielmehr als bedruckte Platine (Printed Board) ausgeführt auf welcher ein Steck- und Klemmanschluss für entsprechende anwenderspezifische Steckverbinder angeordnet ist.
  • Der mindestens eine federelastische Messwertaufnehmer 42, 44 ist an einem Ende mit einem ortsfesten Anschlussstück 43 und am anderen Ende über einen Messwertübertrager 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3' mit mindestens einer Sollwertvorgabeeinrichtung 10, 10' gekoppelt. Die Sollwertvorgabeeinrichtung 10, 10' betätigt mindestens ein auf der Leiterplatte 60 angeordnetes elektrisches und/oder pneumatisches Signalelement 62, wenn ein aktueller Messwert den von der Sollwertvorgabeeinrichtung 10, 10' vorgegebenen Sollwert erreicht. Der mindestens eine federelastische Messwertaufnehmer 42, 44 ist über eine kippbare Taumelscheibe 45, 45', welche drei Messwertübertrager 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3' aufweist, mit drei Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10' mechanisch gekoppelt.
  • Wie aus 7 bis 16 weiter ersichtlich ist, weisen drei vom Mittelpunkt der Taumelscheibe 45, 45' ausgehende Hauptachsen der drei Messwertübertrager 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3' jeweils einen Winkel von ungefähr 120° zueinander auf.
  • Durch die Taumelscheibe 45, 45' mit den drei Messwertübertragern 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3', welche im Abstand von 120° zueinander angeordnet sind, können wesentlich größere Drehmomente erzeugt und eine erhöhte Sicherheit erreicht werden, da die elastischen Messwertaufnehmer 42, 44 drei als Drehmomentwaagen ausgeführte Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10' aktivieren können. Hierbei bewegen sich die Kraftlinien vom Zentrum der Taumelscheibe 45, 45' innerhalb einer flächigen Geometrie entlang der drei 120° Hauptachsen der Messwertübertrager 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3' nach außen und bilden mit den korrespondierenden Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10' jeweils ein Drehmoment-Waage-System aus, welches auf der eingestellten Vorspannung des Federelements 16 der korrespondierenden Sollwertvorgabeeinrichtung 10, 10' und dem durch den Messwertaufnehmer 42, 44 basierend auf dem Messmedium erzeugten und über die Messwertübertrager 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3' übertragenen Gegenmoment basiert.
  • Die drei Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10' liegen jeweils mit dem zweiten Anschlag 36, 36' an einem korrespondierenden ortsfesten Anschlagelement 24, 24' an, wenn die zu messende physikalische Größe einen minimalen Messwert aufweist. Wenn die zu messende physikalische Größe einen maximalen Messwert aufweist, liegen die drei Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10' jeweils mit dem ersten Anschlag 34, 34' an einem korrespondierenden ortsfesten Anschlagelement 24, 24' an. Bei Erreichen oder Überschreiten des eingestellten Schwellwerts wechselt die korrespondierende Sollwertvorgabeeinrichtung 10, 10' vom zweiten Anschlag 36, 36' zum ersten Anschlag 34, 34'. Hierbei verläuft eine Kippachse der Taumelscheibe 45, 45' zur Durchführung der Wechselbewegung durch die Anschlagsbereiche 32, 32' der beiden anderen Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10', welche jeweils mit dem korrespondierenden ersten oder zweiten Anschlag 34, 34', 36, 36' am jeweiligen Anschlagelement 24, 24' anliegen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Anschlagelemente 24, 24' der Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10' jeweils als Steg in der zweiten Trägerplatte 3.2, 3.2' ausgebildet, wobei der Steg 24, 24' durch die korrespondierende Anschlagöffnung 16.3, 16.3' verläuft.
  • Wie aus 7 bis 16 weiter ersichtlich ist, sind die Federspindeln 14 zur Einstellung der Federvorspannung des mindestens einen Federelements 16 der Sollwertvorgabeeinrichtungen 10, 10' in einer ersten Trägerplatte 3.1, 3.1' drehbar gelagert. Hierbei wirken auf der ersten Trägerplatte 3.1, 3.1' angeordnete manuelle Sollwerteinstellmittel 57 über Übersetzungsmittel 58 gleichzeitig auf die Federspindeln 14 zur Einstellung der Federvorspannung und auf korrespondierende Sollwertspindeln 59 zum Verschieben von Sollwertzeigern 54, welche den eingestellten Sollwert auf einer korrespondierenden Sollwertskala 53.1, 53.2, 53.3 anzeigen. Die Sollwertskala 53.1, 53.2, 53.3 ist in vorteilhafter Weise durch eine geometrische Vorspannung fixiert.
  • Wie aus 7 bis 11 weiter ersichtlich ist, weist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Überwachungs- und Signalgeräts 1' einen federelastischen Messwertaufnehmer 42 auf, der als Federbalg zur Druckmessung ausgeführt ist. Hierbei repräsentiert der gemessene Druck eine vorgegebene physikalische Größe, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur. Der als Federbalg ausgeführte federelastische Messwertaufnehmer 42 ist mit drei Sollwertvorgabeeinrichtungen 10' gemäß 4 bis 6 mechanisch gekoppelt. Bei einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform eines Überwachungs- und Signalgeräts kann der als Federbalg ausgeführte federelastische Messwertaufnehmer 42 mit drei Sollwertvorgabeeinrichtungen 10 gemäß 1 bis 3 mechanisch gekoppelt sein. Wie insbesondere aus 9 bis 11 ersichtlich ist, ist der als Federbalg ausgeführte federelastische Messwertaufnehmer 42 an einer Stirnseite mit einer Bodenplatte 48 und an der anderen Stirnseite mit einer Deckelplatte 45' prozessdicht verbunden. Die prozessdichte Verbindung erfolgt vorzugsweise dichtungslos durch Schweißen. Hierbei ist die Deckelplatte 45' des als Federbalg ausgeführten federelastischen Messwertaufnehmers 42 als Taumelscheibe ausgebildet. Zudem ist die Bodenplatte 48 des als Federbalg ausgeführten federelastischen Messwertaufnehmers 42 fluidisch und prozessdicht mit einem ersten Anschlusselement 43.1 eines ortsfesten Anschlussstücks 43 verbunden.
  • Wie insbesondere aus 7 bis 10 ersichtlich ist, umfasst das ortsfeste Anschlussstück 43 für jeden Messwertaufnehmer 42 ein mediumführendes Anschlusselement 43.1, 43.2. Da das erste Ausführungsbeispiel des Überwachungs- und Signalgeräts 1' nur einen Messwertaufnehmer 42 aufweist, ist nur ein erstes Anschlusselement 43.1 fluidisch und prozessdicht mit einem Transmitter 66, einer Messwertanzeige 50 und einem Prozessrohr 9 verbunden. Auch hier wird die prozessdichte Verbindung dichtungslos durch Schweißen hergestellt. Beide Anschlusselemente 43.1, 43.2 des ortsfesten Anschlussstücks 43 sind jedoch mechanisch mit einem Stützrohr 7 und einem Stützelement 49 verbunden, welches vorzugsweise zwischen der ersten Trägerplatte 3.1' und der zweiten Trägerplatte 3.2' angeordnet ist.
  • Wie aus 7 bis 10 weiter ersichtlich ist, umfasst die Messwertanzeige 50 ein Messelement 51, welches mit einem irreversiblen, gewichtsminimierten Istwertzeiger 56 aus Federdraht zur Anzeige des Messwertes auf einer korrespondierenden Istwertskala 55 gekoppelt ist.
  • Wie aus 12 bis 16 weiter ersichtlich ist, weist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Überwachungs- und Signalgeräts 1 zwei als Federbalge ausgeführte federelastische Messwertaufnehmer 42, 44 zur Druckmessung in zwei Systemen und zur Differenzdruckmessung auf. Hierbei repräsentiert der gemessene Druck eine vorgegebene physikalische Größe, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur, und die gemessene Druckdifferenz repräsentiert eine Differenz von vorgegebenen physikalischen Größen, vorzugsweise eine Druck-, Kraft-, Drehmoment- und/oder Temperaturdifferenz. Die als Federbalge ausgeführten federelastischen Messwertaufnehmer 42, 44 sind mit drei Sollwertvorgabeeinrichtungen 10 gemäß 1 bis 3 mechanisch gekoppelt. Bei einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform eines Überwachungs- und Signalgeräts können die als Federbalge ausgeführten federelastischen Messwertaufnehmer 42, 44 mit drei Sollwertvorgabeeinrichtungen 10' gemäß 4 bis 6 mechanisch gekoppelt sein. Wie insbesondere aus 14 bis 16 ersichtlich ist, ist ein als Federbalg ausgeführter erster federelastischer Messwertaufnehmer 42 an einer Stirnseite mit einer Bodenplatte 48 und an der anderen Stirnseite mit einer Deckelplatte 45 prozessdicht verbunden. Die prozessdichte Verbindung erfolgt auch hier vorzugsweise dichtungslos durch Schweißen. Hierbei ist die Deckelplatte 45 des als Federbalg ausgeführten ersten federelastischen Messwertaufnehmers 42 als Taumelscheibe ausgebildet.
  • Wie aus 14 bis 16 weiter ersichtlich ist, umfasst das ortsfeste Anschlussstück 43 für jeden Messwertaufnehmer 42, 44 ein mediumführendes Anschlusselement 43.1, 43.2, welche jeweils fluidisch und prozessdicht mit einem Transmitter 66, einer Messwertanzeige 50 und einem Prozessrohr 9 verbunden sind. Zudem ist die Bodenplatte 48 des als Federbalg ausgeführten ersten federelastischen Messwertaufnehmers 42 fluidisch und prozessdicht mit dem ersten Anschlusselement 43.1 des ortsfesten Anschlussstücks 43 verbunden, und die Bodenplatte 47 des als Federbalg ausgeführten zweiten federelastischen Messwertaufnehmers 44 ist fluidisch und prozessdicht mit dem zweiten Anschlusselement 43.2 des Anschlussstücks 43 verbunden. Die prozessdichten Verbindungen sind vorzugsweise dichtungslos durch Schweißen hergestellt. Des Weiteren sind beide Anschlusselemente 43.1, 43.2 des ortsfesten Anschlussstücks 43 mechanisch mit einem Stützrohr 7 und einem Stützelement 49 verbunden, welches vorzugsweise zwischen der ersten Trägerplatte 3.1 und der zweiten Trägerplatte 3.2 angeordnet ist.
  • Wie aus 14 bis 16 weiter ersichtlich ist, ist die Deckelplatte 41 des als Federbalg ausgeführten zweiten federelastischen Messwertaufnehmers 44 über mehrere Zuganker 46 mit der als Taumelscheibe ausgeführten Deckelplatte 45 des als Federbalg ausgeführten ersten federelastischen Messwertaufnehmers 42 verbunden, so dass ein anstehender Differenzdruck mit eingestellten Sollwerten verglichen werden kann.
  • Wie aus 12 bis 15 weiter ersichtlich ist, umfasst die Messwertanzeige 50 zwei Messelemente 51, welche jeweils mit einem irreversiblen, gewichtsminimierten Istwertzeiger 56 aus Federdraht zur Anzeige des Messwertes auf einer korrespondierenden Istwertskala 55.1, 55.2 gekoppelt sind.
  • 17 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Sensorbaugruppe 40'' für ein Überwachungs- und Signalgerät. Die dargestellte Sensorbaugruppe 40'' umfasst mindestens einen federelastischen Messwertaufnehmer 42'', welcher als elastisches U-förmiges Rohr zur Druckmessung ausgeführt ist, und an einem Ende fluidisch und prozessdicht mit einem Anschlussstück 43'' verbunden ist. Am anderen Ende ist das elastische U-förmige Rohr 42'' mechanisch mit einer erfindungsgemäßen Sollwertvorgabeeinrichtung 10, 10' gekoppelt. Auch hier kann der gemessene Druck eine vorgegebene physikalische Größe, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur repräsentieren.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen durch die drei Drehmoment-Waage-Systeme in vorteilhafte Weise eine dreifache Überlastsicherheit auch bei Differenzdruckmessungen zur Verfügung. Des Weiteren können drei unabhängige Sollwertvorgaben eingestellt und entsprechende Schaltvorgänge nahezu ohne mechanische Bewegungsabläufe, ohne Reibung und ohne Biegemomente und Verschleiß ausgelöst werden. Die prozessdichten Verbindungen zwischen den elastischen Messwertaufnehmern und dem Anschlussstück und den Messelementen werden vorzugsweise dichtungsfrei durch Schweißen hergestellt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 1'
    Überwachungs- und Signalgerät
    3, 3'
    Messeinheit
    3.1, 3.1'
    obere Trägerplatte
    3.2, 3.2'
    untere Trägerplatte
    5
    Gehäuse
    5.1
    Gehäuseoberteil
    5.2
    Gehäuseunterteil
    5.3
    Durchbruch
    7
    Stützelement (Stützrohr)
    9
    Prozessrohr
    10, 10'
    Sollwertvorgabeeinrichtung (Kraftwaage)
    11.1, 11.1'
    Kraftwirkungsachse
    12
    Stellmittel
    14
    Federspindel
    14.1
    Durchgangsbohrung
    16
    Präzisionsfederelement
    16.1
    erste Federaufnahme
    16.2, 16.2'
    zweite Federaufnahme
    16.3, 16.3'
    Anschlagöffnung
    16.4, 16.4'
    erste Gewindebohrung (mit Innengewinde)
    16.5, 16.5'
    zweite Gewindebohrung (mit Innengewinde)
    18
    Betätigungselement
    20, 20'
    Verbindungsstelle
    21'
    Konterelement
    22
    Befestigungsnase
    24
    Anschlagelement (untere Trägerplatte)
    24'
    Anschlagbrücke
    24.1, 24.1'
    erste Abstützfläche
    24.2, 24.2'
    zweite Abstützfläche
    24.3, 24.3'
    Stützachse
    26
    Haltemittel (obere Trägerplatte)
    30, 30'
    Messwertübertrager
    31
    Konterelement
    32, 32'
    Anschlagbereich
    33'
    Verschiebedurchbruch
    34, 34'
    erster Anschlag (Maximalanschlag)
    34.1, 34.1'
    erste Anschlagoberfläche
    34.2, 34.2'
    erste Werkzeugaufnahme
    34.3, 34.3'
    erste Anschlagkugel
    34.4, 34.4'
    erste Madenschraube (Gewindeschaft)
    36, 36'
    zweiter Anschlag (Minimalanschlag)
    36.1, 36.1'
    zweite Anschlagoberfläche
    36.2, 36.2'
    zweite Werkzeugaufnahme
    36.3, 36.3'
    zweite Anschlagkugel
    36.4, 36.4'
    zweite Madenschraube (Gewindeschaft)
    40, 40', 40''
    Sensorbaugruppe
    41
    Differenzwertübertrager (Deckel des zweiten Messwertaufnehmers)
    42, 42''
    erster Messwertaufnehmer
    43, 43''
    Anschlussstück (Anschlusselement)
    43.1
    erstes Medium führendes Anschlusselement
    43.2
    zweites Medium führendes Anschlusselement
    44
    zweiter Messwertaufnehmer
    45, 45'
    Taumelscheibe (Deckel des ersten Messwertaufnehmers)
    45.1, 45.2, 45.3
    Messwertübertrager
    45.1', 45.2', 45.3'
    Messwertübertrager
    46
    Kopplungselement (Zuganker)
    47
    Boden (zweiter Messwertaufnehmer)
    48
    Boden (erster Messwertaufnehmer)
    49
    Stützelement
    50
    Messwertanzeige
    51
    Messelement
    52
    Anzeigebereich
    53.1, 53.2, 53.3
    Sollwertskala
    54
    Sollwertzeiger
    55, 55.1, 55.2
    Istwertskala
    56
    Istwertzeiger
    57
    Sollwerteinstellmittel
    58
    Übersetzungsmittel
    59
    Sollwertspindel
    60
    Leiterplatte
    62
    Signalelement
    64
    Abstandshalter
    66
    Transmitter
    68
    Klemm-/Steckverbindung

Claims (15)

  1. Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät mit mindestens einem Federelement (16) und einer Einstelleinrichtung (14), über welche eine wirksame Federkraft des Federelements (16) zur Vorgabe eines Sollwertes einstellbar ist, wobei das mindestens eine Federelement (16) mit einem Messwertübertrager (30, 30', 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3') mechanisch gekoppelt ist und ein Gegenmoment gegen einen von dem Messwertübertrager (30, 30', 45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3') übertragenen Messwert einer physikalischen Größe erzeugt, gekennzeichnet durch einen mit dem mindestens einen Federelement (16) gekoppelten beweglichen Anschlagbereich (32, 32') mit einem ersten Anschlag (34, 34') und einem zweiten Anschlag (36, 36'), welche eine gemeinsame Kraftwirkungsachse (11.1, 11.1') aufweisen, welche senkrecht zu einer Stützachse (24.3, 24.3') eines ortsfesten Anschlagelements (24, 24') verläuft, an welchem in Abhängigkeit vom aktuellen Messwert der physikalischen Größe der erste Anschlag (34, 34') oder der zweite Anschlag (36, 36') anliegt.
  2. Sollwertvorgabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (34, 34') und der zweite Anschlag (36, 36') jeweils über einen Punktkontakt am ortsfesten Anschlagelement (24, 24') anliegen, wobei am ersten Anschlag (34, 34') und/oder am zweiten Anschlag (36, 36') ein Betätigungselement (18) angeordnet ist, über welches ein korrespondierendes elektrisches und/oder pneumatisches Signalelement (62) betätigbar ist.
  3. Sollwertvorgabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (16) zwischen einer ersten Federaufnahme (16.1) und einer zweiten Federaufnahme (16.2, 16.2') angeordnet ist, wobei eine drehbar gelagerte Federspindel (14) zur Einstellung einer Federvorspannung auf die erste Federaufnahme (16.1) wirkt.
  4. Sollwertvorgabeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (16) über die zweite Federaufnahme (16.2) fest mit dem Messwertübertrager (30, 45.1, 45.2, 45.3) verbunden ist.
  5. Sollwertvorgabeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (16) über die zweite Federaufnahme (16.2') in einem Verschiebedurchbruch (33') verschiebbar mit dem Messwertübertrager (30', 45.1', 45.2', 45.3') verbunden ist, wobei eine eingestellte Verschiebeposition im Verschiebedurchbruch (33') über ein Konterelement (21') festlegbar ist.
  6. Überwachungs- und Signalgerät mit mindestens einem federelastischen Messwertaufnehmer (42, 44) zur Messung einer physikalische Größe, welcher an einem Ende mit einem ortsfesten Anschlussstück (43) und am anderen Ende über einen Messwertübertrager (45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3') mit mindestens einer Sollwertvorgabeeinrichtung (10, 10') gekoppelt ist, wobei die Sollwertvorgabeeinrichtung (10, 10') mindestens ein Signalelement (62) betätigt, wenn ein aktueller Messwert den von der Sollwertvorgabeeinrichtung (10, 10') vorgegebenen Sollwert erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sollwertvorgabeeinrichtung (10, 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist.
  7. Überwachungs- und Signalgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der federelastische Messwertaufnehmer (42, 44) über eine kippbare Taumelscheibe (45, 45'), welche drei Messwertübertrager (45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3') aufweist, mit drei Sollwertvorgabeeinrichtungen (10, 10') mechanisch gekoppelt ist.
  8. Überwachungs- und Signalgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass drei vom Mittelpunkt der Taumelscheibe (45, 45') ausgehende Hauptachsen der drei Messwertübertrager (45.1, 45.2, 45.3, 45.1', 45.2', 45.3') jeweils einen Winkel von ungefähr 120° zueinander aufweisen.
  9. Überwachungs- und Signalgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertvorgabeeinrichtungen (10, 10') bei Vorliegen eines minimalen Messwerts der zu messenden physikalischen Größe jeweils mit dem zweiten Anschlag (36, 36') an einem korrespondierenden ortsfesten Anschlagelement (24, 24') anliegen.
  10. Überwachungs- und Signalgerät nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertvorgabeeinrichtungen (10, 10') bei Vorliegen eines maximalen Messwerts der zu messenden physikalischen Größe jeweils mit dem ersten Anschlag (34, 34') an einem korrespondierenden ortsfesten Anschlagelement (24, 24') anliegen.
  11. Überwachungs- und Signalgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Sollwertvorgabeeinrichtungen (10, 10') bei Erreichen oder Überschreiten des korrespondierenden eingestellten Schwellwerts vom zweiten Anschlag (36, 36') zum ersten Anschlag (34, 34') wechselt, wobei eine Kippachse der Taumelscheibe (45, 45') zur Durchführung der Wechselbewegung durch die Anschlagsbereiche (32, 32') der beiden anderen Sollwertvorgabeeinrichtungen (10, 10') verläuft, welche jeweils mit dem korrespondierenden ersten oder zweiten Anschlag (34, 34', 36, 36') am jeweiligen Anschlagelement (24, 24') anliegen.
  12. Überwachungs- und Signalgerät nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federspindeln (14) zur Einstellung der Federvorspannung des mindestens einen Federelements (16) der jeweiligen Sollwertvorgabeeinrichtungen (10, 10') in einer ersten Trägerplatte (3.1, 3.1') drehbar gelagert sind, wobei manuelle Sollwerteinstellmittel (57) über Übersetzungsmittel (58) gleichzeitig auf die Federspindeln (14) zur Einstellung der Federvorspannung und auf korrespondierende Sollwertspindeln (59) zum Verschieben von Sollwertzeigern (54) wirken, welche den eingestellten Sollwert auf einer korrespondierenden Sollwertskala (53.1, 53.2, 53.3) anzeigen, wobei die Sollwertskala (53.1, 53.2, 53.3) durch eine geometrische Vorspannung fixiert ist.
  13. Überwachungs- und Signalgerät nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (24, 24') der Sollwertvorgabeeinrichtungen (10, 10') jeweils als Steg in einer zweiten Trägerplatte (3.2, 3.2') ausgebildet sind.
  14. Überwachungs- und Signalgerät nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine federelastische Messwertaufnehmer (42, 44) als Federbalg und/oder als elastisches U-förmiges Rohr (42'') zur Druckmessung ausgeführt ist, wobei der gemessene Druck eine vorgegebene physikalische Größe, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur repräsentiert.
  15. Überwachungs- und Signalgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei als Federbalg und/oder als elastisches U-förmiges Rohr (42'') ausgeführte federelastische Messwertaufnehmer (42, 44) zur Druckmessung in zwei Systemen und zur Differenzdruckmessung vorgesehen sind, wobei die gemessenen Drücke jeweils eine vorgegebene physikalische Größe, vorzugsweise Druck, Kraft, Drehmoment und/oder Temperatur repräsentieren, und wobei die gemessene Druckdifferenz eine Differenz einer vorgegebenen physikalischen Größe, vorzugsweise eine Druck-, Kraft-, Drehmoment- und/oder Temperaturdifferenz repräsentiert.
DE201110011814 2011-02-19 2011-02-19 Sollwertvorgabeeinrichtung für ein Überwachungs- und Signalgerät und korrespondierendes Überwachungs- und Signalgerät Withdrawn - After Issue DE102011011814B4 (de)

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