DE102020209596A1 - Pressure measuring device and method for non-invasively measuring a pressure in an elongate cylindrical container - Google Patents

Pressure measuring device and method for non-invasively measuring a pressure in an elongate cylindrical container Download PDF

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Thomas Bierweiler
Wolfgang Ens
Gilbert Alexander Erdler
Stefan Von Dosky
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L9/0026Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
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Abstract

Nicht-invasive Druckmesseinrichtung (1) zur Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen Behälters (2), mit einem scheiben- oder ringförmigen Federkörper (4), der von mindestens drei auf einem Kreis äquidistant angeordneten und fest auf einer Außenwand (3) des Behälters (2) montierbaren Stützelementen (5) getragen ist, mit mindestens drei Dehnungssensoren, die dazu ausgebildet und angeordnet sind, radiale Verformungen des Federkörpers (4) zu erfassen, und mit einer Auswerteeinrichtung (8), an der die Dehnungssensoren angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, anhand von unterschiedlichen Verformungen des Federkörpers (4) in Längsrichtung (7) und Umfangsrichtung (6) des Behälters (2) zwischen druck- und temperaturbedingten Verformungsanteilen zu unterscheiden und aus den druckbedingten Verformungsanteilen ein Messergebnis (9) für den Druck im Inneren des Behälters (2) zu ermitteln und auszugeben.Non-invasive pressure measuring device (1) for measuring a pressure inside an elongated cylindrical container (2), with a disc-shaped or ring-shaped spring body (4), which is arranged equidistantly from at least three in a circle and fixed on an outer wall (3) of the support elements (5) that can be mounted on the container (2), with at least three strain sensors that are designed and arranged to detect radial deformations of the spring body (4), and with an evaluation device (8) to which the strain sensors are connected and which is designed to use different deformations of the spring body (4) in the longitudinal direction (7) and circumferential direction (6) of the container (2) to differentiate between pressure- and temperature-related deformation components and to obtain a measurement result (9) for the pressure in the pressure-related deformation components from the pressure-related deformation components To determine and output the interior of the container (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine nicht-invasive Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen Behälters.The invention relates to a non-invasive pressure measuring device for measuring a pressure inside an elongated cylindrical container.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur nicht-invasiven Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen BehältersThe invention also relates to a method for non-invasively measuring a pressure inside an elongate cylindrical container

Unter einem langgestreckten zylindrischen Behälter ist hier insbesondere auch ein Rohr zu verstehen, weswegen Begriffe wie „Behälterwand“ und „Rohrwand“, soweit verwendet, austauschbar sind.An elongated cylindrical container is to be understood here in particular as a tube, which is why terms such as “container wall” and “tube wall”, if used, are interchangeable.

In der Prozess- oder Versorgungstechnik erfolgt die Messung oder Überwachung von Drücken in Behältern oder Rohrleitungen in der Regel invasiv durch Prozessöffnungen in den Behältern, Rohren oder in zwischen Rohren eingebauten Flansch-Zwischenstücken. Das Einbringen geeigneter Öffnungen in vorhandene Behälter oder Rohre ist aufwendig und oft auch nicht gewünscht. Der Einbau von Flansch-Zwischenstücken im Zuge von Rohrleitungen ist ebenfalls aufwendig. Da zudem der direkte Kontakt zwischen den in den Behältern oder Rohrleitungen enthaltenen bzw. geführten Medien und den invasiven Druckmessern ein Nachteil sein kann, ist insbesondere in den Fällen, wenn keine hohe Messgenauigkeit erforderlich ist, eine nicht-invasive kontaktlose Druckmessung wünschenswert.In process or supply technology, the measurement or monitoring of pressures in containers or pipelines is usually invasive through process openings in the containers, pipes or in flange adapters installed between pipes. The introduction of suitable openings in existing containers or pipes is expensive and often not desirable. The installation of flange spacers in the course of pipelines is also expensive. In addition, since direct contact between the media contained or carried in the containers or pipelines and the invasive pressure gauges can be a disadvantage, non-invasive, contactless pressure measurement is desirable, particularly in cases where high measurement accuracy is not required.

Aus der US 2005/235755 A1 ist eine nicht-invasive Druckmesseinrichtung mit einer Rohrschelle bekannt, die um ein Rohr gelegt wird. Die Rohrschelle besteht aus zwei Hälften, die auf einer Seite über ein Scharnier und auf der anderen Seite über eine Klemmschraube miteinander verbunden sind. An der Klemmschraube sind Dehnungssensoren angebracht. Druckänderungen im Inneren des Rohres bewirken Änderungen des Durchmessers des Rohres und damit Längenänderungen der Klemmschraube, die mittels der Dehnungssensoren erfasst und in einer Auswerteeinrichtung zu einem Messwert für den Druck im Inneren des Rohres ausgewertet werden.From the U.S. 2005/235755 A1 a non-invasive pressure measuring device with a pipe clamp that is placed around a pipe is known. The pipe clamp consists of two halves which are connected to one another by a hinge on one side and a clamping screw on the other side. Strain sensors are attached to the clamping screw. Changes in pressure inside the pipe cause changes in the diameter of the pipe and thus changes in length of the clamping screw, which are detected by means of the expansion sensors and evaluated in an evaluation device to give a measured value for the pressure inside the pipe.

In der WO 2017/097888 A1 wird vorgeschlagen, anstelle einer Rohrschelle eine Gelenkkette um das Rohr zu legen, wobei in einem Gelenk zwischen zwei Kettengliedern ein Kraftmessbolzen angeordnet ist, der zugleich zur schwenkbaren Verbindung der beiden Kettenglieder dient.In the WO 2017/097888 A1 it is proposed to place a joint chain around the pipe instead of a pipe clamp, with a force measuring pin being arranged in a joint between two chain links, which is also used for the pivotable connection of the two chain links.

Da in den genannten Fällen die Änderungen des Rohrdurchmessers mittelbar über bewegliche Übertragungsmittel wie Rohrschelle oder Gelenkkette auf die Kraftsensoren übertragen werden, ist eine einigermaßen verlässliche Druckmessung nur dann möglich, wenn die Rohrwand ausreichend flexibel oder der zu messende Druck hinreichend hoch ist.Since in the cases mentioned the changes in the pipe diameter are transmitted indirectly to the force sensors via mobile transmission devices such as pipe clamps or link chains, a reasonably reliable pressure measurement is only possible if the pipe wall is sufficiently flexible or the pressure to be measured is sufficiently high.

Es ist weiterhin, beispielsweise aus der US 4,399,514 A , US 5,585,567 A , US 2007/0251325 A1 oder EP 0 088 362 A1 , bekannt, die Wand eines Behälters zu Vibrationen oder Schwingungen anzuregen und den Druck im Inneren des Behälters durch Auswertung der Frequenzen der erzeugten Vibrationen oder Schwingungen zu ermitteln.It is still, for example, from the US 4,399,514A , US 5,585,567A , U.S. 2007/0251325 A1 or EP 0 088 362 A1 , Known to stimulate the wall of a container to vibrate or oscillations and to determine the pressure inside the container by evaluating the frequencies of the generated vibrations or oscillations.

Zhou, H., Lin, W., Ge, X., & Zhou, J. (2016): „A non-intrusive pressure sensor by detecting multiple longitudinal waves“, Sensors 2016, 16(8), 1237, beschreiben ein Verfahren zur Bestimmung des Drucks in einem zylindrischen Behälter anhand der Laufzeiten von Ultraschallwellen in der Behälterwand.Zhou, H., Lin, W., Ge, X., & Zhou, J. (2016): "A non-intrusive pressure sensor by detecting multiple longitudinal waves", Sensors 2016, 16(8), 1237, describes a Method for determining the pressure in a cylindrical container using the propagation times of ultrasonic waves in the container wall.

Die auf der Schall- oder Vibrationsauswertung basierende nicht-invasive Druckmessung ist sehr stark von dem Medium in dem Behälter bzw. Rohr und dem Material der Behälter- oder Rohrwand abhängig, so dass eine applikationsunabhängige und auf einem einheitlichen Algorithmus beruhende Auswertung kaum möglich sein dürfte.The non-invasive pressure measurement based on the sound or vibration evaluation is very dependent on the medium in the container or pipe and the material of the container or pipe wall, so that an application-independent evaluation based on a uniform algorithm is hardly possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur nicht-invasiven Druckmessung bereitzustellen.The invention is therefore based on the object of providing an improved option for non-invasive pressure measurement.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe jeweils durch die in Anspruch 1 angegebene nicht-invasive Druckmesseinrichtung und das in Anspruch 11 definierte Verfahren gelöst.According to the invention, the object is achieved in each case by the non-invasive pressure measuring device specified in claim 1 and the method defined in claim 11 .

Vorteilhafte Weiterbildungen der nicht-invasiven Druckmesseinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the non-invasive pressure measuring device are specified in the dependent claims.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine nicht-invasive Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen Behälters, mit einem scheiben- oder ringförmigen Federkörper, der von mindestens drei auf einem Kreis äquidistant angeordneten und fest auf einer Außenwand des Behälters montierbaren Stützelementen getragen ist, mit mindestens drei Dehnungssensoren, die dazu ausgebildet und angeordnet sind, radiale Verformungen des Federkörpers zu erfassen, und mit einer Auswerteeinrichtung, an der die Dehnungssensoren angeschlossen sind und die dazu ausgebildet ist, anhand von unterschiedlichen Verformungen des Federkörpers in Längsrichtung und Umfangsrichtung des Behälters zwischen druck- und temperaturbedingten Verformungsanteilen zu unterscheiden und aus den druckbedingten Verformungsanteilen ein Messergebnis für den Druck im Inneren des Behälters zu ermitteln und auszugeben.The subject matter of the invention is therefore a non-invasive pressure measuring device for measuring a pressure inside an elongated cylindrical container, with a disc-shaped or ring-shaped spring body, which is carried by at least three support elements which are arranged equidistantly in a circle and can be fixedly mounted on an outer wall of the container, with at least three strain sensors, which are designed and arranged to detect radial deformations of the spring body, and with an evaluation device to which the strain sensors are connected and which is designed to use different deformations of the spring body in the longitudinal direction and circumferential direction of the container between pressure - Distinguish between deformation components caused by temperature and from the pressure-related deformation components a measurement result for the Determine and output the pressure inside the container.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur nicht-invasiven Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen Behälters, wobei ein scheiben- oder ringförmiger Federkörper über mindestens drei auf einem Kreis äquidistant angeordnete Stützelementen auf einer Außenwand des Behälters montiert wird, radiale Verformungen des Federkörpers erfasst werden, und anhand von unterschiedlichen erfassten Verformungen des Federkörpers in Längsrichtung und Umfangsrichtung des Behälters zwischen druck- und temperaturbedingten Verformungsanteilen unterschieden und aus den druckbedingten Verformungsanteilen ein Messergebnis für den Druck im Inneren des Behälters ermittelt wird.The subject matter of the invention is also a method for the non-invasive measurement of a pressure inside an elongated cylindrical container, wherein a disk-shaped or ring-shaped spring body is mounted on an outer wall of the container via at least three supporting elements arranged equidistantly in a circle, radial deformations of the spring body are detected and on the basis of different detected deformations of the spring body in the longitudinal direction and circumferential direction of the container, a distinction is made between pressure and temperature-related deformation components and a measurement result for the pressure inside the container is determined from the pressure-related deformation components.

Die Erfindung beruht auf der in der sogenannten Kesselformel manifestierten Erkenntnis, dass in durch Innendruck belasteten rotationssymmetrischen Körpern, wie Rohren oder langgestreckten Behältern, die druckbedingte Umfangsspannung (Tangentialspannung) im Idealfall doppelt so groß wie die Spannung in Längsrichtung (Axialspannung) ist. Während sich daher bei Druckänderungen die Tangentialspannung in der Behälterwand doppelt so stark wie die Axialspannung ändert, finden temperaturbedingte Änderungen der Tangentialspannung und Axialspannung in prozentual gleichem Maße statt.The invention is based on the finding, manifested in the so-called boiler formula, that in rotationally symmetrical bodies subjected to internal pressure, such as pipes or elongated containers, the pressure-related circumferential stress (tangential stress) is ideally twice as great as the stress in the longitudinal direction (axial stress). Therefore, while the tangential stress in the container wall changes twice as much as the axial stress in the event of pressure changes, temperature-related changes in the tangential stress and axial stress take place at the same percentage.

Bei der erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtung werden die unterschiedlichen mechanischen Spannungen über die fest auf der Außenwand des Behälters montierten Stützelemente auf den scheiben- oder ringförmigen Federkörper übertragen, dessen radiale Verformungen von den Dehnungssensoren erfasst werden.In the pressure measuring device according to the invention, the different mechanical stresses are transmitted via the support elements firmly mounted on the outer wall of the container to the disk-shaped or ring-shaped spring body, whose radial deformations are detected by the strain sensors.

Mit drei auf einem Kreis äquidistant, also in einem Winkelabstand von 120°, angeordneten Dehnungssensoren werden Polarkoordinaten der radialen Verformungen gemessen, die sich leicht in die kartesische Koordinaten der interessierenden Tangentialspannung und der dazu senkrechten Axialspannung umrechnen lassen. Diese Umrechnung kann entfallen, wenn vier äquidistante Stützelemente vorgesehen werden. Im Idealfall sind die vier äquidistanten Stützelemente in Bezug auf die Längsrichtung und Umfangsrichtung des Behälters achssymmetrisch auf der Außenwand des Behälters montiert. Dies kann bedeuten, dass zwei in dem Kreis einander gegenüberliegende Stützelemente entlang einer Geraden in Längsrichtung des Behälters und zwei weitere, ebenfalls einander gegenüberliegende Stützelemente im rechten Winkel dazu in Umfangsrichtung des Behälters auf seiner Außenwand montiert sind. Alternativ können vier Stützelemente derart auf der Behälterwand montiert sein, dass jedes der Stützelemente ein in Längsrichtung und ein in Umfangsrichtung des Behälters benachbartes Stützelement hat. In diesen Fällen findet die Verformung des scheiben- oder ringförmigen Federkörpers bei Druck- und/oder Temperaturänderungen des Behälters achssymmetrisch zur Längsrichtung und Umfangsrichtung des Behälters statt, so dass bei der Erfassung der Verformung des Federkörpers mittels der Dehnungssensoren zwischen Verformungen in Längsrichtung und in Umfangsrichtung und damit auf Basis der Kesselformel zwischen Verformungen aufgrund von Druckänderungen in dem Behälter und temperaturbedingten Verformungen unterschieden werden kann.Polar coordinates of the radial deformations are measured with three strain sensors arranged equidistantly on a circle, i.e. at an angular distance of 120°. This conversion can be omitted if four equidistant support elements are provided. In the ideal case, the four equidistant support elements are mounted on the outer wall of the container in an axisymmetric manner with respect to the longitudinal direction and circumferential direction of the container. This can mean that two opposite supporting elements in the circle are mounted along a straight line in the longitudinal direction of the container and two further, also opposite supporting elements are mounted at right angles thereto in the circumferential direction of the container on its outer wall. Alternatively, four support members may be mounted on the container wall such that each of the support members has a support member longitudinally and circumferentially adjacent to the container. In these cases, the deformation of the disk-shaped or ring-shaped spring body in the event of pressure and/or temperature changes in the container takes place axisymmetric to the longitudinal direction and circumferential direction of the container, so that when the deformation of the spring body is detected by means of the strain sensors between deformations in the longitudinal direction and in the circumferential direction and so that, on the basis of the boiler formula, it is possible to distinguish between deformations due to pressure changes in the container and temperature-related deformations.

Der Federköper kann als Membran ausgebildet sein, auf der die Dehnungssensoren aufgebracht sind und die von den sie tragenden Stützelementen aufgespannt wird. Die Membran mit den Dehnungssensoren kann auch über einen elastischen Ringkörper aufgespannt werden, der von den Stützelementen getragen wird. In diesem Fall führt die Verformung des Ringkörpers zu einer Verformung der Membran. Es ist auch möglich, die Dehnungssensoren direkt an dem Ringkörper, beispielsweise an seiner Innenwand, anzubringen.The spring body can be designed as a membrane on which the strain sensors are applied and which is spanned by the supporting elements carrying them. The membrane with the strain sensors can also be stretched over an elastic ring body, which is carried by the support elements. In this case, the deformation of the ring body leads to a deformation of the membrane. It is also possible to attach the strain sensors directly to the annular body, for example to its inner wall.

Da es in der Praxis schwierig sein kann, die Stützelemente in der oben beschriebenen Weise achssymmetrisch zur Längsrichtung und Umfangsrichtung des Behälters auf diesem zu montieren, können die beiden Richtungen in vorteilhafter Weise auch automatisch ermittelt werden, indem mindestens acht Dehnungssensoren die Verformungen des Federkörpers in unterschiedlichen radialen Richtungen erfassen. Die Auswerteeinrichtung kann dann diejenige Richtung, in der bei einer Druckerhöhung in dem Behälter die größte Verformung erfasst wird, als die Umfangsrichtung und/oder diejenige Richtung, in der bei der Druckerhöhung in dem Behälter die geringste Verformung erfasst wird, als die Längsrichtung identifizieren.Since it can be difficult in practice to mount the support elements on the container in the manner described above so that it is axisymmetric to the longitudinal direction and circumferential direction of the container, the two directions can advantageously also be determined automatically by at least eight strain sensors measuring the deformations of the spring body in different ways detect radial directions. The evaluation device can then identify the direction in which the greatest deformation is detected when the pressure in the container increases as the circumferential direction and/or the direction in which the smallest deformation is detected when the pressure increases in the container as the longitudinal direction.

Die Stützelemente der Druckmesseinrichtung können in vorteilhafter Weise stoffschlüssig mit der Außenwand der Behälters verbunden werden. Stoffschlüssige Verbindungen dienen dazu, Teile durch Verschmelzen sowie durch intermolekulare oder chemische Bindungskräfte, gegebenenfalls über Zusatzstoffe, miteinander zu verbinden. Zu diesen Verbindungen gehören insbesondere Schweiß-, Löt- und Klebverbindungen. Die Stützelemente selbst können aus dem Verbindungsstoff, beispielsweise einem Zweikomponenten-Klebstoff bestehen, der vor Ort durchgeknetet, in Form gebracht und auf dem Federkörper oder der Außenwand des Behälters appliziert wird, bevor die Druckmesseinrichtung mit dem Federkörper auf der Außenwand aufgesetzt wird. Es sind spaltfüllende Zweikomponenten-Epoxidharze bekannt und im Handel erhältlich, die innerhalb von wenigen Minuten extrem fest und spröde aushärten. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, bei geeigneter Ausbildung der Stützelemente diese kraftschlüssig, z. B. über Spanngurte an dem Behälter zu befestigen.The support elements of the pressure measuring device can advantageously be materially connected to the outer wall of the container. Cohesive connections are used to connect parts to one another by fusing and by intermolecular or chemical bonding forces, possibly via additives. These connections include, in particular, welded, soldered and glued connections. The support elements themselves can consist of the connecting material, for example a two-component adhesive, which is kneaded on site, shaped and applied to the spring body or the outer wall of the container before the pressure measuring device with the spring body is placed on the outer wall. They are gap-filling two-component epo xidharze known and commercially available, which harden extremely solid and brittle within a few minutes. But it is also possible in principle, with a suitable design of the support elements, these non-positively, z. B. via straps on the container.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert; im Einzelnen zeigen:

  • 1 ein Beispiel für eine auf einem Behälter montierte nicht-invasive Druckmesseinrichtung,
  • 2 ein Beispiel eines Federkörper als Bestandteil der nicht-invasiven Druckmesseinrichtung in Draufsicht,
  • 3 den Federkörper gemäß 2 in einem Längsschnitt,
  • 4 den Federkörper in perspektivischer Ansicht,
  • 5 einen Rohrabschnitt mit aufmontiertem Federkörper in perspektivischer Ansicht,
  • 6 zeigt eine Variante der Anordnung des Federkörpers auf dem Rohrabschnitt und
  • 7 eine Befestigungsvariante für den Federkörper mittels des Spanngurten.
The invention is explained below using exemplary embodiments and with reference to the figures of the drawing; show in detail:
  • 1 an example of a non-invasive pressure measuring device mounted on a container,
  • 2 an example of a spring body as part of the non-invasive pressure measuring device in plan view,
  • 3 according to the spring body 2 in a longitudinal section,
  • 4 the spring body in a perspective view,
  • 5 a perspective view of a pipe section with spring body mounted on it,
  • 6 shows a variant of the arrangement of the spring body on the pipe section and
  • 7 a fastening variant for the spring body using the tension belts.

Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung. Die Darstellungen sind rein schematisch und repräsentieren keine Größenverhältnisse.The same reference symbols have the same meaning in the different figures. The illustrations are purely schematic and do not represent any proportions.

1 zeigt eine Druckmesseinrichtung 1, die zur nicht-invasiven Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen Behälters 2 auf einer Außenwand 3 des Behälters 2 moniert ist. Der Behälter 2 kann ein Medium enthalten oder im Falle des hier gezeigten Rohres von dem Medium durchströmt werden. 1 1 shows a pressure measuring device 1 mounted on an outer wall 3 of the container 2 for non-invasively measuring a pressure inside an elongate cylindrical container 2 . The container 2 can contain a medium or, in the case of the tube shown here, the medium can flow through it.

Die Druckmesseinrichtung 1 weist einen scheiben- oder ringförmigen Federkörper 4 auf, der von fest auf der Außenwand 3 des Behälters 2 montierbaren Stützelementen 5 getragen ist. Dazu sind bei dem gezeigten Beispiel die Stützelemente 5 der Druckmesseinrichtung 1 durch Kleben stoffschlüssig mit der Außenwand 3 des Behälters 2 verbunden. Die Stützelemente 5 selbst können aus dem Verbindungsstoff, beispielsweise einem Zweikomponenten-Klebstoff, bestehen, der vor Ort durchgeknetet, in Form gebracht und auf dem Federkörper 4 oder der Außenwand 3 der Behälters 2 appliziert wird, bevor die Druckmesseinrichtung 1 mit dem Federkörper 4 auf der Außenwand 3 aufgesetzt wird.The pressure measuring device 1 has a disk-shaped or ring-shaped spring body 4 which is carried by support elements 5 which can be fixedly mounted on the outer wall 3 of the container 2 . For this purpose, in the example shown, the support elements 5 of the pressure measuring device 1 are bonded to the outer wall 3 of the container 2 by gluing. The support elements 5 themselves can consist of the connecting material, for example a two-component adhesive, which is kneaded on site, shaped and applied to the spring body 4 or the outer wall 3 of the container 2 before the pressure measuring device 1 is attached to the spring body 4 on the Outer wall 3 is placed.

Die sogenannte Kesselformel gibt die mechanischen Spannungen in durch Innendruck belasteten rotationssymmetrischen Körpern an, wie sie beispielsweise in Rohren oder Druckbehältern anzutreffen sind. Besonders einfach stellt sich die Kesselformel bei einem durch Innendruck belasteten dünnwandigen Rohr 2 dar: σ t = ( p D ) / 2 s

Figure DE102020209596A1_0001
σ a = ( p D ) / 4 s ,
Figure DE102020209596A1_0002
wobei σt die Tangentialspannung in Umfangsrichtung 6 des Rohres 2, σa die Axialspannung in Längsrichtung 7 des Rohres 2, p den Innendruck, D den mittleren Innendurchmesser und s die Wanddicke des Rohres 2 bezeichnen.The so-called boiler formula specifies the mechanical stresses in rotationally symmetrical bodies loaded by internal pressure, such as those found in pipes or pressure vessels. The boiler formula is particularly simple for a thin-walled tube 2 subjected to internal pressure: σ t = ( p D ) / 2 s
Figure DE102020209596A1_0001
σ a = ( p D ) / 4 s ,
Figure DE102020209596A1_0002
where σ t is the tangential stress in the circumferential direction 6 of the tube 2, σ a is the axial stress in the longitudinal direction 7 of the tube 2, p is the internal pressure, D is the mean inside diameter and s is the wall thickness of the tube 2.

Während sich also bei Druckänderungen Δρ die Tangentialspannung σt in der Behälterwand doppelt so stark wie die Axialspannung σa ändert, ändern sich bei Temperaturänderungen ΔT die Tangentialspannung σt und Axialspannung σa gleichprozentig: Δ σ t = 2 k 1 Δ p + k2 Δ T

Figure DE102020209596A1_0003
Δ σ a = k 1 Δ p + k2 Δ T ,
Figure DE102020209596A1_0004
wobei k1 und k2 Proportionalitätskonstanten für die druck- bzw. temperaturbedingten Spannungsanteile sind. Daraus ergibt sich für die Druckänderungen Δp: Δ p = ( Δ σ t Δ σ a ) / k 1.
Figure DE102020209596A1_0005
So while the tangential stress σ t in the container wall changes twice as much as the axial stress σ a in the case of pressure changes Δρ, the tangential stress σ t and the axial stress σ a change in equal percentages in the case of temperature changes ΔT: Δ σ t = 2 k 1 Δ p + k2 Δ T
Figure DE102020209596A1_0003
Δ σ a = k 1 Δ p + k2 Δ T ,
Figure DE102020209596A1_0004
where k1 and k2 are constants of proportionality for the pressure and temperature-related stress components. This results in the pressure changes Δp: Δ p = ( Δ σ t Δ σ a ) / k 1.
Figure DE102020209596A1_0005

Die Druckmesseinrichtung 1 enthält eine Auswerteeinrichtung 8, an der hier nicht gezeigte Dehnungssensoren angeschlossen sind, welche Verformungen des Federkörpers 4 erfassen. Die Auswerteeinrichtung 8 ist dazu ausgebildet, anhand von unterschiedlichen Verformungen des Federkörpers 4 in Längsrichtung 7 und Umfangsrichtung 6 des Behälters 2 zwischen druck- und temperaturbedingten Verformungsanteilen zu unterscheiden und aus den druckbedingten Verformungsanteilen ein Messergebnis 9 für den Druck im Inneren des Behälters 2 zu ermitteln und auszugeben.The pressure measuring device 1 contains an evaluation device 8 to which strain sensors (not shown here) are connected, which detect deformations of the spring body 4 . The evaluation device 8 is designed to use different deformations of the spring body 4 in the longitudinal direction 7 and circumferential direction 6 of the container 2 to distinguish between pressure and temperature-related deformation components and to determine a measurement result 9 for the pressure inside the container 2 from the pressure-related deformation components and to spend

Wie 1 zeigt, kann das Messergebnis 9 beispielsweise über eine Leitung 10 an ein benachbartes Gerät 11 ausgegeben werden, bei dem es sich hier z. B. um einen auf dem Rohr 2 montierten Messaufnehmer (Multisensor) mit unterschiedlichen hier nicht gezeigten Sensoren zur Messung von beispielsweise Vibrationen (Beschleunigungen), Temperatur, Feuchte, Luftdruck usw. handeln kann. Ein solcher Messaufnehmer ist z. B. aus der WO 2020/058497 A1 bekannt. Die nicht-invasive Druckmesseinrichtung 1 bildet hier einen weiteren, externen Sensor des Messaufnehmers 11, der eine eigene Auswerteeinrichtung 12 und eine Energiequelle 13, z. B. Batterie, enthält. Die Auswerteeinrichtung 12 des Messaufnehmers 11 kann Teilfunktionen der Auswerteeinrichtung 8 der Druckmesseinrichtung 1 übernehmen und das Messergebnis 9 ggf. zusammen mit Messergebnissen der anderen Sensoren des Messaufnehmers 11 über eine Funkschnittstelle 14 drahtlos an eine entfernte Stelle 15, z. B. an ein mobiles Kommunikationsendgerät oder mittels eines Gateways in eine Cloud, übertragen werden. Die Druckmesseinrichtung 1 kann über die Leitung 10 aus der Energiequelle 13 des Mesaufnehmers 11 stromversorgt werden und benötigt in diesem Fall keine eigene Energiequelle. Die Druckmesseinrichtung 1 kann auch selbst mit einer Funkschnittstelle 16 zur drahtlosen Übermittlung des Messergebnisses an die entfernte Stelle 15 ausgerüstet sein. Schließlich kann die Druckmesseinrichtung 1 als autarker Messaufnehmer ausgebildet und mit einer eigenen Energiequelle (Solarzelle, Batterie, usw.) 17 versehen sein. Die Auswerteeinrichtung 8 ggf. mit der Funkschnittstelle 16 und ggf. die Energiequelle 17 sind in einem Gehäuseteil 18 untergebracht, das über ein elastisches, die Verformbarkeit des Federkörpers 4 nicht beeinträchtigendes Zwischenteil 20 auf dem Federkörper 4 montiert ist. Die Druckmesseinrichtung 1 kann auch als weiterer Sensor integraler Teil des Multisensors 11 sein, wobei der Federkörper 4 mit den Stützelementen 5 und dem Zwischenteil 20 zur Befestigung des Multisensors 11 auf dem Rohr 2 dienen. Die Auswerteeinrichtung 18 der Druckmesseinrichtung 1 ist dann Teil der Auswerteeinrichtung 12 des Multisensors 11.As 1 shows, the measurement result 9 can be output, for example, via a line 10 to a neighboring device 11, which is here z. B. a mounted on the tube 2 sensor (multi-sensor) with different sensors not shown here for measuring, for example, vibrations (acceleration), temperature, humidity, air pressure, etc. can act. Such a sensor is z. B. from the WO 2020/058497 A1 known. The non-invasive pressure measuring device 1 forms a further, external sensor of the measuring transducer 11, which has its own evaluation device 12 and an energy source 13, e.g. B. battery contains. The evaluation device 12 of the measuring sensor 11 can use partial radio take over functions of the evaluation device 8 of the pressure measuring device 1 and the measurement result 9 possibly together with measurement results of the other sensors of the measuring transducer 11 wirelessly via a radio interface 14 to a remote location 15, z. B. to a mobile communication terminal or by means of a gateway in a cloud. The pressure measuring device 1 can be supplied with power via the line 10 from the energy source 13 of the measuring transducer 11 and in this case does not require its own energy source. The pressure measuring device 1 itself can also be equipped with a radio interface 16 for the wireless transmission of the measurement result to the remote location 15 . Finally, the pressure measuring device 1 can be designed as a self-sufficient measuring transducer and can be provided with its own energy source (solar cell, battery, etc.) 17 . The evaluation device 8, optionally with the radio interface 16, and optionally the energy source 17 are accommodated in a housing part 18, which is mounted on the spring body 4 via an elastic intermediate part 20 that does not impair the deformability of the spring body 4. The pressure measuring device 1 can also be an integral part of the multisensor 11 as a further sensor, the spring body 4 with the support elements 5 and the intermediate part 20 serving to fasten the multisensor 11 on the pipe 2 . The evaluation device 18 of the pressure measuring device 1 is then part of the evaluation device 12 of the multisensor 11.

2 zeigt ein Beispiel für den Federkörper 4 mit den Stützelementen 5 in Draufsicht, 3 denselben Federkörper 4 in einem Längsschnitt und 4 in perspektivischer Ansicht. Bei dem gezeigten Beispiel besteht der Federköper 4 aus einer Membran 21, die von einem elastischen Ringkörper 22 aus z. B. Stahl aufgespannt wird. Der Ringkörper 22 wird von segmentförmigen Stützelementen 5 getragen, die auf einem Kreis äquidistant angeordnet sind. Anstelle der hier vier Stützelemente 5 können auch mehr, z. B. acht, äquidistante Stützelemente vorgesehen werden. Bei dem gezeigten Beispiel sind der elastische Ringkörper 22, die Membran 21 und die Stützelemente 5 aus einem Stück ausgebildet, so dass der elastische Ringkörper 22 mit seinen Stützelementen 5 auf der Außenwand 3 der Behälters 2 montiert, z. B. aufgeklebt werden kann. Wie oben bereits erwähnt können die Stützelemente 5 selbst aus einem Zweikomponenten-Klebstoff geknetet und in Form gebracht werden und auf dem Ringkörper 22 oder der Außenwand 3 der Behälters 2 aufgebracht werden, bevor der Ringkörper 22 auf der Außenwand 3 aufgesetzt wird. Da die Membran 21 vergleichsweise dünn ist, sollte sich die überwiegende Fläche der Stützelemente 5 unter der Ringfläche des Ringkörpers 22 befinden, so dass sich die Membran 21 durch das Anpressen bei der Montage am Rohr 2 nicht plastisch verformt. 2 shows an example of the spring body 4 with the support elements 5 in plan view, 3 the same spring body 4 in a longitudinal section and 4 in perspective view. In the example shown, the spring body 4 consists of a membrane 21, which consists of an elastic ring body 22 made of z. B. steel is clamped. The ring body 22 is carried by segment-shaped support elements 5, which are arranged equidistantly on a circle. Instead of the four supporting elements 5 here, more, e.g. B. eight, equidistant support elements can be provided. In the example shown, the elastic annular body 22, the membrane 21 and the supporting elements 5 are formed in one piece, so that the elastic annular body 22 is mounted with its supporting elements 5 on the outer wall 3 of the container 2, e.g. B. can be glued. As already mentioned above, the support elements 5 themselves can be kneaded and shaped from a two-component adhesive and applied to the annular body 22 or the outer wall 3 of the container 2 before the annular body 22 is placed on the outer wall 3 . Since the membrane 21 is comparatively thin, the majority of the surface of the support elements 5 should be located under the annular surface of the annular body 22 so that the membrane 21 is not plastically deformed by being pressed on the pipe 2 during assembly.

Auf der Membran 21 sind vier Dehnungssensoren 23, beispielsweise in Form von piezoresistiven Messelementen, den Stützelementen 5 gegenüberliegend angeordnet und mit einem integrierten Schaltkreis auf einem Chip 24 kontaktiert, der seinerseits mit der Auswerteeinrichtung 8 in dem Gehäuseteil 18 (1) verbunden ist oder diese enthalten kann, so dass das Gehäuseteil 18 entfallen kann. Der Temperatureinfluss auf die Dehnungssensoren 23 kann durch eine Werkskalibrierung minimiert werden, wozu das Signal eines zusätzlichen Temperatursensors 25 auf dem Chip 24 genutzt werden kann.Four strain sensors 23, for example in the form of piezoresistive measuring elements, are arranged on the membrane 21 opposite the supporting elements 5 and contacted with an integrated circuit on a chip 24, which in turn is connected to the evaluation device 8 in the housing part 18 ( 1 ) is connected or may contain it, so that the housing part 18 can be omitted. The temperature influence on the strain sensors 23 can be minimized by factory calibration, for which purpose the signal from an additional temperature sensor 25 on the chip 24 can be used.

5 zeigt einen Abschnitt des Rohres 2 mit dem aufmontiertem Federkörper 4 in perspektivischer Ansicht. Der Federkörper 4 ist dabei derart ausgerichtet, dass jeweils zwei Dehnungssensoren 23 die Axialspannung σa in Längsrichtung 7 des Rohres 2 und die beiden anderen Dehnungssensoren 23 die Tangentialspannung σt in Umfangsrichtung 7 messen. Dazu liegen bei dem gezeigten Beispiel jeweils Stützelemente 5 in Längsrichtung 7 des Rohres 2 und die beiden anderen Stützelemente 5 im rechten Winkel dazu in Umfangsrichtung 7 des Rohres 2 einander gegenüber. 5 shows a section of the tube 2 with the mounted spring body 4 in a perspective view. The spring body 4 is aligned in such a way that two strain sensors 23 measure the axial stress σ a in the longitudinal direction 7 of the tube 2 and the other two strain sensors 23 measure the tangential stress σ t in the circumferential direction 7 . For this purpose, in the example shown, support elements 5 are in the longitudinal direction 7 of the pipe 2 and the other two support elements 5 are opposite one another at right angles thereto in the circumferential direction 7 of the pipe 2 .

Vor Ort kann es schwierig sein, die für die beschriebene Temperaturkompensation erforderliche optimale Ausrichtung der Druckmesseinrichtung 1 mit dem Federkörper 4 auf dem Rohr 2 vorzunehmen. Nach einer Grobausrichtung kann daher eine rechnerische Feinjustierung mittels Signalverarbeitung entsprechend den folgenden Schritten vorgenommen werden.

  1. 1. Zunächst wird in den Rohr 2 ein definierter Referenzdruckruck, z. B. Umgebungsdruck, hergestellt, um eine Nullpunktkalibrierung durchzuführen.
  2. 2. Danach werden die Dehnungssensoren 23 einzeln gemessen.
  3. 3. Die von den Dehnungssensoren 23 erhaltenen Einzelwerte werden in der Auswerteeinrichtung 8 durch Multiplikation mit individuellen ersten Faktoren automatisch so korrigiert, dass ihre Beträge gleich dem Mittelwert der Einzelwerte sind (Koordinatendrehung).
  4. 4. Danach wird der Druck im Inneren des Rohres 2 erhöht. Die jetzt gemessenen Einzelwerte werden wiederum durch Multiplikation mit individuellen zweiten Faktoren so korrigiert, dass die jeweils gegenüberliegenden Dehnungssensoren 23 den gleichen Wert liefern, wobei die Werte der in Umfangsrichtung 6 einander gegenüberliegenden Dehnungssensoren 23 doppelt so groß sind wie die Werte der in Längsrichtung 7 einander gegenüberliegenden Dehnungssensoren 23 (Koordinatendrehung).
On site, it can be difficult to carry out the optimal alignment of the pressure measuring device 1 with the spring body 4 on the pipe 2, which is necessary for the temperature compensation described. After a rough alignment, a mathematical fine adjustment can be made by means of signal processing according to the following steps.
  1. 1. First, a defined reference pressure, z. B. ambient pressure, prepared to perform a zero calibration.
  2. 2. The strain sensors 23 are then measured individually.
  3. 3. The individual values obtained from the strain sensors 23 are automatically corrected in the evaluation device 8 by multiplication with individual first factors in such a way that their amounts are equal to the mean value of the individual values (coordinate rotation).
  4. 4. Thereafter, the pressure inside the tube 2 is increased. The individual values now measured are in turn corrected by multiplication with individual second factors in such a way that the strain sensors 23 lying opposite one another deliver the same value, with the values of the strain sensors 23 lying opposite one another in the circumferential direction 6 being twice as great as the values of those lying opposite one another in the longitudinal direction 7 Strain sensors 23 (coordinate rotation).

Diese rechnerische Temperaturkorrektur geht jedoch mit einem Empfindlichkeitsverlust der Messwerte einher. Dies kann umgangen werden, indem mehr als vier, z. B. acht, Dehnungssensoren 23 vorgesehen werden, die auf der Membran 21 kreisförmig äquidistant angeordnet sind. Damit einhergehend können, wie bereits erwähnt, auch mehr als vier äquidistante Stützelemente 5 vorgesehen werden. Dadurch ist es möglich, die mechanischen Spannungen in der Außenwand 3 des Rohres 2 in unterschiedlichen radialen Richtungen zu messen bzw. zwischen den Messwerten zu interpolieren. Die beiden Richtungen, in denen sich die so erfassten Spannungen bei einer Druckerhöhung in dem Rohr 2 am meisten oder am wenigsten verändern, entsprechen den Richtungen der Tangentialspannung bzw. der Axialspannung, d. h. der Umfangsrichtung 6 bzw. der Längsrichtung 7 des Behälters 2. Nach einmaliger Ermittlung der Richtungen der Tangentialspannung und der Axialspannung kann die weitere Druckmessung mit nur noch vier Dehnungssensoren 23 erfolgen, deren Messwerte durch Transformation auf die Richtungen der Tangentialspannung und der Axialspannung korrigiert werden können.However, this calculated temperature correction is accompanied by a loss of sensitivity of the measured values. This can be circumvented by using more than four, e.g. B. eight, strain sensors 23 are provided, which are arranged equidistantly on the membrane 21 in a circle. As already mentioned, more than four equidistant support elements 5 can also be provided as a result. This makes it possible to measure the mechanical stresses in the outer wall 3 of the tube 2 in different radial directions or to interpolate between the measured values. The two directions in which the stresses detected in this way change the most or least when the pressure in the tube 2 increases correspond to the directions of the tangential stress and the axial stress, ie the circumferential direction 6 and the longitudinal direction 7 of the container 2. After a single Determination of the directions of the tangential stress and the axial stress, the further pressure measurement can be carried out with only four strain sensors 23, whose measured values can be corrected by transformation to the directions of the tangential stress and the axial stress.

Die Membran 21 stellt nur einen möglichen Ort dar, an dem die Dehnungssensoren 23 angeordnet werden können, um radiale Verformungen des Federkörpers 4 zu erfassen. So können die Dehnungssensoren 23 z. B. auch an der Innenwand 26 des elastischen Ringkörpers 22 angebracht werden. Ferner kann die Membran 21 im Wesentlichen von den sie tragenden Stützelementen 5 aufgespannt werden, wobei dann der Ringköper 22 mehr eine Teilfunktion des Gehäuseteils 18 (1) erfüllt, indem er einen Raum zur Aufnahme der Dehnungssensoren 23 bildet. Grundsätzlich kann der Federkörper 4 von unterschiedlicher Form sein, wobei lediglich entscheidend ist, dass er von mindestens vier auf einem Kreis äquidistant angeordneten und fest auf der Außenwand 3 des Behälters 2 montierbaren Stützelementen 5 getragen und mit mindestens vier Dehnungssensoren 23 versehen ist.The membrane 21 represents only one possible location at which the strain sensors 23 can be arranged in order to detect radial deformations of the spring body 4 . So the strain sensors 23 z. B. also on the inner wall 26 of the elastic ring body 22 are attached. Furthermore, the membrane 21 can essentially be spanned by the supporting elements 5 carrying it, in which case the ring body 22 then has more of a partial function of the housing part 18 ( 1 ) meets by forming a space for accommodating the strain sensors 23. In principle, the spring body 4 can be of different shapes, the only decisive factor being that it is supported by at least four support elements 5 arranged equidistantly in a circle and can be fixedly mounted on the outer wall 3 of the container 2 and is provided with at least four strain sensors 23 .

6 zeigt eine Variante des Federkörpers 4, bei der die vier Stützelemente 5 derart auf der Behälterwand montiert sind, dass jedes der Stützelement 5 ein in Längsrichtung 7 und ein in Umfangsrichtung 6 des Behälters 2 benachbartes Stützelement hat. Auch hier findet die Verformung des Federkörpers 4 bei Druck- und/oder Temperaturänderungen des Behälters 2 achssymmetrisch zur Längsrichtung 7 und Umfangsrichtung 6 des Behälters 2 statt, so dass bei der Erfassung der Verformung des Federkörpers 4 mittels der Dehnungssensoren 23 zwischen Verformungen in Längsrichtung 7 und in Umfangsrichtung 6 und damit auf Basis der Kesselformel zwischen druckbedingten und temperaturbedingten Verformungen unterschieden werden kann. Die Dehnungssensoren 23 sind hier jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Stützelementen 5 auf der Membran 21 aufgebracht. Bei dieser Variante kann der Federkörpers 4 auf einfache Weise unter Zuhilfenahme eines Gurts 27 ausgerichtet werden, der zwischen den Stützelementen 5 hindurch um das Rohr gelegt wird und nach der Montage der Druckmesseinrichtung wieder entfernt werden kann. 6 1 shows a variant of the spring body 4 in which the four support elements 5 are mounted on the container wall in such a way that each of the support elements 5 has a support element adjacent in the longitudinal direction 7 and in the circumferential direction 6 of the container 2 . Here, too, the deformation of the spring body 4 in the event of pressure and/or temperature changes in the container 2 takes place axisymmetric to the longitudinal direction 7 and circumferential direction 6 of the container 2, so that when the deformation of the spring body 4 is detected by means of the strain sensors 23, between deformations in the longitudinal direction 7 and can be distinguished in the circumferential direction 6 and thus on the basis of the boiler formula between pressure-related and temperature-related deformations. The strain sensors 23 are each mounted on the membrane 21 in the middle between two adjacent support elements 5 . In this variant, the spring body 4 can be aligned in a simple manner with the aid of a belt 27, which is placed around the pipe between the support elements 5 and can be removed again after the pressure measuring device has been installed.

7 zeigt schließlich in sehr schematischer Darstellung ein Beispiel, bei dem die Stützelemente 5 als Stelzen ausgebildet sind, um den Federkörper 4 in einem ausreichenden Abstand zur Außenwand 3 des Behälters 2 zu halten und ihn so von dem Behälter 2 thermisch zu entkoppeln. Wie dieses Beispiel ferner zeigt, können die Stützelemente 5 fußförmige Ansätze 28 aufweisen, um die Druckmesseinrichtung über Spanngurte 29 an dem Behälter 2 zu befestigen. 7 Finally, in a very schematic illustration, FIG. As this example also shows, the support elements 5 can have foot-shaped projections 28 in order to fasten the pressure measuring device to the container 2 using tensioning straps 29 .

Da die Tangentialspannung und Axialspannung senkrecht zueinander verlaufen, werden, wie in den vorangegangenen Beispielen erläutert, vorzugsweise vier (oder z. B. acht) Stützelemente und Dehnungssensoren verwendet, so dass die Tangentialspannung und Axialspannung in einem kartesischen Koordinatensystem erfasst werden können. Alternativ können die Tangentialspannung und Axialspannung unter Verwendung von drei (oder z. B. sechs) äquidistanten Stützelementen und Dehnungssensoren in einem Polarkoordinatensystem erfasst und danach in kartesische Koordinaten umgerechnet werden.Since the tangential stress and axial stress are perpendicular to each other, as explained in the previous examples, preferably four (or eg eight) support elements and strain sensors are used so that the tangential stress and axial stress can be recorded in a Cartesian coordinate system. Alternatively, the tangential stress and axial stress can be recorded in a polar coordinate system using three (or, for example, six) equidistant supports and strain sensors, and then converted to Cartesian coordinates.

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Claims (11)

Nicht-invasive Druckmesseinrichtung (1) zur Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen Behälters (2), mit einem scheiben- oder ringförmigen Federkörper (4), der von mindestens drei auf einem Kreis äquidistant angeordneten und fest auf einer Außenwand (3) des Behälters (2) montierbaren Stützelementen (5) getragen ist, mit mindestens drei Dehnungssensoren (23), die dazu ausgebildet und angeordnet sind, radiale Verformungen des Federkörpers (4) zu erfassen, und mit einer Auswerteeinrichtung (8), an der die Dehnungssensoren (23) angeschlossen sind und die dazu ausgebildet ist, anhand von unterschiedlichen Verformungen des Federkörpers (4) in Längsrichtung (7) und Umfangsrichtung (6) des Behälters (2) zwischen druck- und temperaturbedingten Verformungsanteilen zu unterscheiden und aus den druckbedingten Verformungsanteilen ein Messergebnis (9) für den Druck im Inneren des Behälters (2) zu ermitteln und auszugeben.Non-invasive pressure measuring device (1) for measuring a pressure inside an elongated cylindrical container (2), with a disc-shaped or ring-shaped spring body (4), which is arranged equidistantly from at least three in a circle and fixed on an outer wall (3) of the Support elements (5) mountable on the container (2), with at least three expansion sensors (23) which are designed and arranged to detect radial deformations of the spring body (4), and with an evaluation device (8) on which the expansion sensors ( 23) are connected and which is designed to distinguish between pressure and temperature-related deformation components based on different deformations of the spring body (4) in the longitudinal direction (7) and circumferential direction (6) of the container (2) and to generate a measurement result ( 9) for the pressure inside the container (2) to be determined and output. Druckmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federköper (4) eine Membran (21) aufweist, auf der die Dehnungssensoren (23) aufgebracht sind und die von den sie tragenden Stützelementen (5) aufgespannt wird.Pressure measuring device (1) according to claim 1 , characterized in that the spring body (4) has a membrane (21) on which the strain sensors (23) are applied and which is spanned by the supporting elements (5) carrying them. Druckmesseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federköper (4) ferner einen elastischen Ringkörper (22) aufweist, der von dem Stützelementen (5) getragen wird und über den die Membran (21) aufgespannt wird.Pressure measuring device (1) according to claim 2 , characterized in that the spring body (4) also has an elastic ring body (22) which is carried by the support elements (5) and over which the membrane (21) is stretched. Druckmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federköper (4) einen elastischen Ringkörper (22) aufweist, der von dem Stützelementen (5) getragen wird und an dessen Innenwand 26 die Dehnungssensoren (23) angebracht sind.Pressure measuring device (1) according to claim 1 , characterized in that the spring body (4) has an elastic ring body (22) which is carried by the support elements (5) and on the inner wall 26 of which the strain sensors (23) are attached. Druckmesseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (5) stoffschlüssig mit der Außenwand (3) des Behälters (2) verbunden sind.Pressure measuring device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting elements (5) are connected to the outer wall (3) of the container (2) in a materially bonded manner. Druckmesseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (5) aus einer spröde aushärtbaren Klebemasse, insbesondere einer Zweikomponenten-Epoxidharz-Knetmasse, geformt sind.Pressure measuring device (1) according to claim 5 , characterized in that the supporting elements (5) are formed from a brittle curable adhesive mass, in particular a two-component epoxy resin kneaded mass. Druckmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (5) fußförmige Ansätze (28) aufweisen, um die Druckmesseinrichtung (1) über Spanngurte (29) an dem Behälter (2) zu befestigen.Pressure measuring device (1) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the support elements (5) have foot-shaped projections (28) in order to fasten the pressure measuring device (1) to the container (2) via tensioning straps (29). Druckmesseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens acht Dehnungssensoren (23) vorgesehen sind, die die Verformungen des Federkörpers (4) in unterschiedlichen radialen Richtungen erfassen, und dass die Auswerteeinrichtung (8) ferner dazu ausgebildet ist, diejenige Richtung, in der bei einer Druckerhöhung in dem Behälter (2) die größte Verformung erfasst wird, als die Umfangsrichtung (6) und/oder diejenige Richtung, in der bei der Druckerhöhung in dem Behälter (2) die geringste Verformung erfasst wird, als die Längsrichtung (7) zu identifizieren.Pressure measuring device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least eight strain sensors (23) are provided, which detect the deformations of the spring body (4) in different radial directions, and that the evaluation device (8) is also designed to Direction in which the greatest deformation is detected when the pressure in the container (2) increases as the circumferential direction (6) and/or that direction in which the smallest deformation is detected when the pressure in the container (2) increases as the Identify longitudinal direction (7). Druckmesseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Anzahl der Dehnungssensoren (23) mindestens acht auf dem Kreis äquidistant angeordnete Stützelementen (5) vorgesehen sind.Pressure measuring device (1) according to claim 8 , characterized in that at least eight supporting elements (5) arranged equidistantly on the circle are provided corresponding to the number of strain sensors (23). Druckmesseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche als Bestandteil eines auf dem Rohr (2) montierten Messaufnehmers (11) mit unterschiedlichen Sensoren zur Messung mindestens eines der Parameter Vibrationen, Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck.Pressure measuring device (1) according to one of the preceding claims as part of a measuring sensor (11) mounted on the pipe (2) with different sensors for measuring at least one of the parameters vibration, temperature, air humidity, air pressure. Verfahren zur nicht-invasiven Messung eines Drucks im Inneren eines langgestreckten zylindrischen Behälters (2), wobei ein scheiben- oder ringförmiger Federkörper (4) über mindestens drei auf einem Kreis äquidistant angeordnete Stützelementen (5) auf einer Außenwand (3) des Behälters (2) montiert wird, radiale Verformungen des Federkörpers (4) erfasst werden, und anhand von unterschiedlichen erfassten Verformungen des Federkörpers (4) in Längsrichtung (7) und Umfangsrichtung (6) des Behälters (2) zwischen druck- und temperaturbedingten Verformungsanteilen unterschieden und aus den druckbedingten Verformungsanteilen ein Messergebnis (9) für den Druck im Inneren des Behälters (2) ermittelt wird.Method for the non-invasive measurement of a pressure inside an elongated cylindrical container (2), wherein a disk-shaped or ring-shaped spring body (4) is supported on an outer wall (3) of the container (2 ) is mounted, radial deformations of the spring body (4) are detected, and on the basis of different detected deformations of the spring body (4) in the longitudinal direction (7) and circumferential direction (6) of the container (2) a distinction is made between pressure and temperature-related deformation components and from the pressure-related deformation components, a measurement result (9) for the pressure inside the container (2) is determined.
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