DE1239498B - Druckmittelbetriebene Vorrichtung zum Messen hoher Druecke eines fluiden Mediums bei hohen Temperaturen - Google Patents

Description

• Druckmittelbetriebene Vorrichtung zum Messen hoher Drücke eines fluiden Mediums bei hohen Temperaturen Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetriebene Vorrichtung zum Messen hoher Drücke eines fluiden Mediums bei hohen Temperaturen, bei der der druckabhängige Ausschlag einer Biegeplatte mittels eines Düsen-Prallplatten-Systems in einen pneumatischen Druck übersetzt wird. Derartige Meßaufgaben liegen häufig in der technischen Chemie vor, z. B. bei der synthetischen Herstellung von Kunststoffasern, bei der die flüssige Nylon-, Perlonmasse od. dgl. bei etwa 4000 C und 600 atü durch Düsen gepreßt wird.
• Derartigen Vorrichtungen liegt das Meßprinzip zugrunde, die vom im Medium herrschenden Druck bewirkte Durchbiegung einer Meßmembran mit Hilfe eines Düsen-Prallplatten-Systems pneumatisch abzutasten.
• Diesem Prinzip zufolge soll die druckabhängige Abstandsänderung zwischen Düse und Prallplatte erfaßt werden. Schwierigkeiten ergeben sich, da auch andere, aus den Betriebsbedingungen entstehende Störgrößen ebenfalls Abstandsänderungen zwischen Düse und Prallplatte bewirken können, die das Meßergebnis verfälschen. Zu diesen Störgrößen gehören die Betriebstemperatur, mechanische Belastungen bei Montage und Erschütterungen während des Betriebes.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Störgrößen einen möglichst geringen Einfluß auf das Meßergebnis haben.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der eingangs genannten Vorrichtung das Düsenröhrchen in axialer Richtung verstellbar in der Hülse angeordnet ist und daß ein das Düsenröhrchen umschließendes zylindrisches Zentrierstück vorgesehen ist, in dem ein Klemmstück angeordnet ist, das mittels eines an einer drehbar gelagerten Spindel vorgesehenen Exzenters in radialer Richtung verschiebbar ist. Mittels letzterer Maßnahme ist das Düsenröhrchen durch ausschließlich radial gerichtete Kräfte im Zentrierstück festklemmbar. Eine derartige Klemmverbindung bietet den Vorteil, daß die verklemmten Teile sich bei Erwärmung und Abkühlung nicht gegeneinander verschieben.
• Auch die die Verstellmittel für das Düsenröhrchen tragende Grundplatte kann mittels eines Federringes in der Hülse befestigt sein, der durch mindestens einen in der Grundplatte gelagerten Exzenter ausschließlich in axialer Richtung gegen die innere Mantelfläche der Hülse geklemmt wird.
• Die Zuluftleitung kann in Bereich zwischen Düsenröhrchen und Grundplatte aus einer spiral- oder schraubenförmig aufgewundenen elastischen Metallkapillare bestehen.
• Weiterhin ist vorgesehen, daß der Stößel aus einem Material besteht, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient kleiner ist als der der Stahlhülse und des das Düsenröhrchen umschließenden Zentrierstückes.
• Weiterhin ist vorgesehen, daß der Nippel oder der Stößel in der Nähe der Biegeplatte mindestens eine Querschnittsverengung aufweist, durch die der Wärmefluß von der Biegeplatte zur Prallfläche des Stößels verringert wird. Schließlich ist noch vorgesehen, daß die das Düsenröhrchen einspannenden Teile wärmeleitend mit dem Medium verbunden sind und der Abstand der Einklemmstelle des Düsenröhrchens im Zentrierstück vom Druckbehälter wesentlich größer ist als die Länge des Stößels.
• Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen F i g. 1 und 2 Schnittbilder der Meßvorrichtung, F i g. 3 die Vorrichtung in Draufsicht, F i g. 4 die zum Festklemmen des Düsenröhrchens dienenden Einzelteile, F i g. 5 einen Schnitt durch die F i g. 4 gemäß der Linie VII-VII.
• Nach F i g. 1 wird die Biegeplatte 5 abhängig vom Druck des Mediums durchgebogen, so daß sich die Stirnfläche 10 des Stößels 6 mit zunehmendem Druck der Ausströmfläche 9 nähert und damit den Drosselwiderstand des Düsen-Prallflächen-Systems 9, 10 erhöht. Hierdurch baut sich im Raum 12 ein Staudruck auf, der am Manometer abgelesen werden kann und der somit ein Maß für den Druck des Mediums darstellt. Der Abstand zwischen Düse 9 und Prallfläche 10 steht in einer funktionalen Beziehung zum Staudruck im Raum 12, die als Drosselkennlinie des Düsen-Prallflächen-Systems bezeichnet wird.
• In F i g. 1 bis 3 ist eine Ausführung des Druckmeßgerätes in vergrößertem Maßstab dargestellt. Das Ge- häuse 4 besteht aus zwei aneinandergeschweißten Stahlhülsen 4', 4" und ist an seiner unteren Stirnfläche durch die eingeschweißte Biegeplatte 5 verschlossen. Das Gehäuse 4 weist ein Außengewinde auf, mit dem es in eine entsprechende Bohrung des Druckbehälters eingeschraubt werden kann. An Stelle einer Schraubenbefestigung kann auch eine Flanschverbindung vorgesehen werden oder, falls es im Hinblick auf die Abdichtung erforderlich sein sollte, kann die Hülse 4' auch in die Rohrwand eingeschweißt werden. Die Biegeplatte 5 kann, falls erforderlich, auch so angebracht werden.
• Die Dicke der Biegeplatte 5 nimmt vom Rand aus zunächst ab und ist im Zentrum der Biegeplatte durch den an der Rückseite der Biegeplatte vorgesehenen Nippel 14 besonders verstärkt. Auf den Nippel 14 ist der Stößel 6 aufgeschraubt, dessen Stirnfläche 10 als Prallfläche der Düse 9 gegenüberliegt. Das Düsenröhrchen 15 steckt in einer zentralen Bohrung des Zentrierstückes 16, das mittels des Gewindes 17 an der Hülse befestigt ist. Über die wendelförmig aufgewundene, elastische Kapillare 18 und das Rohr 19 ist die Düse 9 an die Druckluftversorgung angeschlossen.
• Wie insbesondere in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt, ist das Zentrierstück 16 mit einer radialen Bohrung versehen, in der ein Klemmstück 21 angeordnet ist. Das Klemmstück 21 weist eine Bohrung 22 auf, in der ein Exzenter 23 angeordnet ist, der über die Spindel 24 mittels eines Schraubschlüssels verdreht werden kann. Das Klemmstück 21 ist an seiner an dem Düsenröhrchen 15 anliegenden Seite kreisförmig eingeschnitten und liegt mit vier Punkten an dem Düsenröhrchen 15 an. Durch diese besondere Ausbildung der Klemmvorrichtung für das Düsenröhrchen wird erreicht, daß dieses nur durch senkrecht zur Achse gerichtete Kräfte im Zentrierstück 16 gehalten ist. Hierdurch wird vermieden, daß sich die verklemmten Teile bei der Erwärmung gegeneinander verschieben, was andernfalls zu einer Verschiebung des Nullpunktes der Meßvorrichtung führen würde.
• In nicht festgeklemmtem Zustand kann das Düsenröhrchen 15 mittels der Gewindespindel 25 grob und mittels der Schraube 26 fein verstellt werden. Die Verstellschraube 26 sitzt in einer zentralen Gewindebohrung der Grundplatte 27, die mittels des Klemmringes 28 und der Exzenterschraube 29 ebenfalls durch ausschließlich senkrecht zur Achse gerichtete Kräfte in einer rillenförmigen Eindrehung der Hülse 4" gehalten ist.
• Um eine temperaturabhängige Vergrößerung des Abstandes zwischen Düse 9 und Prallfläche 10 zu erreichen, ist für den Stößel 6 ein Material mit geringer Wärmeausdehnung verwendet und der Wärmeleiterquerschnitt durch den kleinen, hinter der Biegeplatte 5 noch eingedrehten Nippel 14 möglichst klein gehalten. Da der Abstand zwischen der Einklemm- stelle des Düsenröhrchens 15 im Zentrierstück 16 und dem heißen Medium 2 größer ist als die Länge des Stößels 6, wirkt sich die Temperaturlängung auf die Lage des Düsenröhrchens 15 stärker aus als auf die Lage der Prallfläche des Stößels 6.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Druckmittelbetriebene Vorrichtung zum Messen hoher Drücke eines fluiden Mediums bei hohen Temperaturen, bei der der druckabhängige Ausschlag einer Biegeplatte mittels eines Düsen-Prallplatten-Systems in einen pneumatischen Druck übersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenröhrchen (15) in axialer Richtung verstellbar in der Hülse (4', 4') angeordnet ist und daß ein das Düsenröhrchen umschließendes zylindrisches Zentrierstück (16) vorgesehen ist, in dem ein Klemmstück (21) angeordnet ist, das mittels eines an einer drehbar gelagerten Spindel (24) vorgesehenen Exzenters (23) in radialer Richtung verschiebbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluftleitung zwischen Düsenröhrchen und Grundplatte aus einer spiral-oder schraubenförmig aufgewundenen Metallkapillare besteht.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (6) aus einem Material besteht, dessen Temperaturkoeffizient kleiner ist als der der Stahlhülse (4') und des Zentrierstückes (16).
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nippel (14) oder der Stößel (6) in der Nähe der Biegeplatte (5) mindestens eine Querschnittsverbindung aufweist.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Düsenröhrchen (15) einspannenden Teile (21, 16) wärmeleitend mit dem Medium verbunden sind und der Abstand der Einklemmstelle des Düsenröhrchens (15) im Zentrierstück (16) von dem Druckbehälter größer ist als die Länge des Stößels (6).
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (4") eine Grundplatte (27) angeordnet ist, an der die zur Verstellung des Düsenröhrchens dienenden Verstellmittel (25, 26) befestigt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 846 017; schweizerische Patentschrift Nr. 336 999; K r e t z s c h m er, »Pneumatische Regler«, 1958, S. 7.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1161702.