DE1548783C3

DE1548783C3 - Druckdichte Durchführung für Meß-Regel- oder Steuergeräte

Info

Publication number: DE1548783C3
Application number: DE19661548783
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6000 Frankfurt Klee
Original assignee: Samson Apparatebau AG
Current assignee: Samson Apparatebau AG
Priority date: 1966-02-10
Filing date: 1966-02-10
Publication date: 1974-06-20
Also published as: DE1548783A1; DE1548783B2

Description

Die Erfindung betrifft eine druckdichte Durchführung für Meß-, Regel- oder Steuergeräte od. dgl., insbesondere für Differenzdruck- oder Behälterstandmessungen, mit einem beweglichen, vorzugsweise hebelartigen Teil zur Übertragung einer Kraft, eines Moments oder einer Bewegung, z. .B eines Meßwertausschlages, aus einem abgedichteten, unter Druck stehenden Gehäuseraum nach außen mittels einer in die Gehäusewandung eingebauten, biegsamen Dichtungsplatte oder Durcliführungsdichtung, in die der axial gefesselte Übertragungsteil oder -hebel eingespannt ist.

Aus Pollermann »Bauelemente der Physikalischen Technik« (1955), S. 167 sind Durchführungen zur Verschiebung eines Schraubenschaftes im Vakuum bekannt, bei denen zur Abdichtung ein Faltenbalg dient. Der Schraubenschaft kann sich naturgemäß dabei nur in seiner Axialrichtung verschieben. Für

ίο hebelartige Teile ist diese bekannte Durchführung weder bestimmt noch geeignet. Demgegenüber geht die Erfindung von bekannten druckdichten Durchführungen aus, bei denen ein doppelarmiger Hebel mittels einer in die Wandung des Druckraumes eingebauten, elastisch biegsamen Platte abgedichtet wird, in welcher zugleich der Drehpunkt des Hebels liegt. Zu diesem Zweck ist der z. B. als starrer Stab ausgebildete Übertragungshebel dicht in die Biegeplatte eingespannt und ragt mit seinem inneren Hebeiarm in - den Gehäusedruckraum, wo er von der Meß- oder Stellkraft z. B. mittels einer Differenzdruckmembran beaufschlagt wird. Der äußere Hebel-.arm ragt in die Umgebung des Gehäuses bzw. in ' einen anderen Raum und ist mit dem Anzeige-, Verstell- oder Steuerorgan od. dgl. verbunden.

Bei Einrichtungen dieser Art liegt die Aufgabe vor, die zu übertragenden Bewegungen, Kräfte oder Momente mit möglichst geringer Verfälschung aus dem unter Druck stehenden Gehäuseraum nach außen zu führen. Dabei wird einerseits eine möglichst geringe Steifigkeit der biegsamen Durchführungselemente verlangt, andererseits soll es möglich sein, auch verhältnismäßig große Kräfte, Momente oder Bewegungen zu übertragen. Außerdem darf die Höhe des statischen Druckes des in dem Gehäuseraum befindlichen Mediums die Meßergebnisse oder die sonstigen Regel- oder Stellvorgänge nicht wesentlich beeinflussen. Die bereits bekannten Biegeplattendurchführungen genügen diesen Bedingungen nicht, vor allem weil sie sehr steif sind und sich ihre Steifigkeit in Abhängigkeit von der Höhe des statischen Druckes ändert. Man hat zwar versucht, den Einfluß des statischen Druckes durch eine Fesselung des Übertragungshebels in Achsrichtung auszuschal- , ten, wodurch die auf die Biegeplatte wirkenden Axialkräfte aufgenommen werden sollen. Mit zunehmender Druckkraft nimmt aber die Steifigkeit der Biegeplatte zu, worunter wieder die Arbeitsgenauigkeit des betreffenden Gerätes leidet.

Durch die Erfindung wird bezweckt, diese Mangel der bekannten druckdichten Biegeplatieridurchführungen bzw. der damit ausgerüsteten Geräte und Einrichtungen auf einfache Weise zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchführung aus einer dünnen und biegeweichen, im wesentlichen nur zur Aufnahme der auf die Durchführung wirkenden Druckkräfte geeigneten Membran, welche so vorgeformt oder vertieft ist, daß die an ihr wirksamen Druckkräfte im wesentlichen nur Zugspannungen hervorrufen, und einem koaxial zu der Membran angeordneten Einspannglied besteht, welches im wesentlichen nur die senkrecht oder annähernd senkrecht zur Achse des Übertragungsteiles oder -hebeis wirkenden Kräfte aufnimmt.

Die biegeweiche Membran, zweckmäßig eine dünne Blechplatte, ist mit einer solchen Tiefung versehen bzw. so vorgeformt, daß die an ihr wirksamen

3 4

Druckkräfte im wesentlichen nur Zugspannungen eine druckdichte Durchführung mit durchbrochener

hervorrufen. Dies wird auf einfache Weise dadurch zweiter Membran, während

erreicht, daß die Tiefung der Membran etwa in F i g. 2 ebenfalls in einem schematischen, jedoch

einem Bereich von einem Viertel bis zur Hälfte des auch rechtsseitig abgebrochenen Längsschnitt eine

Spaltes oder radialen Abstandes zwischen der inne- 5 druckdichte Durchführung mit geschlossener zweiter

ren Einspannung der Membran an dem Durchfüh- Membran zeigt.

rungshebel und der äußeren Einspannung der Mem- Bei beiden dargestellten Ausführungsformen der

bran am Gehäuse liegt. Erfindung ist der von einem nur teilweise gezeigten

Eine solche dünne und sehr biegeweiche Membran Gehäuse 11 umschlossene Druckraum 10 des Geräkann die achsensenkrechten oder radial gerichteten io tes, z. B. eines Differenzdruckmesssers, nach außen Kräfte nicht mehr aufnehmen. Dafür ist das zusatz- durch eine sehr weiche Metallmembran 14 abgedichliche Einspannglied vorgesehen. Dieses besteht ge- tet. Diese Metallmembran 14 ist so geformt bzw. mit maß einer besonders zweckmäßigen Ausführungs- einer solchen Tiefung / versehen, daß die an ihr wirkform der Erfindung aus einer zweiten, ebenen Mem- samen Druckkräfte im wesentlichen nur Zugspanbran. z. B. ebenfalls einer dünnen und flachen Blech- 15 nungen hervorrufen. Die Tiefung / dieser Membran platte, die auf dem Übertragungshebel koaxial zu der soll verhältnismäßig sehr groß sein und in einem Beersten, biegeweichen Membran eingespannt ist, und reich von mindestens einem Viertel bis etwa zur zwar auf der Druckseite der Durchführung. Die Hälfte des Spaltes s zwischen der äußeren und innezweite Membran kann mit Durchbrechungen verse- ren Membraneinspannung liegen, d. h.
hen sein, damit das im Druckraum befindliche Me- 20

dium in den Tiefungsraum der ersten Membran ein- _t _ ^s . ^s

dringen kann. Anstatt dessen kann die zweite Mem- A ' 2 '
bran auch ganz dicht geschlossen sein, wobei der

durch die Tiefung der ersten Membran gebildete Da ein unter Zugspannung stehendes Bauteil fe-Raum zwischen den beiden Membranen mit einer 25 stigkeitsmäßig besser ausgenutzt werden kann als ein Flüssigkeit, einem Fett od. dgl. ausgefüllt wird. Wenn unter Biegespannungen bzw. unter Zug- und Biegedie zweite, ebene Membran aus einem korrosionsbe- spannungen stehendes Bauteil, ermöglicht der durch ständigen Material wie z.B. rostfreiem Stahl herge- die große Tiefung der Membran 14 erzielte Festigstellt ist, eignet sich diese Ausführungsform beson- keitsgewinn auch bei sehr hohen Drücken im Druckders für Geräte, die mit einem aggressiven Druckme- 30 raum 10 die Verwendung einer sehr dünnen und dadium arbeiten müssen. mit steifigkeitsarmen Membran.

Gemäß einer Variante der Erfindung können die Die achsensenkrechten bzw. radial gerichteten

achsensenkrechten Kräfte auch durch ein äußerlich Kräfte werden durch eine zweite, ebenfalls dünne,

getrennt von der Durchführung angeordnetes Feder- aber ebene Membran 15 aufgenommen. Die Mem-

band od. dgl. aufgenommen werden. 35 branen 14 und 15 sind jeweils gemeinsam außen bei

Die an dem Übertragungshebel bzw. an der biegsa- 17 zwischen dem Gehäuse 11 und einem Flansch 13 men Durchführungsdichtung angreifenden Kräfte, und innen bei 18 zwischen dem äußeren Hebelarm nämlich die Druckkräfte, die achsensenkrechten oder 12 und dem inneren Hebelarm 12' des Ubertragungsradial gerichteten Kräfte und die axial gerichteten hebeis eingespannt. Die Axialkräfte werden durch Kräfte werden somit im wesentlichen von getrennten 4° zwei Bänder 19 und 20 aufgenommen, die über ein bzw. gesonderten Bauelementen aufgenommen. Da- Querhaupt 21 mit dem äußeren Hebelarm 12 des durch wird erreicht, daß sich bei geringstmöglicher Übertragungshebels 12,12' verbunden sind.
Steifigkeit der Durchführung verhältnismäßig große Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 weist die Kräfte, Momente oder Bewegungen aus dem Druck- ebene Membran 15 Durchbrechungen 16 auf, durch raum nach außen übertragen lassen, und daß auch 45 welche das Druckmedium aus dem Druckraum 10 in hohe statische Drücke ohne besondere Nachteile zu- den Raum zwischen den Membranen 14 und 15 eingelassen werden können, da die Höhe des statischen dringen kann.

Druckes praktisch kaum oder nur einen sehr gerin- Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist vor allem

gen Einfluß auf die Steifigkeit und damit auf die für für korrosionsbeständige Durchführungen geeignet,

die Arbeitsgenauigkeit wichtigen Eigenschaften der 50 Die dünne, ebene Membran 15 ist hier vollständig

Durchführung hat. geschlossen und aus korrosionsfestem Material her-

Es sei noch bemerkt, daß in dem Raum, aus wel- gestellt. Die sehr weiche Membran 14 aus gut ver-

chem die Kräfte oder Bewegungen nach außen über- formbarem Material hat ebenso wie bei F i g. 1 eine

tragen werden sollen, sowohl Überdruck als auch ge- Tiefung t, und der Raum zwischen beiden Membra-

gebenenfalls Unterdruck herrschen kann. 55 nen, d. h. der Tiefungsraum 22, ist mit einer Flüssig-

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von keit wie Öl oder mit einem Fett od. dgl. gefüllt, so

zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht. daß die Druckkräfte auch hier im wesentlichen von

F i g. 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt der Membran 14 aufgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Druckdichte Durchführung für Meß-, Regeloder Steuergerät od. dgl., insbesondere für Differenzdruck- oder Behälterstandmessungen, mit einem beweglichen, vorzugsweise hebelartigen Teil zur Übertragung einer Kraft, eines Moments oder einer Bewegung, z. B. eines Meßwertausschlages, aus einem abgedichteten, unter Druck siehenden Gehäuseraum nach außen mittels einer in die Gehäusewandung eingebauten, biegsamen Dichtungsplatte oder Durchführungsdichtung, in die der axial gefesselte Übertragungsteil oder -hebel eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung aus einer dünnen und biegeweichen, im wesentlichen nur zur Aufnahme der auf die Durchführung wirkenden Druckkräfte geeigneten Membran (14), welche so vorgeformt oder vertieft ist, daß die an ihr wirksamen Druckkräfte im wesentlichen nur Zugspannungen hervorrufen, und einem koaxial zu der Membran (14) angeordneten Einspannglied (15) besteht, welches im wesentlichen nur die senkrecht oder annähernd senkrecht zur Achse des Übertragungsteiles oder -hebeis (12, 12') wirkenden Kräfte aufnimmt.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefung (/) der biegeweichen Membran (14) in einem Bereich von etwa einem Viertel bis zur Hälfte des Spaltes (s) zwischen der inneren und äußeren Einspannung der Membran (14) liegt.
3. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspannglied (15) eine ebene Membran ist.
4. Durchführung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Membran auf der Druckseite der Durchführung angeordnet und mit Durchbrechungen (16) versehen ist.
5. Durchführung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Membran auf der Druckseite der Durchführung angeordnet und der Zwischenraum (22) zwischen ihr und der vertieften, biegeweichen Membran (14) mit einem Druckübertragungsmedium, wie Öl, Fett od. dgl., gefüllt ist.
6. Durchführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die das Einspannglied (15) bildende Membran aus einem korrosionsbeständigen Material wie rostfreiem Stahl besteht.
7. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Aufnahme der achsensenkrechten Kräfte dienende Einspannglied (15) aus einem äußerlich getrennt von der Durchführung angeordneten Federband od. dgl. besteht.