DE1573534C3

DE1573534C3 - Druckmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE1573534C3
Application number: DE1573534A
Authority: DE
Inventors: Harold Everett Wakefield Mass. Trekell
Original assignee: Bailey Meter Co
Current assignee: Elsag Bailey Inc
Priority date: 1965-04-28
Filing date: 1966-04-20
Publication date: 1981-08-20
Also published as: DE1573534A1; DE1573534B2; GB1080852A; US3342072A

Description

ersten Hebel verhindert ist, daß hingegen im Überlastfan eine gegenseitige Bewegung der Hebel möglich ist. Eine Druckmeßeinrichtung, bei welcher ein Kraftvergleichssystem in einer Kammer eingebaut ist, ist an sich bekannt (FR-PS 13 58 297). Diese bekannte Einrichtung zeigt jedoch nicht nur eine gegenüber der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Hebelkonstruktion, sondern bereits eine gattungsmäßige Abweichung wegen des Vorhandenseins zweier elastischer Elemente.

Weitere konstruktive Einzelheiten der erfindungsgemäßen Druckmeßeinrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und vereinfacht dargestellt. Sie zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Druckmeßeinrichtung.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur ist ein schematischer Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Druckdifferenz-Meßeinrichtung.

Die Meßeinrichtung weist ein hohles Druckgehäuse 1 auf, das ausreichend fest aufgebaut ist, um die Drücke des Mittels auszuhalten, denen die Einrichtung ausgesetzt ist. Im Gehäuse sind zwei isolierende Membranen 2 und 3 montiert, deren Innenseiten mit dem Druckgehäuse einen flüssigkeitsdichten Raum begrenzen. Dieser Raum ist durch eine starre Trennwand 6 in zwei Druckkammern 4 und 5 unterteilt und enthält ein geeignetes Füllmittel, das dielektrisch ist, wie Transformator- oder Silikonöl. Die isolierenden Membranen 2 und 3 werden durch Endplatten 7 und 8 verschlossen, die mit den isolierenden Membranen Mittelkammern 9 und 10 begrenzen, die mit den zu messenden Drücken über Einlaßleitungen 11 und 12 verbunden sind. Es ist ersichtlich, daß in dieser Anordnung die Flüssigkeit in -35 der Kammer 4 einem hydraulischen Druck ausgesetzt ist, der vom Mitteldruck in der Kammer 9 und der Einlaßleitung 11 abhängt und auf die flexible isolierende Membran 2 ausgeübt wird. Ähnlich ist die Flüssigkeit in der Kammer 5 einem hydraulischen Druck in Abhängigkeit vom Druck in der Kammer 10 und der Einlaßleitung 12 ausgesetzt, der durch die flexible isolierende Membran 3 ausgeübt wird. Daher hängen die Drücke in den Kammern 4 und 5 von den Einlaßdrücken ab, die · durch die Druckmeßeinrichtung gemessen werden sollen.

In der Druckkammer 4 ist ein elastisches bzw. flexibles, druckempfindliches Element 13 montiert, das an entgegengesetzten Seiten den Mitteldrücken in den Kammern 4 und 5 ausgesetzt ist, so daß es eine Verschiebungskraft des die proportional der Druckdifferenz in den Kammern 4 und 5 ist. Es ist ersichtlich, daß das flexible, druckempfindliche Element aus dem flexiblen Balg 14 besteht, dessen eines Ende durch ein starres Verschlußteil 15 abgeschlossen und abgedichtet ist. Das andere Ende des Balges ist mit der Trennwand 6 in irgendeiner geeigneten Weise, zum Beispiel durch Schweißen, abgedichtet. Das Innere des Balgs 14 ist mit der Druckkammer 5 durch eine Leitung 16 verbunden, die durch die Trennwand 6 verläuft. Um den Balg während einer horizontalen Translationsbewegung infolge der gemessenen Druckdifferenzen zu führen, ist eine Stange 17 vorhanden, deren eines Ende starr an der Innenseite des Verschlußteils 15 befestigt ist, während das andere Ende einen Schaft 18 aufweist, der durch die Leitung 16 von ihr getrennt verläuft, um eine Mittelströmung zwischen dem Innern des Balgs und der Druckkammer 5 durch den Raum zwischen dem Schaft und dem äußeren Umfang der Flüssigkeitsleitung 16 zu ermöglichen. Das äußere Ende des Schafts 18, das in die Druckkammer 5 hineinragt, wird durch einen Federfinger 19 getragen. Es ist ersichtlich, daß das eine Ende des Fingers 19 starr mit der Trennwand 6 über einen Vorsprung 20 verbunden ist, während das freie Ende des Fingers am rechten Ende des Schafts 18 befestigt ist. Die Verbiegung des Federfingers 19 erlaubt eine axiale Verschiebung des Schafts 18, verhindert aber seine seitliche Bewegung.

Zum Schutz des Balgs 14 beim Auftreten einer außerordentlich hohen Druckdifferenz zwischen den Kammern 4 und 5, die normalerweise den Balg zerstören würde, ist ein Überlastventil 21 vorhanden, das starr am Schaft 18 befestigt ist, so daß es normalerweise eine mittlere Lage in einer Ventilkammer 22 annimmt, die als eine mittlere Aufweitung der Leitung 16 abgebildet ist. An entgegengesetzten Seiten des Ventils 21 sind O-Ring-Dichtungen 23a und 23£> vorhanden die jeweils an den Ventilsitzen 24 bzw. 25 nach der Auslenkung des Balgs 14 und des Schafts 18 nach rechts oder links infolge eines Überdrucks angreifen können. Dieser Vorgang tritt automatisch auf, um den Balg zu schützen, was weiter unten beschrieben werden soll. Wie oben erwähnt wurde, ist der auf den Balg 14 ausgeübte Druck, der dessen Verschiebung verursachen will, proportional der Differenz der Drücke in den Kammern 4 und 5. Zur Messung dieser Druckdifferenzkraft und der Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals in Abhängigkeit von einer derartigen Kraft ist ein Kraftvergleichs-Meßsystem vorhanden, das in der Flüssigkeitskammer 4 montiert ist und dessen Aufbau nun beschrieben werden soll.

Das Kraftvergleichs-Meßsystem weist ein schwenkbar gelagertes Hebelsystem 26 mit einem ersten Hebel 27 auf, der um eine Achse O an einer festen Halterung 28 schwenkbar gelagert ist. Im abgebildeten Aufbau wird das Schwenken des Hebels 27 durch ein Paar senkrecht aufeinander stehenden Federn, von denen eine mit 30 bezeichnet ist, vorgenommen, die sich zwischen einem Vorsprung 31 am Hebel 27 und senkrechten Verlängerungen 3 Γ und 32 der Halterung 28 erstrecken. Eine Drehbewegung des Hebels 27 aus der normalen, ausbalancierten Lage wird durch ein Paar von getrennt befestigten Anschlägen 33 und 34 beschränkt. Das Hebelsystem 26 ist mit dem Balg 14 verbunden, der darauf ein Drehmoment ausübt, das den Hebel in Abhängigkeit von den Translationsbewegungen des Balgs drehen will. Diese Verbindung wird durch eine besondere Anordnung hergestellt, die eine axiale Bewegung des Balgs über den durch die Anschläge 33 und 34 erlaubten Bereich während Überdruck erlaubt. Das wird durch einen zweiten Hebel 35 ermöglicht,- der in unmittelbarer Nähe vom Hebel 27 mittels eines Paars von getrennten Hebeldrehpunkten 36 und 37 montiert ist, um eine Schwenkbewegung des Hebels 35 unabhängig vom Hebel 27 zu erlauben. Bei normalem Druck wird diese Schwenkbewegung durch eine federnde Einrichtung verhindert, die die Hebel zusammendrückt und dadurch eine Schwenkbewegung des Hebels 35 um einen der Drehpunkte 36 und 37 verhindert. In der Abbildung ist die federnde Einrichtung als eine Zugfeder 38 gezeigt, deren Enden an den Hebeln 35 und 27 befestigt sind, um sie zusammenzuziehen. Das linke Ende des Hebels 35, das gegenüber der Rotationsachse O des Hebelsystems 26 versetzt ist, ist mit dem Balg 14 durch einen Verbindungsbügel 39 verbunden, der sich zwischen dem Ende des Hebels 35

und einer Schaftverlängerung 40 erstreckt, die an der Außenseite des Verschlußteils 15 des Balgs befestigt ist und von dort ausgeht. Der Bügel 39 erstreckt sich durch ein Loch 41 im Hebel 27, dessen eines Ende einen vergrößerten Abschnitt hat, um ein Gegengewicht 42 auszubilden. Das ganze Hebelsystem 26 ist so ausbalanciert, daß es unempfindlich gegenüber Stoßen und Schwingungen ist, die sonst eine Rotation des Hebelsystems verursachen könnten.

Um das Hebelsystem 26 im ausbalancierten Zustand zu halten und eine Einrichtung für die Messung der am Balg 14 anliegenden Druckdifferenz zu ergeben, ist ein Servomotor-Mechanismus mit einem Kraftmotor 43, einem Lageanzeiger 44 und einer damit verbundenen elektrischen Einrichtung vorhanden deren Betrieb nun beschrieben werden soll.

Der Kraftmotor 43 ist ein elektro-magnetischer Motor mit einem zylindrischen Kernaufbau 45, der in der Kammer 4 an der Trennwand 6 getragen wird. Der Kernaufbau unterstützt einen zylindrischen Permanentmagneten 46, der entlang seiner Länge polarisiert ist, um, wie gezeigt ist, einen radialen magnetischen Fluß zwischen den Magneten und entgegengesetzt angebrachten Polen 47 und 48 zu erzeugen, die von dem Magneten getrennt sind. Der Motor hat einen beweglichen Läufer 49, der eine ringförmige Wicklung 50 trägt, die im Gebiet des durch den Magneten 46 erzeugten, radialen Flusses angeordnet ist. Wenn ein Gleichstrom der Wicklung 50 zugeführt wird, bewirken die magnetische Kraft, die durch die Wicklung und den Permanentmagneten 46 erzeugt wird, daß der Läufer vom Permanentmagneten mit einer Kraft angezogen wird, die dem Läuferstrom proportional ist. Der Läufer ist mit dem Hebel 27 an einer Stelle verbunden, die gegenüber der Rotationsachse Odes Hebels versetzt ist, so daß bei Erregung des Motorläufers ein Drehmoment auf den Hebel ausgeübt wird, daß das auf ihn durch das druckempfindliche Element 13 ausgeübte Drehmoment ausbalanciert. Die Größe des Stroms, mit dem der Motor versorgt wird, wird durch den Lageanzeiger 44 gesteuert, dessen beweglicher Teil am Hebel 27 montiert ist, um die Lage des Hebels anzuzeigen. Obwohl verschiedene Arten von Lageanzeigern verwendet werden . können, weist der abgebildete mit variabler Induktivität einen stationären, U-förmigen Kern 51 auf, der eine Wicklung 52 trägt, deren Induktivität durch die Lage eines Läufers 53 verändert wird, der aus Ferit oder einem anderen, ähnlichen Material besteht, wobei der bewegliche Läufer mit dem Hebel 27 verbunden ist und seine Lage von dessen Lage so abhängt. Wenn die Lage des Läufers 53 des Lageanzeigers verändert wird, zum Beispiel durch eine Bewegung des Hebels 27, verändert die resultierende Änderung der Induktivität der Spule 52 die Amplitude der Schwingungen eines Oszillators 54, mit dem sie in einer bekannten Weise verbunden ist; der Oszillator und ein damit verbundener Verstärker werden durch eine geeignete Stromversorgung 55 versorgt. Das verstärkte Ausgangssignal des Oszillators 54 wird einem Gleichrichter 56 bekannter Bauart zugeleitet, dessen Gleich-Stromausgang mit einer Motorversorgungsleitung 57 verbunden ist, die der in Serie geschalteten Läuferspule 50 des Motors 43 Strom zuführt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist die Motorversorgungsleitung eine mit dem Ausgang des Gleichrichters 56 in Serie geschaltete Lasteinrichtung 58 und die Läuferwicklung 50 des Kraftmotors auf, wobei der Strom in der Schaltung proportional der Kraft ist, die auf das Hebelsystem 26 durch den Motor ausgeübt wird. Wenn das Hebelsystem ausbalanciert ist, hängt diese Kraft direkt von der Druckdifferenz ab, die durch das druckempfindliche Element 13 ausgeübt wird, so daß der Strom in der Schaltung direkt proportional der gemessenen Druckdifferenz ist und damit eine Anzeige dieser Größe wird. Da der gleiche Strom durch die Lasteinrichtung 58 fließt, wird diese ebenfalls in Abhängigkeit von der gemessenen Druckdifferenz betätigt. Die Lasteinrichtung 58 kann ein elektrischer Strommesser sein, um die gemessene Druckdifferenz anzuzeigen, oder sie kann das Betätigungselement einer Aufzeichnungsvorrichtung oder einer Regeleinrichtung sein, die zur Regelung der zu messenden Druckdifferenz verwendet wird. Es ist ersichtlich, daß jede Änderung der Druckdifferenz wie sie als Änderung der auf das Hebelsystem 26 durch den Balg 14 ausgeübten Kraft auftritt, eine Bewegung des Läufers 44 des Lageanzeigers bewirkt, der seinerseits den zum Motor geleiteten Strom, im richtigen Sinn verändert, so daß der ausbalancierte Zustand des Hebelsystems wieder hergestellt wird. Tatsächlich ist die Bewegung des Hebels 27 im normalen Betriebsbereich sehr klein, zum Beispiel 0,0025 cm. Dazu muß der Lageanzeiger ausreichend empfindlich sein, um sich im ganzen Bereich der Stromregelung des Motors mit einer relativ kleinen Verschiebung des Läufers zu bewegen. Im wesentlichen sind der Lageanzeiger und der Motor die aktiven Bauteile eines Servomechanismus, der mit hoher Empfindlichkeit arbeitet, um das Hebelsystem 26 im ausbalancierten Zustand zu halten und auf diese Weise eine kontinuierliche Anzeige der gemessenen Druckdifferenz zu gewährleisten, wie sie durch den Strom angezeigt wird, der in der Motorversorgungsleitung fließt. Jede Tendenz dieses Servosystems infolge seiner hohen Empfindlichkeit zu schwingen, wird im wesentlichen durch das Füllmittel in der Kammer 4 ausgedämpft, in der die beweglichen Teile des Kraftvergleichssystems eingebettet sind. Daher erfüllt in der beschriebenen Anordnung das Füllmittel in der Kammer 4 die doppelte Funktion der Übertragung des Drucks in der Kammer 4 zum druckempfindlichen Element 13 und ferner der Dämpfung der Bewegung des Servomechanismus, der den betätigenden Teil des Kraftvergleichssystems bildet. Auf diese Weise wird der Aufbau der Druckmeßeinrichtung einfacher und kleiner in seinen Abmessungen. Es ist auch ersichtlich, daß alle beweglichen Teile des Kraftvergleichssystems von dem Druckgehäuse 1 umschlossen sind. Die gemessenen Drücke werden zur Anzeige und zu Regelungszwecken in Form elektrischer Signale aus dem Gehäuse über elektrische Anschlüsse nach außen geleitet, die leicht druckdicht durch Verwendung einer vakuumdichten Verschmelzung 59 hergestellt werden können.

Für die bis jetzt beschriebenen Druckmeßeinrichtungen ist es wünschenswert, eine Einrichtung für die Einstellung des Eingangsdruckbereichs der Einrichtung zu haben. Der Eingangsdruckbereich wird durch folgendes Verhältnis dargestellt:

Pi -P2

h-h

wobei Pi und P₂ die beiden Eingangsdrücke sind, deren Differenz zu messen ist, und /1 und h die beiden Ströme in der Lasteinrichtung 58 sind, die dem maximalen und

100 90 80 70 60 50 40 30 20

dem minimalen Strom entsprechen, der zur Motorver- Tabelle

sorgungsleitung innerhalb des Druckmeßbereichs gelei-

tetwird. Druckbereich

Eine zweckmäßige elektrische Einstellung des Eingangsdruckbereichs wird durch eine Serie von Über- 5 [%]

brückungsschaltungen 60 erreicht, die parallel zur

Läuferwicklung 50 des Motors geschaltet sind, was aus der Zeichnung ersichtlich ist. Jede Überbrückungsschaltung weist einen Steuerschalter S und einen geeichten Widerstand R auf. In der Zeichnung sind elf derartige Überbrückungsschaltungen gezeigt, wobei diese Schaltungen jeweils durch einen der Schalter S\ bis Sw gesteuert werden und entsprechende geeichte Widerstände R\ bis R[ 1 aufweisen. Die Werte der Widerstände R werden so ausgewählt, daß der gewünschte Strom, der vor dem Motor zur Änderung des Eingangsdruckbereichs abgeleitet werden soll, durch Schließen eines oder mehrerer ausgewählter Schalter S eingestellt werden kann.

Um die Anzahl der Überbrückungsschaltungen zu verringern, die für eine gewünschte Anzahl von Bereichseinstellungen benötigt werden, werden die Widerstands- und die davon abhängigen Leitwerte der Widerstände R so ausgewählt, daß sie in einem binären Verhältnis stehen. Ein Verständnis dieser Anordnung wird durch ein konkretes Beispiel erleichtert, was weiter unten behandelt werden soll. In der folgenden Tabelle 1 ist der Widerstands- und der zugehörige Leitwert von 11 Überbrückungsschaltungswiderständen aufgetragen, wie sie verwendet weden können, wenn der Widerstand jo der Läuferwicklung 50 50 Ohm beträgt, was 448 Leitwerteinheiten entspricht.

Tabelle 1

Erforderliche Leitwertseinheiten

22

75

140

224

336

493

728

1120

1904

Überbrückungsschaltungswiderstand Nr.

Widerstand

Leitwertseinheiten

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

21,5	1024
43	512
86	256
172	128
344	64
688	32
1376	16
2 752	8
5 504	4
11008	2
22016	1

40

45

50

Mit den Widerstands- und Leitwerten der Widerstände R\ bis R\u die in Tabelle 1 aufgetragen sind, wird das Instrument dann geeicht, um folgende Beziehung zwischen dem Eingangsdruckbereich (in %) und dem erforderlichen Leitwert zu zeigen:

Druckbereich [%] = k

IQOa₁

60

wobei a\ der Leitwert der Spule 50 (448 Einheiten), aj der totale Überbrückungsschaltungs-Leitwert und k ein konstanter Proportionalitätsfaktor ist. Eine charakteristische Beziehung ist in der folgenden Tabelle 2 mit k= 1,05 aufgetragen:

Mit den vorhandenen, obigen Eichdaten wird die Druckmeßeinrichtung eingestellt, um den gewünschten Eingangsdruckbereich durch Schließen geeigneter Schalter S in den Überbrückungsschaltungen 60 zur Erreichung der notwendigen Gesamtzahl von Leitwerteinheiten zu erzielen. Wenn zum Beispiel ein Bereich von 100% eingestellt werden soll, wird die gewünschte Zahl von 22 Leitwerteinheiten durch Schließen der Schalter 7, 9 und 10 erreicht, die 16 + 4 + 2+=22 Leitwerteinheiten ergeben, während die übrigen Schalter 5 offen bleiben. Ähnlich wird ein Bereich von 50% durch Schließen der Schalter 3, 4, 5, 6, 8, 9 und 11 erreicht, die 256+128 + 64+32 + 8 + 4 + 1=493 Leitwerteinheiten ergeben. In ähnlicher Weise wird ein Bereich von 20% durch Schließen der Schalter 1,2,3,4, 5, 7 und 9 erreicht, die 1024 + 512 + 256 + 128 + 64 + 16 + 4 = 1904 Leitwerteinheiten ergeben. Andere Bereichseinstellungen können in ähnlicher Weise durch Schließen ausgewählter Schalter S vorgenommen werden, so daß der totale Leitwert der verbundenen Überbrückungsschaltungen gleich dem richtigen Wert ist, wie er durch die Eichdaten bestimmt ist, um den gewünschten Einstellbereich zu ergeben. Durch Auswahl der Widerstands- und Leitwerte der Widerstände R, so daß sie in binärem Verhältnis stehen, wird die Anzahl der erforderlichen Überbrückungsschaltungen bedeutend verringert.

Um die Wirkung der Raumtemperaturschwankungen auf die Eichung und damit auf die Genauigkeit der Druckmeßeinrichtung klein zu machen, bestehen die Widerstände R und die Läuferspule 50 des Kraftmotors 43 aus Materialien mit gleichen Widerstandstemperaturkoeffizienten; zu diesem Zweck können beide aus einem gleichen Material wie Kupfer hergestellt werden. Das führt dazu, daß die Verteilung des Widerstands und damit des Stromflusses im Läufer und in den Überbrückungsschaltungen gleich bleibt, wenn eine Änderung der Raumtemperatur eine Änderung im Widerstandswert der Widerstände R und der Spule 50 erzeugt. Ferner werden die Widerstände R und die Läuferspule 50 auf der gleichen Temperatur gehalten. Zu diesem Zweck können die Widerstände R eingekapselt werden und daher Wärme in denjenigen Teil des Druckgehäuses 1 abführen, der das Füllmittel der Kammer 4 umschließt, in dem die Spule 50 eingebettet ist.

Zusätzlich zu der Einstellung des Eingangsdruckbereichs ist eine Null-Einstellung.wünschenswert, um die gewünschte Korrelation zwischen der zu messenden minimalen Druckdifferenz und dem minimalen Strom zu

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haben, der zur Lasteinrichtung 58 geleitet wird. Um das zu erreichen, ist eine verstellbare Spiralfeder 61 vorhanden. Wie schematisch in der Zeichnung abgebildet ist, ist das innere Ende der Spiralfeder mit dem Hebel 27 verbunden, um ein Drehmoment um die Rotationsachse O des Hebelsystems 26 einwirken zu lassen. Das äußere Ende der Feder ist mit einem Stift an einem Zahnrad befestigt, das durch eine mit ihm im Eingriff stehende Schraubenspindel 63 gedreht werden kann, die von einer Welle 64 getragen wird, die sich vom Gehäuse 1 durch eine geeignete Abdichtung (nicht gezeigt) nach außen erstreckt und in einem Null-Einstellrad 65 endet. Durch Drenung des Rades 65 kann das auf das Hebelsystem 26 durch die Feder 61 ausgeübte Drehmoment und der zur Lasteinrichtung 58 und zum Motor 43 gelangende Strom eingestellt werden, um das Hebelsystem in einem ausbalancierten Zustand für einen gegebenen Eingangsdruck zu halten.

Betrieb

Das Verständnis des Betriebs der Druckmeßeinrichtung dürfte nun keine Schwierigkeiten bereiten. Im Betrieb werden die Einlaßanschlüsse 11 und 12 mi'. Druckleitungen verbunden, um die Differenz der Mitteldrücke in derartigen Leitungen zu messen. Sie können zum Beispiel Druckleitungen von den Ein- und Ausströmseiten einer Verengung oder Venturi-Düse sein, die sich in einer Leitung befindet, die das Mittel leitet, dessen Strömung gemessen oder geregelt werden soll.

Eine Druckdifferenz zwischen den Einlaßleitungen 11 und 12 verursachen eine entsprechende Druckdifferenz der Flüssigkeit in den Kammern 4 und 5. Der Unterschied dieser Flüssigkeitsdrücke tritt am druckempfindlichen Element 13 auf, das eine Kraft erfährt, die proportional der Druckdifferenz ist. Diese Kraft wird auf das Hebelsystem 26 übertragen, wodurch dieses rotieren möchte. Eine ausbalancierende Kraft greift am Hebelsystem 26 durch den Kraftmotor 43 an, und die Größe dieser Kraft wird durch den Lageanzeiger 44 so geregelt, daß das Hebelsystem in einem ausbalancierten Zustand bleibt. Der dem Motor zugeleitete Strom ist dieser ausbalancierenden Kraft proportional, die ihrerseits proportional zur durch das druckempfindliche Element 13 ausgeübten Druckdifferenz ist. Daher ist die Größe des Motorstroms eine Anzeige der gemessenen Druckdifferenz, und dieser Strom wird verwendet, um die Lasteinrichtung 58 zu betätigen, die ein Meßgerät, ein Aufzeichnungsgerät oder eine Druckdifferenzregeleinrichtung sein kann. Nach der Einstellung des Stroms

^r> in der Lasteinrichtung 58 auf die zu messende minimale Druckdifferenz durch Drehung des Null-Einstellrades 65 wird der Druckbereich der Einrichtung durch Schließen ausgewählter Überbrückungsschalter 5 ausgewählt, wie er unter Bezugnahme auf die Eichdaten,

ι« zum Beispiel der in den obigen Tabellen 1 und 2 angegebenen, bestimmt ist.

Falls ein Überdruck auftritt, der den normalen Eingangsdruckbereich, der gemessen werden soll, überschreitet, kippt die auf das druckempfindliche

ι -> Element 13 ausgeübte, resultierende Kraft den Hebel 27, bis er entweder am Anschlag 33 oder 34 anstößt, was von der Richtung des Überdrucks abhängt. Hat er eine solche Richtung, daß er den Balg 14 zusammendrücken will, dann dreht sich der Hebel 27 im Gegenuhrzeigersinn, bis er am Anschlag 33 angreift. Danach dreht sich der Hebel 35 im Gegenuhrzeigersinn um den Drehpunkt 36, so daß die Zugfeder 38 ausgedehnt wird. Diese Bewegung ermöglicht, daß sich der Balg 14 und das Ventil 21 nach rechts bewegen, wodurch die Leitung 16

r> verschlossen und die Flüssigkeit im Balg eingeschlossen wird, um ein weiteres Zusammendrücken und eine Beschädigung des Balgs zu verhindern. Wenn der Überdruck so gerichtet ist, daß er den Balg ausdehnen will, dreht sich der Hebel 27 im Uhrzeigersinn, bis er am

jo Anschlag 34 anstößt. Danach dreht sich der Hebel 35 im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 37, wodurch die Zugfeder 38 ausgedehnt wird. Diese Bewegung erlaubt, daß sich das Ventil 21 nach links bewegt, wodurch die Leitung 16 geschlossen wird, um das Innere des Balgs

r> gegen einen weiteren Druckanstieg in der Kammer 5 zu isolieren. Wenn die Druckdifferenz am druckempfindlichen Element 13 auf den normalen Maßbereich zurückgeht, zieht die Zugfeder 38 den Hebel 35 in eine Lage zurück, in der er am Hebel 27 über die beiden

■ίο Drehpunkte 36, 37 angreift. Danach drehen sich die Hebel 35 und 27 des Hebelsystems 26 gleichzeitig und die Druckdifferenzmessung wird in der oben beschriebenen Weise fortgesetzt. Daher wird das Überdruckventil 21 bei einem Überdruck automatisch betrieben,

■η ohne daß die empfindliche Kraftmessung des Vergleichshebelsystems 26 während normaler Drücke im gemessenen Bereich beeinträchtigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmeßeinrichtung mit einem Gehäuse, in dem sich zwei flexible Membranen (2, 3) befinden, die zusammen mit dem Gehäuse (1) einen Raum begrenzen, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, einer starren Trennwand (6), die den Raum in zwei Kammern (4, 5) unterteilt und mit einem einzigen elastischen Element (13) in der Trennwand, deren eine Seite dem Flüssigkeitsdruck in der einen Kammer und deren andere Seite dem Flüssigkeitsdruck in der anderen Kammer ausgesetzt ist, wodurch auf das elastische Element (13) eine Kraft einwirkt, die proportional der Differenz der Flüssigkeitsdrücke in den Kammern (4, 5) ist, mit einem Kraftvergleichssystem, das in eine dieser Kammern eingebaute Teile besitzt, und einen ersten (27) und zweiten Hebel (35) die für eine begrenzte Rotation aus einer normalen ausbalancierten Lage ausgelegt sind, aufweist, und mit einem durch das elastische Element betätigbaren Überdruckventil (21) zum Schließen einer Leitung (10) in der Trennwand (6) infolge einer Bewegung des elastischen Elements bei Überdruck, sowie mit einem den zweiten Hebel (35) mit dem elastischen Element (13) verbindenden Bügel (39) zur Übertragung eines Drehmomentes auf die Hebel (26, 35), dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftvergleichssystem vollständig in einer der Kammern (4, 5) eingebaut ist und daß die zwei Hebel (27, 35) mit einer elastischen Einrichtung (38) derart verbunden sind, daß bei Normalbetrieb eine Schwenkbewegung des mit dem Überdruckventil (21) verbundenen zweiten Hebels (35) zum ersten Hebel (27) verhindert ist, daß hingegen im Überlastfall eine gegenseitige Bewegung der Hebel (27, 35) möglich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftvergleichssystem einen mit dem ersten Hebel (27) verbundenen Kraftmotor (43) und eine Einrichtung mit einem Lageanzeiger (44) aufweist, der durch den ersten Hebel zur Regelung der von dem Kraftmotor auf den ersten Hebel ausgeübten Kraft betätigbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftmotor (43) ein elektromagnetischer Motor ist, der eine Kraft erzeugt, die proportional dem ihm zugeführten Strom ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lasteinrichtung (58) elektrisch in Serie mit dem Kraftmotor (43) geschaltet ist, die eine Anzeige oder Regelung in Abhängigkeit von der Differenz der Flüssigkeitsdrücke in den beiden Kammern (4,5) bewirkt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lasteinrichtung außerhalb des Gehäuses befindet.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überbrückungsschaltungseinrichtung (60) für die Ableitung eines bestimmten Stroms vor dem Kraftmotor (43) zur Einstellung des Meßbereichs der Druckineßeinrichtung dient.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nulleinstellung durch eine mit dem Hebel (27) verbundene Spiralfeder (61) erfolgt.

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßeinrichtung mit einem Gehäuse, in dem sich zwei flexible Membranen befinden, die zusammen mit dem Gehäuse einen Raum begrenzen, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, einer starren Trennwand, die den Raum in zwei Kammern unterteilt und mit einem einzigen elastischen Element in der Trennwand, deren eine Seite dem Flüssigkeitsdruck in der einen Kammer und deren andere Seite dem Flüssigkeitsdruck in der anderen Kammer ausgesetzt ist, wodurch auf das elastische Element eine Kraft einwirkt, die proportional der Differenz der Flüssigkeitsdrücke in den Kammern ist, mit einem Kraftvergleichssystem, das in eine dieser Kammern eingebauten Teile besitzt, und einen ersten und zweiten Hebel, die für eine begrenzte Rotation aus einer normalen ausbalancierten Lage ausgelegt sind, aufweist, und mit einem durch das elastische Element betätigbaren Überdruckventil zum Schließen einer Leistung in der Trennwand infolge einer Bewegung des elastischen Elements bei Überdruck, sowie mit einem den zweiten Hebel mit dem elastischen Element verbindenden Bügel zur Übertragung eines Drehmomentes auf die Hebel.

Druckmeßeinrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt (ATM, Lieferung 313, Februar 1962, Seite R 13 bis R 16). Aus F i g. 1 ist eine Druckmeßeinrichtung mit einem Gehäuse bekannt, die zwei sich darin befindende, flexible, isolierende Membranen besitzt, die mit dem Gehäuse einen Raum begrenzen, der eine Flüssigkeit enthält sowie einer nochmals unterteilten starren Trennwand, die den Raum in zwei Kammern unterteilt und einem flexiblen, druckempfindlichen Element, dessen eine Seite dem Flüssigkeitsdruck in der einen Kammer und dessen andere Seite über eine Verbindungsleitung in der rechten Wandhälfte dem Flüssigkeitsdruck in der anderen Kammer ausgesetzt ist. Dadurch erfährt das druckempfindliche Element eine Kraft, die proportional der Differenz der Flüssigkeitsdrücke in den Kammern ist. Weiterhin besitzt diese Druckmeßeinrichtung ein Kraftvergleichssystem mit einem Hebel, der für eine begrenzte Rotation aus einer normalen, ausbalancierten Lage schwenkbar gelagert ist, mit einer ausbalancierenden Einrichtung zur Ausübung eines ausbalancierenden Drehmomentes auf den Hebel, um den Hebel in der normalen, ausbalancierten Lage zu halten, so fern die auf den Hebel durch das druckempfindliche Element ausgeübte Kraft innerhalb eines vorherbestimmten normalen Druckbereiches liegt, und einem durch das druckempfindliche Element betätigbaren Überdruckventil zum Schließen der Leitung infolge einer Bewegung des druckempfindlichen Elements bei Überdruck.

Diese Einrichtung weist den Nachteil elastischer Dichtungen und einer Wand für die Weiterleitung physikalischer Bewegungen auf. Dadurch wird die Störanfälligkeit erhöht.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine überdrucksichere Druckmeßeinrichtung kompakten Aufbaus zu schaffen, bei der elastische Dichtungen vermieden werden können und die völlig in sich abgeschlossen, in einem Druckgehäuse mit zwei mit Flüssigkeit gefüllten Kammern untergebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kraftvergleichssystem vollständig in einer der Kammern eingebaut ist und daß die zwei Hebel mit einer elastischen Einrichtung derart verbunden sind, daß bei Normalbetrieb eine Schwenkbewegung des mit dem Überdruckventil verbundenen zweiten Hebels zum