DE1573760A1

DE1573760A1 - Device for overpressure protection for elastically deformable cans, e.g. for measuring pressure and temperature of a gas

Info

Publication number: DE1573760A1
Application number: DE19661573760
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Burke
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1966-12-23
Filing date: 1966-12-23
Publication date: 1970-10-22
Also published as: GB1178587A

Description

Butzbach, den 20. Dezember 1966 ZEP-N/ZiButzbach, December 20, 1966 ZEP-N / Zi

Anmelder: PINTSCH BAMAG Aktiengesellschaft Berlin 21 und Butzbach / OberhessenApplicant: PINTSCH BAMAG Aktiengesellschaft Berlin 21 and Butzbach / Upper Hesse

Vorrichtung zum Überdruckschutz für elastisch verformbare Dosen, z.B. für die Messung von Druck und Temperatur eines GasesDevice for overpressure protection for elastically deformable Doses, e.g. for measuring the pressure and temperature of a gas

Die Erfindung bezieht aich auf den Schutz von elastisch verformbaren Dosen, wie sie für Mess- und Steuerzwecke Verwendung fin-The invention also relates to the protection of elastically deformable Cans as they are used for measuring and control purposes

den, gegen einen inneren oder äusseren überdruck, der bei gewissen Betriebsbedingungen auftreten und die Dose durch ungewollte Verformung unbrauchbar machen kann. Dies kann beispielsweise eintreten bei Messvorrichtungen für den Druck und die Temperatur eines Gases.against an internal or external overpressure that occurs with certain people Operating conditions occur and can make the can unusable due to undesired deformation. This can happen, for example in measuring devices for the pressure and temperature of a gas.

Um das Verhältnis von Druck und Temperatur eines Gases zu messen ' oder bei der Umwertung des von einem Gaszähler im Betriebszustand gemessenen Gasvolumens auf einen bestimmten Vergleichszustand zu berücksichtigen, verwendet man bekanntlich sogenannte Mengenumwerter, deren Messwertgeber 'für die unmittelbare Erfassung des Gaszustandqs aus einer hermetisch verschlossenen, mit Gas.gefüllten elastisch verformbaren Dose besteht. Die in der Dose enthaltene Gasmasse hängt von dem zu erfassenden Druck- und Temperaturbereich ab.To measure the relationship between pressure and temperature of a gas' or when converting the gas volume measured by a gas meter in the operating state towards a specific comparison state take into account, so-called volume correctors are used, the measuring transducers of which are used for the direct detection of the gas condition consists of a hermetically sealed, elastically deformable can filled with gas. The mass of gas contained in the can depends on the pressure and temperature range to be recorded.

Di η 'j-* M!. dl·· '/fma/'fi Lhn.T Rlfto t h'.i. t'i t koinnn Überdruck aufnehmen Di η 'j- * M !. dl · · '/ fma /' fi Lhn.T Rlfto t h'.i. t'i t koinnn absorb overpressure

kann, wird aussen mit dem Druck und der Temperatur des zu messenden Gases beaufschlagt, so dass das eingeschlossene Gas den gleichen Zustand annimmt. Die hierdurch bedingten x.ängenänderungen der Dose hängen von dem Gaszustand ab und sind ein Mass für die Ande'rungen des spezifischen Volumens des eingeschlossenen Gases. Die Längeniinderungen werden in geeigneter Weise ausgewertet.can be measured outside with the pressure and temperature of the Gas applied so that the enclosed gas assumes the same state. The resulting changes in length of the can depend on the gas condition and are a measure of the changes in the specific volume of the enclosed gas. The length changes are evaluated in a suitable manner.

Die Dose, etwa in Form'eines Membran- oder tfelirohrkörpers, ist in ein druckfestes Gehäuse eingeschlossen, in das der Druck des ψ zu messenden Gases eingeleitet wird und das zur Temperaturbeaufschiagung in den Strom des zu messenden Gases hineinragt. Um dabei einen guten /Värmeübergarig zu erhalten, kann das Gehäuse um die Dose herum mit einer Flüssigkeit gefüllt sein.The can, for example, in membrane or Form'eines tfelirohrkörpers is enclosed in a pressure-resistant housing in which the pressure of the ψ is introduced gas to be measured and which protrudes to Temperaturbeaufschiagung in the flow of the gas to be measured. In order to obtain a good / over-heated temperature, the housing around the can can be filled with a liquid.

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Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist als elastische Dose ein an beiden Enden verschlossenes Wellrohr vorgesehen, dessen ei nes Ende fest in dem üruckfesten Gehäuse gehalten ist und dessen bewegliches Ende mit einer äusseren Messeinrichtung über ein Gestänge verbunden ist, welches druckdicht und praktisch reibungefrei durch die Gehäusewand hindurchgreift. An der unteren Druckgrenze des Messbereiches kommt der Deckel am beweglichen Ende des Wellrohres in Anlage an einen mit einer Dichtung versehenen Innenflansch des Druckgehäuses. Hierdurch ist für den Fall, dass der Druck des zu messenden Gases stark absinken sollte, nicht nur ein Anschlag für die Hubbegrenzung des Wellrohres in der Längsrichtung gegeben, sondern auch der mit Flüssigkeit gefüllte Raum zwischen Wellrohr und Gehäuseinnenwand gegen weiteren Druckabfall abgeriegelt, wodurch ein Verformen de3 Wellrohres durch inneren Überdruck verhindert, worden soll.<
In a known arrangement of this type, a corrugated tube closed at both ends is provided as an elastic box, the one end of which is firmly held in the retractable housing and the movable end of which is connected to an external measuring device via a linkage, which is pressure-tight and practically friction-free by the Housing wall reaching through. At the lower pressure limit of the measuring range, the cover at the movable end of the corrugated pipe comes into contact with an inner flange of the pressure housing which is provided with a seal. In the event that the pressure of the gas to be measured should drop sharply, this not only provides a stop for limiting the stroke of the corrugated pipe in the longitudinal direction, but also seals off the liquid-filled space between the corrugated pipe and the inner wall of the housing against further pressure drops, which causes deformation de3 corrugated pipe should be prevented by internal overpressure.

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Dieser Zweck wird jedoch nicht voll erfüllt, weil durch die Nachgiebigkeit der Dichtung am Innenflansch des Gehäuses das geometrische Volumen des Raumes zwischen Wellrohr und Gehäuse veränderlich ist, was eine unzulässig hohe Druckbeanspruchung des Wellrohres i'üit entsprechender Deformation zur Folge hat. Ausserdem sind durch Temperaturänderungen der abgesperrten Flüssigkeit im Zwischenraum oder durch Leckage infolge fehlerhafter Abdichtung erhebliche Druckänderungen mit schädlichen Folgen möglich.However, this purpose is not fully achieved because of the compliance the seal on the inner flange of the housing changes the geometric volume of the space between the corrugated pipe and the housing is what results in an impermissibly high pressure load on the corrugated pipe with corresponding deformation. Also are due to temperature changes in the shut-off liquid in the space or due to leakage due to faulty sealing Changes in pressure with harmful consequences are possible.

Abgesehen von diesen Schwierigkeiten, das Wellrohr an der unteren Grenze des Messbereiches gegen Überdruck zu schützen, besteht an der oberen Inessbereichsgrenze keinerlei Schutz gegen zu hohe Druckbeanspruchungen, wenn der Druck des zu messenden Gases ansteigt.Apart from these difficulties of protecting the corrugated pipe against overpressure at the lower limit of the measuring range, there are still problems the upper iness range limit no protection against excessive pressure loads, when the pressure of the gas to be measured increases.

Die Erfindung s-chafft hier Abhilfe. Sie betrifft eine Vorrichtung zum Überdrucksehutz für elastisch verforrabare Dosen, z.B. für die Messung von Druck und Temperatur eines Gases, insbesondere zur Berücksichtigung des Zustandes eines strömenden Gases"bei der Messung der Gasmenge, mit Hilfe der Längenänderungen einer mit komprimiertem Gas gefüllten elastischen -Dose, die in einem mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse dem Druck und der Temperatur des zu messenden Gases ausgesetzt ist, wobei das Gehäuse einen mit einer Dichtung versehenen Innenflansch als Begrenzung für die Längenänderung der Dose an der unteren DrucTcgrenze des Messbereiches aufweist. Eine derartige Vorrichtung ist nach dem'Grundgedanken derThe invention provides a remedy here. It relates to a device for overpressure protection for elastically deformable cans, e.g. for the Measurement of pressure and temperature of a gas, in particular to take into account the state of a flowing gas "in the measurement the amount of gas, with the help of the changes in length of an elastic can filled with compressed gas, which in one with liquid Filled housing is exposed to the pressure and temperature of the gas to be measured, the housing having a Seal provided inner flange as a limitation for the change in length the can is at the lower pressure limit of the measuring range. Such a device is according to the basic concept of

Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine gegen eine elastischeInvention characterized in that one against an elastic

Kraftforce

oder konstante/verformbare Wandung von dem Druck im Gehäuse beaufschlagt und so dieser Druck bei abgedichtetem Gehäuse in definierter Weise vorgegeben ist.or constant / deformable wall acted upon by the pressure in the housing and so this pressure is given in a defined manner when the housing is sealed.

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Auf diese Weise ist erreicht, dass nach erfolgter Abdichtung des die Lose umgebenden Gehäuseraums beim Erreichen des unteren Grenzdruckes nachträgliche Druckänderungen in dem abgedichteten Raum vollständig oder weitgehend kompensiert und so schädliche Beanspruchungen der*Dose vermieden werden.In this way it is achieved that, after the housing space surrounding the slack has been sealed, when the lower limit pressure is reached Subsequent pressure changes in the sealed space are completely or largely compensated and thus harmful stresses the * can be avoided.

Um sich diesen Vorteil auch beim Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzdruckes zunutze zu machen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in dem Gehäuse ein weiterer mit Dichtung versehener Anschlag als Begrenzung für die Längenänderung der Dose an der oberen Druckgrenze des Messbereiches vorgesehen.In order to take advantage of this advantage when the upper limit pressure is reached or exceeded, a further feature of the invention is provided in the housing with a further stop provided with a seal as a limitation for the change in length of the can at the upper pressure limit of the measuring range.

Die. verformbare wandung kann im Prinzip ein Wandungsteil des Druckgehäuses sein, das bei Änderungen des Innuruckes membranartig ausgebogen wird und dessen Rückstellkraft von der Eigenelastizität oder/und einer äusseren Kraft aufgebracht wird.The. Deformable wall can in principle be a wall part of the Be pressure housing, which is membrane-like when the Innuruckes changes is bent and its restoring force from its own elasticity or / and an external force is applied.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass mit dem Gehäuse eine Druckhammer in Verbindung steht, die von einem unter Gas-, Feder- oder Gewichtsdruck stehenden Llembrankörper oder Kolben begrenzt ist.A preferred embodiment of the invention is that a print hammer is connected to the housing, which is of a Llembrane body under gas, spring or weight pressure or piston is limited.

üine solche Druckhammer ist aus Platzgründen zweckinässig ausserhalb des Druckgehäuses angeordnet, kann aber auch innerhalb des Gehäuses liegen. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Druckkammer im Innern der Meesdoae angeordnet ist.For reasons of space, such a print hammer is expediently outside of the pressure housing arranged, but can also be located within the housing. Another advantageous embodiment looks suggest that the pressure chamber is located inside the Meesdoae.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigtIn the drawing, the invention is illustrated using exemplary embodiments, namely shows

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Pig. 1 eine Messvorrichtung mit aussen liegender Druckkammer, Fig. 2, 2, 4 andere Ausführungsformen der Druckkammer,,Pig. 1 a measuring device with an external pressure chamber, Fig. 2, 2, 4 other embodiments of the pressure chamber ,,

t) eine Messvorrichtung' mit innen liegender Druckkammer.t) a measuring device with an internal pressure chamber.

Gemäss Fig. 1 ist der Messwertgeber .eine als Wellrohr ausgebildete gasgefüllte Dose 1, die, in ein Druckgehause 3 eingeschlossen ist. Letzteres ragt in eine Gasleitung 14 hinein und wird über einen Verbindungskanal t>& auf dem in der Leitung herrschenden Gasdruck gehalten, so dass also die Dose 1 'aussen von dem Druck des zu messenden Gases beaufschlagt ist. Um auch die Temperatur des in der Leitung 14 strömenden Gases auf die Dose 1 gut zu übertragen, ist das Gehäuse in entsprechender Höhe mit Flüssigkeit 2 gefüllt. According to FIG. 1, the transducer is a gas-filled can 1 designed as a corrugated tube and enclosed in a pressure housing 3. The latter protrudes into a gas line 14 and is kept at the gas pressure prevailing in the line via a connecting channel t>& so that the pressure of the gas to be measured is applied to the outside of the can 1 '. In order to transfer the temperature of the gas flowing in the line 14 to the can 1 well, the housing is filled with liquid 2 at the appropriate height.

Bei Druck- und Temperaturänderungen der umgebenden Flüssigkeit 2 erfährt die an einem Ende im Gehäuse 3 befestigte Dose 1 Längenänderungen, die von der Kopfplatte 6 am beweglichen Ende der Dose 1 über ein Gestänge durch die Gehäusewandung hindurch auf das Messwerk (nicht dargestellt) übertragen werden.In the event of pressure and temperature changes in the surrounding liquid 2, the can 1 fastened at one end in the housing 3 experiences changes in length, from the top plate 6 at the movable end of the can 1 via a linkage through the housing wall through to the Measuring mechanism (not shown) are transmitted.

An ier unteren und oberen Grenze des vorgesehenen Messbereiches ist der Anschlag der Kopfplatte 6 durch Anschläge 4 und 5 im Gehäuse begrenzt, die als Innenflansche ausgebildet und mit Dichtungen 4a bzw. 5a belegt sind, an denen die Kopfplatte abdichtend zur Anlage kommt. In diesen Grenzstellungen iat daher der flüasigkeitsgefüllte Raum 7 bzw. 7a um die Dose 1 herum gegen den Druck in der Gasleitung 14 abgeriegelt, so dass ein weiteres Abfallen oder Anateigen dieuea Druckeo über die Grenzen dea Messbereichen hir.aua der Doae nicht gefährlich werden kann.At each lower and upper limit of the intended measuring range, the stop of the head plate 6 is through stops 4 and 5 in the housing limited, which are designed as inner flanges and covered with seals 4a and 5a, on which the head plate is sealing comes to the plant. In these limit positions, therefore, the fluid-filled space 7 or 7a around the can 1 against the Pressure in the gas line 14 sealed off, so that a further drop or increase in pressure over the limits of the measuring ranges hir.aua the Doae cannot be dangerous.

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Allerdings ist dieser Abdichtvorgang wegen der Nachgiebigkeit der Dichtungen 4a und 5a mit einer Änderung des geometrischen Volumens des Raumes 7 bzw. 7a verbunden, welche Druckänderungen in der eingeschlossenen Flüssigkeit zur Folge haben. Die gleiche Wirkung können Temperaturänderungen oder Leckverluste der Flüssigkeit besitzen. Um hierdurch keine unerwünschten Beanspruchungen bzw. Verformungen der Dose 1 entstehen zu lassen, ist der Raum 7 bzw. 7a über einen Kanal 3b mit einer Druckkammer 12 verbunden, die die gleiche Flüssigkeit wie der Raum 7 enthält und hier von einer mit ψ Druckgas gefüllten Wellrohrmembran 8 begrenzt ist.However, because of the resilience of the seals 4a and 5a, this sealing process is associated with a change in the geometric volume of the space 7 or 7a, which results in pressure changes in the enclosed liquid. Changes in temperature or leakage of the liquid can have the same effect. In order to make this may cause no undesirable stresses or deformations of the can 1, the space is 7 or 7a via a passage 3b to a pressure chamber 12 containing the same liquid as the room 7 and here by gas containing ψ compressed gas bellows membrane 8 is limited.

Statt mit Druckgas kann die Membran 8 gemäss Fig. 2 auch mit einer Feder 9 oder gemäss Fig. 3 mit einem Gewicht 10 beaufschlagt sein. Anstelle der Membran kann gemäss Fig. 4 auch ein Kolben 13 vorgesehen sein, der z.B. mit einem Gewicht 10 belastet ist.Instead of using compressed gas, the membrane 8 according to FIG. 2 can also be equipped with a Spring 9 or a weight 10 according to FIG. 3. According to FIG. 4, a piston 13 can also be used instead of the membrane be provided, which is loaded with a weight 10, for example.

Durch diese Druckkammer wird der Druck in dem abgedichteten Raum 7 bzw. 7a in bestimmter Afeiae vorgegeben, -d.h. konstant oder weitgehend konstant gehalten, so dass die Dose 1, die nur verhfiltnisk massig geringe Druckunterschiede aufnehmen kann, vor gefährlichen Überdrücken bewahrt wird. Die scheraatisch gehaltene Darstellung in der Zeichnung ist nicht bindend hinsichtlich dee Grössenverhältnissea von dem Gehäuse 3 und der Druckkammer 12; vielmehr kann abweichend von der Zeichnung die Druckkammer auch einen wesentlich grösseren Rauminhalt haben.Through this pressure chamber, the pressure in the sealed space 7 or 7a is predetermined in certain Afeiae, i.e. constant or largely kept constant so that the can 1, which only proportional can absorb moderately small pressure differences, is protected from dangerous overpressures. The scary depiction in the drawing is not binding with regard to the proportions from the housing 3 and the pressure chamber 12; rather, deviating from the drawing, the pressure chamber can also have a significant effect have a larger volume.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 5 ist im Innern der Dose 1 eine Druckkammer 12 angeordnet, die über einen Kanal 3b in der Kopfplatte β der Doae mit dem flüaaigkeitagefüllten Raum 7 auaser-In the exemplary embodiment of FIG. 5, a pressure chamber 12 is arranged in the interior of the can 1, which is connected to the fluid-filled space 7 via a channel 3b in the top plate β of the door.

haLb der Doae In Verbindung steht. Für die Kopfplatte 6 iat hierhalf of the Doae communicates. For the headstock 6 iat here

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nur ein mit Dichtung 4a versehener Anschlag 4 an der unteren Grenze des Messbereiches dargestellt.only one stop 4 provided with a seal 4a at the lower limit of the measuring range is shown.

Die Druckkammer 12 ist mit Flüssigkeit gefüllt und enthält eine Wellrohrmembran 8, die in der Druckkammer ein Gasvolumen 11 abgrenzt. Dieses Gasvolumen macht einen Druckanstieg in der Gasleitung und im Druckgehäuse nicht oder nur bis zu einer gewissen Grenze mit, dadurch dass die Zusammendrückung der Wellrohrmembran 8 durch einen Anschlag 15 mit einer Dichtung 15a für die Kopfplatte 16 begrenzt ist. Diese Anordnung ist besonders für die Anwendungsfälle geeignet, wo innerhalb des Messbereiches beispielsweise bei Hochdruckmengenumwertern sehr grosse Druckunterschiede auftreten. Durch den Anschlag wird eine unzulässig hohe Verformung der Wellrohrmembrane in ähnlicher Weise wie bei der Dose 1 vermieden; allerdings ist kein vollkommener Schutz gegen Verformungen nach Erreichen der Endlage vorhanden, wie oben bezüglich der Dose 1 ausgefüht, doch da die Wellrohrmerabrane kein Messorgan wie die Dose 1 ist, sind gelegentlich über den elastischen Bereich hinausgehende geringe Verformungen ohne Belang.The pressure chamber 12 is filled with liquid and contains a corrugated tube membrane 8 which delimits a gas volume 11 in the pressure chamber. This gas volume does not cause a pressure increase in the gas line and in the pressure housing, or only to a certain extent Limit with the fact that the compression of the corrugated pipe membrane 8 by a stop 15 with a seal 15a for the Head plate 16 is limited. This arrangement is particularly suitable for applications where, for example, within the measuring range with high pressure volume correctors very large pressure differences appear. The stop causes an inadmissibly high deformation of the corrugated pipe membrane in a manner similar to that of the can 1 avoided; however, there is no complete protection against deformation after the end position has been reached, as with regard to above the box 1 executed, but since the corrugated pipe merabrane is not a measuring element as the can 1 is, occasionally small deformations going beyond the elastic range are of no concern.

Somit gewährleistet die Ausführung nach Fig. 5 einen vollkommenen Schutz gegen Überbeanspruchungen der Dose 1 an der unteren Messbereichsgrenze bei gleichzeitiger hinreichender Sicherung der Wellrohrmembrane gegen unzulässige Verformungen.Thus, the embodiment of FIG. 5 ensures a perfect Protection against overstressing of box 1 at the lower measuring range limit while at the same time adequately securing the corrugated pipe membrane against impermissible deformations.

Ein weiteres Ausführungebeispiel ist in Anlehnung an Fig. 5 gegen unzulässige Beanspruchungen der Dose 1 und der Wellrohrmembrane 8 an der oberen Messbereichsgrenze gegeben, wenn die Anschläge 4 und 15 auf der anderen Seite der Kopfplatten 6 und 16 angebracht werden.Another embodiment example is based on FIG. 5 against Inadmissible stresses on the box 1 and the corrugated pipe membrane 8 at the upper measuring range limit when the stops 4 and 15 on the other side of the head plates 6 and 16 be attached.

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In beiden Fällen begrenzt die Wellrohrmembrane 8 mit dem eingeschlossenen Gasvolumen 11 den Flüssigkeitsdruck in dem abgedichteten Raum auf den jeweils durch den Messbereich der Dose 1 vorgegebenen Wert am Messbereichsende.In both cases, the corrugated pipe membrane 8 delimits the enclosed one Gas volume 11 is the liquid pressure in the sealed Space on the given by the measuring range of the can 1 Value at the end of the measuring range.

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Claims

1. Device for overpressure protection for elastically deformable Doses, e.g. for measuring the pressure and temperature of a gas, especially to take into account the condition of a of the flowing gas when counting the flow rate, with the help of the changes in the flow of a gas filled with compressed gas elastic can, which is enclosed in a housing filled with liquid, whose'filling the pressure and the temperature of the gas to be measured is exposed and an inner flange provided with a seal as a limitation for the change in length of the can at the lower pressure limit of the measuring range has, characterized in that a deformable wall against an elastic or constant force of the pressure in the Housing pressurized and efo this pressure with sealed housing is given in a defined way.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the housing another stop provided with a seal as a limitation for the change in length of the can at the upper pressure limit of the measuring range is provided!

3. Device according to claim 1 or i ?, characterized in that daas a pressure chamber is in communication with the housing, which from a membrane body under pressure, spring or weight pressure or piston is limited.

4. Device me claim 'j, characterized in that the pressure chamber auauerhiiLb nier Inr.f-reu Lb ti «υ'} i! H. ^; iunE; iJ arranged

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!? .. Device according to claim 3, characterized in that the Pressure chamber is arranged inside the can and has a Channel in the top plate of the can with the liquid-filled 'space outside the can is in communication.

6. Apparatus according to claim 3, 4 and 5, characterized in that that the membrane body for the pressure limitation is sufficiently counteracted by a stop provided with a seal impermissible deformation is secured.

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