DE1573808C3 - Vorrichtung zur Messung des Druckabfalls in einem hohlen Prüfling - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der US-Patentschrift 39 295 bekannten Vorrichtung wird das Steuerorgan, das die Strömung des Sekundärkreises steuert, von einer Prallplatte gebildet, die über eine schwenkbar gelagerte, zweiarmige Hebelstange mit der Meßmembran verbunden ist. Sowohl die Prallplatte selbst als auch die die Meßgröße auf sie übertragende Hebelstange bilden verhältnismäßig schwere mechanische Teile, die nicht nur große träge Massen darstellen, sondern auch an ihren Aufhängungs- und Verbindungsstellen große Reibungskräfte verursachen. Unter diesen Trägheitsund Reibungskräften leidet einerseits die Proportionalität der Druckverstärkung und andererseits die Meßgeschwindigkeit. Gerade die Meßgeschwindigkeit bildet aber einen wesentlichen Faktor bei Leckprüfgeräten, weil nur dann Temperatureinflüsse sowie im Meßkreis selbst auftretende Druckverluste auch bei verhältnismäßig kleinen zu messenden Druckunterschieden noch vernachlässigbar sind. Eine weitere Schwierigkeit bei der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß das System an der Stelle der Prallplatte offen und dadurch gegen Verschmutzung oder andere Umwelteinflüsse empfindlich ist. Schließlich ist die bekannte Vorrichtung in ihrem Meßbereich verhältnismäßig begrenzt. Zur Messung geringerer Druckunterschiede sind empfindlichere Vorrichtungen erforderlich, wobei sich die Empfindlichkeit jedoch nur über eine entsprechende

ίο Verlängerung der mechanischen Übertragungselemente erreichen läßt, was wiederum zu einer Erhöhung der Trägheit führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die rascher und mit größerer Genauigkeit arbeitet und daher die Messung kleinerer Druckabfälle gestattet. Diese Aufgabe stellt sich insbesondere bei der Serienprüfung von Gegenständen auf Dichtigkeit im Anschluß an deren serienweise Fertigung, weil dort die zur Messung verfügbare Zeit begrenzt ist und die häufig nur kleinen Lecks in der kurzen Zeit nur einen entsprechend geringen Druckabfall verursachen.

Die erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe erfolgt nach der Lehre des Patentanspruchs 1.

Danach ist mit Ausnahme der Meßmembran selbst das einzige mit Trägermasse behaftete Element ein axial verschiebbarer Stift, der sich bei entsprechender Anordnung sehr kurz und leicht ausführen läßt. Die an demselben Stift vorgesehene Verstärkungsmembran ergibt eine besonders hohe Ansprechempfindlichkeit und damit die Möglichkeit, auch kleine Lecks innerhalb kurzer Meßzeit festzustellen. Die Verstärkungsmembran gestattet ferner eine Veränderung des Verstärkungsfaktors innerhalb weiter Grenzen; dadurch läßt sich der Gesamtmeßbereich der Vorrichtung derart erweitern, daß eine einzig'e erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere bekannte Geräte verschiedener Größe ersetzen kann.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen gekennzeichnet.

Aus der US-Patentschrift 31 81 547 ist ein pneumatischer Übertrager bekannt, der zwar in seiner räumlichen Gestaltung Ähnlichkeiten mit einem Teil des im folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung aufweist, mit der Erfindung selbst aber nicht direkt vergleichbar ist. Ein funktionsmäßiger Unterschied besteht darin, daß die Vorrichtung nach dieser Druckschrift nicht die Differenz zweier variabler zu messender Drucke verstärkt, sondern ein einziges Drucksignal einer mathematischen Operation, nämlich einer Differentiation oder einer Integration, unterwirft.

Darüber hinaus umfaßt die bekannte Vorrichtung auch keine Verstärkungsmembran.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der räumlichen Ausführungsform eines in einer Vorrichtung zur Messung eines Druckabfalls verwendeten pneumatischen Verstärkers,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der gesamten Vorrichtung,

Fig.3 eine schematische Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 2 mit zusätzlichen Einrichtungen,

F i g. 4 einen Axialschnitt durch den Verstärker nach Fig. !,und

F i g. 5 bis 7 schematische Darstellungen, die einen Teil der Vorrichtung nach F i g. 2 in Verbindung mit einem Anzeigeinstrument darstellen, wobei in diesen drei Figuren verschiedene Zustände während eines Meßbetriebs veranschaulicht sind.

Das in F i g. 2 veranschaulichte System umfaßt eine allgemein mit 10 bezeichnete Druckquelle, die über eine primäre Leitung 11 mit dem Hohlraum eines Prüflings 12 verbunden ist. In die Leitung 11 ist ein Ventil 13 zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Quelle 10 und dem Prüfling 12 eingefügt. Ein Druckregler 14 kann am Einlaßende der Leitung 11 vorgesehen sein. Eine primäre, auf Druck ansprechende Einrichtung, die allgemein mit 20 bezeichnet ist, umfaßt eine Meßmembran 21, die eine Hochdruckkammer 22 von einer Niederdruckkammer 23 trennt. Die Hochdruckkammer 22 ist mit der Druckquelle 10 an der Ausgangsseite des Reglers 14 durch eine Leitung 24 verbunden, während die Niederdruckkammer 23 mit dem Hohlraum des Prüflings 12 durch eine Leitung 25 verbunden ist.

Bei offenem Ventil 13 herrscht der durch die Einstellung des Reglers 14 bestimmte Prüfdruck im Prüfling 12, in der Hochdruckkammer 22 und in der Niederdruckkammer 23. In diesem Zustand befindet sich die Meßmembran 21 im Gleichgewicht und bleibt stationär, da ein etwaiges Leck im Prüfling 12 durch die Druckquelle 10 ausgeglichen wird. Sobald jedoch das Ventil 13 geschlossen wird, verursacht ein Leck im Prüfling einen Druckabfall, der sich über die Leitung 25 der Niederdruckkammer 23 mitteilt. Dagegen wird der Druck in der Hochdruckkammer 22 auf seinem durch den Regler 24 bestimmten Wert unverändert beibehalten. Infolge der sich so bildenden Druckdifferenz zwischen den Kammern 22 und 23 wird die Meßmembran 21 aus dem Gleichgewicht gebracht und sucht sich in Richtung der Niederdruckseite zu bewegen. Jedoch kann diese Bewegung infolge des äußerst kleinen Druckabfalls, der sich bei einem relativ kleinen Leck in dem Prüfling während der kurzen Dauer der Prüfzeit einstellt, so klein sein, daß sie sich mit vorhandenen Instrumenten nicht erfassen läßt

Deshalb ist als sekundäre, auf Druck ansprechende Einrichtung ein Druckrelais 35 vorgesehen, das gemäß F i g. 1 in eine sekundäre Leitung 30 eingeschaltet ist. Die Leitung 30 ist eingangsseitig an einer regelbaren Druckquelle, etwa an einen Druckregler 31, und ausgangsseitig an ein Druckanzeige-Instrument 32 angeschlossen. Der Druckregler 31 kann über eine Leitung 33 an dieselbe Quelle 10 wie die primäre, auf Druck ansprechende Einrichtung 20 oder alternativ an eine vollkommen getrennte Druckquelle angeschlossen sein. Das Druckrelais 35 umfaßt eine Düsenöffnung 37, die von einem durch die Meßmembran 21 betätigten Stift 36 der primären, auf Druck ansprechenden Einrichtung 20 gesteuert wird.

Nimmt man zur Veranschaulichung beispielsweise an, daß der Prüfdruck, der von der Quelle 10 durch den Druckregler 14 geliefert wird, 0,7 kg/cm² beträgt, infolge eines Lecks im Prüfling 12 nach Schließen des Ventils 13 um 0,00035 kg/cm² abfällt, so wird ersichtlich, daß ein solcher Druckabfall nicht selbst gemessen werden kann. Er kann aber eine ausreichende Kraft ergeben, um über die Meßmembran 21 und der Stift 36 das Druckrelais 35 zu steuern und somit nennenswert denjenigen Druck zu beeinflussen, der über die Leitung 30 auf das Instrument 32 übertragen wird.

Zur Verstärkung der Empfindlichkeit mit der die Meßmembran 21 auf die zu messende Druckdifferenz anspricht, ist ferner eine tertiäre, auf Druck ansprechende Einrichtung 50 vorgesehen, die mit der Einrichtung 20 quasi »in Kaskade« geschaltet ist. Diese Einrichtung 50 umfaßt eine weitere Leitung 51, die die zum Instrument 32 führende Leitung 30 mit einer Hochdruckkammer 52 verbindet. Die Kammer 52 wird von einer Verstärkungsmembran 53 begrenzt, die mit einem oberen Abschnitt 36a des Stifts 36 verbunden ist, wobei der Stift, wie oben erwähnt, mit der Meßmembran 21 der primären, auf Druck ansprechenden Einrichtung 20 verbunden ist. Die andere von der Membran 53 begrenzte Kammer 54 kann offen sein bzw. mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.

Erfolgt durch die primäre Einrichtung 20 eine Betätigung des Druckrelais 35, so daß in der Leitung 30 zum Instrument 32 ein Druckanstieg auftritt, so wirkt dieser Druckanstieg über die Leitung 51 in dem durch ein Steuerventil 55 vorgegebenen Maß auf die Membran 53 der tertiären Einrichtung 50 und wird über die Teile 36a und 36 auf das Druckrelais 53 rückgekoppelt, wodurch der Druckanstieg innerhalb der zum Instrument 32 führenden Leitung 30 noch weiter vergrößert wird.

Das zur Einstellung der Empfindlichkeit dienende Ventil 55, das in dem hier gewählten Ausführungsbeispiel als von Hand einstellbar gezeigt ist, befindet sich in der Leitung 51 und gestattet eine Regelung der verstärkenden Funktion der Einrichtung 50 von Null bis zum Maximum. Bei geschlossenem Steuerventil 55 läßt sich das System etwa für industrielle Anwendungen benutzen, bei denen der Prüfling ein starkes, leicht zu messendes Leck aufweist. Für größere Empfindlichkeiten wird das Steuerventil 55 von Hand jeweils so weit geöffnet, bis die gewünschte bzw. erforderliche Empfindlichkeit des gesamten Systems erzielt ist. Die Leitung 5 ist zwischen dem Ventil 55 und der Kammer 52 bei 56 zur Atmosphäre hin offen, um innerhalb der Leitung 51 eine kontinuierliche Strömung aufrechtzuerhalten. Die Einrichtung 50 umfaßt ferner eine auf den Stift 36 einwirkende Feder 57, deren Spannung mit Hilfe eines durch ' eine Stange 88 (Fig.4) wirkenden Einstellknopfes 57a einstellbar ist. Durch Einstellung der durch die Feder 57 auf den Stift 36 ausgeübten Kraft kann das System so justiert werden, daß es im Gleichgewicht an dem Instrument 32 eine Null-Anzeige ergibt.

In Fig.3 ist eine zweckmäßige Zusatzeinrichtung gezeigt, bei der es sich um ein in die Leitung 11 eingeschaltetes Absperrventil 58 handelt. Dieses Ventil wird geschlossen, wenn der Prüfling 12 ausgewechselt wird. Zur Beschleunigung der einzelnen Messungen unter Produktionsbedingungen ist ferner eine SchnellfüIl-Leitung 59 vorgesehen, die die Druckquelle 10 direkt mit dem Prüfling 12 verbindet und es gestattet, den Prüfling schneller zu füllen, als'es über die Leitung 11 möglich wäre. Gleichzeitig werden auf diese Weise die empfindlichen Teile des Systems geschützt.

In Fig. 1 und 4 sind räumliche Einzelheiten der Ausführungsform des Druckverstärkers 60 gezeigt, der in der schematischen Darstellung der F i g. 2 dem ebenfalls mit 60 bezeichneten gestrichelten Kasten entspricht. Gemäß Fig.4 umfaßt die Meßmembran 21 eine flache Scheibe, die zwischen zwei Gummimembranen 21a eingeschlossen ist. Die Gummimembranen 21a sind am äußeren Umfang zwischen Ringen 61,62 und 63 eingespannt, die einen Teil des Verstärkergehäuses bilden. Der Stift 36, der einen Teil der primären, auf Druck ansprechenden Einrichtung 20 bildet, durchsetzt

die Mitte der Membran 21 und ragt nach oben und unten aus dieser heraus. An seinem unteren Ende ist der Stift 36 mit einem zylindrischen Block 64 verbunden. Zwischen dem Block 64 und der Membran 21 sind Abstandselemente 65 und 66 vorgesehen. Das untere Element 65 ist dabei zwischen zwei Gummimembranen 65a angeordnet, deren untere am Rand zwischen einem Ring 68 und einer den Verstärker tragenden Rahmenplatte 69 (s. auch Fig. 1) eingespannt ist. Bei einer zwischen der Hochdruckkammer 22 und der Niederdruckkammer 23 sich bildenden Druckdifferenz wird der Stift 36 durch die Meßmembran 21 senkrecht nach unten bewegt.

Gemäß F i g. 4 ist die sekundäre Leitung 30 durch eine Rohrleitung gebildet, die in den unteren Teil des Verstärkers von links her eintritt und an der rechten Seite austritt, wobei eine Anzahl von in einem unteren Gehäuseteil 70 des Verstärkers vorgesehenen Hohlräumen und Leitungen ebenfalls zu der Leitung 30 gerechnet werden; dazu gehören eine konstante Drosselöffnung 71, eine Leitung 72, eine Druckkammer 73, eine Leitung 74, die gesteuerte Düsenöffnung 37, eine Hauptkammer 75, eine Leitung 76, eine Kammer 77 sowie eine Leitung 78, von der die Leitung 30 weiter zu dem Druckanzeige-Instrument 32 verläuft. Die von dem Druckregler 31 kommende Luft tritt also unter Druck durch die Leitung 30 auf der in F i g. 4 linken Seite in den Verstärker ein, strömt durch den unteren Gehäuseteil 70 und weiter durch die rechte Fortsetzung der Leitung 30 zu dem Instrument 32.

Die Düsenöffnung 37, die zwischen der Leitung 74 und der Hauptkammer 75 liegt, wird durch die Meßmembran 21 über den Stift 36 gesteuert. Bewegt sich der Stift 36 infolge eines Druckabfalls in der Kammer 23 nach unten, so kommt er der öffnung 37 näher und verengt die Strömung durch diese öffnung in dem Maße, in dem die Membran 21 beaufschlagt wird.

Im unteren Gehäuseteil 70 ist eine Membran 80 angeordnet, die eine zwischen zwei Gummimembranen eingefügte Scheibe umfaßt und die beiden oben erwähnten Kammern 73 und 77 voneinander trennt In der Kammer 77 ist eine Membranfeder 82 vorgesehen, die auf die Unterseite der Membran 80 zu dem im folgenden erläuterten Zweck einwirkt. Die Leitung.81, die von einer Leitung 87 in die Kammer 77 führt, umfaßt einen Ventilsitz, der unter der Wirkung einer Ventilfeder 83 normalerweise durch eine an einem Stift 85 angebrachte Ventilkugel 96 geschlossen ist. Der obere Teil des Stiftes 85 bildet ein Nadelventil 84, das normalerweise geschlossen ist, im geöffneten Zustand jedoch ein Entweichen des Strömungsmittels aus der Kammer 77 über eine Entlüftung 84a an die Atmosphäre gestattet .;

Die auf einen gleichmäßigen Druck von beispielsweise 1,76 kg/cm² eingestellte Luft tritt durch die Leitung 30 linksseitig in den Verstärker. ein und gelangt nach Durchströmen der Drosselöffnung 71 mit einem verringerten Druck von beispielsweise 0,28 kg/cm² in die Kammer 73 an der Oberseite der Membran 80. Dieser geringere Druck wirkt also auf die obere Seite der Membran 80. Von dort strömt die Luft durch die Leitung 74 und die Düsenöffnung 37 und gelangt infolge der drosselnden Wirkung dieser Düsenöffnung 37 mit einem noch niedrigeren Druck von beispielsweise 0,21 kg/cm² in die Hauptkammer 75. Unter diesem Druck strömt die Luft von der Hauptkammer 75 durch die Leitung 76 in die untere Kammer 77 sowie durch die Leitung 78 in die zu dem Instrument führende Leitung 30 am unteren rechten Teil des Verstärkers.

Sind die Drücke in den Kammern 22 und 23 gleich, so befindet sich das System im wesentlichen im Gleichgewicht, und der auf die Membran 80 wirkende Druck unterscheidet sich nur noch durch den durch die Düsenöffnung 37 verursachten Abfall, der in dem hier gewählten Beispiel 0,07 kg/cm² beträgt. Die Feder 82 sorgt dafür, daß die oben angegebene Druckdifferenz kompensiert wird, und wirkt einer Abwärtsbewegung

ίο der Membran 80 entgegen. Das System befindet sich somit im Gleichgewicht Der Druck von 0,21 kg/cm², der innerhalb der Kammer 77 herrscht, wirkt durch den rechten Teil der Leitung 30 auch auf das Druckanzeige-Instrument 32, das so gebaut ist, daß es den Anfangspunkt oder Bezugsdruck anzeigt. Zur genaueren Justierung der Anzeige des Instruments 32 auf einen solchen Bezugsdruck dient die im oberen Teil des Verstärkers angeordnete Feder 57. Diese Feder kompensiert die Kraft die durch den Druck von beispielsweise 0,21 kg/cm² innerhalb der Hauptkammer 75 erzeugt wird, auf den das untere Ende des Membranstapels bildenden Zylinderblock 64 einwirkt und den Stift 76 nach oben zu drücken sucht. Zum Ausgleich dieser Druckkraft ist die obere Feder 57 durch Drehung des Knopfes 57a einstellbar.

Beim Betrieb des Verstärkers bewirkt eine Druckverringerung in der Niederdruckkammer 23 infolge eines Lecks im Prüfling eine Abwärtsbewegung der Meßmembran 21 und des Stiftes 36. Infolgedessen verengt sich die Düsenöffnung 37 und bewirkt einen höheren Druckabfall. Gleichzeitig steigt jedoch der Druck in der Kammer 73 und in der Leitung 74, d. h. zwischen den öffnungen 71 und 37, wodurch die Membran 80 nach unten bewegt wird. Bei dieser Abwärtsbewegung wirkt die Membran 80 auf den Stift 85, so daß die Ventilkugel

86 von dem Ventilsitz abgehoben wird und der von dem Druckregler 31 zugeführte Drück durch die Leitungen

87 und 81 unter Umgehung der Drosselöffnung 71 direkt in die Kammer 77 gelangt; dadurch wirkt ein höherer Druck auf die Unterseite der Membran 80, der von der Kammer 77 durch den rechten Teil der Leitung 30 dem Druckanzeige-Instrument 32 zugeführt wird.

Die an Hand der schematischen Darstellung der Fig.2 erwähnte tertiäre, auf Drück ansprechende Einrichtung umfaßt gemäß der detaillierten Darstellung nach F i g. 4 eine öffnung 91, über die die oben erwähnte Leitung 51 mit der Hauptkammer 75 in Verbindung steht, sowie eine öffnung 92, die von der Leitung 51 in die Kammer 52 führt Die Verstärkungsmembran 53 umfaßt wieder eine zwischen zwei Gummimembranen 53a eingefügte Scheibe und bildet den verstärkenden Teil des Membranstapels. Die Membran 53 ist am oberen Abschnitt 36a des Stiftes 36 befestigt

Zwischen den öffnungen 91 und 92 ist das Empfindlichkeits-Steuerventil 55 vorgesehen, über das sich die Verbindung zwischen den beiden öffnungen zwischen einer vollständigen Unterbrechung und einer maximalen öffnung variieren läßt Ist das Steuerventil 55 geöffnet so wird mit dem Druck der Hauptkammer 75 durch die Leitung 51 die Kammer 52 beaufschlagt, so daß auf den Stift 36 eine die Düsenöffnung 37 drosselnde Kraft ausgeübt wird, die in der gleichen Richtung wirkt wie die von der Meßmembran 21 aufgebrachte Kraft. Der an dem Instrument 32 wirksame Druck wird also aus der Hauptkammer 75 über die Druckkammer 53 zur Unterstützung der Steuerbewegung des Stiftes 36 rückgekoppelt, so daß die Empfindlichkeit des Verstärkers erhöht wird. Ein Druckanstieg in der Kammer 73

wird also in der Kammer 77 einen noch höheren Druckabfall und damit eine noch stärkere Abwärtsbewegung der Membran 80 hervorrufen. Infolge des weiteren Abhebens der Ventilkugel 86 wird daher durch die Leitungen 87 und 81 ein noch höherer Druck aufgebracht, um die erzeugten Kräfte im Gleichgewicht zu halten. Dieser höhere Druck wird von der Kammer 77 durch die Leitungen 78 und 30 dem Instrument 32 zugeleitet. Die verstärkende Wirkung der Verstärkungsmembran 53 ist offensichtlich umso größer je weiter das Steuerventil 55 geöffnet ist. Ist das Ventil 55 dagegen vollständig geschlossen, so ist die durch die Membran 53 erzielbare Verstärkung gleich Null.

Die Funktion des Nadelventils 84 besteht darin, eine Entlüftung des in der Kammer 77 und in der Leitung 78 bestehenden Druckes zu gestatten, um das System und das Druckanzeige-Instrument nach jedem Prüfdurchgang in seinen ursprünglichen Gleichgewichtszustand zurückzuführen.

In der Leitung 51 ist stromabwärts von dem Steuerventil 55 die mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Öffnung 56 vorgesehen, die dafür sorgt, daß durch das Ventil 55 ständig eine Strömung stattfindet und das Ventil 55 seine Steuerfunktion erfüllen kann.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, bildet der die Meßmembran 21 und die Verstärkungsmembran 53 umfassende Stapel mit dem Stift 36 eine innerhalb des oberen Teils des Verstärkers bewegbare Einheit, wobei das Verstärkergehäuse durch Ringe gebildet wird, die durch entsprechende Bolzen zu einem einheitlichen Aufbau miteinander verbunden sind. Die gesamte Anordnung wird von der Rahmenplatte 69 getragen, auf der, wie in F i g. 1 angedeutet, weitere Teile des in F i g. 2 schematisch gezeigten Meßsystems angeordnet sein können.

Im folgenden soll an Hand von F i g. 5 bis 7 die Arbeitsweise der Vorrichtung bei der Leckprüfung und die Darstellung des Meßergebnisses an dem Druckanzeige-Instrument 32 erläutert werden. In Fig.5 bis 7 sind drei verschiedene Arbeitszustände veranschaulicht Dabei ist als Beispiel angenommen, daß der Prüfling jeweils mit einem Prüdruck von 0,7 kg/cm² geprüft wird, daß ein Leck vorhanden ist, das während der Prüfdauer von 10 Sekunden einen Druckabfall von 0,0007 kg/cm² verursacht, und daß der von dem Regler 31 gelieferte Druck in der sekundären Leitung 1,76 kg/cm² beträgt

In F i g. 5 ist das System bei Beginn der Prüfperiode gezeigt. Das Ventil 13 ist offen, und der in beiden Kammern 22 und 23 herrschende Druck beträgt 0,7 kg/cm². Der Stift 36 steht in seiner Gleichgewichtsstellung und bewirkt keine zusätzliche Verengung der Düsenöffnung 37.

Der durch den linken Teil der Leitung 30 zugeführte Druck von 1,76 kg/cm² herrscht auch in der Kammer 87 unter dem Kugelventil 86, das geschlossen ist, und fällt beim Durchtritt durch die konstante öffnung 71 auf 0,28 kg/cm² ab, wobei dieser Druck auf die Oberseite der Membran 80, d. h. innerhalb der Kammer 73, wirkt Beim Durchtritt durch die Düsenöffnung 37 fällt der Druck infolge der Drosselwirkung dieser öffnung auf 0,21 kg/cm² ab. Dieser Druck wird durch die Leitung 76 der Kammer 77 zugeleitet und wirkt auf die untere Seite der Membran 80. Der Druckunterschied von 0,07 kg/ cm², der somit an der Membran 80 angreift, wird durch die Membranfeder 82 ausgeglichen, wodurch das System im Gleichgewicht gehalten wird. Der in der Kammer 77 bestehende Druck von 0,21 "kg/cm² wird durch die Leitung 78 in den rechten Teil der Leitung 30 und über diese auf die Balgen 101 und 102 des Druckanzeige-Instruments 32 übertragen. Bei geöffnetem Ventil 103 besteht der gleiche Druck in beiden Balgen. Der Balgen 101 ist durch Übertragungsglieder 104 mit einem den Bezugsdruck anzeigenden Zeiger 105 verbunden, während der Balgen 102 durch Übertragungsglieder 106 mit einem den gemessenen Druck anzeigenden Zeiger 107 verbunden ist. Bei gleichem Druck in den Balgen 101 und 102 stehen die Zeiger 105 und 107 an einem gewissen Anfangspunkt übereinander.

In Fig.6 und 7 ist angenommen, daß ein Leck im

Prüfling eine Druckdifferenz von 0,0007 kg/cm² ergeben hat. Dabei veranschaulicht F i g. 6 die Arbeitsweise der Vorrichtung ohne die Wirkung der Verstärkungsmembran 53, d.h.. wenn das Steuerventil 55 vollkommen geschlossen ist während F i g. 7 die Erhöhung der Empfindlichkeit des Systems infolge des Arbeitens unter der Wirkung der Verstärkungsmembran 53, d. h. bei offenem Ventil 55, darstellt.

Fällt der Druck in der Niederdruckkammer .23 auf 0,6993 kg/cm² ab, so bewirkt der so gebildete Druckunterschied von 0,0007 kg/cm² an der Membran 21, daß sich der Stift 36 auf die Düsenöffnung 37 zu bewegt und seine drosselnde Wirkung erhöht. Dadurch steigt der Druck in der Kammer 73 auf 0,287 kg/cm².

Während zur gleichen Zeit der Druck innerhalb der Kammer 75 abzunehmen sucht, wird dieser Abnahme in folgender Weise entgegengewirkt. Die Druckzunahme innerhalb der Kammer 73, die auf die Oberseite der Membrane 80 wirkt sucht diese Membran nach unten zu bewegen und das Kugelventil 86 abzuheben. Dadurch gelangt der in der Kammer 87 bestehende Druck von 1,76 kg/cm² durch die Leitung 81 in die Kammer 77 und führt die Membran 80 in ihre Anfangsstellung zurück.

Der Druck in der Kammer 77 und damit der Druck innerhalb des mit dem Druckanzeige-Instrument 32 verbundenen Teils der Leitung 30 erhöht sich somit etwa auf 0,2107 kg/cm². Ist das Steuerventil 55 geschlossen, so kommt das System bei diesem Druck zu einem neuen Gleichgewicht; dieser Druck wird durch die Leitung 78 und den rechten Teil der Leitung 30 auf das Instrument 32 übertragen. Während der Messung ist das Ventil 103 des Instruments geschlossen, so daß der Balgen 101 noch den ursprünglichen Druck von 0,21 kg/cm² enthält während der vergrößerte Druck von 0,2107 kg/cm² innerhalb des Balgens 102 wirkt und den Anzeiger 107 nach links bewegt. Demgegenüber ist der den Bezugsdruck anzeigende Zeiger 105 in seiner Stellung geblieben.

Angenommen nun, das Steuerventil 55 ist vom Beginn der Messung an offen, so wird die Arbeitsweise des Systems abgeändert und sein Ansprechverhalten wird erheblich verstärkt Der Druck in der Hoch- und der Niederdruckkammer der primären Einrichtung 20 ist zwar der gleiche wie in dem Fall nach F i g. 6, wenn der Druckabfall wieder mit 0,0007 kg/cm² angenommen wird. Infolge öffnung des Steuerventils 55 wird jedoch der ursprünglich innerhalb der Kammer 75 bestehende Druck von 0,21 kg/cm² durch das Ventil 55 und die Leitung 51 der Hochdruckseite der Verstärkungsmembran 53 zugeführt die den Stift 36 abwärts gegen die Düsenöffnung 37 zu bewegen sucht. Angenommen, daß infolge der Drosselwirkung des Steuerventils 55 ein Druck von 0,07 kg/cm² auf die Membran 53 übertragen wird und daß diese Membran 53 die gleiche Fläche hat wie die Membran 21, so wird auf den Stift 36 eine zusätzliche Kraft ausgeübt, die lOOmal so groß ist, wie die durch Membran 21 erzeugte Kraft. Der Stift 36

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bewegt sich daher näher an die Düsenöffnung 37 und vergrößert deren Drosselwirkung in sehr verstärktem Maße.

Infolgedessen wird der Druck zwischen den öffnungen 71 und 37 auf einen Wert von mehr als 0,28 kg/cm² vergrößert und kann z. B. 0,387 kg/cm² erreichen. Dieser Druck, der auf die Oberseite der Membran 80 einwirkt, öffnet das Kugelventil 86 noch weiter. Der Druck von 1,76 kg/cm² innerhalb der Kammer 87 tritt durch die somit größere öffnung in die Kammer 77 unter der Membran ein und erzeugt dort einen größeren Druck, der durch die Leitung 76 in die Kammer 75 übertragen wird. Der Druck in der Kammer 75 kann beispielsweise bis auf 0316 kg/cm² ansteigen. Nach Passieren der Leitung 51 und einer gewissen Reduzierung durch das Steuerventil 55 erreicht nun der Druck an der Oberseite der Verstärkungsmembran einen Wert von beispielsweise 0,162 kg/cm², wodurch die auf den Stift 36 einwirkende Kraft weiter steigt. Es ergibt sich nun eine Kraft, die 230mal so groß ist, wie die durch den ursprünglichen Druckabfall von 0,0007 kg/cm² erzeugte Kraft, wobei das System unter diesen Bedingungen zum Gleichgewicht kommt. Der erhöhte Druck innerhalb der Kammer 77 unter der Membran 80 wird durch die Leitung 78 und die rechte Seite der Leitung 30 in den Balgen 102 übertragen und bewirkt nun einen viel größeren, aber immer noch zu dem gemessenen Druckunterschied proportionalen Ausschlag des Zeigers 107 an der Skala des Druckanzeige-Instrumentes.

Um eine Einstellung der Empfindlichkeit des Systems in genauer Weise zu ermöglichen, ist auf der Spindel des Steuerventils 55 ein Rad 58a angeordnet, das an seinem Umfang in gewünschten Einheiten kalibriert ist, um den Grad der öffnung des Ventils 55 und die entsprechende Erhöhung der Empfindlichkeit des Systems anzuzeigen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung eines Druckabfalls in einem hohlen Prüfling, mit einem den Prüfling mit einer Druckquelle verbindenden Leitungssystem, das ein nach Druckbeaufschlagung des Prüflings zu schließendes Ausgleichsventil und eine zu diesem Ventil parallel geschaltete, auf Druckunterschiede zwischen dem Prüfling und einem von der Quelle abgeleiteten Druck ansprechende Meßmembran umfaßt, wobei die Meßmembran über ein Steuerorgan eine aus einer öffnung austretende Strömung eines Sekundärkreises und dadurch den Druck auf einer Seite einer weiteren Membran steuert, mit der ein Ventil zur Steuerung des einem Anzeigeinstrument zugeführten, gegenüber dem zu messenden Druckunterschied wesentlich höheren sekundären Druckes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan ein mit der Meßmembran (21) verbundener axial verschiebbarer Stift (36) ist, der mit einem Ende der öffnung (37) gegenübersteht und durch seine Axialverschiebung die in Axialrichtung austretende Strömung in Abhängigkeit vom Druckabfall im Prüfling (12) beeinflußt, und daß an dem Stift (36) eine Verstärkungsmembran (53) befestigt ist, die eine entsprechend dem Druck am Anzeigeinstrument (32) beaufschlagte Kammer (52) begrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung der von der Verstärkungsmembran (53) begrenzten Kammer (52) mit dem Anzeigeinstrument (32) ein Steuerventil (55) eingeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der von der Verstärkungsmembran (53) begrenzten Kammer (52) mit dem Anzeigeinstrument (32) eine verschließbare Auslaßöffnung (56) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem eine die Meßmembran (21) während der gesamten Messung an die Druckquelle.(10) anschließende Verbindung (11,24) aufweist.