DE1798197A1 - Differenzdruck-Messgeraet - Google Patents

Description

The Foxboro Company 6. SEP. 1961

Differenzdruck-Meßgerät

Die Erfindung bezieht sich auf eine Differenzdruck-Meßvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Differenzdruck-Meßgerät zur Verwendung bei industriellen Verfahr¹ en zur Lieferung eines Ausgangssignals, das zwecks Betätigung von Anzeige-, Auf ζ ei chnungs- oder Regelvorrichtungen an einen entfernt gelegenen Punkt übertragbar ist.

Differenzdruck-Meßgeräte werden seit Jahren in verschiedenen 3auformen verwendet, und zwar am häufigsten zur .Lieferung von der iluidum-Durchsatzmenge in Rohrleitungen entsprechenden Meßsignalen. Die in jüngster Zeit am erfolgreichsten versuchten Differenzdruck-Heßgeräte sind vom sogenannten Kraftabgleich-!typ. Bei derartigen Verrichtungen wird eine dem Differenzdruck entsprechende Eingangskraft zusammen mit einer Abgleich- bzw. Rückstellkraft an ein ausbalanzierbares bzw. abgleichbares Glied angelegt, wobei die Größe der Abgleichkraft automatisch durch Rückkopplung geregelt wird, so daß die

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am abgleichbaren Glied vorhandenen Kräfte im Gleichgewicht gehalten werden. Der β ewegungs aus schlag des abgleichbaren Glieds ist typischerweise äußerst klein und beträgt beispielsweise weniger als etwa 0,025 nun über den gesamten Betriebsbereich des Geräts hinweg. Folglich bietet eine derartige Anordnung gewisse einzigartige Vorteile bei der Lieferung genauer Messungen.

Obgleich derartige Kraftabgleich-Geräte ihre Aufgaben in ausgezeichneter Weise zu erfüllen vermochten, sind sie dennoch gewissen Nachteilen unterworfen, durch welche ihre Anwendbarkeit in gewissem Ausmaß eingeschränkt wurde. Beispielsweise besitzen die herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art eine unerwünscht hohe Empfindlichkeit hinsichtlich Lagenausrichtung und Schwingungen. Andere Merkmale der herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art, welche ebenfalls einer Verbesserung bedürfen, sind Empfindlichkeit gegenüber Umgebungstemperaturänderungen, die Einfachheit des Betriebs und der Justierung sowie die Wirtschaftlichkeit der Herstellung.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines Differenzdruck-Metfgeräts, welches den bisher verfügbaren Geräten dieser Art überlegen ist.

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Sin anderes, spezielleres Erfindungsziel bezweckt die Schaffung eines derartigen I-ieiSgeräts mit geringerer Empfindlichkeit hinsichtlich Lagenausrichtung und Schwingungen. Außerdem soll eine verbesserte Stabilität und Zuverlässigkeit über lange Zeiträume hinweg für derartige Meßgeräte gewährleistet werden. Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand von -

Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

j"ig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Differenzdruck-ileßgeräts mit den Merkmalen der Erfindung,

x'"ig. 2 eine auseinandergesogene Darstellung einer dreiteiligen diegeanordnung, die als Fei einstellvorrichtung zur Einstellung des Betriebsbereichs des rieigeräts dient,

«'ig. 3 einen lotrechten Schnitt zur VeranBchaulichung der Haupt-3 au teile des erfindungs gemäß en Meßgeräts, in vergrößertem H

Fig. b eine in lotrechter Hichtung übertriebene perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des .: etri ebsv erliältniss es zwischen dessen Haupt Bauteilen,

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Pig. 5 eine Seitenansicht der Kraftstangen-Stutzstreben,

Fig. 6 eine schmalkantenseitige Ansicht einer der Kraftstangen-Stützstreben,

fe Fig. 7 einen Detail-Querschnitt zur Darstellung des

eingeschnürten Biegeabschnitts der Stützstrebe und

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Motor-Steuerkreises.

Gemäß Fig. 1 weist das erfindungsgemäße Meßgerät ein unteres, luftdicht abgedichtetes Sockel-Gehäuse bzw. Sockel 10 auf, welcher die übliche, nicht dargestellte druckempfindliche Membrananordnung aufnimmt, mit einem oberen ^ehäuse 12, welches als Abdeckung für die noch näher zu erläuternden betrieblichen Mechanismen dient. Am Sockel-Gehäuse sind zwei Leitungen lk> und 16 angeschlossen, Vielehe unter Druck stehendes Fluidum führen. Diese Leitungen können beispielsweise an ihren entfernten Enden an stromauf und stromab gelegenen Stellen mit einer in eine Rohrleitung eingeschalteten Blendenscheibenanordnun/r verbunden sein, so daß der Druckunter-

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schied zwischen den beiden Leitungen der iluidura-Durchsatzmenge durch die Rohrleitung entspricht bzw. proportional ist. Das Meßgerät kann typischerweise unmittelbar an einer Rohrleitung montiert sein, beispielsweise an einer von einer zentralen Steuer- bzw. Regelstation, an welche die Meßdaten übertragen werden sollen, entfernten Stelle.

Gemäß Fig. 3 ragt in das Sockel-Gehäuse 10 eine lotrecht angeordnete Kraftstange 18 hinein, die an ihrem unteren Ende mit der üblichen, nicht dargestellten druckempfindlichen Membran gekoppelt ist, welche eine der Größe des Differenzdrucks proportionale Kraft erzeugt. Die Kraftstange 18 ist mittels einer ringförmigen Dichtin embran 20 derart gelagert, daß sie eine geringe Schwenkbewegung gegenüber dem Sockel durchzuführen vermag. Im ilormalbetrieb ist der Differenzdruck bestrebt, die Kraftstange entgegen dem Uhrzeigersinn zu verschwenken, so daß sich die Oberseite 18A der Kraftstange nach links zu bewegen trachtet.

Nahe dem oberen Ende der Kraftstange ist an dieser eine steife, längliche Feder 22 für Heßbereich-Überschreitung befestigt, deren oberes Ende so geformt ist, daß es die Kraftstange umfaßt und unter der Federkraft dagegen

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andrückt, so daß sich, im iormalbetrieb die Kraistange und die Feder als Einheit bewegen. In diese Feder 22 ist ein Gewindebolzen 24 geschraubt, welcher eine in der Kraftstange vorgesehene Bohrung mit etwas größerem Durchmesser als demjenigen des Bolzens durchsetzt. Die Axialstellung des Gewindebolzens gegenüber der Feder 22 ist mittels einer Gegenmutter 26 einstell- und festlegbar.

Das linke Ende des Gewindebolzens 24 liegt an der flachen Fläche einer an einer veagerechten Platte 30 befestigten Scheibe 28 an. Diese Platte ist ihrerseits über einen kurzen Biegestreifen 32 mit einem starren waagerechten Lenker 34 verbunden, der als abgleichbares bzw. ausbalanzierbares Glied des noch näher zu erläuternden Kraftabgleich-Systems dient. Der Gewindebolzen 24· der Kraftstange übt auf diesen senker '34 eine waagerecht gerichtete Eingangskraft aus, welche den Lenker nach links zu drängen trachtet.

v/ie am deutlichsten aus Fig. 2 hervorgeht, ist das linke Ende des Lenkers 34 mit einem unter einem Winkel ansetzenden bzw. gekröpften Segment JG versehen, das mittels eines Biegestreifens 3Ö mit dem einen Ende eines länglichen Gegenwirkfelieds 40 verbunden isu, welches

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einen Teil einer dreiteiligen Biegeanordnung M bildet. Das andere Ende des Gegenwirksglieds 40 ist mittels eines Sieges tr eif ens 42 mit einem U-förmigen 3iige^rlied verbunden, das einen Quer teil 44 sowie zwei längliche Außenschenkel 46 und 48 aufweist, welche sich längs beider Seiten des mittleren Gegenwirkglieds 40 parallel zu diesem erstrecken. Die Enden der Außenschenkel 46 und 48 sind jeweils mittels Biegestreifen ™

50 bzw. 52 mit Platten $k bzw. 56 verbunden, die ihrerseits an einstückig mit dem Gehäusesockel 10 des Meßgeräts ausgebildeten Hahmenpfosten bzw. -bolzen befestigt sind.

Querteil 44 dient als Lagerstück für die Schwenkbewegung des Gegenuirksglieds 40 um die durch den

iegestreifen 42 festgelegte Schwenkachse. Die durch die ivraftstange 13 auf den Lenker 3^ ausgeübte Eingangskraft ist bestrebt, das Gegenviir:ci!.~liea 4o sich im L.iirzei«:ersinn um den 3ies-estreifen 42 verschwenken zu lassen, so daß sich das linke Ende dieses Lenkers mit einer aufwärts gerichteteir ^:-ewegungskomponente bewegt. Dabei bestimmt der v/inkel des Gegenwirksglieas geg-enüber dem Lenker 34 die Helativiiröide dieser Aufwar ts-^ewegüiigskomponente.

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Der infolge der waagerecht wirkenden Eingangskraft aufwärts gerichteten Bewegungskomponente des Lenkers 3^ wird durch eine abwärts gerichtete Abgleich- bzw. Rückstellkraftentgegenwirkt, die durch einen mit dem hochstehenden Ende 60 des Lenkers 3^ verbundenen, länglichen, flexiblen Streifen 58 angelegt wird. Wie insbesondere aus Pig. ¹^ hervorgeht, ist das untere Ende dieses' flexiblen Streifens über eine Stiftverbindung mit einem L-fÖrmigen Hebel 62 verbunden, der einen Motoranker 6^t-mit einer Scheibe 66 aus einem Isoliermaterial, z.B. aus MyIfil, trägt, welche ihrerseits eine zylindrische Alftmunium-Trommel 67 mit elektrischen Wicklungen 68 trägt. Der Hebel 62 ist über Quer-Biegestücke 70 (Pig. 3), welche eine scharf begrenzte Schwenkachse für den Hebel festlegen, an einem Geräterahmen befestigt. Der Hebel 62 ist ein einstückiges Gußteil, wobei sich durch die Anwendung eines einzigen Schwenkpunkts im Gegensatz zu den zwei Schwenkpunkten bei herkömmlichen Meßgeräten betriebliche Vorteile ergeben.

Die Wicklungen 68 des Motors liegen in einem kreisförmigen Luftspalt zwischen dem einem Ende eines zylindrischen Magneten 72 und einem benachbarten magnetischen Material, welches einen Magnetfluß-Rückpfad bildet. Ein Stromfluß über die Motorwicklungen erzeugt

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eine Kraft am Anker 64, welche bestrebt ist, den Hebel 62 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse bzw. das Quer-Bieg.estuck- 70 herum zu verdrehen, wodurch eine abwärts gerichtete Kraft an den flexiiien Streifen 58 angelegt wird. Die Größe der zum Ausgleichen der durch die Kraftstange 18 ausgeübten Eingangskraft erforderlichen Abwärtskraft hängt vom Winkel zwischen ä

dem G-egenwirkglied 40 und dem Lenker 34 ab. Es kann also ohne weiteres aufgezeigt werden, daß die Abwärtskraft gleich der Eingangskraft multipliziert mit der Tangente dieses Winkels ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Itfennwinkel, d.h. der Winkel, unter welchem der Biegestreifen 38 in seinem ungespannten itfeutralzustand steht, etwa 13 ; bei diesem Winkel ist die Abwärtskraft etwas kleiner als ein Viertel der Eingangskraft.

Die durch den flexiblen Streifen 58 angelegte Abwärtskraft wird durch eine Rückkopplungsanordnung auf der richtigen Größe gehalten, die einen Detektor 80 aufweist, welcher auf die Stellung einer Abfühlflosse 81 am Ende eines lotrecht verstellbaren, an einem einen Teil des Hebels 62 bildenden Arm 82 befestigten flexiblen Streifens 8IA anspSJicht. Der detektor 80 kann von beliebiger Bauart sein und beispielsweise eine Differen-

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tialumformer-Vorrichtung der Art gemäß USA-Patent- schrift 2 956 212 aufweisen, entspricht jedoch vorzugsweise der Konstruktion gemäß USA Patentschrift ..... (Serial No. 666

Der Detektor arbeitet mit einem Halbleiter-Verstärker Qk (Fig. 8) zwecks Erzeugung eines Gleichstrom-Steuersignals für die Wicklungen 68 des Motors. Ein entsprechender elektronischer Verstärkerkreis ist in der USA-Patentschrift 3 051 933 dargestellt, aus der hervorgeht,daß der Steuerstrom für die Motorwicklung ebenfalls als Ausgangssignal dient, wobei dieser Steuerstrom über zwei Leitungsdrähte 83A an eine Fernstation geleitet wird, an welcher zur Betätigung von Anzeige-, Aufzeichnungs— oder Regelvorrichtungen in Abhängigkeit vom gemessenen Druckunterschied bzw. Differenzdruck ■ "herangezogen wird.

Um Schwankungen des Ausgangssignals bei Änderungen der Winkellage des Meßgeräts auf ein Mindestmaß zu reduzieren, sind die betrieblichen Einrichtungen statisch um die Schwenkachse der Quer-Biegestücke 70 herum ausbalanziert bzw. ausgewuchtet. Dies wird bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung durch einen Gegengewichtblock 86 erreicht, der mit Hilfe von

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zwei Armen 88 und 90 am L-förmigen Hebel 62 befestigt ist. Die richtige Stellung dieses Blocks läßt sich dadurch bestimmen, daß das Meßgerät auf einem Kipptisch montiert und über 3όΌ° durch die lotrechte Ebene des L-förmigen Hebels 62, d.h. durch die senkrecht zur Schwenkachse dieses Hebels stehende Ebene, gedreht wird. Die richtige Ausbalanzierstellung ist dann diejenige, bei welcher sich bei einer solchen Drehbewegung die geringste Änderung im Ausgangssignal ergibt, wobei sich diese Stellung Ginfach dadurch fesbsteilen läßt, daß die waagerechte Stellung des Gegengewichtblocks so lange variiert wird, bis die Änderung des Ausgangssignals bei Lagenänderungen zwischen 0 und 180 am kleinsten ist, worauf die lotrechte Stellung dieses Blocks so lange variiert wird, bis die Änderung des Ausgangssignals im Bereich zwischen 90° und 270° am kleinsten ist.

Die Konstruktion der Kraftstange 18 und ihrer zugeordneten Lagerteile wird am besten so gewählt, daß ein zumindest nahezu vollständiger statischer Gewichtsausgleich um die durch die Dichtmenbran 20 festgelegte Schwenkachse herum gewährleistet wird. Der Gegengewichtblock 86 dient somit im wesentlichen zur statischen Ausbalanzierung der restlichen Mechanismen, haupt-

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sächlich, des Ankers. 64 des Motors, an der linken Seite der Kraftstange.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Möglichkeit einer Änderung des Betriebsbereichs des Meßgeräts ohne Änderung des statischen Gewichtsausgleichs der Kraftübertragungseinlchtung. Der durch den Gegengewichtblock 86 hergestellte Gewichtsausgleich wird mithin in allen Bereich-Einstellungen aufrechterhalten, so daß die vergleichsweise große Unempfindlichkeit des Meßgeräts gegenüber Änderungen der Winkelstellung aufrechterhalten bleibt.

Zur Erzielung dieses Ergebnisses wird eine kontinuierliche "Pein"-Bereichsänderung durch Einstellung der Winkelstellung des Gegenwirkglieds 40 aus seinem anfänglichen, nicht durchgebogenen Winkel von etwa 13° abwärts in eine Winkelstellung von etwa 6 gewährleistet. Diese Einstellung erfolgt durch einen freitragenden bzw. frei abstehenden, radförmigen Teil 92 mit einem Gegenstück in Form einer leicht flexiblen Eindrückung bzw. Delle 93· Diese Teile greifen gemeinsam an Ober- bzw. Unterseite des Außenschenkels 46 an und sind so angeordnet, daß sie in Axialrichtung längs des .Außenschenkels 4o durch eine Schraubspindel 94 ver-

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schiebbar sind, welche ihrerseits von Hand mittels eines Schraubenziehers drehbar ist. Wenn die Teile 92 und 93 mit Hilfe der Schraubspindel 94 nach rechts verschoben werden, wird der Querteil 44 entsprechend abwärts gedrängt und mithin der Winkel zwischen dem Gegenwirkglied 40 und dem Lenker 3k verkleinert. Auf ,

diese Weise wird auch die Größe der für eine vorgegebene Eingangskraft erforderlichen Abgleichkraft ent- * sprechend herabgesetzt und somit der Meßbereich des Meßgeräts erweitert. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Meßbereich auf diese Weise um einen Paktor von. .etwa. 2,5ilι beispielsweise von einem Meßbereich von etwa 0 - 508 mm auf einen solchen von etwa 0 - 1270 mm erweitert werden.

Größere Änderungen des Meßbereichs können durch stufenweise Änderungen der durch den Anker 64 des Motors bei i einem vorgegebenen Signalstrom erzeugten Motorkraft vorgenommen werden. Zu. diesem Zweck sind die Motorwicklungen gemäß Fig. 8 in zwei Satze 68 A und 68B unterteilt, von denen der Satz 68A ein .Drittel der ,/indungszahl des Satzes 683 enthält. Die getrennten Zuleitungen für jeden tficklungssatz sind zu einer Klemmleiste herausgeführt, so daß die betreffenden Stromkreisverbindungen ohne weiteres mit Hilfe herkömmlicher Verbindungslaschen

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geändert werden können.

Für den unteren Meßbereich von 503 - 1270 mm wird nur die kleinere Wicklung 68A mit dem Verstärk er ausgang verbunden. Für die nächste Heßbereichstufe, d.h. von 1270 - 2540 mm, werden beide Wicklungen in Reihe entgegengesetzt geschaltet, so daß sich'der Effekt einer Einzelwicklung mit der Hälfte der insgesamt zur Verfugung stehenden Anzahl von Windungen ergibt. Für die letzte Meßbereichstufe von 2540 - 5ObO mm werden beide Wicklungen in Eeihe miteinander geschaltet, so daß sie die volle Leistung liefern.

Bei keiner der vorstehend beschriebenen Feineinstellungen bzw. stufenweisen Meßbereichänderungen tritt eine Änderung des festgelegten statischen Gewichtsausgleichs der Kraftübertragungseinrichtung auf. Auf diese Weise wird die vergleichsweise große Unempfindlichkeit des Meßgeräts gegenüber Änderungen der. Winkellage und Schwingungen aufrechterhalten. In diesem Zusammenhang ist auch zu beachten, dai3 im Fall eines geringen ü-ewichts-Unausgleichs im Kraftstangen-'feil der Vorrichtung die Biegeanordnung 41 diese Unausgleichkraft je nach der Winkelstellung des Gegenwirkglieds um den Faktor 4:1 bis 10:1 verkleinert, so daß dieser Effekt weitgehend

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unterdrückt wird.

Gemäiir Fig. 5 ist die Oberseite der Kraftstange 18 mit zwei Stützstreben 1OG und 102 verbunden, deren untere Enden am Rahmen bzw. G-ehäuse des Meßgeräts befestigt sind. Genauer gesagt, sind diese Stützstreben an ihren Oberseiten mit einem C-förmigen Profilglied ΙΟ**· verschweißt, das auf einem von der Krafts tange getragenen Laststift 106 gelagert ist und durch zwei Schrauben 108 und 110 in waagerechter Lage gehalten wird. Bei dieser Anordnung vermögen die Stützstreben 100 und 102 die Längs be lastung aufzunehmen, w eiche durch den statischen Druck, der die Kraftstange aus dem Gehäuse hinauszudrücken trachtet, des ^luidum^erzeugt wird.

Die Verwendun^r von Stützstreben ergibt sich zwar aus der uSI-Patentschrift 2 80ό 480, doch hat es sich gezeigt, da3 die langen, vergleichsweise dünnen Streben gemäß dieser Patentschrift gewisse ,Setriebsprobleme aufwerfen, cLle zum Teil anscheinend darauf beruhen, daß -die Streben in der Praxis nicht perfekt flach ausgebildet werden können und diese Streben gegenüber ihrer ursprünglichen Form beispielsweise bei Betrachtung von der Schmalkante her in eine in gewissem Ausmaß 3-förmiR-e gestalt verformt werden, wenn die Kraftstaupe

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ihren Hub über ihren Drosselbereich hinweg durchführt, wodurch unkontrollierte Meßfehler eingeführt werden.

Diese Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Konstruktion weitgehend vermindert, bei welcher die Stützstreben vergleichsweise dicker und im wesentlichen über den größten Teil ihrer Länge hinweg nicht biegsam sind, wobei die Stützstreben an Ober- und Unterseite mit eingeschnürten, dünneren Abschnitten 112 bzw. 114 versehen sind, welche als genau festgelegte waagerechte Biegeachsen gewährleistende Biegestellen dienen. Wenn sich die Kraftstange 18 somit über ihren Drosselbereich hinweg verschwenkt, biegen sich mithin die Stützstreben in den durch die biegsamen Abschnitte 112 und 114 gebildeten lokalen Bereichen und nehmen eine gewissermaßen Z-förmige Gestalt an, wie dies in übertriebender Darstellung im strichpunktierten Umriß in Fig. 6 veranschaulicht ist. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Änderung der auf die Kraftstange ausgeübten federkraft gewährleistet und somit die Meßgenauigkeit unter veränderlichen Bedingungen, insbesondere unter Bedingungen sich ändernden statischen Drucks im Sockelgehäuse 10 verbessert.

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Die Meßgenauigkeit wird außerdem durch ein weiteres Merkmal verbessert, welches in der Verwendung eines C- oder U-förmigen Querschnitt besitzenden Profilglieds 104· als Querträger zur Befestigung der Stützstreben 100 und 102 an der Kraftstange 18 anstelle der L-förmigen leiste gemäß der USA-Patentschrift 2 806 480 besteht. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß sich die bisher verwendete L-förmige Leiste unter Bedingungen ™

eines beträchtlichen statischen Drucks anscheinend
in sich verwindet und somit Fehler in die endgültige Messung anführt. Bei Verwendung eines Mulden-Profilglieds wird dieser Meßfehler durch Reduzierung der
Verwindung verkleinert. Darüberhinaus wird hierbei auf das Profilglied einwirkende Belastung durch einen uüanen Stift 106 aufgenommen, der eine scharf begrenzte Lastaufnahmelinie festlegt. Dies hat sich als der

eine ziemlich breite, maschinell bearbeitete Fläche (

verwendenden Anordnung der früheren Konstruktion überlegen erwiesen, was anscheinend darauf zurückzuführen ist, daß die Lage der Lastkonzentration bei dieser bekannten Anordnung gewissermaßen unbestimmt und Querverschiebungen bei Änderung der Betriebsbedingungen unterworfen ist.

Durch die erfindungsgemäßen konstruktiven Merkmale

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der Stützstreben nebst den ihr zugeordneten Bauteilen werden die Statikdruckfehler verkleinert und diese Fehler außerdem zu einer im wesentlichen linearen Funktion des statischen Drucks. Auf diese Weise ist es möglich, durch Längsverstellung des Gewindebolzens 24· die Statikdruckauaichtung bei jedem vorgewählten stati-

dem sehen Druck vorzunehmen, welcher nicht/von dem Benutzer

angewandten Betriebsdruck zu entsprechen braucht.

Das vorstehend beschriebene Meßgerät weist außerdem Einrichtungen zur Verhinderung einer Beschädigung des Mechanismus infolge einer Meßbereich-Überschreitung in jeder Richtung auf. Wenn beispielsweise der an das Sockelgehäuse 10 angelegte Niederdruck auf irgendeine V/eise abgetrennt wird, drängt der Hochdruck, dem nunmehr nicht entgegengewirkt wird, die Membran gegen herkömmliche, nicht dargestellte Stützplatten, wobei dieser Hochdruck bestrebt ist, den Lenker 34- gemäß den Fig. 3 und 4- weit nach links zu drücken. Hierdurch wird wiederum der Hebel 62 im Uhrzeigersinn, .verkippt. Nachdem sich der Hebel nur ein kleines Stück über seinen itormalbereich hinausbewegt hat, schlägt die Abfühlflosse 81 am Detektorgehäuse 83 an und biegt sich der flexible Streifen Ö1A durch, so daß der Hebelarm 82 seine Abwärtsbewegung ohne Beschädigung des Detektors

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fortsetzen kann. Während dieser Bewegung komt eine vom Arm 82 getragene Detektor-Einstellschraube 116 vom flexiblen Streifen 81A frei.

Nachdem die Schaufel bzw. Flosse öl unter leichtem Federdruck gegen das Detektorgehäuse 83 zur Buhe gekommen ist, verdreht sich der Hebel 62 weiter im Uhrzeigersinn, bis sein unteres Ende 62A an einem am Halmen montierten Anschlag 120 anschlägt und hierdur.u die weitere Linksbewegung des Lenkers 3**· unterbricht. Da die Einwirkung der vollen Kraft bei Bereichüberschreitung hierauf eine starke Beschädigung der Vorrichtung verursachen würde, muß diese Uberschreitungskraft anderweitig abgelenkt werden. Das wird durch die starke Feder 22 bewerkstelligt, die sich nunmehr durchbiegt und die Kraftstange 18 sich vielter nach links bewegen lädt, ohne datf sie den fcenker 3^- mit sich mitnimmt, i

Schließlich kommt die Kraftstange zur Buhe, wenn die druckempfindliche membran im Sockelgehäuse 10 ihre Stützplatte erreicht hat, wobei die auf den Lenker JH-ausgeübte Kraft lediglich durcn die Feder 22 geliefert wird. Obgleich diese Federkraft beträchtliche (j-röiie besitzt, ist sie nicht so groiS, dais sie die betrieblichen Einrichtungen des l-ie.^geräts beschädigen würde.

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Bei einer Meßbereich-Überschreitung in der entgegengesetzten Hchtung verdreht sich der Hebel 62 entgegen dem Uhrzeigersinn über seinen normalen BewegungBbere-ich hinaus. Die Detektor baw. Abfühlflosse 81 bewegt sich hierbei ungehindert vom Detektorgehäuse 83 aufwärts, während sich der Hebel weiter verdreht, bis der Motoranker 6k an der Magnetanordnung des Motors anstößt. An diesem Punkt hat eine weitere Verschwerdbewegung der Kraftstange 18 im Uhrzeigersinn zur Folge, daß sich der Gewindebolzen 2k von der Scheibe 28 abhebt. Die Kraftstange wird jedoch nicht vollständig vom Lenker Jk entkoppelt, da die Scheibenplatte 30 mit einer verhältnismäßig schwachen Feder 126 verschraubt ist, weife

ehe ihrerseits mit Hilfe der Schraube 110 an der Kraftstange befestigt ist, und durch den Eingriff von mit V-Wuten versehenen Lappen 128 mit dem unteren Flansch des Profilglieds 104 in Ausrichtung gehalten wird. Diese schwache Feder 126 soll hauptsächlich beim Auftreten von äußeren Schwingungen den Eingriff zwischen dem Gewindebolzen 2k und der Scheibe 28 aufrechterhalten und übt keine so große Kraft aus, daß sie eine Beschädigung äs- Einrichtungen des Meßgeräts bei Meßbereich-Überschreitung verursachen würde.

Bessere Betriebsergebnisse beim erfindungsgemäöen MeS-

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gerät werden auch durch Lieferung einer erhöhten Kraft durch den Motoranker 64 bei vorgegebener Größe des AusgangsStroms erzielt. Der zylindrische Magnet 72 dient also unmittelbar als das innere Polstück des Luftspalts und gewährleistet eine größere Feldstärke als eine dimensionsmäßig vergleichbare herkömmliche, T-förmige Anordnung einer radialen Polstückscheibe, die am Ende eines kleineren Durchmessers besitzenden Magneten montiert ist. Die Verwendung des zylindrischen Magneten als inneres Polstück wird dadurch ermöglicht, daß das ihn umgebende magnetische Material 74 mit einer erweiterten bzw. hinterschnittenen Ausnehmung unmittelbar neben dem äußeren Polstück 132 des Magnetfluß-Rückpfads versehen ist. Diese Ausnehmung reduziert Magnetfluß-Leckverluste, die anderenfalls vom Magneten 72 zum magnetischen Material 74 gelangen wür-

zu I

den, ohne durch die Wicklungen 68 hindurchgehen. Daeiit \

liefert der Motor etwa 4Q^ mehr Kraft als ein vergleichbarer, bisher verwendeter Schwingspulenmotor, so daß entsprechend verbesserte Betriebseigenschaften gewährleistet sind.

Die Null-Abgleichumg des Meßgeräts erfolgt mittels einer Nullfeder 134, die das untere Ende 62A des Hebels 62

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berührt. Das andere Ende der Nullfeder stützt sich unter Zusaramendrückung gegen eine Mutter 136 ab, die von einer Schraubspindel I38 getragen wird, welche eine Null-Einstellung mittels eines Schraubenziehers von der Vorderseite des Meßgeräts her ermöglicht. Diese Feder ist so angeordnet, daß sie einen wesentlich größeren Federungswiderstand besitzt als die bisher verwendeten tfullfederanordnungen, so daß sie die Unterdrückung von i'ießfehlern infolge von Umgebungstemperaturschwankungen unterstützt.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin einen Differenzdruckgeber zur Erzeugung eines einer Eingangsdruckdifferenz entsprechenden Gleichstrom-Ausganges i gnals . Das Meßgerät weist einen Kraftabgleich-Mechanismus auf, der statisch ausbalanziert ist und somit einen Betrieb in jeder beliebigen Winkelstellung gegenüber der Schwerkraftrichtung ermöglicht sowie eine Meßbereich-Feineins tellanordnung in Form eines biegbaren Gegenwirkelements und eines drehbaren Tragbzw. Lagerelements aufweist, so daß Meßbereichänderungen ohne Änderung des statischen Gewichtsausgleich des Meßgeräts möglich sind, womit grötäe Änderungen des Meßbereichs durch Änderung der Anzahl von wirksamen

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Claims (1)

Windungen der notorwicklung bewirkt werden. Außerdem ist eine Kraftstangen-rraganordnung mit an genau bestimmten Stellen schwenkbar gelagerten Streben vorgesehen. Darüberhinaus weist u.as ließgerät einen Abgleichbzw, liückstellmotor mit einem zylindrischen Dauermagneten und einem diesen umgebenden magnetischen Material auf, welches zwecks Herabsetzung von Hagnetfluß-Leck-Verlusten nahe der Hotorwicklungen mit einer Ausnehmung versehen ist. Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer derzeit bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben ist, sind dem .Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen, Abwandlungen und Kombinationen möglich, ohne dai3 der Bahmen der Erfindung verlassen wird. 109845/0487 Patentansprüche

1. Differenzdruck-Meßgerät zur Erzeugung eines einem Differenzdruck proportionalen Ausgangssignals, gekennzeichnet durch eine auf den Differenzdruck ansprechende und eine entsprechende Eingangskraft liefernde Fühleinrichtung, ein abgleichbares bzw. ausbalanzierbares Glied, das mit der Fühleinrichtung gekoppelt ist und die Eingangskraft längs einer vorbestimmten Richtung empfängt, eine mit dem abgleichbaren Glied gekoppelte krafterzeugende Einrichtung, welche auf das genannte Glied eine Abgleich- bzw. Rückstellkraft quer zur vorbestimmten Richtung ausübt, ein an einem Punkt mit dem abgleichbaren Glied gekoppeltes Gegenwirkglied zur Steuerung der Bewegungen dieses Glieds in Abhängigkeit von einem etwaigen unausgeglichenen Zustand der auf es einwirkenden Kräfte, ein an einem vom erstgenannten Punkt entfernten Punkt schwenkbar mit dem Gegenivirkglied verbundenes Tragglied zur Festlegung einer Schwenkachse für die Bewegung des ersten Punkts, eine mit dem abgleichbaren Glied verbundene Detektoreinrichtung, welche für die krafterzeugende Einrichtung ein Steuersignal in Abhängigkeit von der Bewegung des abgleichbaren Glieds erzeugt, wobei dieses Steuer-

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signal die Abgleich- bzw. Rückstellkraft so einzustellen vermag, daß die auf das abgleichbare Glied einwirkenden Kräfte in Gleichgewichtszustand gehalten werden und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird, eine mit dem abgleichbaren Glied gekoppelte Gegengewichteinrichtung zur Gewährleistung eines Schwerkraftausgleichs am abgleichbaren Glied ä

in verschiedenen Winkelstellungen des Meßgeräts und sine mechanisch betätigbare Justiereinrichtung zum Verschieben des Tragglieds zwecks Bewegung der Schwenkachse über eine Reihe von Stellungen um den erstgenannten Punkt herum, so daß das Verhältnis zwischen Abgleich- und Eingangskraft unter Steuerung

ohne Beeinträchtigung des Schwerkraftdes Meßbereichs des Meßgeräts/veränderbar ist. ausgleichs

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichteinrichtung die Schwerkrafteinflüsse in einer 0 - l80°-0rientierung und in einer 90 - 270°-0rientierung bestreicht.

j3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die krafterzeugende Einrichtung einen Elektromotor mit einem beträchtliches Gewicht besitzenden, mit dem abgleichbaren Glied gekoppelten Anker aufweist und daß Biegestellen vorgesehen sind,

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welche den Anker unter Ermöglichung einer geringen Schwenkbewegung lagern, wenn sich die Ausgangskraft des Motors über seinen Betriebsbereich hi-nweg ändert.

4. Meßgerät nach Anspruch 3>, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Biegestelle verbundenes Gestänge zur Halterung des Motorankers sowie eine die Detektoreinrichtung mit dem Gestänge verbindende Einrichtung vorgesehen sind, so daß xzsk die Detektoreinrichtung und der Motoranker unmittelbar gemeinsam mit einer Drehbewegung um den Biege-Schwenkpunkt bewegbar ist.

5. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenwirkglied ein länglicher Arm ist und daß eine Biegestelle vorgesehen ist, welche das Gegenwirkglied unter einem kleinen Winkel gegenüber der vorbestimmten Richtung, wenn sich die Biegestelle in ihrem Neutralzustand befindet, mit dem abgleiehbaren Glied verbindet.

6* Meßgerät nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Justiereinrichtung das Gegenwirkglied derart zu verdrehen vermag, daß de^fsenannte Winkel

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auf etwa die Hälfte seiner Größe im Neutralzustand der Biegestelle ve-rkleinert wird.

· Differenzdruck-Meßgerät zur Erzeugung eines einem Differenzdruck proportionalen elektrischen Ausgangssignals, gekennzeichnet dui*"ch. eine auf den Differenzdruck ansprechende und eine entsprechende Eingangskraft erzeugende Fühleinrichtung, ein mit der Fühleinrichtung gekoppeltes abgleiehbares bzw. ausbalanzierbares Glied, welches die Eingangskraft . längs einer vorbestimnsten Richtung zu empfangen vermag, eine mit diesem Glied getoppelte krafterzeugende Einrichtung, xvelche auf dieses Glied eine. Abgleich--" bzw. Rückstellkraft quer zur vorbestimmten Richtung ausübt, wobei diese Einrichtung einen einen Motoranlcer tragenden, schwenkbar gelagerten Hebel'sowie sine Einrichtung zur Erzeugung ei-' nes Magnetfeld für &311 Anker aufweist,, so daß der Anker- am Hebel eine einer« angelegten elektrischen Steuersignal entsprechende Kraft erzeugt,, ein an einem Punkt mit dem abgleichbaren Glied verbundenes Gegenwirkglied zur Steuerung der Bewegungen des abgleichbaren Glieäs in Abhängigkeit von etwa auf dieses einwirkenden Unausgleichkräften, ein an einem vom genannten Punkt entfernten Punkt schwenkbar mit dein G'ogem-iirkglie.d verbundenes Tragglied für die'Festlegung einer Schwenkachse zur Ermöglichung

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einer Bewegung des ersten Punkts, eine am Hebel montierte Detektoreinrichtung, eine durch die Detektoreinrichtung betätigbare Schaltung zur Erzeugung des elektrischen Steuersignals in Abhängigkeit von einer Bewegung des abgleichbaren Glieds, wobei das Steuersignal die Abgleichkraft derart einstellt, daß die auf das abgleichbare Glied einwirkden Gesamtkräfte im Gleichgewichtszustand gehalten werden und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird, eine mit dem abgleichbaren Glied gekoppelte Gegengewichteinrichtung zur Gewährleistung eines Schwerkraftausgleichs am äjgleichbaren Glied in verschiedenen Winkelausrichtungen des Meßgeräts in einer senkrecht zur Schwenkachse des Hebeln liegenden Ebene und eine mechanisch betätigbare Justerieinrichtung zur Verschiebung des Tragglieds zwecks Bewegung der Schwenkachse des Gegenwirkglieds über eine Reihe von Stellungen um den erstgenannten Punkt herum, um das Verhältnis von Abgleich- zu Eingangskraft zu variieren und hierbei steuerbar den Meßbereich des Meßgeräts ohne Beeinträchtigung des Schwerktfaftausgleichs zu ändern.

8. Meßgerät nach Anspruch Tf,, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülleinrichtung eine längliche Kraftstange aufweist, d:ie sich von einem druckdichten Gehäuse

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lotrecht aufwärts erstreckt, daß das abgleichbare Glied ein waagerecht angeordneter Lenker ist, dessen eines Ende mit dem oberen Ende der Kraftstange in Berührung steht und somit die Eingangskraft von letzterer abnimmt, daß das Gegenwirkglied ein starres langgestrecktes Glied ist, das sich im wesentlichen längs des Lenkers erstreckt, daß das langgesfoeeakte

■ Glied über einen Biegestreifen mit dem anderen Ende des Lenkers unter Ermö'glichung einer geringen Schwenkbewegung um diesen verbunden ist, daß das langgestreckte Glied bei in spannungslosem Zustand befindlichem Biegestreifen unter einem kleinen Winkel gegenüber dem Lenker angeordnet ist und daß eine auf den Biegestreifen ausgerichtete Biegeeinrichtung vorgesehen ist, welche das Tragglied zwecks Schwenkbewegung unter Steuerung durch | die Justiereinrichtung lagert, wobei das Gegenwirkglied um den Biegestreifen verschwenkbar ist, um Änderungen des kleinen Winkels hervorzubringen.

9· Meßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeiahnet, daß der Hebel L-förmig ausgebildet ist und einen Schenkel, an welchem der Motoranker befestigt ist, sowie einen zweiten Schenkel aufweist, an welchem die Detektoreinrichtung befestigt Ist, und dai3 die

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Gegengewichteinrichtung starr am L-förmigen Hebel befestigt ist.

10. Differenzdruck-Meßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es ein druckdichtes Gehäuse, das zwecks Erzeugung einer einem DJEferenzdruck proportionalen

^ ersten Kraft an ein Pluidurasystem angeschlossen

werden kann, eine sich in das Gehäuse hineinerstreckende und diese Kraft abnehmende Kraftstange, eine die Kraftstange zwecks Schwenkbewegung gegenüber dem Gehäuse und den statischen Druck des Pluidumsystems abdichtende Dichtmembran, zwei sict$Längs des sich außerhalb des Gehäuses befindenden Teils der Kraftstange erstreckende Stützstreben und ein die Oberseite der Kraftstange mit den Oberseiten der Stützstreben verbindendes Mittel aufweist und daß die

F Stützstreben aus vergleichsweise dickem Werkstoff

bestehen und an ihren unteren Enden übel^gleichsweiweise dünne Biegeabschnitte mit dem Gehäuse verbunden sind, welche genau festgelegte Schwenkbereiche für die Stützstreben zur Ermöglichung einer Schwenkbewegung der Kraftstange um die Dichtmembran bilden.

11. Meßgerät nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, (hui dLe Stützstreben nahe ihier oberen Enden

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dünne Biegeabschnitte aufweisen, welche die Stützstreben mit der Kraftstange verbinden.

12. Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeabsclmitte eingeschnürte Abschnitte der Stützstreben sind, welche einen einstückig mit dem Rest der betreffenden Stützstrebe ausgebilde- μ

ten Bereich geringerer Dicke festlegen.

1.:. Differenzdruck-Meßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es ein druckdichtes Gehäuse, das zwecks Erzeugung einer einem Differenzdruck proportionalen ersten Kraft aλ ein Fluidumsystem anschließbar ist, eine sich in das Gehäuse hineinerstreckende Kraftstange zur Abnahme dieser Kraft, eine die Kraftstange zwecks Ermöglichung einer Schwenkbewegung gegenüber dem Gehäuse lagernde und den statischen Druck des Fluidunx- ' systems abdichtende Dichtmembran, zwei sich längs des außerhalb des Gehäuses befindlichen Teils der Kraftstange erstreckende und jeweils mit einem Ende am Gehäuse befestigte Stützstreben und ein an . 'der Oberseite der Kraftstange befestigtes Mulden- bzw, C-förmiges Profilglied aufvjeist, welches sich seitlich auswärts zu den oberen Enden der Stützstreben erstreckt und mit seinem breiten mittleren Steg an der·

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Kraftstange befestigt und auf deren Achse ausgerichtet ist, dessen außenliegende Bereiche mit den anderen Enden der Stützstreben verbunden sind und daß die Stützstreben Biegemittel zur Ermöglichung einer Schwenkbewegung der Kraftstange um die Dichtmembran aufweisen.

Meßgerät nach Anspruch IJ>, dadurch gekennzeichnet, daß ein quer von der Kraftstange zum Profilglied abstehender Laststift vorgesehen ist, der zumindest praktisch die gesamte Längsbelastung an den Stützstreben aufnimmt.

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