DE1918281C

DE1918281C - Height measuring device, especially for liquids under pressure

Info

Publication number: DE1918281C
Authority: DE
Inventors: Onno; Seiler Reiner; 7500 Karlsruhe Onnen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-11-25

Description

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Dio Erfindung betrifft cine Höhenstandsmeßein- sionsrolirtlurchf9hrung6 »us dem die Flüssigkeit 2 richtung für insbesondere unter Druck stehende enthaltenden Druckraum herausgeführt und wirkt Flüssigkeiten mit einem auf einen Hebel wirkenden mit ihrem herausgeführten Ende 7 nur das freie Auftriebskörper, wobei das an dem Hebel auftre- Ende 8 einer Biegefeder 9 ein, welche mit ihrem antencle Drehmoment mittels der in einem Torsiuns- 5 deren Ende 10 fest eingespannt ist. Das von der rohr koaxial geführten Drehachse aus dem Druck- Drehachse 5 auf das freie Ende 8 der Biegefeder 9 raum ausgekoppelt ist und die Drehachse an dem übertragene Drehmoment verursacht eine minimale herausgeführten Ende mit einem freien Ende eines Durchbiegung der Biegefeder 9, welche von den auf blatüirtigen Hebels kraftschlüssig verbunden ist. Es der Vordei- und Rückseite aufgeklebten Dchnungssind derartige Meßeinrichtungen bekannt, bei denen io meßstreifen 11, die in bekannter Weise »n einer der Drehwinkel der Hebelachse in mechanische, Brückenschaltung liegen, in ein elektrisches Signal elektrische oder pneumatische Signale umgewandelt umgewandelt wird, welches dem Drehmoment und wird. Derartige Einrichtungen sind jedoch aufwendig damit dem Höhenstand proportional ist. Zur Kom- oder störanfällig. . pensation der UnlineatUät der Biegefeder ist derThe invention relates to a level measurement implementation 6 from which the liquid 2 Direction for particularly pressurized containing pressure chamber led out and acts Liquids with one acting on a lever with its led out end 7 only the free Buoyancy body, the end 8 of a spiral spring 9 occurring on the lever, which with its antencle Torque by means of which in a torsion 5 whose end 10 is firmly clamped. That of the tube coaxially guided axis of rotation from the pressure axis of rotation 5 to the free end 8 of the spiral spring 9 space is decoupled and the axis of rotation on the transmitted torque causes a minimal led out end with a free end of a deflection of the spiral spring 9, which of the on Blatüirtigen lever is positively connected. The front and back are glued on stretch Such measuring devices are known in which io measuring strips 11, which in a known manner »in one the angle of rotation of the lever axis lie in mechanical, bridge circuit, in an electrical signal electrical or pneumatic signals are converted, which is the torque and will. However, such devices are expensive so that the ride height is proportional. To the com or prone to failure. . compensation for the unlinearity of the spiral spring is

Es besteht die Aufgabe, unter Verwendung der aus 15 Hobel 4 so angeordnet, daß er in seiner Nullstellung bisher üblichen Meßeinrichtungen bekannten Teile mit der Horizontalen einen Winkel ix einschließt. Der Auftriebskörper, schneidengelagertem Hebel und Winkel λ ist je nach Art der verwendeten Biegeeiner Torsionsrohrdurchführung für die Drehachse feder empirisch zu ermitteln. Um eine Einwirkung eine möglichst einfache und robust aufgebaute Meß- von temperaturbedingten oder von dem statischen einrichtung zu sch. 'Ten, die den Höhenstand in Form 20 Druck aus dem Druckraum herrührenden Längtnclektrischer Signale wiedergibt. änderungen der Drehachse 5 bzw. der Torsionsrohr-It is the task of from 15 planer 4 disposed using that it includes in its zero position previously used measuring devices known parts with the horizontal an angle ix. The buoyancy body, blade-mounted lever and angle λ are to be determined empirically depending on the type of bending used in a torsion tube bushing for the axis of rotation spring. In order to ensure an action that is as simple and robust as possible for measuring temperature-related or static devices. 'Ten, which reproduces the altitude in the form of longitudinal signals originating from the pressure chamber in the form of 20 pressure. changes to the axis of rotation 5 or the torsion tube

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der durchführung 6 zu verhindern, ist ein axial-elastisches obigen Hinrichtung dadurch gelöst, daß der blatt- Element 12 vorgesehen, das geringfügige Verschienrtige Hebel als Biegefeder zur Einleitung eines bungen des hinspannpunktcs der Biegefeder 9 in Gegendrehmoments ausgebildet ist, daß, wie an sich as bezüglich der Hebelachse 5 axialer Richtung erlaubt, bekannt, die Biegefeder mit Dehnungsmeßstreifen dem Drehmoment jedoch ein großes Widerstandsversehen ist und daß in dem übertragungsweg ein in moment entgegensetzt. Das axial-elastische Federbezug auf die Drehachse axial-elastisches Feder- element 12 besteht in dem Beispiel der Fig. 1 aus element eingeschaltet ist. zwei einseitig am Gehäuse 20 befestigten Blatt-According to the invention, this task is to be prevented in the implementation 6 is an axially elastic one Above execution solved in that the sheet element 12 is provided, the minor Verschienrtige Lever as a spiral spring to initiate an exercise of the tension point of the spiral spring 9 in Counter torque is formed that, as per se allowed with respect to the lever axis 5 in the axial direction, known, the spiral spring with strain gauges provides the torque with a large amount of resistance is and that in the transmission path opposes an in the moment. The axially elastic spring cover In the example of FIG element is switched on. two sheet metal fastened on one side of the housing 20

Mittels der in üblicher Weise in einer Brücken- 30 federn 13, deren Biattebenen parallel zueinander und «chaining liegenden Dehnungsmeßstreifen kann ein senkrecht zur Drehachse 5 angeordnet sind. Ihre elektrisches Signal erzeugt werden, das dem Höhen- freien Enden sind über ein biegesteifes Joch 14 verstand der Flüssigkeil in deru Druckiaum propor- bunden, auf welchem das einzuspannende Ende 10 lional ist. Da bei Verwendung von Biegefedern in der Biegefeder 9 befestigt ist. Das Joch 14 trägt Verbindung mit Dehnungsmeßstreifen der Meßweg 35 auch die Lötstützpunkte 15 der Dehnungsmeßstreiminimal ist, weist die Meßeinrichtung praktisch fen 11.By means of the springs 13 in the usual way in a bridge 30, the planes of which are parallel to one another and «Chaining lying strain gauges can be arranged perpendicular to the axis of rotation 5. your An electrical signal can be generated, which the height-free ends are understood via a rigid yoke 14 The liquid wedge is bound in the pressure, on which the end to be clamped 10 is lional. Since when spiral springs are used in the spiral spring 9 is attached. The yoke 14 carries In connection with the strain gauges of the measuring path 35, the soldering points 15 of the strain gauges are minimal is, the measuring device has practically fen 11.

keine beweglichen, dem Verschleiß unterworfenen F i g, 2: Das von der in dem Torsionsrohr 6 geTeile auf. Das axial-elastische Federelement, das dem führten Drehachse S übertragene Drehmoment wird Drehmoment ein großes Widerstandsmoment ent- bei diesem Ausführungsbeispiel nicht wie in F i g. 1 gegenstellt, dient dazu, die Relativbewegungen des 40 direkt in das freie Ende 8 der Biegefeder 9 einge-Endes der Drehachse in axialer Richtung, welche leitet, sondern das Ende 7 der Drehachse 5 ist mit durch statischen Druck oder temperaturbedingte einem Arm 16 versehen, der parallel zur Biege-Längenänderungen entstehen, aufzufangen. Der Vor- feder 9 gerichtet ist und mit dieser mechanisch verteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß keine bunden ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt zu große senkrecht zur Richtung des Drehmoments 45 auf der herstellungstechnischen Seite,
gerichtete und Meßfehler verursachende Kraft auf Fig. 3: Die Funktion des in Fig. 1 dargestelltenno moving, subject to wear and tear, FIG. 2: The parts in the torsion tube 6. The axially elastic spring element, the torque transmitted to the guided axis of rotation S, torque is a large drag torque - not in this embodiment as in FIG. 1 counteracts the relative movements of the 40 directly into the free end 8 of the spiral spring 9 end of the axis of rotation in the axial direction, which guides, but the end 7 of the axis of rotation 5 is provided with an arm 16 due to static pressure or temperature-related, that arise parallel to the bending length changes. The front spring 9 is directed and with this mechanically distributed this arrangement can be seen in the fact that none is bound. The advantage of this embodiment is too large perpendicular to the direction of the torque 45 on the manufacturing side,
Directed force and force causing measurement errors in FIG. 3: The function of the force shown in FIG

die Biegefeder wirken kann. axial-elastischen Federelementes 12 kann auch vonthe spiral spring can act. axially elastic spring element 12 can also be of

Zur Erläuterung der Erfindung sind Ausführungs- einem Blattfederpaar 17 wahrgenommen werden, beispicle einer Höhenstandsmeßeinrichtung und von dessen Blattfedern an ihren Enden unter Spannung Einzelteilen davon in den F i g. 1 bis 4 dargestellt 50 so miteinander verbunden sind, daß die Form eines und im folgenden beschrieben. Zweiecks entsteht. Eine Blattfeder ist in ihrer MitteTo explain the invention, a pair of leaf springs 17 are perceived beispicle of a level measuring device and its leaf springs under tension at their ends Individual parts thereof are shown in FIGS. 1 to 4 shown 50 are interconnected so that the shape of a and described below. A two-point arises. A leaf spring is in its center

F i g. 1 zeigt die Höhenstandsmeßeinrichtung mit mit dem Ende 7 der Hebelachse 5, die andere ebenso Biegefeder und axial-elastischem Federelement in mit dem freien Ende 8 der Biegefeder 9 derart verichcmatischcr Darstellung; bunden, daß kleine Verschiebungen der Hebelachse 5F i g. 1 shows the level measuring device with the end 7 of the lever axis 5, the other as well Spiral spring and axially elastic spring element in such a verichcmaticr with the free end 8 of the spiral spring 9 Depiction; bound that small displacements of the lever axis 5

F i g. 2 zeigt eine Ausführung der Ankopplung der 55 in axialer Richtung von dem Blattfederpaar 17 auf-Drehachsc an die Biegefeder; in genommen werden, ohne daß eine Rückwirkung aufF i g. 2 shows an embodiment of the coupling of 55 in the axial direction from the pair of leaf springs 17 on the axis of rotation to the spiral spring; can be taken in without any retroactive effect

F i g. 3 ist die Verwendung von Blattfedern in die Biegefeder 9 und die darauf befestigten Deh-Zwcicckanordnung als axial-elastisches Element dar- nungsmeßstreifen 11 entsteht. Das Blattfederpaar 17 gestellt; setzt jedoch einer Torsionsbeanspruchung einen sehr F i g. 3 shows the use of leaf springs in the spiral spring 9 and the expansion-pin arrangement attached to it as an axially elastic element darnungsmeßstreifen 11 arises. The pair of leaf springs 17 provided; however, it is very much a torsional stress

F i g. 4 zeigt die Anwendung eines Federbalgs als 60 hohen Widerstand entgegen. Die Biegefeder 9 ist mit axial-elastisches Federelement. ihrem anderen Ende 10 fest in der Gehäusewand 20F i g. 4 shows the use of a bellows as a 60 high resistance counter. The spiral spring 9 is with axially elastic spring element. its other end 10 firmly in the housing wall 20

F i g. 1: Die der unterschiedlichen Gintauchtiefe eingespannt.F i g. 1: Those of the different gint immersion depths clamped.

«ines Auftriebskörpers 1 in eine unter Druck und Fig.4: tn einer anderen Anordnung ist hier ein hoher Temperatur stehende Flüssigkeit 2 propor- Federbalg 18 als axial-elastisches Element mit dem tionale Kraft wird Über einen mittels einer Schneide 3 fis. Ende 7 der Drehachse S koaxial verbunden, wähgelagerten Hebel 4 in ein Drehmoment umgewandelt, rend sein anderes Ende mit dem freien finde 8 der welches mittels der Drehachse 5 übertragen wird. Biegefeder 9 in Verbindung steht, die mit ihrem an· Die Drehachse 5 ist mit Hilfe einer bekannten Tor· deren Ende 10 fest in der Oehäusewand 20 elnge-Ines float 1 in a pressurized and Fig.4: tn another arrangement is here a high temperature standing liquid 2 propor bellows 18 as an axially elastic element with the tional force is applied by means of a 3 f sharp edge. End 7 of the axis of rotation S connected coaxially, lever 4 converted into a torque, rend its other end with the free find 8 of the which is transmitted by means of the axis of rotation 5. The spiral spring 9 is connected, which is connected to its The axis of rotation 5 is fixed in the housing wall 20 with the aid of a known gate whose end 10

ipannt ist, Der Innenraum des Federbalgs X8 stellt mit der Atmosphäre in Verbindung.The interior of the bellows X8 represents in connection with the atmosphere.

Die Anordnung aus F i g. 3 ist mich mit der Anordnung »us F i g, 2 zu kombinieren, in ühnlicher Weise die Anordnung aus F} g, 4, bei der der Arm |6 an dem der Biegefeder 9 zugewandten Ende des pederbalgs 18 anzubringen wäre,The arrangement from FIG. 3 is me with the arrangement »Us F i g to combine 2, in a similar Example, the arrangement from F} g, 4, in which the arm | 6 at the end of the spiral spring 9 facing the Pederbalgs 18 would have to be attached,

Claims

Claims: ίο

1. Height measuring device for in particular pressurized liquids with a buoyancy mechanism acting on a lever, the torque occurring at the lever from the pressure chamber by means of the axis of rotation guided coaxially in a torsion tube is decoupled and the axis of rotation at the led out end with a free end a leaf-like lever is positively connected, characterized in that ao the leaf-like lever is designed as a spiral spring (9) to initiate a counter torque. that, as is known per se, the spiral spring (9) is provided with strain gauges (11) and that in the transmission path a spring element which is axially elastic with respect to the axis of rotation (S) (12,17,18) is switched on.

2. Height measuring device according to claim 1, characterized in that on the guided out end (7) of the axis of rotation (5) an arm (16) attached parallel to the spiral spring (9) is, the end of which is connected to the free end (8) of the spiral spring (9).

3. HöhenstnndsmeAeinrichtunß according to claim I or 2, characterized in that the axially elastic spring element (12) consists of two blood cells clamped at fixed points (13) consists, which are arranged with their sheet planes parallel to each other and perpendicular to the axis of rotation (5) are and the free ends of a rigid, with fastening device for the Clamping end (10) of the spiral spring (9) provided yoke (14) are connected.

4. Height measuring device according to claim I or 2, characterized in that the axially elastic spring element is a pair of leaf springs connected at its ends to form a delta (17), the leaf planes of which are arranged perpendicular to the lever axis (5) and its a spring in its center with the led out end (7) of the axis of rotation (S) and the other Spring in its center with the free end (8) of the spiral spring (9) is positively connected.

5. Höhenstandsmcßcutichtung according to claim 1, characterized in that the axially elastic element is coaxial with the axis of rotation (5) arranged spring bellows (18), one end of which with the led out end (7) the axis of rotation (5) and its other end with the free end (8) of the spiral spring (9) non-positively connected is.

6. Height measuring device according to claim 1, characterized in that for compensation the non-linearity of the spiral spring (9) the lever (4) in its zero position an angle \ includes to the horizontal.

1 sheet of drawings