DE1919354A1 - Einrichtung zum Schutze vor Druckueberlastung bei elektrischen Messumformern fuer Druck oder Differenzdruck - Google Patents

Description

SIEMENS AKG3IENGESELLSCHOT : München, den 1EAPR1969 ^

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Einrichtung zum Schütze vor Druckü"berlastung "bei.... elektrischen Meßumformern für Druck oder.Differenzdruck ■ ;

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz vor Druckuberlas'tung bei elektrischen Meßumformern für Druck.- oder Differenzdruck und besteht im wesentlichen aus einer.

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oder mehreren, die flüs^igkeitsgefüilte^ Meßwerkräume gegen den Meßstoff abschließenden Membranenf.mit Membran-^ betten als Gegenlager. Diese _:sogenannten Membranvorj lagen dienen bei elektrischen Meßumformern neben der ; . Trennung von Meßstoff und Fiillflüssigkeit-gufli Schutz des empfindlichen Meßorgans vor Beschädigung' bei Über-- . druckstößen, wie sie insbesondere bei Differenzdruck- λ Meßumformern beim Bruch einer der beiden Druckleitungen: auftreten können,., wobei dann der volle Druck und nicht / ■ nur der relativ geringe Pifferenz.dru.ck auf den Umformer^; einwirkt. Da die Vorlagemembränen als reine Überträgungsglieder wirken sollen, die den Druck über die im; Innern de.8 Meßwerksgehäuses befindliche 'Plüssigkeit möglichs.t : fehler- und'verlustfrei auf¹das Eigentliche Meßwerk über- ^:' tragen, werden von einem derartigen/Überlastschutz in Form ■ von Vorlagemembranen folgende Eigenschäften gefordert: Überlästsicherheit bis 500 at,

geringe Federkonstante bei möglichst kleinem Durchmesser, annähernd lineare Druck-Volumen-Kennlinie, ■ .- ' geringes Versöhiebevolumen bei Überlastung.

Es ist bekannt, bei einer Membranvorlage zum Überlastschutz eine ebene Metallmembrah zu,'verwenden, die an ihrem kreisförmigen Band; eingespannt ist. Eine solche ebene. Membran mit BandeinspännungV insbesondere v/enn sie wie üblich, durch ■■ V/iderstandsschweißung erfolgt ist, weist den Nachteil auf, daß Druckspannungen vom Bande her in die Membran einge-

, bracht worden sind, wodurch' die Membran sich .verwirft und

\ Undefinierte Pederkennlinien liefert. Dadurch wird die Verwendbarkeit für Meßzv/ecke erschwert oder gar ausgeschlossen, insbesondere wenn sich das Verhältnis von Membrandurchmesser zu Membrandicke gegen größere Werte bewegt.

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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist es weiter bekannt, eine Wellmembran als Vorlage zu verwenden. Dies bedingt jedoch, daß das als Gegenlager wirkende Membranbett der .Membranform genau-angepaßt ist. Es ist jedoch herstellungsmäßig schwierig, die Kontur des Me^ibranbettes der druckbelasteten Membran so anzupassen, daß kein größeres Restvolumen der !Füllflüssigkeit des Meßumformers zwischen Membran und Membranbett verbleibt. .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Einrichtung zum Schutz vor Drucküberlastungen bei Meßumformern in Form einer Membranvorlage zu schaffen, die den eingangs gestellten Forderungen weitgehend entspricht und die Nachteile der bekannten Membranvorlagen nicht aufweist. -

Als Lösung der Aufgabe, wird die Verwendung einer ebenen Membran mit Membranbett als Gegenlager vorgeschlagen, die dadurch.gekennzeichnet ist, daß entlang des eingespannten Randes der ebenen Membran eine Sicke angebracht ist, die einer am Einspannrand entlang-laufenden Vertiefung in dem ebenen Membranbett entspricht und daß der "Abstand zwischen Membran und Membranbett in der Größenordnung

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von 1 · 10 mm liegt. Die erwähnte Sicke in der Membran wird nach dem beispielsweise durch Rollnahtschweißung vorgenommenen Einspannen der Membran eingedrückt. Die durch den Einspannvorgang in die ebene Membran eingebrachten Druckspannungen v/erden von bei Eindrücken der Sicke entstehenden Zugspannungen überlagert und weitgehend neutralisiert. Die Verwendung einer ebenen Membran erlaubt auch die Verwendung■eines ebenen und deshalb leicht herzustellenden Membranbettes, was den weiterenVorteil mit sich bringt, daß der Abstand zwischen

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Membran und Membranbett zur Erzielung eines möglichst kleinen Verschiebevolumens sehr gering gehalten v/erden kann. " . ■ . " - :_ . V ^: :.; ;

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Figuren 1 bis die Ausführungsbeispiele zeigen»

In !Figur 1 ist ein DifferenzdruckmeSumformer mit den erfindungsgemäßen Membranvorlagen schematisch dargestellte

Figur 2 zeigt ein Membran und Membranbett enthaltendes -, Bauteil, das mit dem Meßwerte lösbar ■ verbunden werden kann

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform ,des Membran bettes. .-".-■ . ■-"^; ■"■"./"■"

Bin Druckgehäuse 1 enthält einen Haum Z₉ -In dem das Meßwerk angebracht ist. Dieses besteht im.wesentlichen.aus einem Federbalg 3, der den anliegenden Differensdruck exakt in eine proportionale Kraft umwandelt-und aus einer Biegefeder 4, in welche die vom Federbalg 5 abgegebene Kraft eingeleitet wird. Die Biegefeder 4 ist mit Dehnungsmeßstreifen 5 bestückt» mit Hilfe derer in bekannter, hier nicht dargestellter Weise, in einer Meßschaltung ein elektrisches Signal erzeugt wird. Der Raum 2, wie ..auch der Federbalg 3» sind mit räumlich voneinander getrennten Flüssigkeitsvolumina V₁ und V^ gefüllt, die als Über- , tragungsmittel für den auf die Membranen M- und M₂ wirkenden Drücke P₁ und p₂ dienen. Zu diesem Zweck stehen die Volumina V₁ und V₃ über die Öffnungen 6 und 7 im Gehäuse 1 mit den Räumen in Verbindung, die von den Membranen. M₁ und M₂ -und ihren Membranbetten 8 gebildet werden. Der mittlere Abstand zwischen ebenen Membranbett 8 und Membran M₁ bzw. M₂ beträgt 0,01 mm. Das im Überdruckfall r-C-

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zu verschiebende Volumen ist deshalb sehr klein. Die ,Membranen M₁ und Mp weisen an ihrem Einspannrand eine umlaufende Sicke 9 auf, die nach dem Einspannen angebracht ist und ihr Gegenlager in einer entsprechenden Vertiefung 17 der Membranbetten 8 findet.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit dem Druckgehäuse 1 verbindbaren Bauteils 10, welches Membranbett und.Membran enthält. Das Bauteil 10 besteht im wesentlichen aus einem scheibenförmigen Körper 11 mit einem wegen der Bearbeitung der Membrangegenlage durch läppen geringfügig zurückstehenden Rand 12, der zum Einspannen der Membran M dient. Die kreisförmige Membran M ist nach dem Einspannyorgang mit einer am Rand umlaufenden Sicke 9 versehen. Das Membranbett 8 ist so angeordnet, daß zwischen Membran M und Membranbett 8 ein sehr kleines Volumen entsteht. Dieses Volumen · steht über die zentrische Bohrung 13 mit einem der Volumina V₁ oder V₂ in Verbindung. Die Verbindung mit dem Druckgehäuse 1 wird über das Anschlußgewinde 14 hergestellt. '.-■'

Um vor|allem bei schlagartigen Überlastungen einen ungehinderten und restlosen Abfluß der unter der Membran befindlichen Flüssigkeit zu gewährleisten, ist die ebene Auflagefläche der Membran 8 mit konzentrischen Rinnen und diese schneidenden Radiälrinnen 16 versehen. Die Breite der Rinnen ist so bemessen» daß die in Fig. 3 der Übersicht halber nicht eingezeichnete Membran im tfberdruckfall nicht plastisch verformt wird. Bei einem Überdruck von 500 atü kann beispielsweise die Rinnenbreite etwa das Drei- bis Fünffache der Membrandicke betragen.

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In Pig. 3 ist eine bevorzugte Ausführraigaform dee branbettea angegeben.

4 Patentansprüche 3

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Claims (1)

1. Einrichtung zum Schutz vor Brucküberlastungen bei elektrischen Meßumformern für Druck- oder Differenzdruck, mit einer oder mehreren» die flüssigkeitsgefüllten MeßwerkräuiBe gegen den.Meßstoff abschließenden ebenen Membranen mit Merabranbetten als Gegenlager, d'adur ch'g e k e η η ze ich n e t, daß entlang des eingespannten Randes der ebenen Membran «sine Sicke angebracht ist, die einer ara Einsgannrafid entlangiaufenden Vertiefung im ebenen taJbraiibett eritsprielit₉-und üaß der Abstand n. Mtabrap imd'Ken'brsabeti· in der-ßrößenord---

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   der drei-"Ibis fünffachen IfembraMieke entspricht, ί

   Einrichtung naclr Anspruch 1, dadurch gek β η a ζ θ i c h η ei, daß in dem Membranbett eine zentriach angeordnete Verbindungsöffnung zu den Meßwerkräutnen angebracht ist.

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