DE1924183A1

DE1924183A1 - Messeinsatz mit Metallfaltenbalg und angekoppelter,mit Dehnungsmessstreifen versehener Biegefeder,vorzugsweise zum Einbau in den Druckraum eines Differenzdruckmesssystems

Info

Publication number: DE1924183A1
Application number: DE19691924183
Authority: DE
Inventors: Harald Fritz; Peter Ulrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-05-20
Filing date: 1969-05-12
Publication date: 1970-01-15
Also published as: JPS4938467B1; DE1924183B2; GB1238235A; FR2008877A1; NL6905804A

Description

SIEMENS AKTIEWGESEILSCHAPT München, den 12.MAI 1969 -

68/2443

Meßeinsata mit Hetallfaltenbalg und angekoppelter, mit Dehnungsmeßstreifen versehener Biegefeder, vorzugsweise sun Sinbau in den Druckraum eines Differenzdruckmeßsystems

Die Erfindung betrifft einen Heßeinsatz mit Metallfaltenbalg und angekoppelter, mit Dehnungsmeßstreifen versehener Biegefeder, der vorzugsweise ₃um Einbau in den Druckraum eines Differenzdruckmeßsystems vorgesehen ist. In den. mit

PA 9/522/47

15.5.1968

Schp/Rid ./.

909883/1165

■ · * I

it» Λ t- * * j

• * · J

ΡΛ 9/522/47 - 2 -

Vorlagemerabranen oder -Bälgen gegen das Meßmedium abgeschlossenen, flüssigkeitsgefüllten Gehäusen von bekannten Differenzdruckmeßsystenen ist als Heßorgan ein an einem Ende offener, am anderen Ende geschlossener Metallfaltenbalg angeordnet, der von innen und außen mit Drücken zur Differenzdruckbildung beaufschlagt, und dessen geschlossenes Ende mit einer Biegefeder oder einem ähnlichen Biegeelement gekoppelt ist, welches Dehnungsmeßstreifen trägt, die in üblicher V/eise in einer elektrischen Brückenschaltung liegen, aus der ein dem Differenzdruck proportionales elektrisches Signal abgeleitet v/erden kann. Sowohl der Metallfaltenbalg mit seinen offenen Ende als. auch die Biegefeder an ihrer Basis sind fest in der Gehäusewand einzuspannen, was aufwendige konstruktive Maßnahmen .zur Folge hat. Auf das Gehäuse einwirkende hohe statische Drücke - sowie der Temperaturgang - haben Relativverschiebungen zwischen den Einspannpunkten von Balg und Biegefeder zur Folge, was sich in von der Verschiebung des Einspannpunktes des Biegeelementes herrührenden Meßfehlern nachteilig bemerkbar macht.

Es besteht die Aufgabe, einen das vollständige Meßorgan enthaltenden Meßeinsatz zu schaffen, der in den Druckraum eines Differenzdrucksystems eingesetzt v/erden kann- und die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist. Als Lösung dieser Aufgabe wird ein Meßeinsatz mit Metallfaltenbalg und angekoppelter, mit Dehnungsmeßstreifen versehener Biegefeder angesehen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein den Metallfaltenbalg ,

909883/1165

PA 9/522/47 - 3 -

enthaltendes, allseitig dem statischen Druck ausgesetztes topfartigeα Gehäuse von einer Platte aus für Biegefedern geeigneten Material abgeschlossen ist, und daß die Platte durch eine Ausnehmung geringer Breite in Form eines nicht ganz geschlossenen Kreisringes in eine äußere Ringscheibe, eine innere Kreisscheibe und einen dier^e beiden Teile verbindenden Steg aufgeteilt-ist, und daß der Steg zwischen äußerer Ringscheibe und innerer Kreisnchoibe die Biegefeder bildet, und daß die innere Kreisscheibe koaxial zur Fläche des Hetallfaltenbalges angeordnet und kraftschlüssig mit die-sen verbunden ist. Bei diesen vornehmlich aus rotationssynmetrischen und deshalb einfach herstellbaren Teilen aufgebautem Heßeinsatz ist die Biegefeder eiiv Teil der das Gehäuse des Meßeinsatzes abschließenden Platte, die mit den Rand des Gehäuses auf irgandeine bekannte Weise, beispielsweise mittels Schrauben verbunden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Platte, die mit ihrem Rand am Gehiluserand aufliegt, mittels eines scheibenförmigen Druckstücks mit erhöhtem Rand gehalten, das nur Erzeugung des Anpreßdruckes mit einer Tellerfeder zusammenwirkt, deren Federcharakteristik so gewählt ist, daß die ter.peratur- oder druckbedir.gten Relativbewegungen in axialer Richtung von ihr" bei annähernd gleichbleibenden Anpreßdruck aufgenommen werden. Auf diese .Weise wird verhindert, daß sich der Einspannpunkt der Biegefeder so verschiebt, daß sich das .Kopplungsverhältnis von Biegefeder zu Metallfaltenbalg nachteilig ändert.

Bei einer Weiterbildung des Meßeinsatzes gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausnehmung mindestens eine zum Mittelpunkt der Kreisscheibe gerichtete Ausbiegung aufweist, und daß die Kreisscheibe untex^ Zwischenlage je eines

909883/1165 BAD ORIGINAL

PA 9/522/47 - 4 -

diinnen Plattchens einerseits mit der Stirnfläche des Me- * tallfaltenbalgs, andererseits mit einer Ansehlagplatte vcn Durchmesser der Kreisscheite verbunden ist, und daß ' ( die Atmensungen der dünnen Plättchen innerhalb der durch ^ die Ausbiegung veränderten Umrißlinie der Kreisscheibe ließen. Damit ist auf einfache V/eise ein tJt erlast schutz geschaffen, der die Biegefeder bei Auftreten von tJberlastdrücken von der einen oder von der anderen Seite vor schädlicher Verformung schützt. Tritt eine Überlastung auf, so legt sich je nach Richtung des tjberlastdruckes entweder die Stirnfläche des Iletallfaltenbalgs oder die Anschlagplatte an die durch die Ausbiegung gebildeten Lappen an und verhindert ein weiteres Durchbiegen der Biegefeder. Der I-Iaximalhub der Biegefeder ist bei dieser Anordnung durch unterschiedliche Dicke der Zwischenlagen wählbar. -

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 bis Ausführungsbeispiele eines Keßeinsatzes und konstruktive Einzelheiten dargestellt und in folgenden erläutert.

Fi^ur^Jl·^ Der hier gezeigte Meßeinsatζ enthält.in einem topfartigen Gehäuse 1 einen Hetallfaltenbalg 2, auf dessen wirksame riäche 3 die Drücke p. bzw, p« wirken. Auf einer Schalter 4 in Innern des Gehäuses 1 liegt die kreisförmige Platte 5 auf, die das Gehäuse abschließt. Die Platte 5 ist, wie in Pißur_2. dargestellt, durch die . , Ausnehmung 6 in Form eines nicht ganz geschlossenen Kreisringes in drei Teile aufgeteilt, nämlich die äußere Kreisringseheibe 7, die innere Kreisscheibe 8 und einen die ,, äußere Kreisringscheibe 7 mit der inneren Kreisscheibe verbindenden Steg 9· Der Durchmesser der inneren Kreisscheibe 8 entspricht dem Durchmesser der Stirnfläche 3

909883/1165

BAD

ΡΛ 9/522/47 - 5- .

des Metallfaltenbalgs 1. Die innere Kreisscheibe 8 ist mittels Schrauben mit der Stirnfläche 3 kraftschlüssig verbunden. Der Steg 9 bildet die Biegefeder, welche mit Dehnungsmeßstreifen 10 versehen ist. Er ist über die kreisförmige Ausnehmung 6 hinaus durch die beiden radial verlaufenden Ausnehmungen 11 verlängert, so daß für die Dehnungsmeßstreifen 10 eine genügend lange Zone mit definierter Biegebeanspruchung zur Verfugung steht.

Der Rand der äußeren Kreisringscheibe 7 der Platte 5 kann beispielsweise durch Verschraubung oder Verschweißung mit den Gehäuse 1 verbunden werden. Je nach verwendetem Material können bei dieser Art der Befestigung jedoch Einspannkräfte in die Platte 5 eingeleitet werden, die sich nachteilig auf die Charakteristik der Biegefeder auswirken. Das gilt insbesondere für die durch die Einwirkung des Temperaturganges auftretende Relativverschiebung des Gehäuses 1 gegenüber dem Metallfaltenbalg 2 und der Platte 5, welche eine nicht kontrollierbare Änderung der Einspannkräfte zur Folge hat. Zur Vermeidung dieses Effektes ist die Platte auf der Schulter 4 lose aufgelegt und wird von einem Druckstück 12 gehalten, das mit seinem erhöhten Rand auf die äußere Kreisringscheibe 7 der Platte 5 drückt. Der Anpreßdruck wird mittels einer koaxial gelagerten Tellerfeder 13 erzeugt, die zvischen den Druckstück 12 und einen das Gehäuse 1 abschließenden und mit diesen verbundenen Deckel 1;4 eingespannt ist. Die Federcharakteristik der Tellerfeder 13 ist so gewählt, daß die durch Teraperaturgang hervorgerufenen Axialverschiebungen von ihr aufgenommen werden, ohne daß sich der von ihr erzeugte Anpreßdruck wesentlich ändert. Ein Meßeinsatz, wie beispielsweise der in Figur 1 dargestellte, kann in dem entsprechend ausgebildeten Druckraum eines Druckmeßsystens eingesetzt werden, wobei über die öffnung 15 bzw. 16 die den

909883/1165

ΡΛ 9/522/47 - 6 - ■ . . ' '

Druck übertragende Füllflüssigkeit des Druckmeßsysten3 auf die Fläche 3 dec Hetallfaltenbalges 2einwirken kann. Der Heßeinsatz ist so leicht austauschbar und kann bei Bedarf in ein und demselben Druckneßsystem durch einen Meßeinsatz mit anderen Heßbereich ersetzt bzw. in Reparaturfall leicht ausgewechselt v/erden.

Das Heßorgan des Heßeinsatzes kann auf einfache V/ei3e mit einen Überlastschutz versehen werden.

Piffur_;5 und Ρί<ηΐΓ_4 zeigen eine derartige Anordnung. Die Ausnehmung 6 in der Platte 5 weist zwei zu dem Hittelpunkt der Kreisscheibe gerichtete Ausbiegungen 17 auf. Die Kreisscheibe 8, die den gleichen Durchmesser wie die Stirnfläche 3 des Metallfaltenbalges 2 aufweist, ist einerseits unter Zwischenlage eines dünnen Plättchens 19 mit diesen, andererseits unter Zwischenlage eines eben solchen dünnen Plättchens 19 mit einer Anschlagplatte 20 verbunden, deren Durchmesser ebenfalls dem der Kreisscheibe 8 entspricht. Wirkt ein Überdruck von der einen oder anderen Seite auf den Metallfaltenbalg 2, so wird die Biegefeder sr/;eit ausgebogen, bis sich entweder die Stirnfläche 3 des Hetallfaltenbalgs 2 oder die Anschlagplatte 20 gegen die infolge der Ausbiegung 17 an der äußeren Kreisringscheibe 7 gebildeten Lappen 18 anlegt und somit eine Beschädigung der Biegefeder verhindert.

£ Patentansprüche

1 Bl. Zeichnungen ./.

909883/1165

Claims

ΡΛ 9/522/47 - 7 - .

Pat en ta η s ρ r ü c h e

. lyMeßeinsatz nit Metallfaltenbalg und angekoppelter nit Dehnungsmeßstreifen versehener Biegefeder, vorzugsweise zun Einbau in den Druckraun eines Differenzdruekmeßsystens, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Metallfaltenbalg (2) enthaltendes allseitig den statischen Druck ausgesetztes topfartiges Gehäuse (1; von einer Platte (5) ßus für Biegofedcrn geeigneten Material abgeschlossen ist, und daß die,Platte (5j durch eine Ausnehmung (6, geringer Breite in Form eines nicht gnhs geschlossenen Kreisringes in eine äußere Kreiorin.jccheibc (7 > eine innere Kreisscheibe (0 und einen di3se beiden Teile verbindenden Steg (^cj._ aufgeteilt' ist, und daß der Steg (9; zv/ir^hen liußersr Kreisringscheibc (7. und innerer Kreisscheibe {^j die Biegefeder bildet, und daß die innere Kreicscheibc ^B.. koaxial cur Stirnfläche (3J-des Metallfpltencalges (2 angeordnet und kraftschlilss.ig_ nit cMec^r verbunden ist.

2. Ileßoinsatz nach Anspruch *,, dadurch ^eker.rizeichnet, da.'-an den -beiden Enden der krcicringforrigtrx /aicnojiriUi-ii; (c ,ic eine, längliche .Ausnehmung (.".-*.). ir. radialer Richtung zur Verlängerung des Siegs (9; rncebracht ist.

Meijeinsatz r.ach'Anspruch " oder 2, dadurch gekennzoic}. net, da:3 der Durchmesser der inneren Ki*ei π scheibe (S, der-p-lr.fte (5, den Durchnessor der Stirnfläche (J) des Metallfal-tenbalgos (2/ entspricht.

909883/1 16S- ; :i

BAD ORIGINAL

PA 9Λ22/47 - 8 -

4. HcveinoabH nach Anspruch ' , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5 mit ihren Rand am R raid des Gehäuses ν" / aufliegt und dort mitteln einen scheibenförmigen DrUCkDtUc]CCiJ-(¹S mit erhöhtem Rand gehalten ist.

5. Meßeinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung den Anpreßdruckes eine Tellerfeder ("3, vorgesehen ist, deren Federcharakteristik so gewählt ist, daß die temperaturbedingten Relativb'ev/egungen in axialer Richtung .von ihr bei annähernd gleichbleibenden Anpreßdruck aufgenommen werde·

6. Heßeir.rntz nach Anspruch ¹ oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (6) in der Platte (5) mindestens eine sum Hittelpunkt der Kreisscheibo (Q) gerichtete Ausbiegung ('7 aufweißt, und daß die Kreisscheibe (8) unter Zwischenlage je eines dünnen Plätt-•hens ("9) einerseits mit der Stirnfläche (3) des Hetallfaltenbal_t ^:-;ss (2), andererseits mit einer Anschlagpl.'vtte (20) von Durchmesser der Kreiß scheibe (8y verbunden ist, und daß die Abmessungen der dünnen Plättchen {'9j innerhalb der durch die Ausbiegung ('Π) veränderten Umrißlinie der Kreisscheibe (Q) liegen.

909883/1165