DE19516326A1 - Gerät zur Messung von Differenzdruck - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Differenzdruck in Flüssigkeiten und Gasen unter hoher statischer Belastung, das mit Flanschen an den Wirkdruckleitungen anschließbar ist.

Derartige Geräte sind durch Vorbenutzung und aus einschlägigen Veröffentlichungen bekannt. Deren grundlegender mechanischer Aufbau ist in der GB 2 065 893 und der EP 0 143 702 detailliert beschrieben. Unabhängig von der Art der Umsetzung von mechanischen Druck-/Differenzdrucksignalen in äquivalente elektrische Größen ist gemäß beiden Vorveröffentlichungen ein im wesentlichen zylindrischer Zentralkörper vorgesehen, der unter Verwendung entsprechender Dichtungsmittel zwischen zwei gleichartige schalenförmige Kappen eingeschlossen ist. Diese Kappen sind mit einer Mehrzahl von radial angeordneten und mechanisch vorgespannten Bolzen miteinander verschraubt, wobei die mechanische Vorspannung der Bolzen so gewählt ist, daß bei maximal zulässiger statischer Druckbelastung ein Druckverlust am Zentralkörper vermieden wird.

Infolge dieser prinzipbedingten mechanischen Vorspannung, die geräteindividuell variiert, tritt eine mechanische Verspannung des Zentralkörpers ein, die einen vorspannungsabhängigen Offset bzw. eine vorspannungsabhängige Kennliniendeformation der sich über eine Mittelebene des Zentralkörpers erstreckenden Meß- bzw. Überlastmembran bewirkt. Weiterhin sind die erforderlichen Dichtungen mit Abhängigkeit vom Prozeßmedium hinsichtlich ihrer Materialzusammensetzung geräteindividuell anzupassen und darüber hinaus verschleißbehaftet.

Jede Kappe weist zentralkörperseitig eine Ausnehmung auf, die über Kanäle, die üblicherweise als Bohrungen ausgeführt sind, mit Flanschanschlüssen verbunden sind. Der Mittelabstand dieser Kanäle ist an den Flanschanschlüssen durch Normung vorgegeben.

Der Zentralkörper weist asymmetrisch einen Hals auf, an dem ein Kopfteil befestigt ist, in dem gemäß GB 2 065 893 Mittel zur Meßwertumformung, -verarbeitung und -anzeige vorgesehen sind.

Die Vielzahl erforderlicher druckdichter Fügestellen der bekannten Druckmeßgeräte nötigt in erheblichem Umfange zu spanender Präzisionsbearbeitung an einer Mehrzahl von Einzelteilen.

Weiterhin ist aus der WO 88102107 ein Druckmeßgerät bekannt, das aus einem zylindrischen Grundkörper besteht, an dem einseitig tangentiale Flanschanschlüsse vorgesehen sind, zwischen denen sich der Drucksensor befindet. Dieses Gerät weist zwar eine geringere Anzahl druckdichter Fügestellen auf, ist aber bei fester mechanischer Zuordnung der Anzeigemittel zur Gerätelage in seiner Montageart gebunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Anzahl druckdichter Fügestellen und die Anzahl der Einzelteile reduziert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Darstellung eines Gerätes mit in einer Ebene zentralbefestigten Druckfühlern in verschiedenen Ansichten,

Fig. 2 eine Darstellung eines Gerätes mit in einer Ebene eingeschweißten Druckfühlern in verschiedenen Ansichten,

Fig. 3 eine Darstellung eines Gerätes mit winklig zueinander angeordneten, zentralbefestigten Druckfühlern in verschiedenen Ansichten,

Fig. 4 eine Darstellung eines Gerätes mit winklig zueinander eingeschweißten Druckfühlern in verschiedenen Ansichten.

In Fig. 1 ist ein Gerät zur Meßung von Differenzdruck in verschiedenen Ansichten dargestellt. Fig. 1a zeigt eine sensorseitige Ansicht auf das Gerät. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem einteiligen Gehäuse 2, in dem zwei Trennfühler 3 in einer Ebene angeordnet und mit einem Spannbügel 4 und einer als Schraube ausgeführten Zentralbefestigung 15 in dem Gehäuse 2 gehalten sind. Die Trennfühler 3 sind über teilweise parallelgeführte Rohrleitungen 11 mit einem Differenzdrucksensor 1 verbunden.

In Fig. 1b ist eine Schnittdarstellung durch das Gerät entlang der Schnittlinie I-I gemäß Fig. 1a dargestellt. In dem Gehäuse 2 sind zwei Druckkammern 10 zur Aufnahme der differenzdruckfestlegenden Drücke vorgesehen, die jeweils durch zwei orthogonal zueinander ausgerichtete, sich teilweise durchdringende Sackbohrungen 8 ausgeführt sind. Zwei der Sackbohrungen 8 sind achsenparallel ausgerichtet und an ihrem Gehäuseaustritt mit Flanschen 6 versehen. Jede Druckkammer 10 ist sensorseitig durch einen rotationssymmetrischen Trennfühler 3 druckdicht verschlossen. Dazu ist jeder Trennfühler 3 mit einer lateralen Dichtung 13 und einer radialen Dichtung 14 unter Bildung eines über einen Kanal 9 entlüftbaren Zwischenraumes versehen. Dabei dient der laterale Dichtring 13 der Abdichtung der Druckkammer 10 gegenüber dem Gehäuse 2 und der radiale Dichtring 14 dem Schutz des Differenzdrucksensors 1 sowie den ihm nachgeschalteten und nicht dargestellten Mitteln zur Meßwertverarbeitung und -anzeige beim Bersten des lateralen Dichtrings 13. Jeder Trennfühler 3 weist druckkammerseitig eine Trennmembran 12 auf, die den Differenzdrucksensor 1 vor aggressiven Medien, deren Druck zu messen ist, schützt. Insbesondere bei Verwendung eines kapazitiven Differenzdrucksensors 1 wird durch die Trennmembran 12 verhindert, daß durch wechselnde Dielektrizitätskonstanten infolge wechselnden Prozeßmedien die gemessenen Differenzdruckwerte verfälscht werden.

In Fig. 1c ist eine Seitenansicht des Gerätes orthogonal zur Schnittlinie I-I gezeigt. Die Kanäle 9 sind auf der Seite des Ansatzes 7 parallel zu einer der Sackbohrungen 8 geführt. Die seitlich aus dem Flansch 6 heraustretenden Sackbohrungen 8 sind jeweils als verschließbarer Entlüftungsanschluß ausgeführt.

In Fig. 2 ist ein weiteres Gerät zur Meßung von Differenzdruck in verschiedenen Ansichten dargestellt. Fig. 2a zeigt eine sensorseitige Ansicht auf das Gerät. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem einteiligen Gehäuse 2, in dem zwei Trennfühler 3 in einer Ebene angeordnet und durch Verschweißung in dem Gehäuse 2 gehalten sind. Die Trennfühler 3 sind über teilweise parallelgeführte Rohrleitungen 11 mit einem Differenzdrucksensor 1 verbunden.

In Fig. 2b ist eine Schnittdarstellung durch das Gerät entlang der Schnittlinie I-I gemäß Fig. 2a dargestellt. In dem Gehäuse 2 sind zwei Druckkammern 10 zur Aufnahme der differenzdruckfestlegenden Drücke vorgesehen, die jeweils durch zwei orthogonal zueinander ausgerichtete, sich teilweise durchdringende Sackbohrungen 8 ausgeführt sind. Zwei der Sackbohrungen 8 sind achsenparallel ausgerichtet und an ihrem Gehäuseaustritt mit Flanschen 6 versehen. Jede Druckkammer 10 ist sensorseitig durch einen rotationssymmetrischen Trennfühler 3 druckdicht durch Verschweißung verschlossen. Jeder Trennfühler 3 weist druckkammerseitig eine Trennmembran 12 auf, die den Differenzdrucksensor 1 vor aggressiven Medien, deren Druck zu messen ist, schützt. Insbesondere bei Verwendung eines kapazitiven Differenzdrucksensors 1 wird durch die Trennmembran 12 verhindert, daß durch wechselnde Dielektrizitätskonstanten infolge wechselnden Prozeßmedien die gemessenen Differenzdruckwerte verfälscht werden.

In Fig. 2c ist eine Seitenansicht des Gerätes orthogonal zur Schnittlinie I-I gezeigt. Die seitlich aus dem Flansch 6 heraustretenden Sackbohrungen 8 sind jeweils als verschließbarer Entlüftungsanschluß ausgeführt.

In Fig. 3 ist ein weiteres Gerät zur Meßung von Differenzdruck in verschiedenen Ansichten dargestellt. Fig. 3a zeigt eine flanschseitige Ansicht auf das Gerät. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem einteiligen Gehäuse 2, dem zwei Flansche 6 in einer Ebene angeformt sind.

In Fig. 3b ist eine Schnittdarstellung durch das Gerät entlang der Schnittlinie I-I gemäß Fig. 1a dargestellt. In dem Gehäuse 2 sind zwei Druckkammern 10 zur Aufnahme der differenzdruckfestlegenden Drücke vorgesehen, die jeweils durch zwei orthogonal zueinander ausgerichtete, sich teilweise durchdringende Sackbohrungen 8 ausgeführt sind. Zwei der Sackbohrungen 8 sind achsenparallel ausgerichtet und an ihrem Gehäuseaustritt mit Flanschen 6 versehen. Jede Druckkammer 10 ist sensorseitig durch einen rotationssymmetrischen Trennfühler 3 druckdicht verschlossen. Dazu ist jeder Trennfühler 3 mit einer lateralen Dichtung 13 und einer radialen Dichtung 14 unter Bildung eines über einen Kanal 9, der gemäß Fig. 3a zwischen den Flanschen 6 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt ist, entlüftbaren Zwischenraumes versehen. Dabei dient der laterale Dichtring 13 der Abdichtung der Druckkammer 10 gegenüber dem Gehäuse 2 und der radiale Dichtring 14 dem Schutz des Differenzdrucksensors 1 sowie den ihm nachgeschalteten und nicht dargestellten Mitteln zur Meßwertverarbeitung und -anzeige beim Bersten des lateralen Dichtrings 13. Jeder Trennfühler 3 weist druckkammerseitig eine Trennmembran 12 auf, die den Differenzdrucksensor 1 vor aggressiven Medien, deren Druck zu messen ist, schützt. Insbesondere bei Verwendung eines kapazitiven Differenzdrucksensors 1 wird durch die Trennmembran 12 verhindert, daß durch wechselnde Dielektrizitätskonstanten infolge wechselnden Prozeßmedien die gemessenen Differenzdruckwerte verfälscht werden. Die Trennfühler 3 sind unter einem Winkel so angeordnet, daß sich ihre Symmetrieachsen bezogen auf die Druckkammern 10 sensorseitig schneiden. Besonders vorteilhaft ist es, die Trennfühler 3 so anzuordnen, daß sich die Symmetrieachsen der die Druckkammer 10 bildenden Sackbohrungen 8 und die Symmetrieachse des der Druckkammer 10 zugeordneten Trennfühlers 3 in einem Punkt schneiden.

Der besondere Vorteil dieser Anordnung der Trennfühler 3 besteht darin, daß tote Räume, in denen sich Rückstände des auf Druck zu bewertenden Mediums ansammeln können, vermieden werden.

In Fig. 3c ist eine Seitenansicht des Gerätes orthogonal zur Schnittlinie I-I gezeigt. Die seitlich aus dem Flansch 6 heraustretenden Sackbohrungen 8 sind jeweils als verschließbarer Entlüftungsanschluß ausgeführt.

In Fig. 4 ist ein weiteres Gerät zur Meßung von Differenzdruck in verschiedenen Ansichten dargestellt. Fig. 4a zeigt eine flanschseitige Ansicht auf das Gerät. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem einteiligen Gehäuse 2, dem zwei Flansche 6 in einer Ebene angeformt sind.

In Fig. 4b ist eine Schnittdarstellung durch das Gerät entlang der Schnittlinie I-I gemäß Fig. 4a dargestellt. In dem Gehäuse 2 sind zwei Druckkammern 10 zur Aufnahme der differenzdruckfestlegenden Drücke vorgesehen, die durch zwei orthogonal zueinander ausgerichtete, sich teilweise durchdringende Sackbohrungen 8 ausgeführt sind. Zwei der Sackbohrungen 8 sind achsenparallel ausgerichtet und an ihrem Gehäuseaustritt mit Flanschen 6 versehen. Jede Druckkammer 10 ist sensorseitig durch einen rotationssymmetrischen Trennfühler 3 durch Verschweißung druckdicht verschlossen. Jeder Trennfühler 3 weist druckkammerseitig eine Trennmembran 12 auf, die den Differenzdrucksensor 1 vor aggressiven Medien, deren Druck zu messen ist, schützt. Insbesondere bei Verwendung eines kapazitiven Differenzdrucksensors 1 wird durch die Trennmembran 12 verhindert, daß durch wechselnde Dielektrizitätskonstanten infolge wechselnden Prozeßmedien die gemessenen Differenzdruckwerte verfälscht werden. Die Trennfühler 3 sind unter einem Winkel so angeordnet, daß sich ihre Symmetrieachsen bezogen auf die Druckkammern 10 sensorseitig schneiden. Besonders vorteilhaft ist es, die Trennfühler 3 so anzuordnen, daß sich die Symmetrieachsen der die Druckkammer 10 bildenden Sackbohrungen 8 und die Symmetrieachse des der Druckkammer 10 zugeordneten Trennfühlers 3 in einem Punkt schneiden.

Der besondere Vorteil dieser Anordnung der Trennfühler 3 besteht darin, daß tote Räume, in denen sich Rückstände des auf Druck zu bewertenden Mediums ansammeln können, vermieden werden.

In Fig. 4c ist eine Seitenansicht des Gerätes orthogonal zur Schnittlinie I-I gezeigt. Die seitlich aus dem Flansch 6 heraustretenden Sackbohrungen 8 sind jeweils als verschließbarer Entlüftungsanschluß ausgeführt.

Das Gehäuse 2 jedes dargestellten Gerätes ist mit einem kreisrunden, rohrförmigen Ansatz 7 versehen, der eine einbaulageindividuelle Befestigung von Mitteln zur Meßwertanzeige gestattet. In vorteilhafter Weise ist dabei für stehende, hängende und jede beliebige andere Einbaulage des Gerätes auch die Ablesbarkeit alphanumerischer Meßwertausgaben gegeben.

Allen dargestellten Geräten ist gemein, daß die Anzahl der druckdichten Fügestellen auf ein technisch erforderliches Minimum reduziert ist, die insbesondere bei den eingeschweißten Druckfühlern darüberhinaus wartungsfrei sind. Weiterhin sind die dargestellten Geräte infolge des einstückigen Gehäuses aus nur wenigen Bauteilen, wobei insbesondere das Gehäuse durch einfache maschinelle Bearbeitungsschritte herstellbar ist.

Bezugszeichenliste

1 Differenzdrucksensor
2 Gehäuse
3 Trennfühler
4 Spannbügel
5 Entlüftungsanschluß
6 Flansch
7 Ansatz
8 Sackbohrungen
9 Kanal
10 Druckkammer
11 Rohrleitung
12 Trennmembran
13 lateraler Dichtring
14 radialer Dichtring
15 Zentralbefestigung

Claims (7)

1. Gerät zur Messung von Differenzdruck in Flüssigkeiten oder Gasen unter hoher statischer Druckbelastung mit einem Gehäuse, das zwei Druckkammern zur Aufnahme der den Differenzdruck festlegenden Drücke sowie einen von diesen Drücken beaufschlagten Differenzdrucksensor aufnimmt, sowie mit an den eingehausten Differenzdrucksensor angeschlossenen Mitteln zur Meßwertverarbeitung und -anzeige,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Gehäuse (2) einteilig ausgeführt ist,
• - daß die Druckkammern (10) jeweils durch zwei orthogonal zueinander ausgerichtete, sich teilweise durchdringende Sackbohrungen (8) ausgeführt sind, wobei zwei der Sackbohrungen (8) achsenparallel ausgerichtet sind und
• - daß jede Druckkammer (10) sensorseitig durch je einen rotationssymmetrischen Trennfühler (3), der über eine dünne Rohrleitung (11) mit dem Differenzdrucksensor (1) verbunden ist, druckdicht verschlossen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfühler (3) achsenparallel in einer Ebene angeordnet sind.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Symmetrieachsen der Trennfühler (3) bezogen auf die Druckkammern (10) sensorseitig schneiden.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfühler (3) druckdicht in das Gehäuse (2) sensorseitig eingeschweißt sind.

5. Gerät einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfühler (3) mit einem gemeinsamen Spannbügel (4) mit Zentralbefestigung (15) im Gehäuse (2) und jeweils mit einem lateralen und einem radialen Dichtring (13, 14) gegen das Gehäuse (2) unter Bildung eines über Kanäle (9) entlüftbaren Zwischenraumes befestigt sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) sensorseitig einen kreisrunden, rohrförmigen Ansatz (7) zur einbaulageindividuellen Befestigung von Mitteln zur Meßwertanzeige aufweist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit einem in einer Ebene liegenden Flanschpaar (6) ausgestattet ist, wobei jeder Flansch (6) von einer der achsenparallel ausgerichteten Sackbohrungen (8) durchbrochen ist.