DE2129670A1 - Auf absolute Druecke empfindliche Membranvorrichtung - Google Patents

Description

Alfa Romeo S.p.A. in Mailand, Italien. Auf absolute Drücke empfindliche Membranvorrichtung.

In der Technik treten bekanntlich oft FIlIe auf, in denen eine auf den absoluten Druck eines Mediums empfindliche Vorrichtung den Wert des Druckes anzeigen bzw« in Abhängigkeit vom Druckwert eine Einstellung durchfuhren muß.

Es ist ferner bekannt, daß solche auf den absoluten Druck eines Mediums empfindliche Vorrichtungen im allgemeinen unter Verwendung einer versiegelten Metallblechdose ausgeführt werden, deren Hohlraum luftleer ist und die in das Medium getaucht wird, dessen absoluter Druck gemessen werden bzw. zur Durchführung einer gewissen Einstellung dienen soll.

109852/1352

Angesichts der Elastizität der Wflnde der Dose (zu welcher sich die Elastizität einer inneren Feder parallel hinzugesellen kann), verformt sich die Dose und nimmt jene Gestalt an, bei welcher die auf den auf die Außenoberflache der Dose wirkenden absoluten Druck zurückzufahrende Belastung mit der elastischen Reaktion im Gleichgewicht steht, welche durch die Kapselw&nde und gegebenenfalls durch die elastische Reaktion der inneren Feder geliefert wird.

Es ist ferner bekannt, daß Vorrichtungen, welche auf den relativen Druck eines Mediums empfindlich sind, d.h. auf den Unterschied zwischen dem absoluten Druck des Mediums und einem anderen absoluten Druck (welcher beispielsweise der Luftdruck sein kann), hingegen im allgemeinen unter Verwendung einer dttanea biegsamen Membran verwirklicht werden, auf deren beider entgegengesetzten Seiten die beiden «tosoluten Drücke einwirken, wahrend eine an der Seite des geringeren Druckes angeordnete Feder die Gegenkraft zur Belastung liefert, welche auf die Membran zufolge des Unterschiedes zwischen den beiden absoluten Drücken einwirkt·

Aus der unterschiedlichen Verwirklichung ergibt sich, daß die auf den relativen Druck empfindlichen, eine biegsame Membran verwendenden Vorrichtungen beachtliche Verformungshübo besitzen und daher eine beträchtliche Arbeit für eine Einregelung liefern (Arbeit die einen Bruchteil der gesamten Verformungsarbeit darstellt). Die auf den absoluten Druck empfindlichen, eine luftleer gemachte Metalldose verwendenden Vorrichtungen besitzen hingegen weitaus geringere Verformungshübe und können im allgemeinen eine viel geringere Arbeit für eine Ein-

-2-

109852/ 1352

stellung liefern.

Gegenstand der Erfindung ist eine auf den absoluten Druck empfindliche, eine biegsame Membran verwendende Vorrichtung, die somit geeignet ist, eine beachtliche Arbeit far eine Einstellung in Abhängigkeit vom absoluten Druck zu liefern. Derartige Vorrichtungen wurden bisher nicht entwickelt, teilweise weil bisher nicht die in letzter Zeit durchgeführten Fortschritte auf dem Gebiet der GasundurchlSßigkeit von dünnen Membranen auf der Basis von Elastomeren, insbesondere auf der Basis von Butyl, berücksichtigt wurden, jedoch hauptsächlich deshalb, weil die Entfernung der Luft zur Bildung des Vakuums im Raum zwischen einer starren Wand und einer dünnen Elastomermembran im Laufe einer Serienherstellung nicht einfach durchführ-bar ist. Diese letztere Schwierigkeit wird bei der erfindungsgemaßen Vorrichtung dadurch beseitigt, daß die erwähnte starre Wand und die Membran derart konstruiert sind, daß der Arbeitsgang der Entfernung der Luft nicht erforderlich ist. Bei der erfindungsgemfißen Konstruktion liegt nlmlich die Membran an der starren Wand wahrend des ersten Arbeitsganges des Zusammenbaues vollständig an, so daß praktisch zwischen der Membran und der starren Wand keine Luft vorhanden ist und beim darauffolgenden Arbeitsgang des Zusammenbaues der Vorrichtung (d.h. beim Aufbringen der Federbelastung auf die Membran) sich die Membran von der starren Wand abhebt und sich im Zwischenraum zwischen ihr und der Wand von selbst das Vakuum ausbildet. Nachdem somit der auf die der starren Wand zugekehrten Seite der Membran einwirkende Druck praktisch null ist, ist die Membran nur auf den Wert des absoluten Druckes des Mediums empfindlich, das mit der gegenüberliegenden Seite der Membran in Berührung steht. Das

-3- 109852/1352

wesentliche Kenneeichen der erfindungsgemaß auegebildeten Vorrichtung besteht wie gesagt darin, daß die Membran beim ersten Arbeitsgang des Zusammenbaues vollständig am star«* ren Behälter zur Anlage gebracht wird, wobei die Feder der Vorrichtung nicht zwischen der Membran und dem Behalter (wie dies angesichts der Druckrichtung bequem erscheinen würde) angeordnet werden darf, weil dies das Vorhandensein von Luft zwischen und um den Windungen der Feder mit sich bringen würde. Das Vorhaobnsein dieser Luft wurde das Vorliegen eines absoluten Vakuums verhindern, so daß auf die dem starren Behalter zugewandte Seite der Membran ein Druck einwirken würde, der nicht null ist. Die Notwendigkeit, auf die Membran die Federbelastung zu übertragen, bringt natürlich die Notwendigkeit mit sich, die Membran um ein mittleres starres Element zu führen, an dem die Federbelastung mittels eines Zugstabes angebracht wird.

Diese und weitere Kennzeichen der erfindungsgemSßen Vorrichtung ergeben sich klafcer aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig.1 zeigt einen Teil der Vorrichtung im Schnitt in der

ersten Phase des Zusammenbaues, wahrend Fig. 2 die gesamte Vorrichtung ebenfalls im Schnitt am Ende des Zusammenbaues veranschaulicht.

In Fig.l ist die erwähnte starre Wand mit 1 bezeichnet, 2 ist die Membran, welche um ein mittleres starres Element, bestehend aus einem Bodenteil 3,einem Teller 4, einer Schraube 5 und einer Mutter 6, geführt ist. Mittels der Mutter 6 und der Schraube 5 wird der inn·«« Rand der Membran zwischen

-4-

100852/1352

dem Bodenteil 3 und dem Teller 4 dicht festgespannt. Die Vernichtung umfasst ferner eine zweite starre Wand 7, deren Außenrand mittels eines Dichtringes 8 am Außenrand der starren Wand 1 festgespannt ist· Zwischen den beiden Rindern der Winde 1 und 7 wird gleichzeitig auch der Außenrand der Membran 2 dicht festgespannt· Die starre Wand 7 besitzt einen mittleren Durchbruch, durch welchen ein Zugstab 11 hindurchgeföhrt ist, der an seinem inneren Ende die Schraube 5 trIgt, wobei ein durch einen Federring 10 an der Wand 7 in der Zone um den Durchbruch festgehaltener Gummi- bzw. Elastomerring 9 die Verschiebung des Zugstabes 11 mit minimaler Reibung gestattet, obwohl eine gute Abdichtung erzielt ist·

Durch einen Änschlufietutzen 12 kann der zwischen der beweglichen Wand und der starren Wand 7 gebildete Raum mit jenem Raum in Verbindung gesetzt werden, in dem der zu messende Druck herrscht, in Abhängigkeit von welchem eine Einstellung durchgeführt werden soll.

Das Vorhandensein der starren Wand 7, des Dichtungsringes 9, des Federringes 10 und des AnschluAstutzens 12 ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Diese Einzelheiten sind dann nicht erforderlich, wenn die der starren Wand 1 abgelegene Seite der beweglichen Wand 2 bereits dem Druck ausgesetzt ist, der gemessen werden soll bzw. der die Einstellung beeinflüften soll. In diese« Fall ist es ausreichend, daft ein dichtes Festklemmen des Außenrande« der Membran am Außenrand der starren Wand 1 sichergestellt wird und eine Auflage fttr die Feder 13 vorgesehen wird.

-5-

109852/135 2

Aus Fig.l ergibt sich, daß zufolge der besonderen Form der starren Wand 1 und der beweglichen Wand (die aus der Membran 2 in der Gestalt, die sie annimmt, wenn keine Süßeren KrSfte auf sie einwirken, sowie aus dem mit ihr verbundenen mittleren starren Element 3 besteht) die bewegliche Wand beim Zusammenbau derart an der starren Wand 1 anliegt, daß das zwischen den beiden Wänden vorhandene Luftvolumen praktisch null ist.

Die Fig· 2 zeigt die erfindungsgemSße Vorrichtung in ihrem Gesamtaufbau nach vollendetem Zusammenbau« Außer den bereits in Fig.l gazeigten Bestandteilen sind hier noch die folgenden Elemente sichtbar: die Feder 13, die sich einerseits an der starren Wand 7 und andererseits an einem Teller 14 abstutzt, welcher mit einer Gewindebohrung versehen ist; die Gegenmutter 15, welche den Federteller 14 ia Bezug auf das Gewindeende 16 des Zugstabes 11 in einer bestimmten Lage festhältj der ebenfalls am Gewiadeende 16 festgeschraubte Anschlußteil 17 mit einer Oeee 18 zur Verbindung mit dem Meß- bzw. Einstellorgane die Gegenmutter 19 zur Festlegung der Lage des Anschlußteils 17 in Bezug auf das Gewindeende 16 des Zugstabes 11. Beim Arbeitsgang der Anordnung des Federtellers 14 in seiner richtigen Lage am Zugstab 11 wird die Feder 13 vorgespannt, wobei sie eine derartige Vorspannung erhllt, daß die sich aus der Wirkung des Luftdruckes auf die bewegliche Wand ergebende Kraft überwunden wird. Auf diese Weise wird die bewegliche Wand von der festen Wand 1 abgehoben. Der absolute Druck in dem sich zwischen der beweglichen Wand und der festen Wand 1 ausbildenden Hohlraum 20 kann praktisch als vernachlSssigbar betrachtet werden, wenn das Volumen des so gebildeten Hohl-

-6-109852/1352

2Ί29670

rauaes 20 viel großer als das Volumen der Luft ist, die zwischen der beweglichen und der festen Wand 1 vor der Anbringung der Feder 13 vorhanden ist. Ist beispielsweise das Verhältnis zwischen den beiden Volumen gleich 50, dann ist der absolute Druck ia Hohlraum 20 nach vollendetem Zusammenbau der Vorrichtung gleich 0,02 atu.

Bei der in Fig.2 gezeigten AusfOhrungsform der Vorrichtung entwickelt sich der Betriebshub des Zugstabes 11 in Fortsetzung jenes Hubes des Zugstabes, den derselbe beim Zusammen· bau ausführt· Die Vorrichtung ist somit fttr absolute Drücke (im Hohlraum 21) empfindlich, die geringer als der Luftdruck sind (d.h. der Druck im Augenblick des Zusammenbaues): bei solchen absoluten Drücken wird die Feder 13 verllngert und die bewegliche Wand derart verschoben, daß das Volumen des Hohlraumes 20 vergrößert und jenes des Hohlraumes 21 verkleinert wird»

Sollte die Vorrichtung hingegen für absolute Drücke empfindlich sein, die größer als der Luftdruck beim Zusammenbau (durchgeführt mit Luftdruck im Hohlraum 21) sind, dann müßte der Hohlraum 21 offenbar stark verkleinert werden, um sich im Betrieb nach und nach zu vergrößern, wenn der absolute Druck im Hohlraum 21 größer wird. Das Volumen des Hohlraumes 20 wire hingegen aafInglich beim Zusammenbau sehr groß und würde im Betrieb verkleinert werden.

-7-

109852/1352

Claims (1)

1. Patentansprüche

   l,j Vorrichtung die auf den absoluten Druck eines Mediums empfindlich ist, gekennzeichnet durch eine erste starre Wand und eine zweite mindestens teilweise verformbare und bezüglich der ersten Wand bewegliche Wand, welche WSnde gasundurchlässig und an ihrem Umfang dicht miteinander verbunden sind, wobei die bewegliche Wand eine derartige Gestalt besitzt, daß sie beim ersten Arbeitsgang des Zusammenbaus der Vorrichtung vollständig bzw. fast vollständig an der ersten Wand anliegen kann und wobei am unverformbaren Teil der zweiten Wand mechanisch das Ende einer Feder angreift, durch deren Federkraft die zweite Wand im Betrieb der Vorrichtung von der ersten Wand abgehoben gehalten wird,

   2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte starre Wand iSngs ihres Umfanges dicht mit dem Umfang der zweiten Wand verbunden ist, welche dritte Wand eine derartige Form besitzt, daß die Verschiebungen der zweiten Wand zugelassen sind, wobei ein mit dem starren Teil der zweiten Wand fest verbundener Zugstab durch eine Oeffnung der dritten Wand abgedichtet hindurchgeführt ist und der zwischen der zweiten und dritten Wand gebildete Hohlraum durch eine weitere Oeffnung der dritten Wand mit dem Raum verbunden ist, in welchem der absolute Druck herrscht, auf den die Vorrichtung empfindlich ist.

   -8-

   109852/1352

   3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Äußeren Ende des durch die dritte Wand hindurchgeführten Zugstabes die Kraft der Feder angreift und dieses Süßere Ende des Zugstabes mit dem Meß- bzw. Einstellorgan verbunden ist.

   09852/1352

   40 .

   Leerseite