DE2164896C3 - MeBzelle für Druck oder Differenzdruck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßzelle für Druck oder Differenzdruck, bei der eine metallische Meßmembran in induktiver Kopplung mit mindestens einer in einer Innenwand der Meßzelle angeordneten Induktionsspule steht, deren sich mit der Auslenkung der druckbeaufschlagten Meßmembran ändernde Impedanz ein Maß für die Meßgröße ist.

Eine derartige Meßzelle ist beispielsweise aus dem DE-Gbm 19 81 612 bekannt. Die Spulenwicklung der Induktionsspule ist dort auf einem gegen die Meßmembran zu offenen Kern angebracht, so daß der magnetische Fluß sich über die Meßmembran und den meßwertabhängig veränderlichen Luftspalt zwischen Membran und Spulenkern schließen kann. Bedingung für einen guten Wirkungsgrad dieser Anordnung ist, daß sowohl der Spulenkern als auch die Meßmembran aus gut magnetisierbarem Werkstoff, also solchem hoher Permeabilität, hergestellt sind.

Derartige Magnetwerkstoffe weisen aber in der Regel nicht die hohe elastische Verformbarkeit bei möglichst geringer Temperaturabhängigkeit auf, wie sie zur optimalen konstruktiven Auslegung der Meßmembran gefordert werden. Es sind deshalb bei der Auswahl der Werkstoffe für die Meßmembran Beschränkungen in Kauf zu nehmen, die den Anwendungsbereich einer Meßzelle mit einem derartigen induktiven Abgriff einengen.

Es sind auch Meßzellen bekannt (US-PS 29 99 385, DE-OS 20 52 515), bei denen die Auslenkung der druckbeaufschlagten Meßmembran kapazitiv abgegriffen wird. Zu diesem Zweck bilden die metallische Meßmembran und Metallbeläge an den ihr gegenüberliegenden kugelkalottenförmig ausgebildeten Innenwänden der Meßzelle die Elektroden eines Differentialkondensators, der in bekannter Weise als Meßwertaufnehmer betrieben wird.

Infolge des geringen Raumbedarfs des Kondensatorabgriffs lassen sich derartige Meßzellen sehr kompakt aufbauen. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch hier aus der Forderung, daß das in dem Meßkondensator befindliche Dielektrikum einen möglichst niedrigen Temperaturbeiwert haben soll, um die Meßzelle auch bei großen Unterschieden der Umgebungstemperatur ohne zusätzliche Temperaturfehlerkorrektur einsetzen zu können.

Es besteht somit die Aufgabe, eine möglichst kompakte Meßzelle zu schaffen, deren Abgriffssystem materialbedingten Einschränkungen nicht unterworfen ist

Eine Lösung der Aufgabe wird in einer Meßzelle mit induktivem Stellungsabgriff der Meßmembran gesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Meßmembran aus einem Material niedriger Permeabilität hergestellt

ίο ist und daß die Induktionsspulen in Form von Leiterspiralen auf der Oberfläche der in an sich bekannter Weise kugelkalottenförmig ausgebildeten Innenwände der Meßzelle angebracht sind. Der von der wechselstromgespeisten Induktionsspule in der mit ihr induktiv gekoppelten Meßmembran erzeugte Wirbelstrom wirkt dämpfend auf die Induktionsspule zurück, was sich hauptsächlich in der auslenkungsproportionalen Änderung ihres Wirkwiderstandes bemerkbar macht Vorzugsweise werden zwei gleichartige Induktionsspuien beidseitig gegenüber der Meßmembran verwendet die Teile einer Wechselstrommeßbrücke bilden.

Die erfindungsgemäße Meßzelle läßt sich in ähnlich kompakter Form wie die bekannten Meßzellen mit kapazitivem Abgriff aufbauen, ohne von den Eigenschaften eines Dielektrikums abhängig zu sein. Ebenso sind die bei den bekannten Meßzellen mit induktivem Abgriff auftretenden Schwierigkeiten hinsichtlich des Werkstoffs für die Meßmembran ausgeräumt, da sich unter den metallischen Werkstoffen mit niedriger oder sehr niedriger Permeabilität eine Vielzahl von Legierungen mit den für eine Meßmembran erforderlichen mechanischen Eigenschaften finden lassen.
Technologisch gesehen, ist die Herstellung von

)5 Leiterspiralen nach einem Ätzverfahren zwar bekannt (Merz: »Grundkurs der Meßtechnik«, Teil II; 2. Auflage, 1970, Seite 55 bis 56), jedoch nur für ohmsche Widerstände von Dehnungsmeßstreifen und nicht für flache Induktionsspulen zu Meßzwecken.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den F i g. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

F i g. 1: In dem aus zwei spiegelbildlich zu der Mittelebene angeordneten Schalen bestehenden Ge-

■»5 häuse I einer flüssigkeitsgefüllten Differenzdruckmeßzelle ist die Meßmembran 2 aus einem Material niedriger Permeabilität, beispielsweise V4A-Stahl, eingespannt. In den der Meßmembran 2 gegenüberliegenden Innenwänden 3 des Gehäuses sind Isolierkörper 6

μ angeordnet, deren Oberflächen kugelkalottenförmig ausgebildet sind und die Induktionsspulen S und 5' in Form von geätzten Leiterspiralen tragen, wie die Draufsicht auf eine Innenwand 3 in F i g. 2 zeigt.

Die kugelkalottenförmige Ausbildung der Innenwände 3 ermöglicht es, das Füllvolumen der Meßzelle klein zu halten und in bekannter Weise (DE-OS 20 52 515) eine Überlastsicherung für die Meßmembran zu schaffen, indem sich diese an einer der Innenwände 3 abstützen kann.

Die Drücke p\ und /% wirken von außen auf Vorlagemembranen 4 in den Stirnseiten des Gehäuses. Mit Hilfe der Füllflüssigkeit 8 werden sie hydraulisch auf die Meßmembran 2 übertragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Meßzelle für Druck oder Differenzdruck, bei der eine metallische Meßmembran in induktiver Kopplung mit mindestens einer in einer Innenwand der Meßzelle angeordneten Induktionsspule steht, deren sich mit der Auslenkung der druckbeaufschlagten Meßmembran ändernde Impedanz ein Maß für die Meßgröße ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmembran (2) aus einem Material niedriger Permeabilität hergestellt ist und daß die Induktionsspule (5,5') in Form von Leiterspiralen (7) auf der Oberfläche der in an sich bekannter Weise kugelkalotter.förmig ausgebildeten Innenwände (3) der Meßzelle angebracht sind.