DE2242288A1

DE2242288A1 - OVERLOAD PROTECTION FOR DIFFERENTIAL PRESSURE MEASURING CELLS

Info

Publication number: DE2242288A1
Application number: DE19722242288
Authority: DE
Inventors: Martin Klobe; Reiner Dipl Ing Seiler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-08-28
Filing date: 1972-08-28
Publication date: 1974-03-28
Also published as: JPS5243703B2; JPS4960779A

Description

Überlastsicherung bei Differenzdruck-Meßzellen Die Erfindung bezieht sich auf -eine Überlastsicherung bei Differenzdruck-Meßzellen mit einem mit Hilfe eines vom Wirkdruck beaufscblagten Federballs betätigten, die Volumenverschiebung zwischen den Druckräumen und damit den Weg des Meßglieds begrenzenden Schließventil, dessen Ventilkörper mit dem Boden des Federbalgs gekoppelt ist.Overload protection in differential pressure measuring cells The invention relates -an overload protection for differential pressure measuring cells with a with the help of a shuttlecock acted upon by the differential pressure, the volume shift between the pressure chambers and thus the closing valve limiting the path of the measuring element, whose valve body is coupled to the bottom of the bellows.

Bei bekannten Differenzdruck-Meßzellen mit Überlastsicherungen der vorgenannten Art wird der aus der Differen der beiden angelegten Drücke resultierende Wirkdruck in eine Kraft oder einen Weg umgeformt, diese wiederum mit einem weiteren Umformer in ein elektrisches oder pneumatisches Signal. Bei den wegumformenden Systemen besteht das Meßglied im wesentlichen aus einem Federbalg, dessen Balgboden einen druckprcportionalen Weg zurücklegt, welchlor beispielsweise mittels eines Biegebalkens mit aufgeklebten Dihnungsmeßstreifen in ein elektrisches Signal umgeformt wird. Um das Meßglied vor Beschädigungen zu schützen, ist der mit dem Innern des Meßbalgs in Verbindug stehende Druckraum durch eine Zwischenwand mit Durch laß unterteilt. In dem Durchlaß sind Ventilkörper angeordnet, die bei Überdruck von der einen oder von der anderen Seite nach. einem vorgegebenen Weg des Balgbodens den Durchlaß abschließen und damit eine weitere Bewegung des Meßglieds verhindern.In known differential pressure measuring cells with overload protection devices The aforementioned type is the one resulting from the difference between the two applied pressures Differential pressure is converted into a force or a path, this in turn with another Converter into an electrical or pneumatic signal. With the path-converting systems the measuring element consists essentially of a bellows, the bellows bottom one covers a pressure-proportional path, which is achieved, for example, by means of a bending beam is converted into an electrical signal with glued-on measuring strips. To protect the measuring element from damage, the one with the inside of the measuring bellows communicating pressure chamber divided by a partition with passage. In the passage valve body are arranged, which at overpressure of the one or from the other side to. a predetermined path of the bellows bottom close the passage and thus prevent further movement of the measuring element.

Die Füllflüssigkeit der Differenzdruck-Meßze ist zwar wenig kompressibel, es kann jedoch bei hohen statischen überdrücken auch bei geschlossenem Ventil zu weiterer Volumänderung und bei starrer Kopplung des Ventilkörpers mit dem Balgboden zu Beschädigungen des Meßglieds kommen. In gl@icher Weise knn die thermische Ausdehnung der Füllflüssigkeit im Überl@stfall, also bei geschlossenem Ventil, zur Volumenvaränderung des im Meßbalg befindlichen Volumens und dswit zur Beschädigung des Meßglieds führen.The filling liquid of the differential pressure measuring device is not very compressible, However, in the case of high static overpressures, it can also close when the valve is closed further change in volume and with rigid coupling of the valve body with the bellows base can damage the measuring element. In a happy way they can thermal expansion of the filling liquid in the event of an overload, i.e. when the Valve for changing the volume of the volume in the measuring bellows and dswit for Damage the measuring element.

Es bestebt demgemäß die Aufgabe, diesen Nachteil bei den bekannten Überlastsicherungen, bei denen die Ventilkörper des Schließventils starr mit dem Boden des Federbalgs gekoppelt sind, zu vermeiden.It is accordingly the task of eliminating this disadvantage in the case of the known Overload protection, in which the valve body of the closing valve rigidly with the The bottom of the bellows are coupled to avoid.

Eine LösurE der Aufgabe wird in einer Überlastsicherung de eingangs genannten Art gesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen Balgboden und Ventilkörper ein in Bewegungsrichtung federndes Zwischenglied angeordnet ist.One solution to the task is an overload protection device at the beginning mentioned type, which is characterized in that between the bellows bottom and Valve body an intermediate member which is resilient in the direction of movement is arranged.

Die Federkraft des Zwischenglieds ist dabei so bemessen, daß der Balgboden der aus der Kompressibilität bzw. der thermischen Ausdehnung herrührenden Änderung des im Meßbalg eingeschlossenen Volumens bei geschlossenem Ventil auf einen begrenzten Weg folgen kann.The spring force of the intermediate member is so dimensioned that the bellows base the change resulting from compressibility or thermal expansion of the volume enclosed in the measuring bellows when the valve is closed to a limited extent Way can follow.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in denFiguren verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt und im folgenden beschrieben.Various exemplary embodiments are shown in the figures to explain the invention shown and described below.

In der Figur 1 ist eine Differenzdruck-Meßzelle schematisch dargestellt. Das Gehäuse 1 enthält zwei einander gegenüberliegende Vorkammern 2 und 3, denen die Drücke P1 und P2 zugeführt sind. Die Vorkammern 2 und 3 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten durch Vorlagemembranen 4 und 5 abgeschlossen, mit hilfe derer der in den Vorkammern 2 und 3 herrschende Druck hydraulisch auf die im Innern der Meßzelle angeordneten Druckräume 6 und 6' übertragen wird. Diese Druckräume sind mit einer Füllflüssigkeit, beispielsweise einem Silikonöl, gefüllt.A differential pressure measuring cell is shown schematically in FIG. The housing 1 contains two opposing antechambers 2 and 3, which the pressures P1 and P2 are supplied. The antechambers 2 and 3 are on opposite sides Sides closed by template membranes 4 and 5, with the help of those in the Pre-chambers 2 and 3 prevailing pressure hydraulically on the inside of the measuring cell arranged pressure chambers 6 and 6 'is transmitted. These pressure rooms are with a Filling liquid, for example a silicone oil, filled.

Bei dieser Bauart kommt das Meßmedium mit der Füllfltjsaigkeit in den Druckräumen 6 und 6' nicht in Berührung. Die beiden inneren Druckrawne 6 und 6' sind durch eine druckbewegliche Wand,: nämlich den Balgboden 8 des Xeßbelgs 7 getrennt. Die differenzdruokproportionale Stellung des Baigbodens 8 des Meßbalgs 7 wird auf einen Wegabgriff, hier auf die Biegefeder 9 mit den darauf befestigten Dehnungsmeßstreifen 10, übertragen und in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Der MeBbalg 7 ist auf einer Zwischenwand 11 des Gehäuses befestigt,sein Inneres steht über die Öffnung 12 in dieser Zwischenwand 11 mit dem übrigen Druckraum 6'in Verbindung. Die Ränder der Öffnung 12 sind als Ventilsitze ausgebildet, die mit dem zugehörigen hantelförmigen Ventilkörper 13 ein doppelt wirkendes Ventil bilden, wel.ches im Überlastfall, also nach Überschreiten des Meßbereichs um einen bestimmten Betrag in der einen oder anderen Richtung, schließt und damit die Verschiebung des Füllflüssigkeitsvolumens durch die Öffnung 12 unterbindet. Damit hört auch die Bewegung des Balgbodens 8 des Meßbalgs 7 und der angekoppelten Biegefeder 9 auf, bevor eine Beschädigung des aus diesen Teilen gebildeten Meßglieds erfolgt. Um der bei hohen statischen Drücken merkbar werdenden Kompressibilität der Füllflüssigkeit und/oder deren thermisch-bedingter Ausdehnung Rechnung zu tragen, ist der Ventilkörper 13 nicht, wie bei den bekannten Ausführungen, starr mit dem Balgboden 8 des Meßbalgs 7 verbunden, sondern es ist ein in Bewegungsrichtung des Ventilkörpers federndes Zwischenglied eingeschaltet, hier die Schraubenfeder 14, gegen deren Federkraft der Balgboden 8 auch bei geschlossenem Ventil eine kleine Wegstrecke zurücklegen kann, um der durch die oben genannten Einflüsse erfolgenden Volumänderung der Füllflüssigkeit im Innern des Meßbalgs bzw. deren schädigendem Einfluß auf das Meßglied zu begegnen. Die Schraubenfeder 14 umfaßt den Schaft 15 des Ventilkörpers 13 und stützt sich einerseits gegen einen Ventilteller und andererseits gegen den Balgboden 8 ab. Anstelle der Schraubenfeder 14 kann auch eine Kegelfeder oder eine Tellerfeder in ähnlicher Anordnung treten.With this type of construction, the medium to be measured comes in with the filling liquid the pressure chambers 6 and 6 'not in contact. The two inner Druckrawne 6 and 6 'are through a pressure-movable wall, namely the bellows base 8 of the Xeßbelgs 7 separated. The differential pressure proportional position of the Baigboden 8 of the measuring bellows 7 is on a Wegabgriff, here on the spiral spring 9 with the attached to it Strain gauges 10, transmitted and converted into a corresponding electrical signal converted. The measuring bellows 7 is fastened to an intermediate wall 11 of the housing The interior is via the opening 12 in this partition 11 with the rest of the pressure space 6'in connection. The edges of the opening 12 are designed as valve seats that with the associated dumbbell-shaped valve body 13, a double-acting valve form, which in the event of an overload, i.e. after exceeding the measuring range by one certain amount in one direction or another, closes and with it the shift of the filling liquid volume through the opening 12 prevents. So she hears too Movement of the bellows base 8 of the measuring bellows 7 and the coupled spiral spring 9, before the measuring element formed from these parts is damaged. To the compressibility of the filling liquid becomes noticeable at high static pressures and / or to take into account their thermal expansion is the valve body 13 not, as in the known designs, rigidly with the bellows base 8 of the measuring bellows 7 connected, but it is a resilient in the direction of movement of the valve body Intermediate member switched on, here the helical spring 14, against its spring force the bellows base 8 cover a short distance even when the valve is closed can in order to change the volume of the filling liquid caused by the above-mentioned influences to encounter inside the measuring bellows or their damaging influence on the measuring element. The coil spring 14 includes the shaft 15 of the valve body 13 and is supported on the one hand against a valve plate and on the other hand against the bellows base 8. Instead of the Helical spring 14 can also be a conical spring or a plate spring step in a similar arrangement.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform des federnden Zwischenglieds, das hier als Blattfeder 16 ausgebildet ist. Das eine Ende der i3lattfcder 16 ist an dem nach innen hochgezogenen Rand des Baigbodens 8 befestigt, ihr frei bewegliches anderes Ende ist über den Schaft 15 mit dem Ventilkörper 13 verbunden.Figure 2 shows another embodiment of the resilient intermediate member, which is designed as a leaf spring 16 here. One end of the sheet field 16 is attached to the inwardly raised edge of the Baigboden 8, its freely movable the other end is connected to the valve body 13 via the shaft 15.

Statt der einen Blattfeder können auch mehrere, in radialer Richtung verlaufende, angeordnet sein oder eine sogenannte "Spinne", in deren Zentrum der Schaft 15 des Ventilkörpers 13 befestigt ist.Instead of one leaf spring, several in the radial direction can also be used running, be arranged or a so-called "spider", in the center of which the Shank 15 of the valve body 13 is attached.

Um eine bessere Führung des Ventilkörpers 13 zu erreichen, kann, wie in Figur 7 dargestellt, dessen dem Balgboden 8 abgewandtes Ende mit einem zweiten federnden Glied 17, hier ebenfalls eine Blattfeder, verbunden sein. Die Kopplung mit dem Balgboden 8 des Meßbalgs 7 kann dabei über die schon erwähnte Blattfeder 1o oder die in der Beschreibung zu der Figur 1 erwähnten Federn erfolgen.In order to achieve better guidance of the valve body 13, how shown in Figure 7, the end facing away from the bellows base 8 with a second resilient member 17, here also a leaf spring, be connected. The coupling with the bellows base 8 of the measuring bellows 7 can be done via the leaf spring already mentioned 1o or the springs mentioned in the description of FIG. 1 take place.

In der Ausfiihrungsform nach Figur 4 besteht der Ventilkörper 13 aus den mit den Federn 16 und 18 belasteten Ventiltellern 13' und 13", die über den in der Öffnung 12 beweglichen Stößel 19 kraftschlüssig gekoppelt sind.In the embodiment according to FIG. 4, the valve body 13 consists of the loaded with the springs 16 and 18 valve plates 13 'and 13 ", which over the in the opening 12 movable plunger 19 are non-positively coupled.

Neben herstellungstechnischen Vorteilen kann mit dieser Anordnung die bessere axiale Ausrichtung der Ventilteller 13' und 13@ " und damit erhöhte Dichtigkeit des Verschlusses erreicht werden.In addition to manufacturing advantages, this arrangement the better axial alignment of the valve plate 13 'and 13 @ "and thus increased Tightness of the closure can be achieved.

5 Patentansprüche 4 Figuren5 claims 4 figures

Claims

Claims 1. Overload protection in differential pressure measuring cells actuated with a bellows acted upon by the differential pressure, the Volume shift between the liquid-filled pressure spaces and thus the Path of the measuring member's limiting closing valve, its valve body with the ground of the shuttlecock is coupled, characterized in that between the bellows base (8) and valve body (13) an intermediate member which is resilient in the direction of movement is arranged is.

2. Overload protection device according to claim 1, characterized in that the resilient intermediate member a helical spring (14) or a conical spring or a plate spring is.

3. Overload protection device according to claim 1, characterized in that the resilient intermediate member is at least one leaf spring (16) which is attached to the edge of the Baigboden (8) attached and its free end connected to the valve body (1.5) is.

4. Overload protection according to claim 1 or one of the preceding Claims, characterized in that the valve body (13) on its not with the end connected to the bellows base (8) with a second resilient member (17) axially is led.

5. Overload protection according to one of the preceding claims, thereby characterized in that the double-acting valve two coaxial and mirror image valve plates arranged at the ends of an opening (12) (13 ', 13' '), of which the first (13') via the resilient intermediate member connected to the bellows base (8), the second (13 ″) to the second resilient member (17) is and that the first Valve disc (13 ') via a tappet (19) is positively connected to the second tellor valve (13 '' ').

L e r s e i t e