-
Einrichtung bei Diflerenzdruck-Meßumformern nach dem Kraftvergleichsprinzip
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung bei Differenzdruck-Meßumformern
nach dem Kraftvergleichsprinzip zur Resselung des in einer Membran gelagerten l;.raagebalkens
in axialer Richtung zwecks Aufhebung des statischen Druckeinilusses.
-
Derartige Diflerenzdruck-Meßumformer sind üblichervleise mit einer
Kraftwaage ausgestattet, an deren Waagebalken einerseits eine dem Differenzdruck
proportionale Kraft, andererseits eine über einen pneumatischen oder elektrischen
Abgriff gesteuerte Kompensationskraft angreift.
-
Der als zweiarmiger Hebel ausgeführte Waagebalken ist mit seinem Drehpunkt
in einer Membran gelagert, die gleichzeitig als Durchführung für den Waagebalken
und zum dichten Abschluß des Druckraums der druckbeaufschlagten Meßzelle gegen den
Umgebungsdruck dient. Je nach Höhe des im Druckraum herrschenden statischen Überdrucks
wird die Durchführungsmembran und mit ihr der in ihr gelagerte Waagebalken in axialer
Richtung mehr oder weniger nach außen geschoben, was zu Verfälschungen des Meßergebnisses
oder zu Zerstörung der Durchführungsmembran führen kann.
-
Um dieser Verschiebung des Waagebalkens zu begegnen ist es bekannt,
beiderseits des nach außen ragenden Teils des Waagebalkens und parallel zu ihm Zugbänder
anzuordnen und mit Hilfe eines am Ende des Waagebalkens angebrachten Querjochs mit
ihm zu verbinden (siehe Us-Ps 3 440 885). Dazu ist es notwendig, daß die Befestigungspunkte
der anderen Enden der Zugbänder mit dem Gehäuse der Meßzelle möglichst
genau
in eine Drehpunkt und Längsachse des Waagebalkens enthaltende Ebene gelegt werden,
um das Entstehen eines Drehmoments zu verhindern. Jedes-Zugband ist deshalb an jeweils
einem im wesentlichen senkrecht zu der genannten Ebene verschiebbaren Punkt befestigt.
Der Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß beim Justieren der Stellung
der Zugbänder die Befestigungspunkte gleichzeitig auf gleiche Weise verschoben werden
müssen, was mit erheblichem mechanischem Aufwand und Raumbedarf verbunden ist.
-
Es besteht demgemäß die Aufgabe, die Befestigungs- und Justiermöglichkeit
der Einrichtung zu verbessern und gleichzeitig den dafür notwendigen Raumbedarf
zu verkleinern.
-
Als Lösung der Aufgabe wird eine Einrichtung der eingangs genannten
Art angesehen, die gekennzeichnet ist durch einen mindestens in seinem außerhalb
des Druckraums befindlichen Teil als Hohlkörper oder rahmenartig ausgebildeten iaagebalken,
in dem sich ein Zugband befindet, dessen Längsachse mit der des Waagebalkens etwa
zusammenfällt und das einerseits mit dem Ende des 1;aagebalkens, andererseits mit
einem in dessen Drehebene senkrecht zu dessen Längsachse verschiebbaren Befestigungspunkt
verbunden ist.
-
Bei dieser Einrichtung ist lediglich ein Befestigungspunkt zu verschieben,
das Zugband ist raumsparend im Innern des Waagebalkens angebracht.
-
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele
schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben.
-
Figur 1: Es ist ein Differenzdruck-Meßumformer dargestellt, der den
Differenzdruck in eine pneumatische Signalgröße umformt. Dem durch die Meßmembran
5 abgeteilten Innenraum 1 im druckdichten Gehäuse 2 ist über den Einlaß 3
der
Druck Pl, über den Einpaß 4 der Druck p2 zugeführt, die gegensinnig auf die Meßmembran
5 einwirken und auf diese eine dem Differenzdruck pl - p2 proportionale Kraft ausüben.
Mit der Meßmembran 5 is-t der als zweiarmiger Hebel ausgebildete Waagebalken 6 mechanisch
gekoppelt. Eine zur Durchführung des Waagebalkens 6 nach außcn dienende O'ffnung
im Gehäuse 2 ist mittels der Membran 7 abgeschlossen. Diese Membran 7 dient einerseits
zur Abdichtung der Durchführung und zur Lagerung des "aagebalkens 6 in seinem Drehpunkt
A. Der Waagebalken 6 setzt sich a-n seinem äußeren Teil in der Prallplatte 8 fort,
die eine Düse 9 steuert.
-
I:1it Hilfe dieses Düse-Prallplatte-Systems wird der Vordruck für
einen pneumatischen Verstärker 10 erzeugt, der das pneumatische Ausgangssignal abgibt
und gleichzeitig über die Kompensationseinrichtung ii in bekannter und aeshalb nicht
näher angegebener Weise die Kompensationskraft K erzeugt, welche auf das außen liegende
inde des iZaagebalkens 6 einwirkt und der vom Differenzdruck an der Meßmembran 5
erzeugten Kraft entgegenwirkt.
-
Da der im Druckraum 1 herrschende statische Druck im allgemeinen größer
ist als der außerhalb des Gehäuses 2 der Meßzelle herrschende Umgebungsdruck wird
die Mcmbran 7 und mit ihr der Waagebalken 6 und sein Drehpunkt A in Abhängigkeit
des statischen Drucks nach außen geschoben, was eine änderung des Übertragungsverhältnisses
und damit eine Verfälschung des Meßergebnisses hervorruft.
-
Um. der durch den statischen Druck hervorgerufenen axialen Verschiebung
des Waagebalkens 6 zu begegnen, ist in seinem als Hohlkörper ausgeführten Teil 6'
außerhalb der Membran 7 ein Zugband 12 angeordnet, dessen Längsachse mit der des
Waagebalkens 6 zusammenfallen soll und das einerseits im Punkt C mit dem Ende des
Teils 6' des Waagebalkens 6, andererseits im Befestigungspuxdit B in der Nähe des
Drehpunkts A mit einer verschiebbaren Vorrichtung 13 verbunden ist, die relativ
zum Gehäuse 2 senkrecht zur Längsachse des Waagebalkens 6 verschiebbar ist.
-
Liegt der Befestigungspunkt B und damit die Zugbandebene geringfügig
außerhalb der den drehpunkt A, dic Achsen des Liaagebalkens 6 und den Punkt C enthaltenden
Ebene, was aufgrund der Fertigungs- und Montagetoleranzen als gegeben anzusehen
ist, so wirkt ein störendes Drehmoment auf den 1~aagebalken. Die Vorrichtung 13
und mit ihr der Befestigungspunkt B wird, z.B. mittels einer Schraubspindel, paralles
zur Membran 7 so verschoben, daß die Punkte A, B und C in einer Ebene fluchten,
Figur 2: Es ist hier eine andere Ausführungsform des .aagebalkens in einer Ansicht
von oben dargestellt. Der äußere Teil 6' des Waagebalkens besteht hier aus einem
flachen rechteckigen Rahmen, der das im Punkt C mit ihm verbundene Zugband 12 umschließt.
Das Zugband 12 ist im Befestigungspunkt B wieder mit einer hier nicht sichtbaren
Vorrichtung verbunden, die der Vorrichtung 13 in Figur 1 entspricht.
-
Das Zugband 12 kann als ein flexibles Band gleichen Qurschnitts mit
großem Breiten-Dicken-Verhältnis oder als Teil mit beliebigem Querschnitt ausgeführt
sein, welches, an Stellen in der Nähe der Befestigungspunkte B und C auf einen biegeweichen
Querschnitt verringert ist.
-
Die Breite des Zugbandes 12 und seine Beschaffenheit sowie die Art
seiner Befestigung ist so zu wählen, daß eine Bewegung des Waagebalkens 6 nur in
Richtung quer zur Ebene des Zugbandes 12 möglich ist.
-
1 Patentanspruch 2 Figuren