DE2340800B2 - Differenzdruckmeßvorrichtung - Google Patents
DifferenzdruckmeßvorrichtungInfo
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Description
45
Die Erfindung bezieht sich auf eine Differenzdruckmeßvorrichtung mit zwei in einem zylindrischen
Hohlkörper im Abstand zueinander angeordneten Membranen, von denen eine als Meßmembran ausgebildet
und zwischen denen eine Kopplung über eine zentrale, starre, zwischen den Membranen freigelagerte
Führungsstange vorhanden ist, die in Abhängigkeit von der Meßmembran bewegbar ist, wobei die Führungsstange außerhalb des von den Membranen begrenzten
Raumes des Hohlkörpers einen Teil einer elektrischen Wegmeßeinrichtung trägt.
Eine Differenzdruckmeßvorrichtung der eingangs genannten Art ist der BE-PS 6 87 307 zu entnehmen.
Dabei wird die Wegmeßeinrichtung von an einem ω Biegebalken angeordneten Dehnungsmeßstreifen gebildet.
Um den Druck bestimmen zu können, wird der Biegebalken von der Führungsstange durchgebogen,
wodurch wiederum eine Beeinflussung der Dehnungsmeßstreifen erfolgt. Die daraus resultierende Span- M
nungsänderung ist dann ein Maß für den die Membranen beaufschlagenden Druck. Allerdings sind
bei einer solchen Vorrichtung Meßungenauigkeiten nicht auszuschließen, da die Führungsstange ihre Kraft
reibungsbehaftet auf den Biegebalken übertragen muß. Die mit dem Meßdruck beaufschlagte Membran ist des
weiteren in einer Kammer des Hohlkörpers angeordnet, die eine im Vergleich zu der Membranfläche geringe
Durchtrittsöffnung zu dem Meßraum aufweist Durch eine solche Ausgestaltung ist daher nur ein beschränkter
Einsatz möglich. So ist zum Beispiel eine Verwendung in der Lebensmittelindustrie nicht möglich, da sich in der
Kammer vor der Meßmembran Rückstände bilden können, die eine Verseuchung des zu überwachenden
Gutes nach sich führen könnten. Aber auch eine Bestimmung von körnigem Gut ist problematisch, da
sich in der Kammer Körner absetzen und zum Beispiel aushärten können, so daß die Membran nicht mehr den
Druck bestimmen kann, der durch die Füllstandshöhe hervorgerufen wird.
Im -»Handbuch für elektrisches Messen mechanischer
Größen« von Rohrbach, VDI-Verlag Düsseldorf 1967,
Seite 152 bis 154, sind berührungslos arbeitende Wegmeßeinrichtungen beschrieben. Ein Hinweis, entsprechende
Einrichtungen zum Beispiel in Differenzdruckmeßvorrichtungen der genannten Art einzusetzen,
ist nicht gegeben.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Differenzdruckmeßvorrichtung der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß aufgrund einer spiel- und reibungparmen Lagerung die Herstellbarkeit einfach,
die Messung jedoch genau und reproduzierbar wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Raum zwischen den Membranen mit dem Raum
für die Wegmeßeinrichtung über mindestens eine Öffnung in Verbindung steht und daß die Wegmeßeinrichtung
berührungslos arbeitet.
Durch die erfindungsgemäße Lehre können keine Meßungenauigkeiten durch auftretende Reibungen bei
der Bewegung der Führungsstange erfolgen. Diese wird vielmehr ausschließlich von den Membranen gehaltert.
Durch die Verbindung zwischen dem Raum zwischen den Membranen mit dem Raum für die Wegmeßeinrichtung,
die aus einem aktiven und einem positiven Teil zusammengesetzt ist und berührungsarm arbeitet, wird
die Bewegung der Führungsstange beim Verschieben des passiven Teils zum aktiven Teil der Wegmeßeinrichtung
nicht beeinflußt. Dadurch wird gleichzeitig die Meßgenauigkeit der erhöht. Des weiteren ist die
Einsatzmöglichkeit der Differenzdruckmeßvorrichtung umfassend. Da der Raum zwischen den Membranen und
der Raum mit der Wegmeßeinrichtung in Verbindung steht, stellt die die Meßmembran nicht darstellende
Membran eine Führungsmembran dar, die beidseitig von dem gleichen Druck beaufschlagt wird. Demzufolge
übt sie nur eine Art Trägerfunktion für die Führungsstange aus.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Wegmeßeinrichtung ein Tauchkondensator, dessen an der Führungsstange
befestigte Kondensatorplatten als passives Teil mit im Inneren des Hohlkörpers befestigten
Kondensatorplatten als aktives Teil in Wechselwirkung treten, wobei ein außen am Hohlkörper angeordneter
Faltenbalg den Raum zwischen den Membranen und den mit diesem über die Öffnungen verbundenen Raum
für den Tauchkondensator hermetisch gegen die atmosphärische Luft abschließt. Dadurch ergibt sich dei
Vorteil, daß eine Änderung der Luftfeuchtigkeit des in dem Hohlkörper enthaltenen Gases die Messung nicht
beeinflussen kann. Die Kapazität des Tauchkondensators ist somit nicht von der Luftfeuchtigkeit der
Atmosphäre abhängig. Demzufolge wird die Meßgenauigkeit der Anordnung erhöht
Wahlweise kann jedoch die Wegmeßeinrichtung auch als Differentialtransformator ausgebildet sein, dessen
Eisenkern als passives Teil an der Fühomgsstange s befestigt ist und dessen Windungen als aktives Teil über
Stege mit der Innenwand des Hohlkörpers verbunden sind. Bei einer solchen Ausbildung der Wegmeßeinrichtung
können Änderungen der Luftfeuchtigkeit die Meßergebnisse auch dann nicht negativ beeinflussen,
wenn der J-iohlkörper von außen nicht von einem
Faltenbalg umgeben ist
Vorzugsweise sind die Führungsstange und der Hohlkörper aus einem gleichen Werkstoff hergestellt
Führungsstange und Hohlkörper haben deshalb den is gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Genauigkeit
der FüUstandshöhenmessung wird bei Änderung
der auf die Differenzdruckmeßvorrichtung einwirkenden Temperatur nicht beeinträchtigt
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher
erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Differenzdruckmeßvorrichtung und
F i g. 2 einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieis
einer Differenzdruckmeßvorrichtung.
Die in F i g. 1 dargestellte Differenzdruckmeßvorrichtung weist als Gehäuse einen zylindrischen Hohl körper
10 auf, der nahe an seiner einen Stirnseite 12 mit einer Membran 14 (Meßmembran) versehen ist, deren Ränder
durch geeignete Befestigungsmittel 16 mit der Innenwand des Hohlkörpers 10 verbunden sind. Im Zentrum
der Meßmembran 14 ist ein kegeliger Körper 18 befestigt, an den ein Ende einer Führungsstange 20
angeschlossen ist, die in das Innere des Hohlkörpers 10 ragt Innerhalb des Hohlkörpers 10 ist in einem
bestimmten Abstand zur Meßmembran 14 eine Führungsmembran 46 angeordnet, die gleichfalls über
Befestigungsmittel 16 mit der Innenwand des Hohlkörpers 10 in Verbindung steht. Die Führungsmembran 46
ist in ihrem Zentrum mit einem kegeligen Körper 48 versehen, der an die Führungsstange 20 angeschlossen
ist. Die Führungsstange 20 trägt an ihrem anderen Ende, das über die Führungsmembran 46 und den kegeligen
Körper 48 hinausragt, ein passives Teil 26 einer Wegmeßeinrichtung 28. Das passive Teil 26 ist von
einem aktiven Teil 30 der Wegmeßeinrichtung 28 umgeben. Der aktive Teil 30 ist über Stege 32 mit der
Innenwand des Hohlkörpers 10 verbunden. Als Wegmeßeinrichtung 28 kann zum Beispiel ein Differentialtransformator
verwendet werden, bei dem das passive Teil 26 ein Eisenkern ist. Als aktives Teil 30 ist
eine Primär- und eine Sekundärwicklung vorhanden. Die Wicklungen sind in der F i g. 1 nicht im einzelnen
dargestellt.
Die Führungsstange 20 ist über die beiden Membranen 14,46 in ihrer Längsrichtung verschiebbar gelagert.
Bei einer Verschiebebewegung der Führungsstange 20 wird das passive Teil 26 innerhalb des aktiven Teils 30 in
seiner Stellung verändert. *>o
Der von den Membranen 14 und 46 im Inneren des Hohlkörpers 10 eingeschlossene Raum steht über eine
Öffnung 50 mit der Atmosphäre in Verbindung.
Der Hohlkärper kann in einer öffnung einer Bodenwand 34 eines nicht näher dargestellten Behälters fc5
eingesetzt werden, in dem sich ein Füllgut befindet, dessen Niveau bestimmt werden soll.
Berührung stehende Außenseite der Meßmembran 14 wirkt ein aus dem Füllgutdruck 36 und Luftdruck 38
zusammengesetzter Meßdruck. Aufgrund der öffnung 50 wird die Innenseite der Meßmembran 14 vom
atmosphärischen Luftdruck 40 beaufschlagt Auf die Führungsstange 20 wird daher nur eine der Differenz
des Meßdrucks und des Luftdrucks 40 entsprechende Kraft übertragen, die eine Verschiebung der Führungsstange 20 bewirkt Die Verschiebung der Führungsstange
20 einschließlich des passiven Teils 26 der Wegmeßeinrichtung 28 ist somit — unabhängig von
dem auf die Füllgutoberfläche wirkenden Luftdruck — der Höhe des Füllguts proportional. Änderungen des
Luftdrucks können somit keine Meßfehler verursachen. Die Meßgenauigkeit ist daher überaus gut
Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer weiteren Differenzdruckmeßvorrichtung weist gleichfalls
einen mit dem Bezugszeichen 52 versehenen zylindrischen Hohlkörper auf, der nahe an seiner einen
Stirnseite 54 mit der Meßmembran 14 versehen ist deren Ränder durch geeignete Befestigungsmittel 56
mit der Innenwand des Hohlkörpers 52 verbunden sind. Im Zentrum der Meßniembran 14 ist ein kegeliger
Körper 58 befestigt, an den ein Ende einer in das Innere des Hohlkörpers 52 ragenden Führungsstange 60
angeordnet ist Das andere Ende der Führungsstange 60 steht mit einem nicht näher bezeichneten Zapfen in
Verbindung, an den eine nicht näher bezeichnete Scheibe angeschlossen ist, die konzentrisch zueinander
angeordnete, zylindrische Platten 62 einer Hälfte eines Tauchkondensators 64 trägt. Am Zapfen ist weiterhin
die Führungsmembran 46 befestigt, deren Ränder über Befestigungsmittel 56 an die Innenwand des Hohlkörpers
52 angeschlossen ist. Die andere Hälfte des Tauchkondensators 64 enthält gleichfalls zylindrische,
konzentrisch zueinander angeordnete Platten 66, die an einer nicht näher bezeichneten Kreisscheibe befestigt
sind, die in einen Zapfen 68 übergeht, der durch eine öffnung 70 in der mit einer nicht näher bezeichneten
Platte verschlossenen anderen Stirnseite des Hohlkörpers 52 ragt. Am Zapfen 68 ist eine Aussparung 72 für
den Anschluß eines nicht näher dargestellten elektrischen Steckverbinders vorgesehen. Die Kondensatorplatten
66 mit der daran befestigten Kreisscheibe sowie der Zapfen 68 sind mittels eines Zwischenstücks 74 aus
elektrisch nicht leitendem Material gegen den Hohlkörper 52 isoliert.
An der Außenfläche des Hohlkörpers 52 ist ein Faltenbalg 76 befestigt, der sich über einen Teil der
Hohlkörperoberfläche erstreckt. Der Faltenbalg 76 befindet sich an einem Abschnitt des Hohlkörpers 52,
der von der Atmosphäre umgeben ist. Der Hohlkörper 52 ist in eine öffnung einer Bodenwand ZA eines nicht
näher dargestellten Behälters eingesetzt, in dem sich ein Füllgut befindet, dessen Niveau gemessen werden soll.
Der in den Behälter ragende Abschnitt des Hohlkörpers 52 wird vom Druck dieses Füllguts beaufschlagt.
Der vom Faltenbalg 76 und der Hohlkörperaußenwand eingeschlossene Raum steht über öffnungen 78,
80 in der Hohlkörperwandung einerseits mit dem von der Meßmembran 14 und der Führungsmembran 46
eingeschlossenen Raum und andererseits mit dem Teil des Innenraums des Hohlkörpers 52 in Verbindung, in
dem der Tauchkondensator 64 angeordnet ist Der Raum zw ischen der Membran 14, 46, der Raum, in dem
der Tauchkondensator 64 vorliegt, und der Raum, der vom Faltenbalg 76 außen am Hohlkörper 52 eingeschlossen
wird, sind hermetisch von der Atmosphäre
abgeschlossen.
Auf die mit dem nicht näher bezeichneten Füllgut in Berührung stehende Außenseite der Meßmembran 14
wirkt ein aus dem Füllgutdruck 36 und dem atmosphärischen Luftdruck 38 zusammengesetzter Luftdruck ein.
Der Faltenbalg 76 ist vom atmosphärischen Luftdruck 38 beaufschlagt, dessen Änderungen in gleicher Weise in
dem von den Membranen 14,46 umgebenen Raum und dem für den Tauchkondensator 64 vorgesehenen Raum
in Erscheinung treten. Atmosphärische Luftdruckschwankungen wirken somit auf die beiden Seiten der
Meßmembran 14 ein. Die Führungsstange 60 wird daher von der Differenz der vom Meßdruck und vom
atmosphärischen Luftdruck erzeugten Kraft beaufschlagt. Aufgrund der Bildung der Differenz wird der
Anteil des atmosphärischen Luftdrucks eliminiert. Die Verschiebung der Platten 62 gegen die Platten 66 des
Tauchkondensators 64 ist deshalb dem Druck des nicht näher bezeichneten Füllguts proportional. Änderungen
des Luftdrucks können keine Fehler verursachen. Änderungen der Luftfeuchtigkeit wirken sich im
Inneren des Hohlkörpers 52 ebenfalls nicht aus. Die Dielektrizitätskonstante des Gases im Hohlkörper 52
wird bei Luftfeuchtigkeitsschwankungen nicht verändert. Die Kapazität des Tauchkondensators 64 ist somit
unabhängig von der Feuchtigkeit der atmosphärischen Luft. Dadurch wird die Meßgenauigkeit der Differenzdruckmeßvorrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 erhöht.
Bei den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Differenzdruckmeßvorrichtungen
sind die Führungsstangen 20, 60 nur in Membranen 14,46 verschiebbar gelagert. Durch diese
Art der Lagerung ist bei den Verschiebebewegungen der Führungsstangen 20,60 keine mechanische Reibung
zu überwinden. Dadurch ergibt sich neben einer großer
ίο Meßgenauigkeit auch eine sehr gute Reproduziergenauigkeit.
Überdies sind die passiven Teile 26 bzw. 62 dei Wegmeßeinrichtungen 28 bzw. 64 durch ihre Verbindung
mit den Führungsstangen 20 bzw. 60 spielfrei
!5 gelagert Dies bedeutet eine zusätzliche Verbesserung
der Meßgenauigkeit.
Die Führungsstangen 20 bzw. 60 und der Hohlkörpei 10 bzw. 52 sind jeweils aus dem gleichen Werkstofl
hergestellt. Bei Erwärmung der Differenzdruckmeßvorrichtungen dehnen sich die Hohlkörper und die
Führungsstangen aufgrund des übereinstimmender Wärmeausdehnungskoeffizienten um die gleicher
Strecken aus. Dadurch werden Meßfehler aufgrund vor Temperatureinflüssen beseitigt. Die vorstehend er·
wähnte Maßnahme bringt eine weitere Erhöhung dei Meßgenauigkeit.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Differenzdruckmeßvorrichtung mit zwei in einem zylindrischen Hohlkörper im Abstand zueinander
angeordneten Membranen, von denen eine als Meßmembran ausgebildet und zwischen denen eine
Kopplung über eine zentrale, starre, zwischen den Membranen freigelagerte Führungsstange vorhanden
ist, die in Abhängigkeit von der Meßmembran bewegbar ist, wobei die Führungsstange außerhalb
des von den Membranen begrenzten Raumes des Hohlkörpers einen Teil einer elektrischen Wegmeßeinrichtung
trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Membranen (14,
46) mit dem Raum für die Wegmeßeinrichtung (64, 28) über mindestens eine Öffnung (50; 78, 80) in
Verbindung steht und daß die Wegmeßeinrichtung berührungslos arbeitet
2. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung
(64) ein Tauchkondensator ist, dessen an der Führungsstange (60) befestigte Kondensatorplatten (62) mit im Inneren des Hohlkörpers (52)
befestigten Kondensatorplatten (60) in Wechselwirkung treten, und daß ein außen am Hohlkörper (52)
angeordneter Faltenbalg (76) den Raum zwischen den Membranen (14,46) und den mit diesem über die
Öffnungen (78, 80) verbundenen Raum für den Tauchkondensator (64) hermetisch gegen die atmosphärische
Luft abschließt.
3. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung
(28) ein Differentialtransformator ist, dessen Eisenkern (26) als passives Teil an der
Führungsstange (20) befestigt ist und dessen Windungen (30) als aktives Teil über Stege (32) mit
der Innenwand des Hohlkörpers (10) verbunden sind.
4. Differenzdruckmeßvorrichtung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d?ß die Führungsstange
(20,60) und der Hohlkörper (10,52) aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind.
Priority Applications (1)
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DE19732340800 DE2340800C3 (de) | 1973-08-11 | 1973-08-11 | Differenzdruckmeßvorrichtung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732340800 DE2340800C3 (de) | 1973-08-11 | 1973-08-11 | Differenzdruckmeßvorrichtung |
Publications (3)
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DE2340800A1 DE2340800A1 (de) | 1975-02-13 |
DE2340800B2 true DE2340800B2 (de) | 1980-10-09 |
DE2340800C3 DE2340800C3 (de) | 1981-12-03 |
Family
ID=5889554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19732340800 Expired DE2340800C3 (de) | 1973-08-11 | 1973-08-11 | Differenzdruckmeßvorrichtung |
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DE (1) | DE2340800C3 (de) |
Families Citing this family (2)
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DE102009024576B4 (de) * | 2009-05-13 | 2011-04-07 | Trafag Ag | Differenzdrucksensor |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL6612833A (de) * | 1965-09-23 | 1967-03-28 | ||
DE2162658A1 (de) * | 1971-12-17 | 1973-06-20 | Philips Patentverwaltung | Vorrichtung zum umsetzen kleiner differenzdruecke in ein dem differenzdruck proportionales gleichstromsignal |
-
1973
- 1973-08-11 DE DE19732340800 patent/DE2340800C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2340800C3 (de) | 1981-12-03 |
DE2340800A1 (de) | 1975-02-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VEGA GRIESHABER GMBH & CO, 7620 WOLFACH, DE |