DE2428634B2 - Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes aus einem Druckraum - Google Patents
Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes aus einem DruckraumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes aus einem
Druckraum, aufweisend einen Tragkörper, welcher in einer den Druckraum begrenzenden Wand befestigt ist,
mit einer Bohrung sowie einer mit dem Rand um die Bohrung herum am Tragkörper befestigten Membran,
eine durch das Membranzentrum hindurchgehende Stange, derrn eines Ende innerhalb des Druckraumes
mit dem Meßelement in Verbindung steht und deren anderes Ende außerhalb des Druckraumes der Bewegung
des Meßelementes folgt, ein an dieser Stange außerhalb des Druckraumes befestigtes Querstück.
welches über zwei Zugelement, deren Achsen in etwa der gleichen Ebene wie diejenige der Membran liegen,
mit dem Tragkörper verbunden ist, und mit einer Vorrichtung zur Veränderung der Lage der Achsen der
Zugelemonte gegenüber derjenigen der Übertragungsstange, die als Differenzdruckmesser verwendet wird.
Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 34 40 885 bekannt.
Bei dieser Einrichtung liegt in der Regel praktisch eine Verlagerung der Achsenebene der Zugelemente
aus der Membranmitte vor, an der die Resultierende des an der Membran anliegenden statischen Druckes
angreift, so daß eine Veränderung des statischen Druckes eine ungenaue Übertragung der Bewegung des
Meßelementes aus dem Druckraum, in dem der statische Druck herrscht, in die Atmosphäre heraus
wegen eines die Stange aus ihrer Ausgangslage versetzenden Störmomentes mit sich bringt Eine
Nachstellung zur Korrektur der Ungenauigkeit durch Änderung des statischen Druckes auf die Membran ist
hierbei problematisch. Es wurde eine Reihe Lösungen hierfür vorgeschlagen, insbesondere ist eine Einrichtung
zur Verstellung der am Tragkörper eingespannten Zugelemente bekanntgeworden, die jedoch nicht
handlich, konstruktiv aufwendig und schwer zu fertigen
so ist und auf die Dauer keine stabile Einstellung bzw. keine
genauen Messungen gewährleistet.
Aus der DE-AS 13 02 199 ist eine Vorrichtung zur Verhinderung einer Beeinflussung der Messung von
Differenzdruckmeßgeräten mit Biegedurchführung durch den statischen Druck bekannt. Diese Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die biegeelastischen Spannteile in in drehbaren Exzentern gelagerten Hülsen
eingespannt sind. Der wesentliche Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß jedes biegeelastische
Spannteil einzeln einjustiert werd-'-ri muß, wodurch es
schwierig ist, die Unveränderlichkeit der Lage des Hebelsystems der Vorrichtung in bezug auf den
statischen Druck zu gewährleisten und somit auch eine äußerst genaue Messung des Differenzdruckes zu
gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines
Meßelementes aus einem Druckraum zu schaffen, die eine Vorrichtung zur Veränderung der Achslage der
Zugelemente aufweist, die funktionssicher und robust ist und eine sehr genaue und auf die Dauer stabile
Einstellung bzw. genauere Messungen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines
Meßelementes aus einem Druckraum der eingangs genannten Art, die Verbindung zwischen dem Querstück
und der Stange mittels eines biegsamen Elementes hergestellt ist und die Vorrichtung zur Veränderung der
Achslagen der Zugelemente gegenüber derjenigen der Stange im Querstück eingebaute, gegen die Stange
verstellbare Anschläge enthält.
Das biegsame Element sollte vorzugsweise die Gestalt eines die Stange umfassenden dünnwandigen, an
dem einen Ende fest mit der Stange und an dem anderen fest mit dem Querstück verbundenen Zylinders
aufweisen. Der dünnwandige Zylinder sollte vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende Löcher,
deren Achsen in der Zugelementebene liegen, aufwei-
Die Anschläge sind im Querstück vorzugsweise in Gestalt von senkrecht zur Stangenachse und jeweils
gegeneinander gerichteten Schrauben ausgeführt.
Das Querstück ist vorteilhafterweise als Flansch mit Zentralbohrung gestaltet, wobei der Durchmesser der
Bohrung denjenigen der Stange etwas übertreffen muß.
Vorzugsweise sind der dünnwandige Zylinder und der Flansch in einem Stück ausgeführt und die Zugelemente
als Rundstäbe nusgebildet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes aus einem Druckraum
bietet gegenüber den bekannten Einrichtungen folgende Vorteile:
Die Einrichtung ist durch eine hohe Genauigkeit der \-,
Achslagen-Einstellung der Zugelemente gekennzeichnet, so daß nur eine unbedeutende Ungenauigkeit der
Messungen bei Veränderungen des statischen Druckes des Mediums, in welchem das Element gerade arbeitet,
auch in einem größeren Bereich (z. B. von 0 bis _>o
400 kp/cm2) gegeben ist. Ein anderer Vorteil der Einrichtung besteht in einer hoher. Stabilität der
Achslagen-Einstellung für ihre Zugelement- bzw. in einer stets hohen Genauigkeit der Messungen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist von der Konstruktion her ziemlich robust, erfordert keine
besonderen Mittel zur Fertigung und Einstellung und setzt für ihre Eichung keinen Einsatz hochqualifizierter
Fachleute voraus.
Dank dem Umstand, daß die Zugelemente und die jo
Vorrichtung zur Veränderung ihrer Achslage eng beieinanderliegen, sowie den geringen Abmessungen
des zylindrischen Tragkörpers läßt sich die Einrichtung auch gut in kompakt gebauten kleinen Geräten
einsetzen. v>
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Übertragung
der Bewegung eines Meßelementes in Verbindung mit ein..m Druckgefällegeber im Schnitt,
Fig. 2 einen Teilschnitt nach Linie II-II gemäß Fig. 1
der gleichen Einrichtung,
F i g. 3 den Schnitt III-III gemäß F i g. 2,
Fig.4 den Teil A gemäß Fig. 1, in dem sich die
Anschläge in einer der Endstellungen befinden.
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung zur Übertragung
der Bewegung eines Meßelementes aus einem Druckraum, welches hier ein Dnickgefälle aufnimmt, enthält
einen Tragkörper 1 in Gestalt einer zylindrischen Nabe 2 mit einem Flansch 3, dt/ einen zylindrischen Ansatz 4
an der Stirn aufweist. Eine Bohrung 5 im Tragkörper 1 ist mit einer Membran 6 druckfest abgedeckt, wobei ihr
Rand zu einem zylindrischen Außenbördel 7 hoch gestellt ist, welcher zur Befestigung der Membran 6 am
zylindrischen Ansatz 4 durch Schweißen dient.
Des weiteren enthält die Finrichtung eine durch die Bohrung 5 im Tragkörper 1 und durch die Membran 6 in
ihrem Zentrum hindurchgehende Stange 8, wobei die Stange 8 und die Membran 6 druckfest, hier durch bo
Schweißen, miteinander verbunden sind. An dem einen Ende der Stange 8 auf der einen Seite der Membran 6.
außerhalb des von einem Gehäuse 9 mit Deckel 10 begrenzten Druckraumes ist ein Querstück 11, hier in
Gestalt eines Flansches (11) mit Zentralbohrung 12 ni
angeordnet, wobei die Bohrung 12 zur Durchführung der Stange 8, und zwar unter Beibehaltung eines Spiels
aufgrund einer Durchme ,serdifferenz zwischen Stange
8 und Bohrung 12. dient. Das Querstück 11 ist mit der
Stange 8 über ein biegsames Element 13, hier einen mit dem Flansch ti aus einem Stück ausgeführten
dünnwandigen Zylinder (13) verbunden, der die Stange 8 umschließt und mit dem freien Ende an ihr angeschweißt
ist, wobei der Flansch (It) eine Bewegungsfreiheit
in den Grenzen besitzt, in denen er gegen die Stange 8 verstellt werden kann.
Wird der dünnwandige Zylinder (13) als Einzelteil ausgeführt, so wird sein anderes Ende mit dem Flansch
(11) durch Schweißen verbunden.
Die Einrichtung weist auch noch zwei zu beiden Seiten der Membran 6 einander diametral gegenüberstehende
Zugelemente 14 in Gestalt runder Stäbe auf. Die einen Enden der Zugelemente 14 sind durch
Schweißen in Löchern 15 des Tragkörpers 1, die anderen in Löchern 16 des Flansches (11) befestigt.
wobei die Achsen der Zugelement 14 in etwa der gleichen Ebene wie diejenige der Membran 6 liegen. Zur
Veränderung der Achslage der Zugelemenie 14 ist eine
Vorrichtung vorgesehen, nämlich ve ;tellba.re Anschläge
17, 18 in Gestalt einander diarnci/a1 gegenüberüegender
und jeweils in entgegengesetzter Richtung gegen die Stange 8 arbeitender Schrauben (17 und 18)
im Flansch (11).
Die "erstellbaren Anschläge 17, 18 können auch als Keile ausgebildet werden. Jedoch ist die Ausführung ais
Schrauben konstruktiv einfacher.
Zur Herabsetzung der Biegesteifigkeit des dünnwandigen
Zylinders (13) bei einer Versetzung des Flanschen (11) gegen die Stange 8 sind im dünnwandigen Zylinder
(13) einander diametral gegenüberliegende Aussparungen 19 (F i g. 2) vorgesehen, deren Achsen in der Ebene
der Zugelemente 14 liegen.
Der Tragkörper 1 ist druckfest im Gehäuse 9 (F i g. 1) eingeschweißt, in dem eine Membran 20 als Druckdifferenzaufnehmer (Meßelement) angeordnet ist. Die
Achsen der Zugelemente 14 (Fig. 2) liegen in einer Ebene, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der
unter Einfluß der Druckdifferenz stehenden Membran 20 (Fig. 1) verläuft. Nach innen ist die Einspannstelle
der Membran 20 durch deren Verschweißen mit dem Gehäuse 9. nach außen durch Einlegen eines Dichtringes
21 zwischen Membran und Deckel 10 abgedichtet. Die druckfesten durch die Membran 20 getrennten
Kammern 22 und 23 dienen der Zufuhrung der zu überwachenden Drücke auf die Membran 20. wozu in
ihnen eine Bohrung 24 bzw. 25 vorgesehen ist. Die Membran 20 ist mit dem in die Kammer 22
eintauchenden Ende der Stange 8 über ein biegsames Koppelelement 26 verbunden, hier als ein Federband
ausgeführt, das einerseits am Zentrum der Membran 20 angeschweißt, andererseits mittels einer Schraube 27 an
der Siirn der Stange 8 befestigt ist.
Fig. 3 zeigt den Schnitt III-III gemäß Fig. 2, wobei
zu sehen ist, daß die Achsen der Zugelemente 14, diejenige der Aussparungen 19 und diejenige der
Membran 6 in etwa der gleichen Ebene liegen, während die Achsen der Anschläge 17, 18 (der Schrauben)
senkrecht auf diese- Ebene stehen.
Fig. 4 zeigt den Teil A gemäß Fig. 1, bei dem die
Anschlage 17, 18 (Schrauben) sich in eircr der
Arbeitsendstellungen befinden.
Die Arbeitsweise der Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes aus einem Druckraum
ist die folgende. Die Bewegung eines Meßelementes, der Membran 20 (Fi g. 1). welche unter Einwirkung
einer Differenz der in die Kammer 22 und 23 durch die
Bohrtingjn 24 und 25 gegebenen Drücke eintritt,
überträgt sich über das biegsame Koppelelement 26 auf das sich im Bereich eines statischen Druckes befindende
linde der Stange 8. Unter dem statischen Druck versteht man hier denjenigen in der Kammer 22, unter dessen
Einfluß die Einrichtung zur Übertragung der Bewegung
eines Mcßelementes (eigentlich die Membran 6) steht.
Dabei dreht sich die Stange 8 um die Achse, die mit der Schnittlinie der Ebene der Membran 6 mit derjenigen
der zwei Achsen der Zugelemente 14 (Drehachse der Stange 8) gegeben ist. und das Aiißcncnde der Stange 8.
das Ende jenseits der Membran 6. außerhalb der /one des statischen Druckes, schlägt proportional den Weg
der Membran 20 aus.
Die Resultierende des Druckes, mit welcher die Membran 6 beaufschlagt wird, wird von den Zugelementen
14 übertragen, die eine axiale Bewegung der Stange 8 verhindern. Schneidet jedoch die Druckkraft
die Drehachse der Stange 8 nicht, so entsteht ein Moment an der Stange 8, das eine Schwenkung der
Stange 8 um die Drehachse bewirkt, so daß eine ungenaue Übertragimg des Weges der Membran 20
vorliegt. Hm die diesbezügliche Ungenauigkeit auszugleichen,
verstellt ni.'ii die Schrauben (17 und 18)
gegenüber der Stange H. wobei der !-"lausch (II) sich
aufgrund der Nachgiebigkeit des dünnwandigen Zylin-'.
ders (13) sein ag zu der Stange 8. wie in F-' i g. 4 gezeigt,
stellt. Die Achsen der Zugelemente 14 (I ig. 2) ändern
ihre Lage, und die Drehachse für die 'tätige 8 wird
dadurch bei Übertragung der Bewegung eines Meßelementes im Druckraum auch anders liegen.
in Die Eichung tier Einrichtung zur Übertragung der
Bewegung eines Mcßelcme'ites erfolgt durch Verstellung der Schrauben (17 und IH) bei gleichen Drucken in
den Kammern 22 und 25. Is wird eine solche
Achsenlage für die Zugelemente 14 angestrebt, bei der
Ii die Drehachse der Stange 8 durch den Angriffspunkt der
Druckkraft an der Membr.in ( , ι'n bzw. das
Ausgangsende der Stange 8 bewegungslos bleibt. In diesem EaII wird die Einrichtung zur I ibertraguii/ der
Bewegung eines Meßelementes unabhängig vom
in statischen Druck sein und somit eine größere Cienauigkeit
bei Übertragung der Bewegung eines Meßelenientes zeigen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Einrichtung zur Übertragung der Bewegung
eines Meßelementes aus einem Druckraum, aufweisend einen Tragkörper, welcher in einer den
Druckraum begrenzenden Wand befestigt ist, mit einer Bohrung sowie einer mit dem Rand um die
Bohrung herum am Tragkörper befestigten Membran, eine durch das Membranzentrum hindurchgehende
Stange, deren eines Ende innerhalb des Druckraumes mit dem Meßelement in Verbindung
steht und deren anderes Ende außerhalb des Druckraumes der Bewegung des Meßelementes
folgt, ein an dieser Stange außerhalb des Druckraumes befestigtes Querstück, welches über zwei
Zugelemente, deren Achsen in etwa der gleichen Ebene wie diejenige der Membran liegen, mit dem
Tragkörper verbunden ist, und mit einer Vorrichtung zur Veränderung der Lage der Achsen der
Zugelemente gegenüber derjenigen der Übartragungsstan."*:,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Querstfiek (11)
und der Stange (8) mittels eines biegsamen Elementes (13) hergestellt ist und die Vorrichtung
zur Veränderung der Achslagen der Zugelemente (14) gegenüber derjenigen der Stange (8) im
Querstück (11) eingebaute, gegen die Stange (8) verstellbare Anschläge (17,18/enthält.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Element (13) die Gestalt
eines die Stange (8) umfassenden dünnwandigen Zylinders auVeist, der an dem einen Ende mit der
Stange (8) und an dem anderen mit dem Querstück (11) fest verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der dünnwarv.ge Zylinder (13) einander diametral gegenüberliegende Löcher (19)
aufweist, deren Achsen in der Ebene der Zugelemente (14) liegen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (17, 18) im
Querstück (11) in Gestalt von senkrecht zur Achse der Stange (8) und jeweils gegeneinander gerichteten Schrauben ausgeführt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Querstück (11) als Flansch
mit Zentralbohrung (12) gestaltet ist, wobei der Durchmesser der Bohrung (12) denjenigen der
Stange (8) etwas übertrifft.
6. Einrichtung nach Anspruch 2 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
dünnwandige Zylinder (13) und der Flansch (11) in einem Stück ausgeführt sind.
7. Einrichtung nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (14) als
Rundstäbe ausgebildet sind.
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