DE2428634C3 - Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines MeBelementes aus einem Druckraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes aus einem DrUckraurn, 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 rr.'.t einer Vorrichtung zur Veränderung der Lage der Achsen der Zugelemente gegenüber derjenigen der Übertragungs-Stange, 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 problematisrh. 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 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 werden muß, wodurch es schwierig ist. die Unveränderlichkeit der Lage des Hebelsystems der Vorrichtung in bezug auf den statischen Druck /u 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 eint:s biegsamen Elementes hergestellt ist und die Vorrichtung zur Veränderung der Achslagen der Zugelemente gegenüber derjenigen der

Stange im Qüerstück eingebaute, gegeil 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, aufweU

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 ausgebildet ι ο

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 is Achslagen-Einstellung der Zugelemente gekennzeichnet, so daß nur eine unbedeutende I !ngenauigkeit der Messungen bei Veränderungen des statischen Druckes des Mediums, in welchem das Elemen: gerade arbeitet, auch in einem größeren Bereich (z. B. von 0 bis 400 kp/cm²) gegeben ist. E.n anderer Vorteil der Einrichtung besteht in einer hohen Stabilität der Achslagen-Einsteilung für inre Zugelemente 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 Vorrichtung zur Veränderung ihrer Achslage eng beieinanderliegen, sowie den geringen Abmessungen des zylindrischen Tragkörpers läßt sich die Einrichtung auch gui in kompakt gebauten kleinen Geräten einsetzen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F1 g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Obertragung der Bewegung eines Meßelementes in Verbindung mit einem 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 %. 2,

Fig.4 den Teil A gemäß Fig. I, in dem sich die Anschläge in einer der Endstellungen befinden.

Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines MeQelementes aus einem Druckraum, welches hier ein Druckgefälle aufnimmt, enthält einen Tragkörper 1 in Gestalt einer zylindrischen Nabe 2 mit einem Flansch 3, der einen zylindrischen Ansatz 4 an der Stirn aufweist. Eine Bohrung 5 im Tragkörper 1 ist mit einer Memb-an 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 Einrichtung eine durch die Bohrung 5 im Tragkörper 1 und durch die Membran 6 in ihrem Zentrum hindurchgehende Stange 8, wobei die Stange 8 und diö Membran 6 druckfest, hier durch 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 Druckra'Jmes ist ein Querstück 11, hier in Gestalt eines Flansches (11) -mit Zentralbohrung 12 angeordnet, wobei die Bohrung 12 zur Durchführung der Stange 8, und zwar unter Beibehaltung eines Spiels aufgrund einer Durchmesserdifferenz 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 11 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 (11) 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 Zugelemente 14 in etwa der gleichen Ebene wie diejenige der Me.iOran 6 liegen. Zur Veränderung der Achslage der Zügelemcnte 14 ist eine Vorrichtung vorgesehen, nämlich verstellbare Anschläge 17, 18 in Gestalt einander diametral gegenüberliegender und jeweils in entgegengesetzter Richtung gegen d:i Stange 8 arbeitender Schrauben (17 und 18) im Flansch (11).

Die verstellbaren Anschläge 17, 18 können auch als Keile ausgebildet werden. Jedoch ist die Ausführung als Schrauben konstruktiv einfacher.

Zur Herabsetzung der Biegesteifigkeit des dünnwandigen Zylinders (13) bei einer Versetzung des Flansches (11) gegen die Stange 8 sind im dünnwandigen Zylinder (13) einander diametral gegenüberliegende Aussparungen 19 (Fig. 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 Zuführung 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 verbanden, hier als ein Federband a'isg'.iiilirt. das einerseits am Zentrum der Membran 20 angeschweißt, andererseits mittels einer Schraube 27 an der Stirn der Stangv. 8 befestigt ist.

Fig. 3 zeigt den Schnitt IM-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 dieser Ebene stehen.

Fig.4 zeigt defl Teil A gemäß Fig. I, bei dem die Anschläge 17, 18 (Schrauben) sich in einer der Arbeitsendstellungen befinden.

Die Arbeitsweise der Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes äüs einem Druckraum ist die folgende. Die Bewegung eines Meßelemen' tes, der Membran 20 (Fi g. 1), welche unter Einwirkung einer Differenz der in die Kammer 22 und 23 durch die

Bohrungen 24 und 25 gegebenen Drücke eintritt, überträgt sich über das biegsame Koppelelement 26 auf das sich im Bereich eines statischen Druckes befindende Ende 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 Meßelerrientes (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 Außenende der Stange 8, das Ende jenseits der Membran 6, außerhalb der Zone 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 S 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 Übertragung des Weges der Membran 20 vorliegt. Uni die diesbezügliche Ungenauigkeit auszugleichen, verstellt man die Schrauben (17 und 18) gegenüber der Stange 8. wobei der Flansch (11) sich aufgrund der Nachgiebigkeit des dünnwandigen Zylinders (13) schräg zu der Stange 8, wie in Fig.4 gezeigt stellt. Die Achsen der Zugelemente 14 (Fig.2) ändern ihre Lage, und die Drehachse für die Stange 8 wird dadurch bei Übertragung der Bewegung eines Meßelementes im Druckraum auch anders liegen.

Die Eichung der Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelementes erfolgt durch Verstellung der Schrauben (17 und 18) bei gleichen Drücken in den Kammern 22 und 23. Es wird eine solche Achsenlage für die Zugelemente 14 angestrebt, bei der die Drehachse der Stange 8 durch den Angriffspunkt der Druckkraft an der Membran 6 gehl bzw. das Ausgangsende der Statige 8 bewegungslos bleibt. In diesem FaM wird die Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Meßelemenles unabhängig vom statischen Druck sein und somit eine größere Genauigkeit bei Übertragung der Bewegung eines Meßelemenles Zeigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

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 Übertragungsstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Querstück (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, dau das biegsame Element (13) die Gestalt eines die Stange (8) umfass -nden dünnwandigen Zylinders aufweist, der .·>η dem einen Ende mit der Stange (8) und an dem anderer mit dem Querstück (11) fest verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige 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) in) 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 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (14) als Rundstäbe ausgebildet sind.