DE2429137A1

DE2429137A1 - Pneumatischer geber fuer waermetechnische kenngroessen

Info

Publication number: DE2429137A1
Application number: DE2429137A
Authority: DE
Inventors: Jury Markowitsch Brodkin; Albert Yakowlewitsch Jurowsky; Gennady Samuilowitsch Selenko
Original assignee: GNII TEPLOENERGETITSCHESKOWO P
Current assignee: GNII TEPLOENERGETITSCHESKOWO P
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1974-06-18
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FI61359B; US3939712A; GB1453878A; CS172030B1; FR2233613A1; HU172947B; FI61359C; DE2429137C3; FR2233613B1; IN139677B; FI184574A; SU508123A1; DE2429137B2; DD116903A1

Description

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Dip.-Ing. R. BEETZ sen 0IpMn K

9/. OQ 1 ^T

530-22.786Ρ 18. 6. 1974

Gosudarstvenny Nauchno-Issledovatelsky Institut Teploenergeticheskogo Pr iboro str oeni a, Moskau (UdSSR)

Pneumatischer Geber für wärmetechnische Kenngrößen

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Gerätebau, insbesondere einen pneumatischen Geber für wärmetechnische Kenngrößen, beispielsweise Druck^ef alle.

Ein bekannter pneumatischer Geber für wärmetechnische Kenngrößen enthält einen Träger, einen Fühler, der die betreffende wärmetechnische Kenngröße aufnimmt und in eine Kraft umformt, einen pneumatischen Umformer für die Kraft, der am Träger angebaut ist und über eine Hebelübersetzung mit dem Fühler in Verbindung steht, ein Düse-Prallplatte-System, ein Wellrohr, einen Nullsteller, der mit der Hebel-

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übersetzung gekoppelt ist, und einen pneumatischen Verstärker, dessen Steuerkanal mit der Düse und dessen Ausgangskanal mit dem Wellrohr und dem Geberausgang pneumatisch verbunden sind (GB-PS 790 294).

Bei dem bekannten Geber haben die Schwankungen der Umgebungslufttemperatur, Einwirkungen von Außenkräften und Vibrationen zusätzliche Fehler zur Folge.

Weitgehend sind diese Fehler auf die Konstruktion des Gebers zurückzuführen, nämlich auf den Umstand, daß ein die Düse, das Wellrohr, die Hebelübersetzung und den Nullsteller tragender Ansatz am Gehäuse fliegend angebolzt wird bzw. ein Biegemoment an diesem entsteht, das sich mit schwankender Umgebungslufttemperatur ändert.

Darüber hinaus werden zusätzliche Fehler dadurch verursacht, daß die Düse, das Wellrohr und der Nullsteller unterschiedlich fest am Ansatz sitzen, weshalb gegenseitige Versetzungen bei Einwirkungen von Außenkräften und Schwankungen der Umg ebung slufttem per atur auftreten.

Das Vorhandensein des Zweihebelwerkes mit Unwuchten, das nicht fest sitzt und daher seine Stellung unter Einfluß von Vibrationen und Schrägstellungen des Gebers verändert, trägt dazu bei, daß noch weitere Fehler entstehen.

Außerdem erschwert die Art, wie die Elemente des Düse-Prallplatte-Systems, das Wellrohr, die Hebelübersetzung und der Nullsteller unter- bzw. angebracht werden, die Eichung und Reparatur des Gebers.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geber für wärmetechnische Kenngrößen mit einer größeren Unabhängigkeit des pneumatischen Ausgangssignals von Schwankungen der Umgebungslufttempera-

tür, Einwirkungen von Außenkräften und Vibrationen zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein pneumatischer Geber für wärmetechnische Kenngrößen mit einem Gehäuse, das eine Bohrung aufweist, durch welche ein zweiarmiger Hebel frei derart durchgesteckt ist, daß der eine Arm innerhalb, der andere außerhalb des Gehäuses liegt, einem im Gehäuse untergebrachten, mit dem erstgenannten Hebelarm gekoppelten Fühler für die wärme- - technische Kenngröße, einem pneumatisch mit dem Eingangskanal eines pneumatischen Verstärkers verbundenen Düse-Prallplatte-System, dem pneumatischen Verstärker selbst, der außer dem Eingangskanal noch einen Hilfsluftkanal und einen Kanal für das pneumatische Ausgangssignal aufweist, als Ausgang des pneumatischen Gebers, einen Nullsteller und einem mit dem Verstärker pneumatisch verbundenen, mit dem letztgenannten Hebelarm wie das Düse-Prallplatte-System gekoppelten Wellrohr, mit dem Kennzeichen, daß der erstgenannte Arm des Hebels in die Bohrung des Gehäuses durch eine am Gehäuse befestigte und eine Lagerung für den Hebel tragende Buchse hindurchgeführt ist, ein geschlitzter Klotz außerhalb des Gehäuses an der Buchse fest gelagert ist, an gegenüberliegenden Seiten des Klotzes zwei bügelartige, d.h. jeweils zwei Äste und einen Rücken aufweisende Bleche in Ebenen parallel zu derjenigen, in welcher der Hebel wippt, liegend mit dem Rücken längs des Hebels befestigt sind und zwischen den bügelartigen Blechen Querbalken angebracht sind, deren erster das Düse-Prallplatte-System, deren zweiter das Wellrohr' und deren dritter den Nullsteller trägt.

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Vorteilhaft ist, die Hebellagerung in Gestalt einer die Buchsenbohrung überdeckenden und am Rand durchgehend befestigten Membran und zweier jeweils mit dem einen Ende am Hebel, mit dem anderen an der Buchse befestigten und damit das Wippen des Hebels auf nur eine Ebene (nämlich die der Zeichnung) einschränkenden Zugelemente auszuführen .

Zweckmäßig ist, den Nullsteller in Gestalt einer zylindrischen Feder auszuführen, deren eines Ende am Hebel und deren anderes Ende an einer Gewindebuchse auf einer Leitspindel derart befestigt sind, daß sich die Federspannung beim Drehen an der im Querbalken eingebauten Leitspindel ändert.

Wünschenswert ist, das Wellrohr mit dem einen Ende an einer im Querbalken eingepreßten Buchse mit einem das Innere des Wellrohres mit dem Kanal für das pneumatische Ausgangssignal des Verstärkers verbindenden Kanal und mit dem anderen Ende an einem mit dem Hebel gekoppelten Ring zu befestigen, wobei der Querbalken samt dem Wellrohr und dem Ring längs des Hebels verstellbar sein soll.

Möglich ist, am Gebergehäuse eine Platte zu befestigen, auf die dann eine Kappe aufgesetzt wird.

Im folgenden wird ein Geber für Druckdifferenzen als Ausführungsbeispiel des pneumatischen Gebers für wärmetechnische Kenngrößen gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; darin zeigen:

Fig. 1 den pneumatischen Geber für wärmetechnische Kenngrößen gemäß der Erfindung im Längsschnitt, *

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Fig. 2 den Schnitt Π-ΙΙ gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt Π-Ι-ΙΠ gemäß Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV gemäß Fig. 1, und

Fig. 5 den Schnitt V-V gemäß Fig. 1.

Nach Fig. 1 enthält der pneumatische Geber für wärmetechnische Kenngrößen, hier ein Druckdifferenzengeber, ein Gehäuse 1 mit einer in diesem eingeschweißten Buchse 2. Durch die Bohrung 3 der Buchse 2 ist ins Gehäuse 1 der eine Arm 4 eines zweiarmigen Hebels 5 frei durchgesteckt. Der andere Arm 6 des Hebels 5 befindet sich außerhalb des Gehäuses 1. Die Lagerung für den Hebel 5 hat hier die Gestalt einer Membran 7, die die Bohrung 3 der Buchse 2 überdeckt und am Rand durchgehend mit der Buchse 2 druckfest verbunden ist. Dabei geht der Hebel 5 durch die Membran 7 hindurch und ist mit dieser druckfest verbunden.

Zwei jeweils mit dem einen Ende am Arm 6 des Hebels 5, mit dem anderen an der Buchse 2 befestigte elastische Zugelemente 8 schränken das Kippen des Hebels 5 auf nur eine Ebene, nämlich die der Zeichnung ein.

Der ./.-.in 4 des Hebels 5 ist über einen Stift 10 in einer Stange 11, die die biegesteifen Zentren zweier am Rand durchgäiend mit dem Gehäuse 1 druckfest verschweißten Membranen 9 und 9¹ starr miteinander verbindet, mit den erwähnten Membranen gekoppelt.

Der Hohlraum 12, begrenzt von den Membranen 7, 9 und 9', ist

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mit einer Flüssigkeit, z. B. Polyäthylensiloxan, gefüllt. Die Membranen 9 und 9¹ sind mit Flanschen 13 und 14 abgedeckt, mit Fluorplastenringen 15 abgedichtet und schließen zusammen mit den Flanschen 13 und 14 Kammern 16 und 17 ein, an denen (über Anschlüsse 18 und 19) die Drücke des zu überwachenden Mediums anliegen.

Der Arm 6 des Hebels 5, der sich außerhalb des Gehäuses 1 befindet, ist mit einem von einem Querbalken 21 getragenen Düse-Prallplatte-System 20, einem an einem anderen Querbalken 23 angebrachten Wellrohr 22 und einem an einem dritten Querbalken 25 angebauten Nullsteller 24 gekoppelt.

Die Querbalken 21, 23 und 25 sind zwischen zwei bügelartigen, d. h. jeweils einen Rücken 27 und zwei Äste 28 und 29 aufweisenden Blechen 26 befestigt.

Nach Fig. 2 sind die bügelartigen Bleche 26 an gegenüberliegenden Seiten eines geschlitzten Klotzes 30 angesetzt, der an der Buchse 2 mittels einer Schraube 31 befestigt ist. Der Klotz 30 (Fig. l) sitzt an der Buchse 2 derart, daß die bügelartigen Bleche 26 in Ebenen zu liegen kommen, die parallel zu derjenigen verlaufen, in welcher der Hebel 5 wippt, und ihre Rücken 27 längs des Hebels 5 gerichtet sind. In den Rückenteilen 27 der bügelartigen Bleche 26 ist je ein Langloch 32 zur Aufnahme des Querbalkens 23 samt dem Wellrohr 22 vorgesehen, der in den Langlöchern bei der Eichung des Gebers verstellt wird.

Nach Fig. 3 besteht das Düse-Prallplatte-System 20 aus einer Düse 33 lind einer Prallplatte 34, welche am Querbalken 21 angebaut

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sind. Die Prallplatte 34 liegt stets an einer Anschlag schraube 35 im Hebel 5 an, so daß sie sich der Düse 33 nähern bzw. von dieser entfernen kann, indem sie das Wippen des Hebels 5 mitmacht.

Nach Fig. 4 ist das eine Abschlußstück 36 des Wellrohres 22 auf einer im Querbalken 23 befestigten Buchse 37 frei aufgesteckt und mit einem Gummiring 38 abgedichtet. Die Buchse 37 weist einen Kanal 39 auf, über welchen der pneumatische Druck am Wellrohr 22 anliegt. Das andere Abschlußstück 40 des Wellrohres 22 weist einen Gewindeansatz 41 auf, der in einen den Hebel 5 umfassenden Ring 42 eingeschraubt ist. Dabei berühren sich die Stirnfläche des Ansatzes 41 und die zylindrische Fläche des Hebels 5, so daß der Ring 42 auf dem Hebel 5 festgestellt wird.

Nach Fig. 5 ist der Nullsteller 24 mit einer Leitspindel 43 versehen, die in eine Bohrung des Querbalkens 25 eingesteckt ist, an welchem sie mit ihrem Bund 44 anschlägt. Der Bund 44 liegt am Querbalken 25 stets unter Einfluß einer Plattenfeder 45 fest an, deren eines Ende mittels einer Schraube 46 am Querbalken 25 befestigt ist, während deren anderes Ende in Richtung der Anpreßkraft aufgebogen ist und in eine Eindrehung 47 in der zylindrischen Fläche der Leitspindel 43 eingreift.

Im Bereich des Gewindes der Leitspindel 43 sitzt auf dieser eine Gewindebuchse 48 mit Flansch 49. Außen weist der Flansch 49 eine Rille 50 auf, in der die Endwindung einer zylindrischen Schraubenfeder 51 mit Übermaßpassung liegt.

Das gegenüberliegende Ende der Feder 51 ist in der Bohrung einer

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mit dem Hebel 5 verbundenen Gewindebuchse 52 befestigt.

Ein pneumatischer Verstärker 53 (Fig. l) ist auf einer Platte 54 montiert, die am Flansch 13 befestigt ist. Der pneumatische Verstärker 53 weist Anschlüsse (in Fig. 1 nicht gezeigt) für die Hilfsluft und den Kanal des pneumatischen Ausgangssignals des Gebers auf.

Ein Stutzen 55 am Verstärker 53, ein Rohr 56 und ein Stutzen 57 am Querbalken 23 dienen der Verbindung des Kanals für das pneumatische Ausgangssignal des Verstärkers 53 mit dem Innenraum des Wellrohrs 22.

Ein anderes Rohr 58 verbindet den Steuerkanal des pneumatischen Verstärkers 53 mit der Düse 33.

Der Geber ist mit einer Kappe 59 abgedeckt, in der ein den Zugang zum Nullsteller 24 freigebendes Loch 60 vorgesehen ist. Das Loch 60 ist mit einem zylindrischen Deckel 61 abgedeckt, der wiederum ein Loch 62, das außermittig angeordnet ist, aufweist. Der Deckel 61 sitzt auf einer Scheibe 63, auf der man ihn verdrehen und so das Loch 60 zudecken kann.

In den Flanschen 13 und 14 sind Verschlußschrauben 64 bzw. 65 zum Ablassen des Kondensats bzw. zur Entlüftung vorgesehen, wobei die Verschlußschrauben 65 mit Nadelventilen 66 versehen sind.

Die Funktion des Druckdifferenzgebers läßt sich wie folgt erläutern:

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Wenn der Hilfsluftdruck am pneumatischen Verstärker 53 anliegt und die zu überwachenden Drücke an den Membranen 9 und 9' gleichgroß sind, stellt sich am Ausgang des Gebers und im Wellrohr 22 das Ausgangssignal mit einem bestimmten Anfangswert ein, der durch Verstellung der Prallplatte 34 gegen die Düsenbohrungskante der Düse 33 verändert werden kann.

Die Anfangsstellung der Prallplatte 34 zu der Düse 33 wird verändert, indem man die Feder 51 durch Drehen an der Leitspindel 43 neu vorspannt. Durch Verstellung der Anschlagschraube 35 kann ein Kraftschluß zwischen dem Arm 4 des Hebels 5 und dem Stift 10 hergestellt werden.

Der größere der beiden zu überwachenden Drücke liegt über den Anschluß 19 im Flansch 14 an der Membran 9' an. Der kleinere der beiden Drücke wird über den Anschluß 18 im Flansch 13 an der Membran 9 wirksam. Die Membranen 9 und 9' formen die entsprechenden Drücke in diesen proportionale Kräfte um, die über die gemeinsame Achse der Membranen 9, 9' und längs der Stange 11 entgegengesetzt wirken. Die Resultierende - die Kräftedifferenz - überträgt sich über den Stift 10 auf den Hebel 5, der dann um einen bestimmten Winkel zur Drehachse schwenkt, wobei die Drehachse mit der Schnittlinie der Ebene der abdichtenden Membran 7 und derjenigen der beiden elastischen Zugelemente 8 gegeben ist.

Dabei läuft die Prallplatte 34 der Anschlagschraube 35 im Hebel 5 nach und nähert sich der Stirn der Düse 33. Dann steigt der Druck im Steuerkanal des pneumatischen Verstärkers 53 bzw. derjenige am Ausgang des Gebers und im Wellrohr 22 an.

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So entstehen am Hebel 5 zwei entgegengesetzte Momente zu dessen Drehachse: das eine aus der zu überwachenden Differenz der Drükke in den Kammern 16 und 17, das andere aus dem Druck im Wellrohr 22. Bei Gleichheit der wirkenden Momente tritt der Druck im Wellrohr 22 bzw. am Geberausgang als Maß für die zu überwachende Druckdifferenz auf.

Die Eichung des Gebers auf den Normal- oder Solländerungsbereich des pneumatischen Ausgangssignals hin erfolgt durch Verstellen des Wellrohrs 22 gegen die Drehachse des Hebels 5. Zu diesem Zweck hat man die Befestigungsschrauben am Querbalken 23 und den Gewindeansatz 41 zu lockern. Dann können der Ring 42 und der Querbalken 23 längs des Hebels- 5 ungehindert in eine neue Stellung gebracht und erneut festgestellt werden.

Indem man das Wellrohr 22 durch ein Wellrohr mit einer anderen wirksamen Fläche ersetzt, kann man den Einstellbereich für den pneumatischen Geber weitgehend verändern.

Der pneumatische Geber für wärmetechnische Kenngrößen bietet trotz seines einfachen und übersichtlichen Aufbaus meßtechnische und betriebsmäßige Vorteile, zu welchen u. a. die Vibrationsfestigkeit und die nur indirekte Abhängigkeit des pneumatischen Ausgangssignals von äußeren Krafteinwirkungen und der Umgebungslufttemperatur zählen.

Der pneumatische Geber kann in verschiedenen Meß-, Regel- und Steuersystemen als Erfassungsmittel für wärmetechnische Kenngrößen gut verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1.YPneumatischer Geber für wärmetechnische Kenngrößen mit einem Gehäuse, das eine Bohrung aufweist, durch welche ein zweiarmiger Hebel frei derart durchgesteckt ist, daß der eine Arm innerhalb, der andere außerhalb des Gehäuses liegt, einem im Gehäuse untergebrachten, mit dem erstgenannten Hebelarm gekoppelten Fühler für die wärmetechnische Kenngröße, einem pneumatisch mit dem Eingangskanal eines pneumatischen Verstärkers verbundenen Düse-Prallplatte-System, dem pneumatischen Verstärker selbst, der außer dem Eingangskanal noch einen Hilfsluftkanal und einen Kanal für das pneumatische Ausgangssignal aufweist, als Ausgang des pneumatischen Gebers, einem Nullsteller und einem mit dem Verstärker pneumatisch verbundenen, mit dem letztgenannten Hebelarm wie das Düse-Prallplatte-System gekoppelten Wellrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der erstgenannte Arm (4) des Hebels (5) in die Bohrung des Gehäuses (l) durch eine am Gehäuse (l) befestigte und eine Lagerung für den Hebel (5) tragende Buchse (2) hindurchgeführt ist, ein geschlitzter Klotz (30) außerhalb des Gehäuses (l) an der Buchse (2) fest gelagert ist, an gegenüberliegenden Seiten des Klotzes (30) zwei bügelartige, d. h. jeweils zwei Äste (28) und (29) und einen Rücken (27) aufweisende Bleche (26) in Ebenen parallel zu derjenigen, in welcher der Hebel (5) wippt, liegend mit den Rücken (27) längs des Hebels (5) befestigt sind und zwischen den bügelartigen Blechen (26) Querbalken (21, 23, 25) angebracht sind, deren erster das Düse-Prallplatte-System (20), deren zweiter das Wellrohr (22) und deren dritter den Nullsteller (24) trägt.

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2. Pneumatischer Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung für den Hebel (5) die Gestalt einer die Bohrung (3) der Buchse (2) tiberdeckenden und an deren Rand durchgehend befestigten Membran (7) und zweier jeweils mit dem einen Ende am Hebel (5), mit dem anderen an der Buchse (2) befestigten und damit das Wippen des Hebels (5) auf nur eine Ebene einschränkenden Zugelementen (8) ausgeführt ist.

3. Pneumatischer Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullsteller (24) in Gestalt einer zylindrischen Feder (51) ausgeführt ist, deren eines Ende am Hebel (5) und deren anderes Ende an einer Gewindebuchse (48) auf einer Leitspindel (43) derart befestigt sind, daß sich die Federspannung beim Drehen an der im Querbalken (25) eingebauten Leitspindel (43) ändert.

4. Pneumatischer Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (22) mit dem einen Ende (36) an einer im Querbalken (23) eingepreßten Buchse (37) mit einem das Innere des Wellrohrs (22) mit dem Kanal für das pneumatische Ausgang signal des Verstärkers (53) verbindenden Kanal und mit dem anderen Ende (40) an einem mit dem Hebel (5) gekoppelten Ring (42) befestigt ist, wobei der Querbalken (23) samt dem Wellrohr (22) und dem Ring (42) längs des Hebels (5) während der Gebereichung verstellbar ist.

5. Pneumatischer Geber nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Gebergehäuse (1) eine Platte (54) befestigt ist, auf die eine Kappe (59) aufgesetzt ist.

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