DE2537633A1 - Kompensationsdruckmesser, bei dem der kompensationsdruck durch erhitzen einer fluessigkeit erzeugt wird - Google Patents

Description

• Kompenationsdruckmesser für Medien beliebiger Art, insbesondere für aggresive, korrodierrende, erodierende und zähflüssige Medien, bei dem der Kompensationsdruck durch Erhitzen einer Flüssig-Keit erzeugt wird tei Druckmessungen eine Mediums,das wegen seiner Eingenschaften die Einschaltung einer Trennmebran zwischen Medium und druckempfindliches Meßelement notwendig macht,ist es erwünscht oder notwendig,eine Trennmembran mit erheblicher Wandstärke oder kleinem Durchmesser und daher verhältnismäßig großer Steifheit zu verwenden.
• Wenn es sich dabei um ein Medium mit hoher Temperatur, z.B.Kunststoffschmelzen, handelt, ist eine möglichst große Temperaturunpfindlichkeit des druckempfindlichen Meßelemntes erwünscht.
• Eine genaue, von den elastischen Eigenschaften und der Steifheit der Trennmembran weitgehend unabhängige DrucKmessung kann erhalten, wenn man den auf der einen Seite der Membran wirkenden zu messenden Druck durch eine auf die andere Seite der Membran wirkendewdem Produkt aus effektiver Membranfläche und @@ wessendem Druck gleiche Kraft kompensiert, die, z.B. durch einen tempel, auf die Trennmembran übertragen wird.
• Diese Kraft kann man durch einen Druck erzeugen,der sehr viel niedriger als der zu meßende Druck ist, wenn man den "Kompensationsdruck"auf eine entsprechendgroße Membran wirken läßt r die die so erzeugte "kompensationskraft" über den mit ihr kraftschlüssig verbundenen Stempel auf die Trennmembran überträgt.
• in der Praxis wird man den Kompensationsdruck durch einen Regler, dessen Meßfühler die Stellung der Trenmnembran oder des mit ihr verbundenen Stempels abtastet'automatisch so einstellen lassen, daß die Membran in ihrer Ausgangslage verbleibt.
• Nach diesem Prinzip arbeitende Druckmeßgeräte sind Allgemeingut der Technik. Bei ihrer Anwendung in der Praxis für die Messung hoher Drücke braucht man jedoch unverhältnismäßig große Membranen oder nur selten verfügbare hohe Eingangsdrücke für uen Kompensationsdruckregler.
• In der vorgelegten Patentanmeldung wird daher eine Methode vorgeachlagentdiesen Reglereingangsdruck in einfacher Weise im Druckrneßgerät selbst zu erzeugen durch Erhitzen einer eeigneten Flüssigkeit in einer Membrandose spezieller Bauform, wobei die Wärmeausdehnung oder der Dampfdruck der Flüssigkeit den benötgten Reglereingangsdruck liefern.Der Kompensationsdruck wird durch Regelung der Leistung der elektrischen Hizung'mit der die Flüssigkeit in der Membrandose erhitzt wird, in Abhängigkeit von der Stellung der Trennmembran bzw. des Stempels inner oben besohribenen Weise auf den benötigten Wert eingestellt.
• Wird bei einem wie beschrieben aufgebauten"MeBkopf"der Dampfdruck der erhitzten Flüssigkeit zur Erzeugung des Kompensationsdruckes benutzt und ene Flüssigkeit mit entsprechender Dampfdruckkurve gewählt, lassen sich leicht Meßköpfe mit einer oft erwünschten hohen zulässigen Arbeitstemperatur herstellen, weil dann Volumenäderungen der Flüssigkeit in der Membrandose und in der Druckübertragungsleitung zum Druckanzeiger keinen Einfluß auf die Druckanzeige haben.
• Eine für dieses Meßverfahren sehr geeignete Flüssigkeit ist entgastes destilliertes Wasser.
• Eine Möglichkeit für die technische Ausführung des oben beschriebenen Druckmeßprinzips ist in der Anlage 1, Fig. 1 schematisch dargestellt.Ihre für das Arbeitsprinzip wesentlichen Bestandteile werden im folgenden beschrieoen: Das Medium, dessen Druck gemessen werden soll,befindet sigh in dem Volumen V,z.B. einer Rohrleitung. Der Druck wirkt über die Drennmembran M'den Übertragungastempel St und den hohlen Stehbolzen Bo auf den mit der Balgmembran BM verbündenen Boden Bu.
• Die Balgmembran ist oben durch einen Deckel D abgeschlossen und bildet dadurch einen abgeschlossenen Raum mit beweglichen Wanden'eine "Membrandose", die durch die Kapillarrohrleitung Rk mit dem Druckmeßgerät Mp verbunden ist'Die Kapillarrohrleitung enthält ein durch den KrUmmer E angedeutetes elastisches Glied.
• Mit dem Deckel D ist ein zylindrischer Stellt Z fest verbunden.
• Die Membrandose ist zum größten Teil mit der Flüssigkeit r] gefüllt. Der flüssigkeitsfreie Raum Dr sowie der Anfang der Kapillarleitung Rk enthält Flüssigkeitsdampf.Der Dampfdurck der Flüssigkeit ändert sich mit ihrer Temperatur,die durch Nufuhr von elektrischer Energie von der Spannungsquelle Q über den einstellbaren isolierten Kontaktstift S,den Hebel H und das Metallgehäuse einerseita,die druckdichte und temperaturfest isolierte Durchführung 1 andererseits mit dem Iieizwiderstand W verbunden ist.
• Im einzelnen ist die Arbeitsweise der Vorrichtung wie folgt: beim Auftreten eines Druckes im Volumen V wirkteine Kraft über die trennmembran M auf den Stempel St.Dieser bewegt sich gegen die verhältnismäßig kleine Kraft des federnden Trägers T der Spannsahrabe Sp, die für einen dauernden Kraftschluß zwis en des Stempel St und der Trennmembran ä sorgt,indem Sie auf den mit einem Zylinder-stift L2 gelenkig mit dem Stempel St verbundenen Hebel H drückt, geringfügig aufwärts, schließt den Heizstromkreis über den Hebel II und den Kontaktstift S und drückt gleichzeitig den; tylindrischen Stft Z gegen den in zwei Bohrungen B des Gehäuses gelagerten federnden Balken B.
• Sobald die Flüssigkeit Fl genügend erwärmt ist und der steigende Dampfdruck ausreicht, um die Trennmembran M in ihre husgangslage zurückzudrrücken und den Kontakt am Kontalctstift S zu öffnen, wird der Heizstrom unterbrochen; die Flüssigkeit kühlt sich ab und der Dampfdruck sinkt bis der u messende Druck über den Stempel und den Hebel II den Kontakt wieder schließt.Die Trnnmembran wird in dieser Weise auf ihre Ausgangslage (Nullage) eingeregelt.
• Der sich im Druckraum Dr der Membrandose einstellende Druck und damit die Anzeige des mit dem Druckraum verbundenen Druckanzeigers NP ist dem zu messenden Druck im Volumen V proportional und damit ein Maß für diesen Druck.
• Sollte die Heizung oder die Regeleinrichtung versagen oder die Membrandose undicht werden, so legt sich bei zu kleinem oder verschwindendem Kompensationsdruck der Stehbolzen Bo an den Deckel D an. Die auf den Stempel St wirkende Kraft biegt den Federbalken F proportional dieser Kraft in einem für die Trennmembran unschädlichen Maße durch Durch Abtasten des Lage des Endes des Hebels H mit eirr Längenmeßeinrichtung, z.B. mit einer eingebauten Meßuhr FL in der aus Fig. 1 der Anl. 1 ersichtlichen Weise läßt sich das Arbeiten der Kompensationseinrichtung und die Stellung der Trennmembran kontrollieren.Ferner kann man an der Meßuhr DruckstUßetdenen der Kompensationsdruck wegen der Kompressibilität des Flüssigkeitsdampfes nicht zu folgen vermag,ablesen.Sehließlich gibt die Meßuhr beim Ausbleiben des Kompensationsdruckes den zu messenden Druck annähernd richtig wieder,sodaß ein Notbetrieb der von des Kompensationsdruckmesser kontrollierten Apparatur möglich ist.
• Sollte der kompensationsdruck infolge Versagens der Regeleinrichtung auf einen durch Begrenzung der elektrischen Heizleistung fest eingestellten EWohstwert ansteigenso wird die Auslenkung der lranncembran N in Richtung fallenden Druckes im Volumen T durch einen entsprechend dimensionierten Anschlag ring A oder eine in anderer Weise auf den Stempel St wirkende orrichtung zur Hubbegrenzung auf ein zulässiges Maß begrenzt.
• Eine behelfsmäßige Druokmessung mit Hilfe der Meßuhr ist in diesem 2alle nicht möglich.Der Fehler macht sich durch tiberschreiten des Meßbereichs an der Anzeige des Meßdruckanzeigers MP bemerkbar.

Claims (7)

1. Patentansprüche

   Kompensationsdruckmesser, insbesonder für die Messung von höheren Drücken unter Verwenaung einer Trennmembran,die eine erhebliche Steifheit habe, kann, zur AL-schirmung des eingentlichen Druckmessvorrichtung gegen den Meßlingtbei dem die Stellung der Meßmembran abgetastet und mittels eine von einer mit der Abtastvorrichtung gesteuerten automatischen Regeleinrichtung erzeugten Kompensationsdruckes und einer von ihm beaufschlagten entsprechend dimensionierten Membran eine Kompensationskraft erzeugt wird, die mit einem Druckstempel auf die itrennmembran übertragen und von der Regeleinrichtung so eingeregelt wird,daß die Trennmembran in inrer Ausgangslage verbleibt,wobei der hierfür nötige Kompensationsdruck dem zu messenden Druck proportional ist und damit ein Maß für ihn darstellt, gekennzeichnet dadurch,daß der Kompensationsdruck durch die Wärmeausdehnung oder den Dampfdruck einer in einem durch bewegliche Wände abgeschlossenen Raum befindliche Flüssigkeit,die durch elektrische energie erhitzt wird,erzet wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Raum, in dem der Kompensationsdruck erzeugt wird, zwei bewegliche Wände hat, von denen die eine sich bei steigendem Kompensat-ionsdruck auf den zur Übertragung der Kompensati or;kraft dienenuen Dteuipe] zu bewegt, während die ander ihr gegenüberliegende Wand sich i entgegengesetzter Richtung bewegt.
3. 3. forrichtung nach Anspruch 1 u.2 gekennzeichnet dadurch, daß die Membrandose leicht beweglich aufgehängt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 a. 3,gekennzeicnnet dadurch,daß sich ihre obere bewegliche Wand nach Erreichen eines bestimmten niedrigen Anfangswertes des Kompemsationadruckes an eine senkrecht zum Kraftübertragungsstempel gelagert Balkenfeder anlegt und sich von dem stehbolzen abhebt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2,u.3 gekennzeichnet dadurch, daß die untere bewegliche Wand der Membrandose einen hotllen,in das innere der Membrandose hineinragenden otenbolzen trägt,dessen Boden zur kippfreien Lagerung des Kraftübertragungsstempels in der itähe der oberen beweglichen Wand dient.
6. 6. Vorrtohtung nach Anspruch 1,2,3,4u.5 gekennzeichnet dadurohwdaß die Länge des Stehbolzens so bemessen ist daß bei zu kleinem oder verschwindendem Kompensationsdruck der nicht kompensierte Teil der von der Trennmembran auf den Stempel Ubertragenen Kraft bzw.diese gesamte Kraft über den Stehbolzen und die bewegliche Wand der auf die Balkenfeder übertragen wird,deren mit einer Längenmeßeinrichtung abgetasteteteDurchbiegung ein Maß für zu messendes Druckstöße bzw.den gesamten zu messenden Druck ergibt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1,2,3 ,4,5 u.6 gekenzeichnet dadurch, daß die Begrenzung der Durchbiegung der Trennmembran durch die beim Durohbiegen des Federbalkens erzeugte Gegenkraft eine Beschädigung der Trenumembran und den gesamten Druckmeßeinrichtung verhindert &. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als erhitzte Flüssigkeit wasser, in der Regel entgastes destiiliertes Wasser,benutst wird.