DE2623994C3 - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
- G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
- G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
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Description
Die Erfindung bezieh· sich -uf ein Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer einem
Druck oder einer Druckdifferenz ausgesetzten Membran,
die durch ein starr an ihr befestigtes Verbindungselement mit einem Verstellglied verbunden ist, das in
einer parallel zur Membranebene verlaufenden Ebene und um eine in dieser Ebene liegende, von dem
Verbindungselement entfernte Drehachse schwenkbar angeordnet ist.
Bei einem bekannten Druckdifferenz-Meßgerät dieser Art (DE-AS 11 93 271) ist eine mit dem Differer.;-druck
beaufschlagte Membran über eine Stoßstange mit einem als Obertragungshebel ausgebildeten Verstellglied
verbunden. Die Stoßstange ist dabei in der Membranebene an der Membran befestigt, beispielsweise
angeschweißt Mit dem Übertragungshebel ist die Stoßstange ebenfalls verschweißt. Der Übertragungshebel
ist an einem Ende von einer im Gehäuse des bekannten Meßgerätes gelagerten Blattfeder gehalten
Und führt mit seinem anderen Ende Schwenkbewegungen in einem dem Differenzdruck entsprechenden
Ausmaß aus. Schwierigkeiten können sich bei dem bekannten Differenzdruck-Meßgerät mit der Membran
ergeben, weil diese bei der Schwenkbewegung des Übertragungshebels von der Stoßstange unsymmetrisch
ausgelenkt und dadurch an einzelnen Stellen besonders Stark beansprucht wird.
Bei einem anderen bekannten Druckdifferenz-Meßgerät (DE-OS 23 11733) sind zwei jeweils mit einem
höheren und einem niederen Druck beaufschlagte Membrane über jeweils ein Verbindungselement "mit
einem als Meßfeder wirkenden, federnden Biegerohr verbunden, das mit einem Steuerstab Versehen ist Der
Steiierstab führt unter dem Einfluß einer Druckdifferenz
Um eine fiktive Drehachse eine Schwenkbewegung aus,
wobei infolge der starren Verbindung zwischen dem federnden Biegerohr und den Membranen letztere
ungleichmäßig ausgelenkt wer ien. Dies kann zu einer
Überbeanspruchung an einzelnen Bereichen der Membranen und zu einem vorzeitigen Anlegen der
Membranen an das Membranbett führen, wenn der Abstand zwischen den Membranen und dem Membranbett
klein gewählt ist
Es ist ferner eine Meßzelle für niedrige Absolutdrükke bekannt (DE-GM 19 44518), bei der eine Membran
in der Mitte mit einer Scheibe verschweißt ist Die Scheibe ist über Verbindungsteile mit einer ringförmigen
Feder verbunden, die auf der Rückseite eines die Membran tragenden Flansches befestigt ist Die
ringförmige Feder dient zur Geradführung der Mem-
Id- bran.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckoder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer
von einem Druck oder einer Druckdifferenz beaufschlagten Membran vorzuschlagen, bei dem in konstruktiv
einfacher und zuverlässiger Weise eine ungleichmäßige Auslenkung der Membran bei einem
Verschwenken des Versteiigiiedes vermieden ist
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß das Verbindungselement auf der von dem Verstellglied abgewandten Seite der Membran
außerhalb der Membranebene an der Membran befestigt
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät besteht darin,
daß allein durcb einen aus der Membranebene herausgerückten Befestigungspunkt des Verbindungselementes mit der Membran ungleichmäßige Auslenkungen
der Membran bei einer infolge des Druckes oder Druckdifferenz erfolgenden Schwenkbewegung des
Verstellgliedes vermieden sind. Ein zusätzlicher Aufwand bei der Fertigung des Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerätes
ergibt sich dabei nicht, weil in jedem Fall das Verbindungselement mit der Membran
verbunden werden muß. Infolge der durch die erfindungsgemäße Ausbildung vermiedenen ungleichmäßigen
Auslenkung der Membran ist es möglich, diese in sehr geringem Abstand vom Membranbett zu lagern,
wodurch sich insbesondere bei einem Druckdifferenz-Meßgerät mit ?wei Membranen das Füllvolumen
zwischen den Membranen verhältnismäßig klein halten läßt Dies wiederum hat den Vorteil, daß thermische
Ausdehnungen des Füllvolumens vernachlässigbar werden, und damit Veränderungen der wirksamen Mem-
■50 branfläche und ihre Auswirkungen vermieden sind. Die
Meßgenauigkeit eines erfindungsgemäß ausgebildeten Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerätes ist daher von
Temperaturänderungen weitestgehend unabhängig.
Die aufgeführten Vorteile ergeben sich bei jeder Anbringung des Verbindungselementes auf der von dem
Verstellglied abgewandten Seite der Membran außerhalb der Membranebene. Besonders wirkungsvoll ist die
Befestigung des Verbindungselementes jedoch dann, wenn der Abstand des Befestigungspunktes des
Verbindungselementes an der Membran von der M.embranebene etwa vier Zehntel des Abstandes der
Membranebene von dem Verstellglied beträgt. Bei geringerem oder größerem Abstand des Befestigungspunktes von der Membranebene ist die Wirkung jeweils
etwas geringer.
Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich konstruktiv besonders vorteilhaft anwenden, wenn das Verbin^
dürigsglied an einer aus der Membränebene hefvörste^
tienden Seite eines mit der Membran verbundenen
Mittelteiles befestigt ist
Zur Erläuterung der Erfindung ist in F i g. 1 ein Schnitt
durch ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgeführten Druckdifferenz-Meßgerätes
dargestellt Anhand der Fi g. 2 und 3 ist jeweils mittels eines Schemabildes die Wirkung der Befestigung des
Verbindungselementes an einer Membran bei dem erfindungsgemäßen Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät
gezeigt
Das dargestellte Druckdifferenz-Meßgerät weist unter anderem ein als Meßfeder wirkendes, federndes
Biegerohr 1 auf, das in seinem Innern einen als Verstellglied wirkenden Steuerstab 2 enthält An seinem
inneren Ende 3 ist der Steuerstab 2 mit einer Durchgangsbohrung 4 versehen, in der Verbindungselemente
5 und 6 beispielsweise durch Schweißen befestigt sind. Die Verbindungselemente 5 und 6 sind mit jeweils
einer Membran 7 und 8 über Mittelteile 9 und 10 starr verbunden.
Die Befestigung der Verbindungselemente 5 und 6 an den Membranen 7 und S bzw. den Mittelteilen S und 10
ist starr und beispielsweise durch Schweißen »orgenommen.
Dabei ist die Befestigung jeweils an einem Punkt U bzw. 12 der Mittelteile 9 bzw. 10 erfolgt der in einem
Abstand a von der Membranebene 13 bzw. 14 auf der von dem Steuerstab 2 abgewandten Seite liegt Der
Abstand a ist stets größer als Null zu wählen. Besonders
günstig ist es, wenn der Abstand a vier Zehntel des Abstandes b beträgt, den der Steuerstab 2 von der
Membranebene 13 aufweist
Durch außerhalb der Membranebene 13 liegende Befestigungspunkte 11 bzw. 12 ist erreicht, daß sich bei
einer Schwenkbewegung des Steuerstabes 2 mit seinem Ende 3 um eine fiktive Drehachse 15 ein unsymmetrisches
Auslenken der Membranen 7 und 8 bezüglich ihrer Mittenachse nicht einstellt und es können sich daher die
Membranen 7 und 8 selbst dann nicht einseitig gegen das Membranbett 16 bzw. 17 legen, wenn dieses in
einem verhältnismäßig kleinen Abstand von der Membran \ erläuft
Zur Erläuterung der vorteilhaften Befestigung der Verbindungselemente an außerhalb der Membranebene
liegenden Befestigungspunkten soll auf die F i g. 2 und 3 Bezug genommen werden, in denen jeweils mit gleichen
Bezugszeichen ein Verstellglied 30 dargestellt ist, das
mit seinem mit einem Verbindungselement 31 verbundenen Ende 32 einem Druck auf eine Membran 33
entsprechend geschwenkt ist In Fig.2 ist das
Verbindungselement an einem Mittelteil 34 der Membran 33 auf der dein Verstellglied 30 zugewandten
Seite starr befestigt Dies führt zu einer Durchbiegung des Verbindungselenientes 31, wie es die F i g. 2 zeigt Es
ergibt sich dann eine unsymmetrische Auslenkung der Membran 33, die bei einem kleinen Abstand der
Membran von einem Membranbett zum einseitigen Anlegen der Membran und damit zu Meßfehlern führt
Ist dagegen — wie Fig.3 zeigt — gemäß der
Erfindung das Verbindungselement 31 an einem Befestigungspunkt 35 in einem Abstand a von der
Membranebene auf der von dem Verstellglied 30 abgewandten Seite der Membran 33 angebracht dann
wird ein durch eine Kraft Kf hervorgerufenes Drehmoment durch ein durch eine weitere Kraft Kv
hervorgerufenes weiteres Drehmoment aufgehoben, und die Membran 33 wird nicht einc. .ag ausgelenkt; die
Kraft Kf ist dabei die Kraft die durch -Me Auslenkung
des Verbindungselementes 31 um den Winkel « aufgrund der Schwenkbewegung des Verstellgliedes 30
auftritt während die Kraft Kv die Kraftwirkung des gebogenen und im Befestigungspunkt 35 starr befestigten
Verbindungselementes 31 ist
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Druckdifferenz-Meßgerät werden die Membranen 7 und 8 von unterschiedlichen
Drücken beaufschlagt, die Druckiäumen 18 und 19 über Öffnungen 20 und 21 zugeführt werden. Der
Steuerstab 2 wird daher entsprechend der Druckdifferenz auf die Membranen 7 und 8 um den fiktiven
Drehpunkt 15 von den Verbindungselementen 5 und 6 gedreht so daß das äußere Ende 22 des Steuerstabes 2
um einen Weg verschwenkt wird, der der jeweiligen Druckdifferenz entspricht
Mit der Erfindung wird ein Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer von einem Druck-
oder einer Druckdifferenz beaufschlagten Membran vorgeschlagen, bei dem durch eine Befestigung eines
Vwbindungselementes an einem außerhalb der Membranebene
liegenden Befestigungspunkt einseitige Auslenkungen der Membran vermieden sind und damit eine
höhere Meßgenauigkeit erreichtbar ist
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer einem Druck oder einer Druckdifferenz
ausgesetzten Membran, die durch ein starr an ihr befestigtes Verbindungselement mit einem
Verstellglied verbunden ist, das in einer parallel zur Membranebene verlaufenden Ebene und um eine in
dieser Ebene liegende, von dem Verbindungselement entfernte Drehachse schwenkbar angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (5, 6) auf der von dem
Verstellglied (2) abgewandten Seite der Membran (7, 8) außerhalb der Membranebene (13, 14) an der
Membran (7,8) befestigt ist
2. Druck- oder Druckdiferrenz-Meßgerät nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) des Befestigungspunktes (11, 12) des
Verbindungselementes (5, 6) an der Membran (7, 8) von der Membranebene (13, 14) etwa vier Zehntel
des Abstajides (b) der Membranebene (13, 14) von
dem Verstellglied (2) beträgt
3. Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verbindungselement (5, 6) an einem aus der Membranebene (13, 14) hervorstehenden, mit der
Membran (7, 8) verbundenen Mittelteil (9, 10) befestigt ist
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