DE2649626C2 - Drucküberwachungsgerät - Google Patents

Drucküberwachungsgerät

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    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucküberwachungsgerät mit einem druckdichten Gehäuse der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.
Bei einem aus der US-PS 34 17 727 bekannten Drucküberwachungsgerät dieser Art, das beispielsweise bei Hubschraubern für eine Überwachung der strukturellen Unversehrtheit der Rotorblätter verwendet wird, wird der Balg von dem innerhalb des druckdichten Gehäuses bereit gestellten Solldruck von außen und von dem zu überwachenden Druck von innen beaufschlagt. Die innere Druckbeaufschlagung des Balgs wird dabei über einen Ringraum gesteuert, der zwischen einem zur mantelseitigen Anordnung und axialen Führung des Balgs vorgesehenen hohlen Führungszapfen des druckdichten Gehäuses und der innerhalb dieses Führungszapfens koaxial angeordneten Welle ausgebildet ist, die mit ihrem einen Ende mit der Anzeigeeinrichtung verschraubt und mit einem an ihrem anderen Ende ausgebildeten Ringflansch mit dem beweglichen zweiten Ende des Balgs fest verbunden ist Dieser Ringflansch der Welle dichtet bei einer Gleichheit des Solldruckes und des" zu überwachenden Druckes den vorerwähnten Ringraum gegen das Innere des Balgs ab, so daß der Balg erst dann für eine Betätigung der Anzeigeeinrichtung durch die Welle für eine axiale Bewegung freigegeben wird, wenn der an dem zweiten axialen Ende des Ringraumes zugeführte, zu überwachende Druck höher als der den Balg von außen beaufschlagende Solldruck wird. Jeder gegenüber dem Solldruck höhere Druckwert des zu überwachenden Druckes erfährt somit bei diesem bekannten Drucküberwachungsgerät eine gerätegebundene Anzeige durch die Anzeigeeinrichtung, was für eine mit solchen Geräten wirksam durchgeführte Drucküberwachung voraussetzt, daß eine solche Anzeige einer Abweichung des zu überwachenden Druckes von dem Solldruck auch ständig gut einsehbar ist Diese Möglichkeit ist bei einer Verwendung solcher Drucküberwachungsgeräte für die Rotorblätter von Hubschraubern jedoch nur bei deren Stillstand unbehindert gegeben, während es im Flug praktisch unmöglich ist, eine dabei dann evtl. erfolgende Anzeige optisch zu erfassen.
Bei einem gattungsähnlichen Drucküberwachungsgerät gemäß der OS-PS 24 22 505 ist anstelle eines Balgs eine Membran als Druckfühler vorgesehen, die auf ihrer einen Seite von dem Solldruck und auf ihrer anderen Seite von dem zu überwachenden Druck beaufschlagt wird. An der Membran ist ein Auslöseteil für eine Verriegelungseinrichtung befestigt, die mit einer ein- und ausfahrbaren Welle zusammenwirkt, an welcher ein wie die Membran dem Solldruck und dem zu überwachenden Druck beidseitig unterworfener Ventilkörper befestigt ist. Bei einer Gleichheit des Solldruckes und des zu überwachenden Druckes ist die Welle durch die Verriegelungseinrichtung im Zusammenwirken mit dem an der Membran befestigten Auslöseteil in eine eingefahrene Stellung verriegelt. Wenn dagegen der zu überwachende Druck größer als der Solldruck wird, dann wird dadurch die Verriegelungseinrichtung für eine Freigabe der Welle durch das Auslöseteil der Membran ausgelöst, womit dann die Welle durch den auf ihren Ventilkörper einwirkenden Differenzdruck sowie eine ggf. noch-vorhandene Ausschubfeder in eine Stellung ausgefahren werden kann, in welcher ein ausgefahrenes Wellenende entweder für eine gerätegebundene oder geräteferne Anzeige des überwachten und gegenüber dem Solldruck abweichenden Druckes auswertbar ist. Für eine geräteferne Anzeigemöglichkeit sind dabei im Ausfahrweg der Welle angeordnete Betätigungskontakte für eine insbesondere über elektrische Anschlußleitungen an das Drucküberwachungsgerät angeschlossene Anzeigeeinrichtung vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drucküberwachungsgerät der angegebenen Gattung hinsichtlieh seiner Ansprechempfindlichkeit auf Differenzdrükke beliebigen Vorzeichens zwischen dem Solldruck und dem zu überwachenden Druck zu verbessern und dabei gleichzeitig eine Möglichkeit für eine geräteferne Anzeige für jeden bei der Überwachung bezüglich eines vorgegebenen Grenzwerts ermittelten Differenzdruck vorzusehen.
Die durch den Patentanspruch 1 gekennzeichnete erfindungsgemäße Lösung für diese Aufgabe ergibt für ein Drucküberwachungsgerät der angegebenen Gates tung im wesentlichen die Vorteile, daß durch die für den Balg vorgesehene Beaufschlagung mit dem Solldruck von innen und mit dem zu überwachenden Druck von außen eine Ansprechempfindlichkeit des Gerätes auf
jeden Differenzdruck beliebigen Vorzeichens erhalten wird, wobei ein entsprechender Grenzwert, bei dessen Überschreiten eine Anzeige erfolgen soll, über die Verriegelungseinrichtung resp. deren Steuerflächen in Abstimmung mit dem Solldruck vorgegeben werden kann. Weil bei jedem von einem solchen vorgegebenen Grenzwert abweichenden Differenzdruck beliebigen Vorzeichens die Welle der Anzeigeeinrichtung in eine ausgefahrene Stellung freigegeben wird, ist damit auch das ausgefahrene Wellenende für eine zu der gerätefesten Anzeigeeinrichtung zusätzliche, geräteferne Anzeigemöglichkeit einer entsprechenden Abweichung des überwachten Druckes von dem Solldruck vorgegeben, womit eine mit einem solchen Drucküberwachungsgerät auch beispielsweise für die Rotorblätter eines Hubschraubers durchgeführte Drucküberwachung auch während des Fluges insbesondere dann entsprechend sicherer kontrolliert werden kann, wenn dafür das Dnjcküberwachungsgeräl die mit den weiteren Patentansprüchen als entsprechend vorteilhafte Abbildungen der Erfindung beanspruchten Merkmale aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht des zusammengebauten Druckgefälle-lndikators unter normalen Betriebsbedingungen;
F i g. 2 einen Vertikalschnitt 2-2 nach F i g. 1, der die Stellungen der Teile unter normalen Bedingungen wiedergibt;
F i g. 3 ein Detail des Indikators nach den F i g. 1 und 2, wobei die Figur die Auslösebuchse zeigt, die am Bezugsvolumen oder Balg gesichert ist;
F i g. 4 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt, wobei einige der Teile in den Stellungen gezeigt sind, die sie bei Auftreten eines Defekts einnehmen; und
F i g. 5 die Anordnung des Indikators an einem herkömmlichen Hubschrauber.
Nach den Fig. 1—3 weist ein becherförmiger Grundkörper 1 einen Druckanschluß oder Nippel 2 auf, der sich mittig von einer im wesentlichen kreisförmigen Bodenwand 3 erstreckt. Eine aus Weichmetall gefertigte Gewindebuchse 4 gewährleistet eine druckdichte Verbindung mit dem Drucksystem (nicht gezeigt). Der becherförmige Grundkörper hat eine Seitenwand 5 und einen mit einem Außenflansch ausgebildeten, ein Gewinde tragenden Rand 6. Der nach oben gewandte Randabschnitt des Grundkörpers 1 ist angesenkt, so daß ein Kreiskanal gebildet ist. Eine umgekehrte Haube (bzw. ein Gehäuse) 8 besteht aus lichtdurchlässigem bruchfestem Werkstoff und ihr Unterende hat einen nach außen gerichteten Flansch, der genau passend in der Senkbohrung des Flansches des Grundkörpers 1 sitzt. Ein O-Ring 9 liegt in dem Kreiskanal und wird zusammengedrückt, um eine druckdichte Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Haube zu bilden, wenn ein Flanschring 10 auf das Gewinde des Randes 6 geschraubt wird. In einer Nut in der Innenfläche des Flansches des Flanschrings 10 sitzt eine Unterlegscheibe 11, wodurch sichergestellt ist, daß der geflanschte Rand der Haube den O-Ring 9 zusammendrückt.
Die Haube 8 ist im wesentlichen zylindrisch und weist an ihrem Oberende einen fingerhutartigen Ansatz 100 auf, der ebenfalls lichtdurchlässig ist. Die Innenflächen der Haube 8 tragen eine Anzahl in axialer Richtung beabstandeter Indikatorstreifen 12, 13, 14. Diese Streifen oder Bänder sind in geeigneter Weise z. B. aus Klebstreifen. Farbe oder durch Sandstrahlen der Innen- oder Außenflächen der Haube gebildet, so daß die Streifenbereiche lichtdurchlässig oder durchscheinend werden, wogegen die zwischen den Streifen liegenden Bereiche bevorzugt klar sind. Ebenso sind die obere Endwand der Haube und dieser benachbarte Bereich in gleicher Weise gefärbt oder angerauht, wie bei 15 angedeutet ist
Nahe dem Oberende der Innenwand ist der Grundkörper 1 mit einer nach oben gewandten kreisförmigen Schulter 16 ausgebildet Eine kreisförmige metallische Grundplatte 18 der Kapsel ist so bemessen, daß sie genau auf der Schulter 16 aufliegt, an der sie mittels Schrauben, durch Hartlöten, Schweißen oder Löten befesiigt ist Auf der Oberfläche der Grundplatte 18 ist ein Balg 101 befestigt, der ein Bezugsvolumen mit vorbestimmtem Druck enthält. Konzentrisch zu dem Balg 101 und außerhalb desselben weist die Grundplatte 18 auf ihrer Oberseite einen Kreiskanal 22 auf, der eine becherförmige Halterung 102 im Paßsitz aufnimmt. Die beiden sind durch Löten, Hartlöten oder Schweißen druckdicht miteinander verbunden.
Auf ihrer Oberseite weist die Halterung 102 zwei noch zu erläuternde Auslöseglieder 103 und 104 auf. Die Grundplatte 18 weist ferner eine Anzahl Löcher 105 auf, durch die der erfaßte Druck zu den Innenkammern des Geräts geleitet wird (vgl. die Pfeile /Ί).
Der Druckgefälle-Indikator ist durch die Löcher 105 in der Grundplatte 18 mit einem geeigneten Gas unter inneren Überdruck gesetzt, und die Löcher 105 sind ihrerseits durch den mit Radialbohrungen 43 und 42 verbundenen Kana! 44 mit Druck beaufschlagt. Bei dem erläuterten Gerät wird das Innere des Balgs mit dem Standard- oder Bezugsdruck beaufschlagt, und das Äußere des Balgs wird mit dem Druck des unter inneren Überdruck gesetzten Systems, z. B. der hohlen Rotorblätter eines Hubschraubers, beaufschlagt.
Es ist manchmal erwünscht (vgl. die US-PS 34 17 727), das Gerät periodisch zu überprüfen, um seine Funktionsfähigkeit festzustellen. Zu diesem Zweck ist das Außenende der Radialbohrung 43 mit einer ein Gewinde aufweisenden Gegenbohrung ausgebildet zur Aufnahme einer Überwurfmutter 47, die eine mittige Bohrung hat und mit Spiel einen Ventilschaft 48 mit einem an seinem Außenende lösbar befestigten Griffknopf 49 aufnimmt. Zwischen der Überwurfmutter 47 und der durch die Gegenbohrung der Bohrung 43 gebildete Schulter ist eine Unterlegscheibe 50 angeordnet. In der Bohrung ist der Ventilschaft 48 zylindrisch vergrößert und mit Umfangsnuten ausgebildet, so daß zwei in axialer Richtung beabstandete Nuten gebildet sind, in denen
so O-Ringe 51,52 sitzen, wodurch zusammen mit der Bohrungswand eine Dichtung gegen den Austritt von Gas aus dem unter innerem Überdruck stehenden Rotorblattsystem beim Eindrücken des Ventilschafts in die Stellung nach F i g. 2 gebildet ist. Zu diesem Zweck erstreckt sich eine Schraubenfeder 32 zwischen dem inneren Ende des Ventilschafts, das kleineren Durchmesser hat, und dem Ende der Bohrung in einer aus Fig. 2 ersichtlichen Weise. Wenn der Ventilschaft von Hand nach innen, d. h. nach links in Fig. 2, gedrückt wird, bis sein schmaleres Ende am Bohrungsende anliegt, liegen die O-Ringe links vom Durchgang 44. Dadurch ist die Verbindung zwischen dem unter innerem Überdruck stehenden System und dem Äußeren des Balgs unterbrochen und eine Verbindung mit der Atmosphäre durch die Kanäle 46, 45, den Durchgang 44 und um das schmalere Außenende des Ventilschafts 48 hergestellt. Angenommen, das Gerät arbeitet ordnungsgemäß und das Rotorblattsystem hat seinen richtigen Manometer-
druck, erfolgt durch die vorgenannte Verschiebung des Ventilschafts 48 ein Nachlassen oder ein Ansteigen des Drucks um den Balg 101. Das im Balg 101 eingeschlossene Gas dehnt sich dann entweder aus oder zieht sich zusammen aus der Position nach den Fig. 1—3 und löst in noch zu erläuternder Weise eine neue Position (vgl. F i g. 4) aus, wodurch eine positive Anzeige erhalten wird, daß das Gerät richtig funktioniert. Wenn der Knopf 49 freigegeben wird, drückt die Feder 32 die Teile in die Stellungen zurück, in denen das Gerät gegen die Atmosphäre dicht und wieder mit dem unter innerem Überdruck stehenden Rotorblattsystem verbunden ist. Das Gerät ist dann in noch zu erläuternder Weise neu einstellbar.
Bisher wurde, abgesehen von einigen Abänderungen, das Gerät nach der US-PS 34 17 727 erläutert Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung erläutert.
Die Welle 106 trägt zwischen ihren Enden einen zylindrischen Indikator 37, der farbige Streifen 39,40 und 41 trägt und durch Löten, Hartlöten oder Schweißen fest mit der Welle 106 verbunden ist. Der zylindrische Indikator übt seine Funktion in der Weise aus, daß er eine Ermüdung oder ein Versagen eines Rotorblatts anzeigt. Eine solche Anzeige wird zwar sowohl unter statischen als auch dynamischen Bedingungen erhalten, es ist jedoch zu beachten, daß bei rotierenden Rotorblättern des Hubschraubers die Anzeige nicht leicht ablesbar ist.
Unter Normalbedingungen ist die Welle 106 durch Stifte 107 und 108 in ihrer Stellung festgelegt, die normalerweise durch Federn 109 bzw. 110 nach innen gedrückt werden.
Die Feder-Stift-Einheiten sind ähnlich wie die Bürsten eines Motors in becherförmigen Buchsen 111 und 112 angeordnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hält der normale Druck der Federn 109 und 110 die Stifte 107 und 108 in Kontakt mit dem Wellenabschnitt 113 kleineren Durchmessers, wodurch eine Vertikalverschiebung der Welle 106 verhindert wird.
Die Stifte 107 und 108 durchsetzen öffnungen 114 und 115 einer Buchse 116 (vgl. Fig. 3); die Löcher sind länglich und in ihrer Vertikalerstreckung an das erwünschte kritische Druckgefälle angepaßt dimensioniert. Das heißt, ihre Abmessungen hängen von der Vertikalverschiebung des Balgs 101 bei einer vorbestimmten Druckänderung ab. Da die Verschiebungen des Balgs 101 von mehreren Faktoren, z. B. vom Innenvolumen, Durchmesser, von der Höhe, der Elastizität des Werkstoffs des Balgs, den Innen- und Außendrücken abhängen, ist eine genaue Anweisung für die Länge der Löcher 114,115 nicht leicht zu geben. Es wurde festgestellt, daß die Länge am besten empirisch und dann dnrrh sorgfältige Fcrti^jn^süberwachun^ bestimmt wird, wie dies allgemein bekannt ist Die Buchse 116 ist am oberen Abschnitt des Baigs 101 durch Löten, Hartlöten oder Schweißen befestigt
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, bewirkt ein Verschieben des Balgs nach oben oder unten, daß die Buchse 116 Steuerflächen 117 und 118 an den Stiften 107 und 108 kontaktiert, wodurch die Stifte nach außen gedrückt werden und die Welle 106 freigeben.
Unabhängig davon, ob der überwachte Druck gegenüber dem Referenzdruck des Balgs positiv oder negativ ist, löst jede Änderung des Rotorblattdrucks über einen vorbestimmten Grenzwert hinaus den Indikator aus. Beim Auslösen drückt die Feder 119, deren eines Ende auf einer Schulter 120 der Haube 8 und deren freies Ende auf dem Flansch 121 der Welle 106 liegt, die Welle 106 nach oben in die Stellung nach F i g. 4, während das innere Wellenende sich längs den Stiften 107 und 108 verschiebt. Der durch die Feder 119 ausgeübte Druck ist im wesentlichen durch die während des Umlaufens des Rotorblatts zu überwindende Kraft, reduziert um die Blattschwingungen, die eine Bewegung unterstützen, bestimmt. Der fingerhutartige Ansatz 100 der Haube 8 ist entweder aus lichtdurchlässigem Material hergestellt oder mit der Haube 8 einstückig ausgeführt oder ein auf die lichtdurchlässige Haube aufgeschraubter Teil. Es ist jede Anordnung geeignet, die die hermetische Abdichtung dieses Haubenabschnitts aufrechterhält und die anderen für die Funktion wichtigen Bedingungen (in bezug auf Wetter, Festigkeit usw.) unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft erfüllt.
Wie aus der gezeigten Anordnung ersichtlich ist, löst die durch den Balg 101 ausgeübte geringe Kraft eine hohe Kraft der Feder aus, um das Betätigen des Instruments zu gewährleisten.
Der becherförmige Indikator 37 ist zwischen den durch die Stifte 107 und 108 an einem Ende und die O-Ringe 122 und 123 (die entsprechend den O-Ringen 51, 52 befestigt sind) gebildeten Lagerpunkten festgelegt, wodurch sichergestellt ist, daß die Zentrifugalkraft des rotierenden Rotorblatts kein Schräglaufen der Welle 106 bewirkt
Das extreme Außenende der Welle 106 umfaßt einen Wellenabschnitt 124 mit einem Rückstellknopf 125. Beim Auslösen ragt der Wellenabschnitt 124 durch den fingerhutartigen Ansatz 100. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel weist der Wellenabschnitt 124 eine dünne, als Betastrahlenquelle dienende Schicht auf. In der nichtausgelösten Stellung ist die Betaschicht durch irgendeine geeignete Abschirmung 126, z. B. aus Blei oder Cadmium oder Kupfer, die an der Innenwandung des Ansatzes 100 und der Oberseite des Flansches 121 befestigt ist, abgeschirmt.
Es wurde festgestellt, daß jedes Instrument nur eine sehr kleine radioaktive Quelle aufweisen muß, deren Strahlungsdosis im nichtausgelösten Zustand vernachlässigbar ist und im ausgelösten Zustand weniger als 10, bevorzugt 1 mr/h bei 1 m beträgt. Diese Dosisleistung ist klein genug, so daß das Bedienungspersonal selbst bei Dauerauslösung des Instruments keine Strahlenschutzplaketten tragen muß, und doch hinreichend, um durch einen Strahlungsdetektor innerhalb von ca. 1,65 m erfaßt zu werden.
Der Rückstellkncpf 125 wird unter Test- und Betriebsbedingungen dazu verwendet, das Instrument rückzustellen, wenn der Druck P\ wieder einen geeigneten Grenzwert erreicht hat Der Rückstellknopf ist mit einer dünnen Schicht 127, z. B. aus Silikongummi, versehen; die als Schutz gegen Umwelteinflüsse auf den Ansatz 100 aufgeformt ist. Diese dünne Schicht 127 ist nur in sehr geringem Maß betastrahlenfest
Unter den umlaufenden Rotorblättern ist auf einem statischen Teil des Hubschraubers ein Strahlungsdetek tor 130 in solcher Weise angebracht, daß sich die Indikatoren während der Rotorblattumdrehungen nacheinander an dem Detektor vorbeibewegen. Beim Erfassen von Strahlung gibt der Detektor ein Signal und löst in üblicher Weise eine Sichtanzeige im Cockpit aus.
Da eine hermetisch dichte Kammer verwendet wird, durch die bei Auftreten eines Defekts eine Welle vorsteht, sind in bezug auf die Erfassungsmechanik mehrere Varianten möglich. Zum Beispiel kann, wie in der Elektronik üblich, ein Sender verwendet werden, der wie der vorher erwähnte Detektor angeordnet ist, wobei ein Empfänger diesem Sender zugeordnet ist Die
Welle und der vorstehende Wellenabschnitt könnten als Dipol genutzt werden, dessen Reflexion den Empfänger auslöst, so daß im Cockpit ein Warnsignal erhalten wird. Der vorstehende Wellenabschnitt kann als Leuchtquelle ausgebildet sein, so daß eine Sichtanzeige erhalten wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)

Patentansprüche:
1. Drucküberwachungsgerät mit einem druckdichten Gehäuse, an das ein zu überwachendes Druckmittelsystem angeschlossen ist, mit einem im Gehäuse angeordneten Balg, dem ein Solldruck und der zu überwachende Druck zugeführt sind und dessen erstes Ende gehäusefest ist, während sein zweites hierzu bewegliches Ende mit einem Element zur Betätigung einer ein- und ausfahrbaren Welle einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Solldruck den Balg (101) von innen und der zu überwachende Druck den Balg von außen beaufschlagen und daß das mit dem zweiten Ende des Balgs verbundene Element (116) mit Steuerflächen (117, 118) einer Verregelungseinnchtung (103, 104) für die mittels einer Feder (119) vorgespannte Welle (106) der Anzeigeeinrichtung (37) derart zusammenarbeitet, daß bei einem vorgegebenen Differenzdruckgrenzwert beliebigen Vorzeichens zwischen dem Solldruck und dem zu überwachenden Druck die Verriegelungseinrichtung (103, 104) die Welle (106) für ihre ausgefahrene Stellung frei gibt.
2. Drucküberwachungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem zweiten Ende des Balgs (101) verbundene Element als eine Langlöcher (114,115) aufweisende Buchse (116) ausgebildet und daß die Steuerflächen (117, 118) an Sperrstiften (107,108) der Verriegelungseinrichtung (103, 104) vorgesehen sind, die in der eingefahrenen Stellung der Welle (106) durch die Langlöcher (114, 115) der Buchse (116) hindurch in einen Abschnitt (113) verringerten Durchmessers der Welle (106) vorgespannt eingreifen.
3. Drucküberwachungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ausfahrbare Wellenende (124) mit einem radioaktiven Material versehen ist, dessen Strahlung in der eingefahrenen Stellung der Welle (106) nach außen abgeschirmt ist und in deren ausgefahrener Stellung in Strahlungsverbindung mit einem Strahlendetektor (130) steht.
DE2649626A 1975-12-02 1976-10-29 Drucküberwachungsgerät Expired DE2649626C2 (de)

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