DE2654003A1 - Electromechanical fluid pressure transducer - has amplifier controlled by moving coil coupled to pressure-sensitive bellows - Google Patents

Electromechanical fluid pressure transducer - has amplifier controlled by moving coil coupled to pressure-sensitive bellows

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DE2654003A1 DE19762654003 DE2654003A DE2654003A1 DE 2654003 A1 DE2654003 A1 DE 2654003A1 DE 19762654003 DE19762654003 DE 19762654003 DE 2654003 A DE2654003 A DE 2654003A DE 2654003 A1 DE2654003 A1 DE 2654003A1
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Abstract

An electromechanical pressure transducer adjacent a pressure chamber (14) includes a pair of substantially identical bellows (5, 6) having one end (7, 8) fixed and the other end (9, 10) attached to a movable arm (11). The arm is attached to a lever (13) pivoted about a fulcrum (21). A moving coil (16) is connected to an amplifier (17) which is controlled by a position sensor. The sensor (4) is also coupled to the lever (13) and feeds an electrical signal to an output lead (24). One end of the lever (13) is constrained by a spring (20) whilst the other end carries a movable counterbalancing weight (23). The device gives an electrical output dependent on the pressure in the enclosed chamber (14). A complementary device to generate pressure changes dependent on electrical signals may be constructed on the same principle.

Description

Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen oder hydraulischenDevice for forming a pneumatic or hydraulic

Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen oder hydraulischen Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt nach dem Kompensationsprinzip, mit einem Druckgeber mit einem druckabhängig beweglichen Element, einem elektromagnetischen Kraftgeber, dessen beweglicher Teil mit dem Element in Verbindung steht, und einem Stellungsgeber, der die Bewegung des Druckgebers in ein elektrisches oder pneumatisches Steuersignal für den Kraft- oder Druckgeber umsetzt. Pressure into an electric current and vice versa The invention relates on a device for converting a pneumatic or hydraulic pressure into an electric current and vice versa according to the compensation principle, with a Pressure transmitter with a pressure-dependent movable element, an electromagnetic one Force transmitter, the moving part of which is connected to the element, and a Position transmitter that converts the pressure transmitter into an electrical or pneumatic one Control signal for the force or pressure transducer converts.

Bekannte Einrichtungen dieser Gattung enthalten häufig als Druckgeber einen Balg, als elektromagnetischen Kraftgeber ein Tauchepulsystem und einen elektrischen oder pneumatischen Stellungsgeber, je nachdem, ob Druck in Strom oder Strom in Druck umzuformen ist. Die einzelnen Geber wirken im allgemeinen auf einen drehbar gelagerten Hebel. Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie, wenn sie zum Umsetzen hoher Drücke ausgebildet sind, ein großes Bauvolumen besitzen und einen verhältnismäßig hohen Leistungsbedarf.Well-known devices of this type often contain pressure transducers a bellows, a diving pulse system as an electromagnetic force generator and an electric one or pneumatic position transmitter, depending on whether pressure in current or current in pressure is to be reshaped. The individual donors generally act on a rotatably mounted one Lever. These devices have the disadvantage that when they are used to implement high Pressures are designed, have a large volume and a relatively high power requirement.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Druck-Strom-bzw. 5trom-Druck-Umformer mit einem müglichst kleinen Bauvolumen zu schaffen, dessen Leistungsbedarf auch beim Umsetzen hoher Drücke möglichst gering ist. Zudem soll der Umformer einen fertigungsgünstigen Aufbau besitzen und mit geringem finanziellen Aufwand realisierbar sein.These disadvantages are intended to be overcome by the invention. It is Therefore the object of the invention to provide a pressure-flow or. 5trom pressure transducer with a to create as small a construction volume as possible, its power requirements also when moving high pressures is as low as possible. In addition, the converter should be inexpensive to manufacture Have a structure and be realizable with little financial outlay.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Druckgeber zwei Bälge mit geringfügig unterschiedlichen wirksamen Flächen vorgesehen sind, die jeweils an einem Ende festgelegt sind und mit ihrem anderen Ende miteinander und mit dem beweglichen Element in Verbindung stehen und dem gleichen Druck unterworfen sind.This object is achieved according to the invention in that as a pressure transmitter two bellows with slightly different effective areas are provided, which are each fixed at one end and with each other at the other end and communicated with the movable member and subjected to the same pressure are.

Durch diese erfindungsgemäße MaBnahme wird erreicht, daß auch bei einer großen Druckdifferenz zwischen dem umzusetzenden pneumatischen oder hydraulischen Druck und dem Normaldruck die von dem beweglichen Element des Druckgebers auf den elektromagnetischen Kraftgeber ausgeübte Kraft klein ist und somit die vom Kraftgeber erzeugte Kompensationakraft ebenfalls klein sein kann. Letzteres hat wiederum zur Folge, daß im Uergleich zu den bekannten Umformeinrichtungen der Kraftgeber mit einer wesentlich geringeren Leistungsaufnahme auskommt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Druckgeber und Kraftgeber unmittelbar,das heißt, ohne die Zwischenschaltung einer Hebelübersetzung, miteinander zu verbinden oder eine raumsparende Hebelübersetzung zwischen beiden Gebern anzuordnen. Dadurch kann das Bauvolumen der Umformeinrichtung im Vergleich zu denjenigen der bekannten Einrichtungen beträchtlich vermindert werden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß sich Änderungen der wirksamen Balgflächen nur in ihren Differenzen zwischen den beiden Bälgen auf das Meßergebnis auswirken. Die Folge ist eine wesentlich geringere Abhängigkeit des Meßergebnisses von der Umgebungstemperatur.This measure according to the invention achieves that also with a large pressure difference between the pneumatic or hydraulic to be converted Pressure and the normal pressure from the movable element of the pressure transducer to the electromagnetic force exerted force is small and thus that of the force transmitter Compensation force generated can also be small. The latter in turn has to Consequence that in comparison to the known shaping devices of the force transmitter with requires a significantly lower power consumption. In addition, there is the Possibility of direct pressure transducers and force transducers, that is, without the interconnection a leverage to connect with each other or a space-saving leverage to be arranged between both donors. This can reduce the overall volume of the forming device considerably reduced compared to those of the known devices will. A particular advantage of the device according to the invention is that Changes in the effective bellows areas only in their differences between the two The bellows affect the measurement result. The result is a much lower dependency of the measurement result from the ambient temperature.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung greifen das bewegliche Element des Druckgebers und der bewegliche Kraftgeberteil an unterschiedlichen Stellen eines drehbar gelagerten Hebelarms an und an einer weiteren, drehpunktfernen Stelle der bewegliche Teil des Stellungsgebers.According to an advantageous embodiment of the invention, this applies movable element of the pressure transducer and the movable force transducer part at different Place a pivoted lever arm on and on another, remote from the pivot point Place the moving part of the position transmitter.

Auf diese Weise lußt sich die vom Kraftgeber zur tiompensation der vom Druckgeber herrührenden Kräfte aufzuwendendeKraft weiter vermindern.In this way it can be used by the force transmitter to compensate for the further reduce the force to be expended from the pressure transducer.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, an einer drehpunktfernen Stelle des Hebelarms eine Feder angreifen zu lassen.It has proven to be advantageous at a point remote from the pivot point of the lever arm to attack a spring.

Mit einer solchen Feder, die als Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein kann, können die Kennlinien der Bälge so verändert werden, daß die wirksame Balgfläche über dem Druck konstant bleibt.With such a spring, which is designed as a compression or tension spring can be, the characteristics of the bellows can be changed so that the effective The bellows area remains constant over the pressure.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greifen das bewegliche Element, der bewegliche Kraftgeberteil , der bewegliche Stellungsgeberteil und gegebenenfalls die Feder am einen Arm des Hebels an, während der andere Arm mit einem Gegengewicht versehen ist. Ein solcher Aufbau gestattet ein besonders leichtes Auswuchten der Einrichtung, wodurch diese auch unempfindlich gegen transversale Beschleunigungen wird.In a preferred embodiment of the invention, grab the movable Element, the movable force transmitter part, the movable position transmitter part and, if applicable the spring on one arm of the lever, while the other arm with a counterweight is provided. Such a structure allows a particularly easy balancing of the Device, which also makes it insensitive to transverse accelerations will.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen Drucks in einen Strom und Figur 2 eine Einrichtung zum Umformen eines elektrischen Stroms in ein pneumatisches Drucksignal.The invention is based on the drawing, which is in part schematic Representation contains two exemplary embodiments, explained in more detail. It show figure 1 shows a device for converting a pneumatic pressure into a stream and figure 2 shows a device for converting an electric current into a pneumatic pressure signal.

Bei dem Druck-Strom-Umformer nach Figur 1 sind in einer Halterung 1 der Druckgeber 2, der Kraftgeber 3 und der Stellungsgeber 4 angeordnet.In the case of the pressure-current converter according to FIG. 1, they are in a holder 1, the pressure transmitter 2, the force transmitter 3 and the position transmitter 4 are arranged.

Der Druckgeber 2 besteht aus zwei Bälgen 5 und 6, deren Enden 7 und 8 an der Halterung 1 befestigt und deren andere Enden 9 und 10 miteinander verbunden sind und über eine Stange 11 an dem Arm 12 des Hebels 13 angreifen. Die Innenräume der Bälge 5 und 6 sind vom Normaldruck beaufschlagt, während der von den Bälgen 5 und 6 und der Halterung 1 gebildete Raum 14 mit-dem umzuformenden Drucksignal beaufschlagt ist. Wie ersichtlich, besitzen die Bälge 5 und 5 geringfügig unterschiedliche wirksame Flächen.The pressure transducer 2 consists of two bellows 5 and 6, the ends 7 and 8 attached to the bracket 1 and the other ends 9 and 10 connected to one another and engage the arm 12 of the lever 13 via a rod 11. The interiors the bellows 5 and 6 are acted upon by normal pressure, while that of the bellows 5 and 6 and the holder 1 formed space 14 with the pressure signal to be transformed is applied. As can be seen, the bellows 5 and 5 have slightly different ones effective areas.

Der Kraftgeber 3 enthält einen ferritischen Kern 15 und eine Tauchspule 16, die ebenfalls am Hebel 12 angreift. Die Spule wird von einem Verstärker 17 mit einem solchen Strom beaufschlagt, daß die durch das Tauchspulsystem erzeugte Kraft jeteils gegen die vom Druc!<geber 2 herrührende Kraft über den Hebel 13 ausgewogen ist. Die entsprechende Steuerung des-Verstärkers 17 erfolgt durch den Stellungsgeber 4, der aus einer Spule 18 mit einem am Hebelarm 12 befestigten Tauchanker 19 besteht.The force transmitter 3 contains a ferritic core 15 and a plunger coil 16, which also engages the lever 12. The coil is connected to an amplifier 17 applied such a current that the force generated by the moving coil system partly against the force coming from the pressure transmitter 2 via the lever 13 is balanced. The amplifier 17 is controlled accordingly the position transmitter 4, which consists of a coil 18 and a coil attached to the lever arm 12 Immersion anchor 19 is made.

Am Hebelarmende ist eine Feder 20 befestigt, deren anderes Ende an der Halterung 1 festgelegt ist. Mit Hilfe dieser Feder kann die Kennlinie der flalgkombination verändert hierden, dergestalt, daß die wirksame Fläche über dem Druck konstant bleibt.A spring 20 is attached to the end of the lever arm, the other end of which is attached to the bracket 1 is set. With the help of this spring, the characteristic curve of the leaf combination changed here in such a way that the effective area over the pressure remains constant.

Der Hebel 13 ist im Punkt 21 drehbar gelagert und an seinem anderen Arm 22 mit einem verschieblichen Gegengewicht 23 versehen.The lever 13 is rotatably mounted at point 21 and at its other Arm 22 is provided with a displaceable counterweight 23.

Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker über die Ausgangsleitung 24 ein Stromsignal ab, das proportional dem umzuformenden Drucksignal ist.In the balanced state of the converter, the amplifier outputs via the Output line 24 from a current signal that is proportional to the pressure signal to be converted is.

Der Strom-Druck-Umformer-nach Figur 2 besitzt ein in wesentlichen Punkten gleichen Aufbau wie der zuvor beschriebene Umformer. Auch hier befinden sich in einer Halterung 1' der Druckgeber 2, der Kraftgeber 3 und der Stellungsgeber 4', der aus einer Düse 25 und dem als Prallplatte dienenden Arm 12 des Hebels 13 besteht. Der Stellungsgeber 4' steuert einen pneumatischen Verstärker 17', dessen Ausgang 26 mit dem Druckraum 14 in Verbindung steht. Das umzuformende elektrische Stromsignal wird der Tauchspule 16 des Kraftgebers 3 zugeführt.The current-pressure converter according to Figure 2 has an essentially Same structure as the converter described above. Also located here The pressure transmitter 2, the force transmitter 3 and the position transmitter are located in a holder 1 ' 4 ', which consists of a nozzle 25 and the arm 12 of the lever 13 serving as a baffle plate consists. The position transmitter 4 'controls a pneumatic amplifier 17', its Output 26 is in communication with the pressure chamber 14. The electrical to be transformed The current signal is fed to the plunger coil 16 of the force transmitter 3.

Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker am Ausgang 2G ein Drucksignal ab, das proportional dem umzuformenden Stromsignal ist.In the balanced state of the converter, the amplifier gives at the output 2G emits a pressure signal that is proportional to the current signal to be converted.

Claims (4)

Patentansprüche 1. Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen oder hydraulischen Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt nach dem Kompensationsprinzip, mit einem Druckgeber mit einem druckabhängig beweglichen Element, einem elektromagnetischen Kraftgeber, dessen beweglicher Teil mit dem Element in Verbindung steht, und einem Stellungsgeber, der die Bewegung des Druckgebers in ein elektrisches oder pneumatisches Steuersignal für den Kraft- oder Druckgeber umsetzt, dadurch gelcennzeichnet, daß als Druckgeber (2) zwei Bälge (5, 6) mit geringfügig unterschiedlichen wirksamen Flächen vorgesehen sind, die jeweils an einem Ende C, B) restgelegt sind und mit ihrem anderen Ende (9, 10) miteinander und mit dem beweglichen Element (11) in Verbindung stehen und dem gleichen Druck unterworfen-sind. Claims 1. Device for forming a pneumatic or hydraulic pressure into an electric current and vice versa according to the compensation principle, with a pressure transducer with a pressure-dependent movable element, an electromagnetic one Force transmitter, the moving part of which is connected to the element, and a Position transmitter that converts the pressure transmitter into an electrical or pneumatic one Converts control signal for the force or pressure transducer, characterized in that as a pressure transducer (2) two bellows (5, 6) with slightly different effective Areas are provided, each of which is placed at one end C, B) and with their other end (9, 10) with each other and with the movable element (11) in connection stand and are subject to the same pressure. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß das bewegliche Element (11) und der bewegliche Kraftgeberteil (16) an unterschiedlichen Stellen eines drehbar gelagerten Hebels (13) angreifen und an einer weiteren, drehpunktfernen Stelle des Hebels 13 der beweglichte Teil (197 des Stellungsgebers (4).2. Device according to claim 1, characterized in that the movable Element (11) and the movable force transmitter part (16) at different points attack a rotatably mounted lever (13) and another, remote from the fulcrum Position of the lever 13 is the moving part (197 of the position transmitter (4). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer drehpunktfernen Stelle des Hebels (13) eine Feder (20) angreift.3. Device according to claim 2, characterized in that on one A spring (20) engages the point of the lever (13) remote from the pivot point. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (11), der bewegliche Kraftgeberteil (16), der bewegliche Stellungsgeberteil (19) und gegebenenfalls die Feder (20) am einen Arm (12) des Hebels (13) angreifen und der anders Arm (22) mit einem Gegengewicht (23) versehen ist.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the movable element (11), the movable force transmitter part (16), the movable Position transmitter part (19) and possibly the spring (20) on one arm (12) of the Attack lever (13) and provide the other arm (22) with a counterweight (23) is.
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