DE2825222C2

DE2825222C2 - Druckmeßumformer

Info

Publication number: DE2825222C2
Application number: DE2825222A
Authority: DE
Inventors: Lutz Ing.(grad.) 1000 Berlin Lehnhardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-06-06
Filing date: 1978-06-06
Publication date: 1981-09-17
Also published as: IT1120770B; FR2428247B1; JPS551585A; GB2022833A; US4244228A; IT7923024A0; GB2022833B; DE2825222A1; FR2428247A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckmeßumformer mit einem in einem Gehäuse angeordneten, mit dem zu messenden Druck beaufschlagten Meßelement, das aus zwei nebeneinander angeordneten, elastischen scheibenförmigen Teilen besieht, die unter Bildung eines inneren Hohlraumes an ihrem äußeren Umfange dichtend miteinander verbunden sind, wobei das eine scheibenförmige Teil eine Mittenausnehmung aufweist und dort mn dem Gehäuse verbunden ist. im Bereich der Mittenöffnung eine Öffnung des Gehäuses in den inneren Hohlraum mündet und an dem anderen scheibenförmigen Teil zentrisch ein Übertragungselement .ingebracht ist.

Bei einem bekannten Druckmeßumformer dieser Art (FRPS IJ(ii4h4) sind die scheibenförmigen Teile jeweils von Membranen gebildet, die an ihrem äußeren Umfang miteinander verschweißt sind. Dies führt zu hohen mechanischen Belastungen im Randbereich und Zu Hysterese-Erscheinungen.

Der F rfindiing liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmeßumformer vorzuschlagen, der sich durch eine hohe I Iberiragungsgenaiiigkeil auszcichnei und geringe Fehler durch statische Urückänderungen aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Druckmeßumformer der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß die beiden scheibenförmigen Teile an ihrem äußeren Umfang von einem Ring umfaßt und und an ihren voneinander abgewandten Außenkanten fest mit dem Ring verbunden.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen

DruckmeBumfarmers besteht darin, daß der Ring ein gewissermaßen ringförmiges Scharnier bildet, so daß am äußeren Rand der scheibenförmigen Teile hohe mechanische Belastungen nicht auftreten können. Damit sich auch Hysterese-Erscheinungen vermieden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckmeßumformers wird darin gesehen, daß er mit jedem beliebigen Abgriff kombinierbar ist. So kann an das Übertragungselement beispielsweise ein bewegbarer Kern eines Differentialtransformators angeschlossen werden; auch ist es möglich, mit dem Übertragungseil ment eine bewegliche Platte eines Differentialkonden sators zu verbinden. Ferner läßt «ich das Übertragungselement des erfindungsgjmäßen Druckmeßumformers mit einer Durchführungsanordnung verbinden, wie sie in der DE-OS 23 11 733 beschrieben ist. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß der erfindungsgemäße Druckmeßumformer nicht mit zwei Trennmembranen ausgerüstet werden muß. weil der äußere Bereich seines Meßelementes ohne schädliche Auswirkungen auf das Meßergebnis direkt dem Medium ausgesetzt werden kann, dessen Druck bestimmt werden soll.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckmeßumformer müssen nicht beide scheibenförmigen Teile aus Federwerkstoff bestehen. Aus konstruktiven und herstellungstechnischen Gründen wird es aber als vorteilhaft angesehen, wenn bfide scheibenförmigen Teile aus Federmaterial hergestellt sind. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn beide scheibenförmigen Teile wie Tellerfedern ausgebildet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckmeßumformer ist der die scheibenförmigen Teile umfassende Ring vorteilhafterweise als Metallring ausgeführt und mit den scheibenförmigen Teilen an den angegebenen Außenkanten verschweißt.

Zur Erzielung einer besonders einfachen konstruktiven Ausführung kann es mitunter vorteilhaft sein, wenn das Übertragungselement außen an dem anderen scheibenförmigen Teil angebracht ist und mit einer Abgriffeinrichtung in Verbindung steril. In diesem Falle ist dann über die in den innernen Hohlraum mündende Öffnung des Gehäuses die © -Seite des Druckmeßumformers mit dem inneren Hohlraum verbunden, während der Außenraum des Meßelementes mit der ©-Seite in Verbiml'ingsteht.

/ur Erläuterung der Erfindung ist in

F ι g I ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckmeßumformers in schematischer Darstellung, in

F ig 2 im Schnitt eine vergrößerte Darstellung des Gehäuses mit einem Meßelement. in

Fig. 1 ein weiieres Ausführungsbeispiel mil mehreren Meßelementen und in

F ι g. 4 in schematischer Darsiellung ein Schnitt durch ein zusätzliches Ausführungsbeispiel gezeigt.

Das in FΊ g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeig! einen Druckmeßumiormer 1. der ein Gehäuse 2 und Druckkappen 3 und 4 aufweist, die mit dem Gehäuse 2 durch Schrauben verbunden sinci. Die Druckkappen 3 und 4 sind mit Durchgangslöchern 5 und 6 zur Zufuhrung des Druckes ausgerüstet.

Das Gehäuse 2 ist auf jeder Seite mit einer Trennmembran 7 und 8 versehen. In einer Öffnung 9 im Gehäuse 2 befindet sich ein Meßelement 10, das aus zwei scheibenförmigen Teilen 11 und 12 besteht. Das eine scheibenförmige Teil 11 weist eine Mittenausnehmung 13 auf und ist im Bereich dieser Mitteilöffnung mit dem Gehäuse 2 verbunden. Das andere scheibenförmige

Teil 12 trägt an seiner Innenseite ein Übertragungselement 14, das durch eine weitere Öffnung 15 im Gehäuse 2 ragt. Mit dem von dem anderen scheibenförmigen Teil 12 abgewandten Ende 16 ist das Übertragungselement 14 mit einer Abgriffeinrichtung 17 mechanisch verbunden.

Die beiden scheibenförmigen Teile 11 und 12 bind — wie F i g. 1 erkennen läßt — unter Bildung eines inneren Hohlraumes 18 nebeneinander angeordnet, wobei der Hohlraum 18 nach außen dadurch abgeschlossen ist, daß die beiden scheibenförmigen Teile 11 und 12 an ihrem äußeren Umfange 19 dichtend miteinander verbunden sind. Der innere Hohlraum 18 des Meßelementes 10 ist somit gegenüber dem AuBenraum des Meßelementes vollkommen abgedichtet und steht über die als Kanal ausgebildete öffnung 15 mit der θ Seite des Druckrneßumformers in Verbindung; der Außenraum des Meßelementes 10 dagegen ist dem Druck auf der © -Seite ausgesetzt.

Infolge einer Druckdifferenz zwischen der © -Seite und der θ-Seite des Druckmeßumfcrmers 1 werden die beiden scheibenförmigen teile 11 und 12 des Meßelementes 10 mehr oder weniger weit zusammengedrückt, wodurch das Übertragungselement H verschoben wird. Mit der Verschiebung des Übertragungselementes 14 wird ein Stab 20 der Abgriffeinrichtung 17 an seinem oberen Ende 21 verschwenkt, wodurch eine Mittenplatte 22 eines Differentmlkondensators 23 in ihrer Stellung verändert wird. Infolge einer an Klemmen 24 und 25 angelegten Wechselspannung kann dann an einer Ausgangsklemme 26 eine Meßgröße abgegriffen werden, die der Verschiebung des I ibertragungselemenles 14 und — weil diese dem Druck bzw. der Druckdifferenz proportional isi - dem jeweiligen Druck bzw der jeweiligen Druckdifferenz entspricht.

Die vergrößerte Darstellung de«. Gehäuses 2 gemäß F i g. 2 läßt erkennen, daß das eine scheibenförmige Teil

11 an seiner inneren Kante 30 mit dem Gehäuse 2 ringsum verschweißt ist. Das Übertragungselement 14 ist an der Stelle 31 außen mit dem anderen scheibenförmigen Teil 12 verschweißt. Umfaßt sind beide scheibenförmige Teile 11 und 12 an ihrem äußeren Umfange von einem vorzugsweise als Metdllring 32 ausgebildeten Ring, der mit den jeweiligen Außenkanten 33 und 34 der beiden scheibenförmigen Teile 11 und

12 verschweißt ist. Auf diese Wei^ce ist der Raum zwischen der Trennmembran 7 und dem Gehäuse 2. d. h. der Auiienraum 35 des Meßelementes 10 gegenüber dem inneren Hohlraum 16 abgedichtet, der von den beiden vorzugsweise als Tellerfedern ausgebildeten scheibenförmigen Teilen 11 und 12 gebildet ist.

Der innere Hohlraum 18 des Meßelementes 10 ist über die als Kanal ausgebildete Öffnung 15 mit dem Innenraum im Gehäuse 2 verbunden, der vorzugsweise mit einem Silikonöl gefüllt ist.

Das Ausführungsbnispiel nach Fig. 3 unterscheide:

sich von dem nach den F i g. I und 2 dadurch, daß zur Erfassung von relativ hohen Drücken zwei Meßelemente miteinander gewissermaßen in Reihe geschaltet sinrl. Das eine scheibenförmige Teil 40 des einen Meßelementes 41 ist dabei wiederum im Bereich seiner Mittenausnehmung an einer Kante 42 mit dem Gehäuse 2 verschweißt, während das andere scheibenförmige Teil 43 dieses Meßelementes 41 eine zentrische Ausneh mung 44 besitzt, in der sich ein Verbindungselement 45 befindet. Mit diesem Verbindungselement 45 ist das andere scheibenförmige Teil 43 an seiner Innenkante 46 verschweißt. Außerdem ist das Verbindungselement 45 mit der Innenkante 47 eines scheibenförmigen Teiles 48 eines weiteren Meßelementes 49 durch Schweißung verbunden. Das andere scheibenförmige Teil 50 des weiteren Meßelementes 49 trägt ein Übertragungselement 51, das durch ein Durchgangsloch 52 des Verbindungsgliedes 45 hindurch bis zur Abgriffeinrichtung 53 geführt ist; diese kann in gleicher Weise aufgebaut iein, wie es anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. Im übrigen nterscheidet sich diese Auslührungslorm nicht von der nc ;h den F ι g I und 2.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist wiederum ein scheibenförmiges Teil 60 eines Meßelementes 61 mit ein-·; Ausnehmung 62 versehen und im Bereich dieser Ausnehmung an einer Kante 63 mit dem Gehäuse 64 verschweißt. Über einen Ring 65 ist das eine scheibenförmige Teil 60 in bereits beschriebener Weise mit dem anderen scheibenförmigen Teii 66 verbunden. Das andere scheibenförmige Teil 66 trägt auf seiner vom inneren Hohlraum 67 abgewendeten Seite ein Übertragungselement 68, das beispielsweise aus Glas besteht und in das andere scheibenförmige Teil 66 eingeschmolzen ist. Mit dem Übertragungselement 68 ist eine Platte 69 verbunden, die mit weiteren Platten 70 und 71 einen Differentialkondensator 72 bildet. Die Platten 70 und 71 sind über isolierende Halterungen 73 und 74 am Gehäuse 64 befestigt.

Das Gehäuse 64 weist als eine öffnung einen Kanal

75 auf. der mit dem inneren Hohlraum 67 des Meuelementes 61 in Verbindung steht. Das andere Ende

76 des Kanals 75 ist zur Beaufschlagung mit dem /u messenden Druck vorgesehen. Im voi liegenden Fall ist also die © -Seite des Meßumformers mit dem inneren Hohlraum 67 verbunden, während der Außenraum des Meßelementes 61 mit der Q -Seite in Verbindung steht.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 muß selbstverständlich das Übertragungselement 68 nicht mit einer Abgriffeinrichtung verbunden werden, die als Differentialkondens,-Mor ausgebildet ist; vielmehr lassen sich auch andere Abgriffeinrichtungen verwenden, die eine Verschiebung des Übertragungselementes 68 mit arsre.-hcnder Genauigkeit in eine elektrische Größe umsetzen.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmeßumformer mit einem in einem Gehäuse angeordneten, mil dem zu messenden Druck beaufschlagten Meßelement, das aus zwei nebeneinander angeordneten, elastischen scheibenförmigen Teilen besteht, die unter Bildung eines inneren Hohlraumes an ihrem äußeren Umfange dichtend miteinander verbunden sind, wobei das eine scheibenförmige Teil eine Mittenausnehmung aufweist und dort mit dem Gehäuse verbunden ist, im Bereich der Mittenausnehmung eine öffnung des Gehäuses in den inneren Hohlraum mündet und an dem anderen scheibenförmigen Teil zentrisch ein Übertragungselement angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden scheibenförmigen TeUe(II, 12) an ihrem äußeren Umfange von einem Ring (32) umfaßt und an ihren voneinander abgewandten Außenkanten (33, 34) fest mit dem Ring (32) verbanden sind (F i g. 2).

2. Druckmeßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden scheibenförmigen Teile (11, 12) wie Tellerfedern ausgebildet sind (Fig.l).

3. Druckmeßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (32) ein Metallring ist und mit den scheibenförmigen Teilen (11,12) verschweißt ist. (F ig. 2).

4. Druckmeßumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement v68) außen an dem anderen scheibenförmigen Te'l (66) an&ebrach ist und mit einer Abgriffeinrichtung (72) in ''erbindurg steht (F i g. 4).