DE2930364C2

DE2930364C2 - Differential pressure measuring device, especially leak testing device

Info

Publication number: DE2930364C2
Application number: DE19792930364
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6000 Frankfurt Klee
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1984-04-05
Also published as: DE2930364A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Differenzdruckmeßgerät für zwei an zwei getrennte Meßkammern des Gerätes anschließbare Vergleichsräume, insbesondere Dichtheitsprüfgerät für ein an die eine Meßkammer anschließbares Prüfobjekt und ein an die andere Meßkammer anschließbares Vergleichsobjekt mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a differential pressure measuring device for two to two separate measuring chambers of the device connectable comparison rooms, in particular leak testing device for one of the measuring chambers test object that can be connected and a comparison object that can be connected to the other measuring chamber with the Features of the preamble of claim 1.

Im folgenden wird die Erfindung hauptsächlich an Hand eines Dichtheitsprügerätes erläutert, ohne dadurch andere Anwendungsgebiete der Erfindung auszuschließen. Mit Hilfe solcher Dichtheitsprüfgeräte sollen Undichtigkeiten oder Leckste'len an Objekten, in denen sich beim endgültigen Gebrauch Flüssigkeiten oder Gase befinden, vor deren Inbetriebnahme entdeckt werden, damit fehlerhafte Prüfobjekte ausgesondert werden können. Solche Objekte können beispielsweise Feuerzeugtanks, Kugelschreiberminen, Vergasergehäuse, Zylindergehäuse von Verbrennungsmotoren, Rohrverbindungsteile usw. sein.In the following, the invention is mainly explained using a leak tester, without thereby exclude other areas of application of the invention. With the help of such leak detectors are intended to leak or leak on objects that contain liquids during final use or there are gases that are discovered before they are put into operation, so that defective test objects are separated out can be. Such objects can be, for example, lighter tanks, ballpoint pen refills, carburetor housings, Be cylinder housings of internal combustion engines, pipe connection parts, etc.

Bei Dichtheitsprüfgeräten dieser Art ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Innenraum des zu prüfenden Objektes oder Behälters an die eine Seite eines Differenzdruckmeßgerätes und ein Vergleichsobjekt bzw. -behälter mit einem Referenzvolumen etwa gleicher Größe an die andere Seite des Meßgerätes angeschlossen wird, worauf beide Behälter mit Preßluft od. dgl. gefüllt und anschließend abgesperrt werden. Sodann wird beobachtet oder gemessen, ob der Druck auf der Seite des Prüflings absinkt. Daraus ergibt sich, ob Leckstcllen vorhanden sind, oder ob der Prüfling dicht ist.In leak detection devices of this type, a method is known in which the interior of the to be tested Object or container to one side of a differential pressure measuring device and a comparison object or container with a reference volume of approximately the same size on the other side of the measuring device is connected, whereupon both containers with compressed air or the like. Are filled and then shut off. It is then observed or measured whether the pressure on the side of the test object drops. From this it follows whether There are leaks or whether the test item is leakproof.

Zur Messung des Druckunterschiedes zwischen Referenzvoiumen und Prüfiingsvoiumen können Differenzdruckmeßgeräte verwendet werden, deren Plus- und Mir.usdruckseiten durch eine elastische Wand ζ. Β.Differential pressure measuring devices can be used to measure the pressure difference between reference volumes and test volumes are used, the plus and minus sides of which are supported by an elastic wall ζ. Β.

in Form einer Membran, eines Federrohres oder auch einer Flüssigkeitssäule oder dergleichen getrennt sind. Ausgangssignal der Differenzdruckmefigeräte kann eine unmittelbare Anzeige sein, z. B. in Form eines Zeigerausschlages, oder eine elektrische bzw. pneumatische Größe, welche in bekannter Weise in eine Anzeige umgewandelt werden kann. Häufig wird eier Differenzdruck nicht nur angezeigt, sondern es werden aus ihm weitere Signale gewonnen, mit welchen optische oder akustische Warneinrichtungen betätigt werden oder mit welchen mechanische oder elektrische Einrichtungen aktiviert werden, mit Hilfe derer gute Prüflinge von Ausschuß-Prüflingen getrennt werden.are separated in the form of a membrane, a spring tube or a column of liquid or the like. The output signal of the differential pressure meter can be an immediate display, e.g. B. in the form of a Pointer deflection, or an electrical or pneumatic variable, which in a known manner in a display can be converted. Often, a differential pressure is not only displayed, but it is made out of it further signals obtained with which optical or acoustic warning devices are operated or with which mechanical or electrical devices be activated, with the help of which good DUTs are separated from reject DUTs.

Bei Differenzdruckmeßgeräten mit einer elastischen Trennwand zeigt sich nun, daß jede Änderung des Differenzdruckes verbunden ist mit einer Formveränderi>ng der Trennwand, welche zur Folge hat, daß sich das Volumen der »Pluskammer« bei steigendem Differenzdruck vergrößert und sich gleichzeitig das Volumen der »Minuskammer« verkleinert.In differential pressure gauges with an elastic partition it is now evident that every change in the Differential pressure is associated with a change in shape the partition, which has the consequence that the volume of the "plus chamber" increases with increasing differential pressure increases and at the same time the volume of the "minus chamber" decreases.

Diese Erscheinung tritt auch bei kraftkompensierenden Differenzdruckmeßgeräten oder Meßwertwandlern auf, denn auch hier verformt sich die Ringzone zwischen dem durch den Kompensationsvorgang festgehaltenen Zentrum der Meßmembran und ihrer Einspannzoi \ abgesehen davon, daß sich auch das Zentrum der Meßmembran durch den Kompensationsvorgang um kleine Beträge verschiebt. In manchen Anwendungsfällen solcher Differenzdruckmeßgeräte, z. B. bei Durchfluß- oder Niveaumessungen, ist deren Eigenschaft, beim Auftreten von Differenzdruck ein Volumen zu ändern bzw. zu schlucken, ohne wesentliche Bedeutung. Besonders nachteilig wirkt sie sich jedoch bei Dichtheitsprügeräten aus, und zwar vor allem dann, wenn entweder kleine Leckraten oder kleine Prüflinge oder beides vermessen werden sollen. Der mit den bekannten Geräten gemessene Differenzdruck entspricht dabei nämlich nicht den tatsächlichen Werten, was zu fehlerhaften Prüfungen führt.This phenomenon also occurs with force-compensating differential pressure gauges or transducers because here, too, the ring zone is deformed between that held by the compensation process Center of the measuring membrane and its Einspannzoi \ apart from the fact that the center of the The compensation process shifts the measuring diaphragm by small amounts. In some use cases such differential pressure gauges, e.g. B. for flow or level measurements, their property is Changing or swallowing a volume when differential pressure occurs is of no importance. However, it has a particularly disadvantageous effect on leak detectors, especially when if either small leak rates or small test items or both are to be measured. The one with the The differential pressure measured by known devices does not correspond to the actual values, which leads to faulty tests.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei diesen Dichtheitsprüfgeräten durch die Forderung, zum Beginn der Messung definierte Differenzdruckverhältnisse zu schaffen. Die Differenzdruckmessung soll zweckmäßigerweise immer mit dem gleichen Differenzdruck, vorzugsweise mit dem Differenzdruck Null beginnen. Beim Absperren der Referenz- und Prüfbehälter durch Ventile kann abt-r wegen geringer zeitlicher Verschiebung der beiden Schließvorgänge und gleichzeitig noch strömendem Prüffluid ein endlicher Differenzdruck zwischen den beiden Behälterräumen auftreten. Auch geometrische Unsymmetrien dar beiden Ventile können deswegen zu einem endlichen Differenzdruck führen, weil z. B. Gummikegel, welche auf Metallspitzen aufliegen, sich verschieden tief eindrücken und dabei das eingeschlossene Volumen um ein Geringes verändern. Aber auch wenn die Ventile symmetrisch wären, könnten unterschiedliche Größen von Referenz- und Prüfvolumen einen endlichen Differenzdruck hervorrufen. Dies ist gerade bei kleinen Prüflingen mit geringem Eigenvolumen schädlich.Another disadvantage of these leak testers is the requirement to start at the beginning to create defined differential pressure conditions for the measurement. The differential pressure measurement should expediently always start with the same differential pressure, preferably with zero differential pressure. When the reference and test containers are shut off by valves, abt-r can occur due to the small time lag of the two closing processes and the test fluid still flowing at the same time, a finite differential pressure occur between the two container spaces. Geometric asymmetries can also be present in both valves therefore lead to a finite differential pressure because z. B. rubber cones, which on metal tips lie on top, push yourself in to different depths and thereby change the enclosed volume by a small amount. But even if the valves were symmetrical, different sizes of reference and Test volume cause a finite differential pressure. This is especially true for small test items with a low Own volume harmful.

Aus der US-PS 30 28 750 ist ferner bereits ein Gerät bekannt, bei dem eine bei Druckänderungen in den Vergleichsräumen an sich zu erwartende Druckdifferenz zwischen den Meßkammern durch ausgleichende Veränderungen der Volumina beider Vergleichsräume mittels eines beweglichen Verdrängungskörpers kompensierbar ist. Bei diesem bekannten Geriit wird der Differenzdruck nicht mittelbar gemessen, sondern esFrom US-PS 30 28 750 a device is also already known in which a pressure changes in the Comparison rooms to be expected in the pressure difference between the measuring chambers by compensating Changes in the volumes of both comparison spaces can be compensated for by means of a movable displacement body is. In this known device, the differential pressure is not measured indirectly, but it

wird dort lediglich festgestellt, ob eine bestimmte Differenzdruckgröße über- oder unterschritten wird. Abgesehen davon kann der Verdrängungskörper des bekannten Gerätes nur zwei Stellungen einnehmen, so daß man die Änderung eines Leckverlustes im Laufe der Zeit nicht verfolgen kann.it is only determined there whether a certain differential pressure value is exceeded or not reached. Apart from that, the displacement body of the known device can only occupy two positions, see above that one cannot follow the change in leakage loss over time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue Messung des Differenzdruckes und damit bei Dichtheitsprüfgeräten eine quantitative einwandfreie Feststellung von Undichtigkeiten durch Leckverluste bei fehlerhaften Prüfobjekten auf einfache Weise zu ermöglichen.The invention is based on the object of providing an accurate measurement of the differential pressure and thus of Leak testing devices provide a quantitative, flawless determination of leaks due to leakage losses to enable in a simple manner in the case of faulty test objects.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem mit Verdrängungskörper arbeitenden Gerät Regeleinrichtungen zum Konstanthalten der Druckdifferenz während der Messung bzw. Prüfung derart vorgesehen sind, daß der mittels der Druckdifferenz hinsichtlich seiner Stellung gesteuerte Verdrängungskörper eine stetige, indirekt durch die Zustandsänderung in den Vergleichsräumen bestimmte, meßbare Verstellung erfährt.According to the invention, this object is achieved in that, in the case of a displacement body Device control devices to keep the pressure difference constant during the measurement or test are provided in such a way that the displacement body controlled by means of the pressure difference with regard to its position a constant, measurable one determined indirectly by the change in state in the comparison rooms Undergoes adjustment.

Hierbei wird also der Differenzdruck nicht unmittelbar, sondern durch eine Volumenkompensation mittelbar gemessen. Bei einer solchen mittelbaren Messung des Differenzdruckes zwischen zwei abgeschlossenen Räumen, insbesondere bei Dichtheitsprüfgeräten zwischen einem Prüfvolumen und einem Vergleichsvolumen, soll der Differenzdruck mit Hilfe eines möglichst richtkraftarmen oder richtkraftlosen Differenzdrucksignalgebers dadurch konstant gehalten werden, daß bei einer Änderung dieses Differenzdruckes der Verdrängungskörper in den Raum mit dem niedrigeren Druck hinein- oder/und aus dem Raum mit dem höheren Druck herausbewegt wird, so daß durch die Stellung des Verdrängungskörpers auf den Differenzdruck geschlossen werden kann, der sich eingestellt hätte, wenn die Vergleichsräume konstantes Volumen behalten hätten. Die Erfindung kann auf verschiedene Weise und mit verschiedenen Mitteln ausgeführt werden, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung aus den Unteransprüchen ergeben.In this case, the differential pressure does not become direct, but rather indirect through a volume compensation measured. With such an indirect measurement of the differential pressure between two completed Clearance, especially in the case of leak detection devices, between a test volume and a reference volume, the differential pressure is to be determined with the aid of a differential pressure signal transmitter with as little or as little directional force as possible be kept constant by the fact that when this differential pressure changes, the displacement body into the room with the lower pressure and / or out of the room with the higher pressure is moved out, so that the differential pressure is closed by the position of the displacement body that would have occurred if the comparison rooms had kept constant volume. The invention can be carried out in various ways and by various means, including advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Verdrängungskörper aus einem Kolben, der von einem vom Differenzdruckmeßorgan, z. B. einer zwisehen den Meßkammern eingespannten Meßmembran, gesteuerten Stellmotor, z., B. von einem pneumatischen Membranmotor, in einem mit einem Vergleichsraum bzw. Prüfvolumen kommunizierenden Führungszylinder verschiebbar ist und dessen Verschiebungsbewegungen von einem Anzeigeorgan abnehmbar, z. B. mittels eines Zeigers an einer Skala ablesbar sind.According to one embodiment of the invention, the displacement body consists of a piston which is of one of the differential pressure measuring element, z. B. a measuring membrane clamped between the measuring chambers, controlled servomotor, e.g. from a pneumatic membrane motor, in one with a comparison room or test volume communicating guide cylinder is displaceable and its displacement movements detachable from a display member, e.g. B. can be read by means of a pointer on a scale.

Hierbei wird also bei einem Dichtheitsprügerät der Betrag einer durch den Prüfvorgang auftretenden Differenzdruckänderung mit Hilfe des Verdrängungskolbens zu Null gemacht, der entweder in die Minuskammer hineingedrückt oder aus der Pluskammer herausgezogen wird; es ist auch möglich, mit einem oder zwei Kolben gleichzeitig sowohl die Minuskammer zu komprimieren als die Pluskammer zu entspannen. Die Bewegung des oder der Kolben wird vorzugsweise motorisch bewirkt, wobei Elektromotore oder Flüssigkeitsmotore oder z. B. pneumatische Membranantriebe hierzu verwendet werden können.In this case, in the case of a leak tester, the amount of an occurrence due to the testing process is thus determined Differential pressure change made to zero with the aid of the displacement piston, which is either in the The minus chamber is pushed in or pulled out of the plus chamber; it is also possible with an or two pistons to compress both the minus chamber and to relax the plus chamber at the same time. the Movement of the piston or pistons is preferably effected by a motor, with electric motors or liquid motors or z. B. pneumatic diaphragm actuators can be used for this purpose.

Die Abweichung des Differenzdruckes von seinem konstanten Wert kann durch beliebige, z. B. pneumatische, elektrische, optische oder sonstige Signale festgestellt werden. Zur Messung und Regelung des konstanten Differenzdruckes können sowohl Flüssie-The deviation of the differential pressure from his constant value can be given by any, e.g. B. pneumatic, electrical, optical or other signals to be established. To measure and control the constant differential pressure, both liquid

keitsdifferenzdruckmesser als auch trockene, ζ. Β. Meinbranmeßwerke, verwendet werden. Ferner kann die durch Volumenänderung herbeigeführte Differenzdruckkompensation nicht nur analog, sondern auch digital verwirklicht werden. Im letzteren Fall kann man z. B. mehrere Kolben kombinieren, deren jeweils einzeln verdrängtes Volumen im Verhältnis 1 :2 :4 :8 usw. abgestuft ist. Durch diese Ausbildung eines Dichtheitsprüfgerätes gemäß der Erfindung kann also die Leckrate eines Prüfbehälters aus der Stellung eines analog bewegten Kolbens oder aus der Kombination der Stellungen von digital bewegten Kolben entnommen werden. Im Falle der analogen Kolbenbewegung kann die Bewegung des Kolbens unmittelbar z. B. an einer Skala abgelesen oder durch geeignete Wegsignalwandler an anderer Stelle ferngemessen werden. Mit Hilfe eines einmal gewählten Kolbendurchmessers kann man den Signalweg des Kolbens an die erwartete Leckrate anpassen. Bei ein und demselben Leckvolumen wird ein Kolben mit kleinerem Durchmesser einen großen Weg und umgekehrt machen.differential pressure gauges as well as dry ones, ζ. Β. Meinbranmeßwerke can be used. Furthermore, the differential pressure compensation brought about by the change in volume can be realized not only in analog, but also digitally. In the latter case, you can z. B. combine several pistons, their individually displaced volume in a ratio of 1: 2: 4: 8 etc. is graded. With this design of a leak tester according to the invention, so can the leak rate of a test container from the position of a piston moved in an analogue manner or from the combination the positions of digitally moved pistons can be taken. In the case of the analog piston movement the movement of the piston can directly z. B. read on a scale or using a suitable transducer remotely measured elsewhere. With the help of a piston diameter selected once, adjust the signal path of the piston to the expected leak rate. With one and the same leak volume a piston with a smaller diameter will go a long way and vice versa.

Der Nachteil der bekannten Geräte, daß nach anfänglichem Absperren der beiden Behälterräume ein endlicher Differenzdruck verbleiben kann, wird durch die Erfindung dadurch beseitigt, daß zunächst einmal r> der Differenzdruck Null oder ein bestimmter anderer Differenzdruck eingestellt wird. Der Verdrängungskolben wird also anfangs relativ schnell einen Korrektursprung ausführen. Anschließend wird er sich in dem Tempo bewegen, in dem aus dem Leck Prüfgas jo entweicht. Aus dem zeitlichen Differentialquotienten der Kolbenbewegung kann man also auf den Leckdurchfluß schließen. Die Kolbenstellung bildet die entwichene Prüfgasmenge ab.The disadvantage of the known devices that a finite differential pressure can remain after the two container spaces have been initially shut off is eliminated by the invention in that first of all r> the differential pressure zero or a certain other differential pressure is set. The displacement piston will therefore initially execute a correction jump relatively quickly. Then it will move at the speed at which test gas jo escapes from the leak. The leakage flow rate can therefore be deduced from the differential quotient of the piston movement over time. The piston position shows the amount of test gas that has escaped.

Eine Volumenkompensation bei konstantem Differenzdruck mit Hilfe von Verdrängungskörpern, welche gleichzeitig das Prüfvolumen verkleinern und das Referenzvolumen vergrößern oder umgekehrt, kann auch erfindungsgemäß durch Ringwaagen oder Tauchglocken realisiert werden, wie sie an sich z. B. aus der 4« DE-PS 2 25 037 bekannt sind.A volume compensation at constant differential pressure with the help of displacement bodies, which at the same time reduce the test volume and increase the reference volume or vice versa can also be realized according to the invention by ring scales or diving bells, as they are per se z. B. from the 4 « DE-PS 2 25 037 are known.

Eine solche Ausführungsform ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper aus einer Tauchglocke besteht, die in einer Trennflüssigkeit schwebend gelagert ist und deren flüssigkeitsfreier Innenraum mit dem einen Vergleichsraum bzw. Referenzvolumen kommuniziert, während der oberhalb des Niveaus der Trennflüssigkeit befindliche Raum mit dem anderen Vergleichsraum bzw. Prüfvolumen in Verbindung steht, wobei die Tauchbewegungen der Tauchglocke von einem Anzeigeorgan abnehmbar und mittels eines Zeigers an einer Skala ablesbar sind.Such an embodiment is characterized according to the invention in that the displacement body consists of a diving bell, which is suspended in a separating liquid and is more liquid-free Interior communicates with a comparison room or reference volume, while the one above the level of the separating liquid with the other comparison room or test volume in Connection is, the diving movements of the diving bell detachable from a display element and can be read off by means of a pointer on a scale.

Ferner gestattet z. B. die Ausgestaltung nach Anspruch 12 die Vermessung der Wärmemenge, die ein Heizwasserstrom an einen Wärmetauscher abgegeben hat denn die unterschiedlichen Temperaturen an der Ein- und Ausgangsseite des Heizwasserstroms führen zu einer Druckdifferenz zwischen den mit Gas gefüllten, abgeschlossenen Fühlern.Furthermore, z. B. the embodiment according to claim 12, the measurement of the amount of heat that a The flow of heating water has passed to a heat exchanger because the different temperatures at the The inlet and outlet side of the heating water flow lead to a pressure difference between the gas-filled, closed feelers.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen eo Ausführungsformen beispielsweise veranschaulichtIn the drawing, the invention is shown in various eo Exemplary embodiments illustrated

Fig. 1 zeigt schematisch ein Dichtheitsprüfgerät mit Verdrängungskolben.Fig. 1 shows schematically a leak tester with Displacement piston.

Fig.2 zeigt eine Variante des Gerätes nach Fig. 1 mit elektrischer Steuerung des Verdrängungskolbens.FIG. 2 shows a variant of the device according to FIG. 1 with electrical control of the displacement piston.

F i g. 3 zeigt eine weitere Variante des Gerätes nach Fig. 1 mit optoelektrischer Steuerung des Verdrängungskolbens, undF i g. 3 shows a further variant of the device according to FIG Fig. 1 with opto-electrical control of the displacement piston, and

F i g. 4 zeigt schematisch ein Dichtheitsprüfgerät mit Verdrängungstauchglocke.F i g. 4 schematically shows a leak tester with a displacement diving bell.

Das in F i g. 1 dargestellte Differenzdruckmeßgerät besteht aus zwei Druckkammerschalen 1 und 2, zwischen denen eine Meßmembran 3 eingespannt ist, welche die Meßkammerräume Γ und 2' voneinander trennt. Die Meßmembran 3 wird von Membrantellern 4, 4' in ihrer Mittelzone unterstützt, sie ist also in diesem Bereich steif. Die Meßmembran 3 kann aus dünnem, gegebenenfalls mit Sicken versehenem Metallblech oder auch aus einem weichen Elastomer, wie z. B. Gummi, hergestellt sein. Die Bewegungen der Meßmembran 3 werden über einen Stift 5 in den Raum 6 eines Gehäuseteiles 6' übertragen, in dem sich Einrichtungen befinden, mit denen ein zur Weiterverarbeitung geeignetes Signal gewonnen wird. Der Raum 6 kann selbstverständlich identisch sein mit einem der beiden Meßkammerräume T bzw. 2'. Beim Auftreten einer Differenzdruckänderung an der Meßmembran 3 wird beispielsweise ein pneumatisches Signal wie folgt erzeugt:The in Fig. 1 shown differential pressure measuring device consists of two pressure chamber shells 1 and 2, between which a measuring membrane 3 is clamped, which the measuring chamber spaces Γ and 2 'from each other separates. The measuring membrane 3 is supported by membrane plates 4, 4 'in its central zone, so it is in this Area stiff. The measuring membrane 3 can be made of thin sheet metal, optionally provided with beads or from a soft elastomer, such as. B. rubber, be made. The movements of the measuring membrane 3 are transmitted via a pin 5 into the space 6 of a housing part 6 ', in which Facilities are located with which a signal suitable for further processing is obtained. The room 6 can of course be identical to one of the two measuring chamber spaces T or 2 '. When appearing a differential pressure change at the measuring diaphragm 3 is, for example, a pneumatic signal as follows generated:

Die Meßmembran 3 mit ihren Membrantellern 4, 4' drückt mit ihrem Eigengewicht auf einen Hebel 7, welcher im Punkt 8 drehbar gelagert ist. An dem Hebel 7 ist ein Magnet 9 befestigt dessen Feld durch die aus unmagnetischem Material bestehende Wand des Gehäuseteiles 6' dringt. Auf der anderen Seite der Gehäusewand befindet sich ein Steuerhebel 10, der im Punkt 11 drehbar gelagert ist Auch der Hebel 10 trägt einen Magneten 9', der jedoch in entgegengesetzter Richtung magnetisiert ist, so daß die beiden Magnete 9 und 9' einander abstoßen. Der Hebel 10 ist durch ein Gewicht 12 austariert, seine Stellung wird durch eine Luftdüse 13 abgetastet, die mit einer Prallfläche 13' des Hebels 10 zusammenarbeitet. Das Tariergewicht 12 ist so bemessen, daß ein mittlerer Ausgangsdruck an der durch eine konstante Einlaßdrossel 14 und die variable Düse 13 gebildeten Druckkaskade entsteht, welche von einer Hilfsenergiequelle 15 über eine Leitung 16 mit preßluftkonstantem Druck versorgt wird.The measuring membrane 3 with its membrane plates 4, 4 'presses with its own weight on a lever 7, which is rotatably mounted at point 8. A magnet 9 is attached to the lever 7, the field of which is transmitted through the out non-magnetic material existing wall of the housing part 6 'penetrates. On the other side of the Housing wall is a control lever 10, which is rotatably mounted at point 11, the lever 10 also carries a magnet 9 'which, however, is magnetized in the opposite direction so that the two magnets 9 and 9 'repel each other. The lever 10 is balanced by a weight 12, its position is determined by a Scanned air nozzle 13, which cooperates with a baffle 13 'of the lever 10. The tare weight is 12 dimensioned so that a mean output pressure at the through a constant inlet throttle 14 and the variable Nozzle 13 formed pressure cascade arises, which from an auxiliary energy source 15 via a line 16 with Constant air pressure is supplied.

Der Ausgangsdruck der Druckkaskade 13, 14 wird über die Anschlußleitung 16' dem Druckraum 17 eines pneumatischen Federmotors 18 zugeleitet welcher eine über einen U-förmigen Teller 19 gezogene Rollmembran 20 und eine gegen den Teller 19 wirkende Feder 21 enthält Die Stellung dieses Motors kann mittels einer an dem Teller 19 befestigten Anzeigestange 22 mit einem Zeiger 23 an einer Skala 24 abgelesen werden. An dem Teller 19 des pneumatischen Federmotors 18 ist ein Verdrängungskolben 25 befestigt welcher gasdicht und möglichst reibungsarm in einem Fuhrungszyhnder 26 gleitet und einen Druckraum 27 abschließtThe output pressure of the pressure cascade 13, 14 is the pressure chamber 17 via the connection line 16 ' pneumatic spring motor 18 fed to which a rolling diaphragm pulled over a U-shaped plate 19 20 and a spring 21 acting against the plate 19 contains the position of this motor can by means of a The indicator rod 22 attached to the plate 19 can be read with a pointer 23 on a scale 24. To the Plate 19 of the pneumatic spring motor 18 is attached to a displacement piston 25 which is gas-tight and With as little friction as possible in a guide cylinder 26 slides and closes a pressure chamber 27

An den Meßkammerraum 1' des Differenzdruckmeßwerkes ist über eine Leitung 28 das Referenzvolumen Vi angeschlossen, während das Prüfvolumen V₂ über eine Leitung 29 mit dem Meßkammerraum 2' verbunden ist. Die Leitungen 28* und 29 sind über abgezweigte Leitungen 30 bzw. 31 an eine Druckluftquelle Q über Absperrventile 32 bzw. 33 anschließbar.The reference volume Vi is connected to the measuring chamber space 1 'of the differential pressure measuring mechanism via a line 28, while the test volume V _{2 is} connected via a line 29 to the measuring chamber space 2'. The lines 28 * and 29 can be connected via branched lines 30 and 31 to a compressed air source Q via shut-off valves 32 and 33, respectively.

Diese Absperrventile können z.B. elektrisch oder pneumatisch betätigt werden. Der Druckraum 27 des Führungszylinders 26 ist über eine Leitung 34 an die Leitung 31 angeschlossen.These shut-off valves can be operated electrically or pneumatically, for example. The pressure chamber 27 of the Guide cylinder 26 is connected to line 31 via a line 34.

Vor Beginn der eigentlichen Messung werden beide Volumina Vi und V2 durch automatisches öffnen der Absperrventile 32 und 33 aufgefüllt Nachdem beide Volumina hinreichend gut gefüllt sind, werden die Absperrventile 32 und 33 gleichzeitig geschlossen.Before the start of the actual measurement, both volumes Vi and V2 are filled by automatically opening the shut-off valves 32 and 33. After both volumes are sufficiently well filled, the shut-off valves 32 and 33 are closed at the same time.

Nunmehr beginnt der Meßvorgang. Falls an der Meßmembran 3 ein Differenzdruck anliegt, wird sie sich bewegen und über die Magneten 9, 9' den Steuerhebel 10 verstellen. Wenn z. B. im Prüfvolumen V₂ der Druck niedriger ist als im Referenzvolumem Vi, weil die Absperrventile 32 und 33 nicht zu gleicher Zeit geschlossen haben, dann wird sich die Meßmembran 3 nach unten bewegen und dadurch über den Steuerhebel 10 die Luftdüse 13 öffnen. Der Druck hinter der Einlaßdrossel 14 wird fallen, und dadurch fällt auch der Druck in der Druckkammer 17 des pneumatischen Federmotors 18. Der Federmotor 18 wird also unter der Wirkung der Feder 21 den Verdrängungskolben 25 so lange in den Druckraum 27 des Führungszylinders 26 hineinführen, bis wieder derjenige Differenzdruck an der Meßmembran 3 auftritt, welcher bei Beginn der Messung herrschen soll. Befindet sich nun im Prüfvolumen V₂ ein Leck, so wird dieser Kompenationsvorgang laufend stattfinden, wobei sich der Zeiger 23 des Federmotors 18 auf einer Skala 24 von unten nach oben bewegt. Die Skala 24 kann direkt in Volumeneinheiten des Prüfgasverlustes geeicht werden.The measuring process now begins. If a differential pressure is applied to the measuring membrane 3, it will move and adjust the control lever 10 via the magnets 9, 9 '. If z. B. in the test volume V ₂ the pressure is lower than in the reference volume Vi, because the shut-off valves 32 and 33 are not closed at the same time, then the measuring membrane 3 will move down and thereby open the air nozzle 13 via the control lever 10. The pressure behind the inlet throttle 14 will fall, and thereby the pressure in the pressure chamber 17 of the pneumatic spring motor 18. The spring motor 18 will therefore, under the action of the spring 21, guide the displacement piston 25 into the pressure chamber 27 of the guide cylinder 26 until again that differential pressure occurs at the measuring membrane 3 which should prevail at the beginning of the measurement. If there is now a leak in the test volume V ₂ , this compensation process will take place continuously, the pointer 23 of the spring motor 18 moving on a scale 24 from bottom to top. The scale 24 can be calibrated directly in volume units of the test gas loss.

Anstelle der vorstehend beschriebenen pneumatischen Einrichtung kann die Volumenkompensation natürlich auch mittels elektrischer, optischer oder sontiger Mittel vorgenommen werden.Instead of the pneumatic device described above, the volume compensation can of course also be carried out by means of electrical, optical or other means.

Beispielsweise zeigt F i g. 2 eine einfache elektrische Ausführungsform. Hierbei wirkt die Meßmembran, welche in diesem Falle zweckmäßigerweise senkrecht hängend angeordnet wird, um die Eigengewichte möglichst einP.ußlos zu machen, über eine Stange 5' auf einen offenen elektrischen Kontakt 35 ein. Dieser Kontakt schaltet über Leitungen 36, 37 elektrische Energie, weiche einen Elektromotor betreibt, der dann seinerseits den Verdrängungskolben so bewegt, daß der Differenzdruck an der Meßmernbrar. den Anfangswert erhält Der auf diese Weise gebildete elektrische Zweipunktregler kann auch durch eine Nullzone des elektrischen Schalters in einen Dreipunktregler verwandelt werden. Ebenso können durch bekannte elektrische Mittel, z. B. Differenzialtransformatoren, stetige elektrische Signale gewonnen werden.For example, FIG. 2 shows a simple electrical embodiment. The measuring membrane acts here, which in this case is expediently arranged hanging vertically around the dead weight To make it as smooth as possible, engage an open electrical contact 35 via a rod 5 '. This Contact switches electrical energy via lines 36, 37, which then operates an electric motor in turn moves the displacement piston so that the differential pressure at the Messmernbrar. the initial value The electrical two-position controller formed in this way can also pass through a zero zone of the electrical switch can be transformed into a three-position controller. Likewise, by known electrical Medium, e.g. B. differential transformers, continuous electrical signals can be obtained.

In F i g. 3 ist beispielsweise eine weitere, opto-elektrische Ausführungsform gezeigt. Hier wird die Stellung der Meßmembran durch eine Lichtschranke gemessen, die aus einer Blende 38 besteht, welche z. B. an einer mit der Meßmembran verbundenen Stange 5" angeordnet ist, weiche sich in einem lichtdurchlässigen Gehäuse 39 bewegt Ein von einer Lichtquelle 40 ausgehender und über eine Linse 41 gebündelter Lichtstrahl fällt je nach der Sieiiung der Blende 3» auf einen Empfänger 42. Dieser gibt ein gegebenenfalls verstärktes elektrisches Signal auf einen Elektromotor oder über einen sonstigen Signalumfonner, der gegebenenfalls auch auf einen pneumatischen Membranmotor einwirken kann. Diese Motoren nehmen dann die Volumenkompensation vor. Eine solche Lichtschranke ist auch verwendbar, wenn man anstelle einer Meßmembran eine Flüssigkeitssäule (U-Rohr) zur Messung des Differenzdruckes benutztIn Fig. 3 is, for example, another, opto-electrical Embodiment shown. Here the position of the measuring membrane is measured by a light barrier, which consists of a diaphragm 38 which, for. B. arranged on a rod 5 "connected to the measuring membrane is, which moves in a transparent housing 39. An emanating from a light source 40 and The light beam bundled via a lens 41 falls on a receiver 42 depending on the configuration of the diaphragm 3 ". This sends a possibly amplified electrical signal to an electric motor or via one other signal converter that can also act on a pneumatic membrane motor if necessary. These motors then carry out the volume compensation. Such a light barrier can also be used if, instead of a measuring membrane, a liquid column (U-tube) is used to measure the differential pressure used

Nach Fig.4 befindet sich im Innenraum 43 eines durchsichtigen Gefäßes 44 eine durchsichtige Trennflüssigkeit 45.According to FIG. 4, a transparent separating liquid is located in the interior 43 of a transparent vessel 44 45.

Da die Flüssigkeit möglichst wenig verdunsten soll, verwendet man zweckmäßigerweise Silikonöl. Außerdem ist in dem Gefäß 44 eine Tauchglockenwaage angeordnet Diese besteht aus einem doppelarmigen Hebel 46, der in einem Zapfenlager 47 drehbar gelagert ist. Der Hebel 46 besteht aus einem geschlossenen Rohr, damit die ganze Tauchglockenwaage in der Trennflüssigkeit schweben kann und trotz des Zapfenlagers 47 kaum einem Reibungseinfluß unterliegt. Auf der linken Seite des Hebels 46 ist eine kleine Tauchglocke 48 angebracht, während auf der rechten Seite desselben im gleichen Hebelabstand vom Lager 47 ein ähnlicher, jedoch oben und unten offener Körper 49 am Hebt:l 46 befestigt ist. Die Wandstärken und Durchmesser derSince the liquid should evaporate as little as possible, it is advisable to use silicone oil. aside from that a diving bell balance is arranged in the vessel 44. This consists of a double-armed one Lever 46 which is rotatably mounted in a journal bearing 47 is. The lever 46 consists of a closed tube so that the entire submersible bell balance is in the separating liquid can float and despite the journal bearing 47 is hardly subject to the influence of friction. On the left Side of the lever 46 a small diving bell 48 is attached, while on the right side of the same in the same lever distance from bearing 47 a similar body 49 on the lift, but open at the top and bottom: l 46 is attached. The wall thickness and diameter of the

ίο rohrförmigen Teile der Tauchglocke 48 und des Körpers 49 sind gleich, jedenfalls wenn ihre Symmetrieachsen den gleichen Abstand von dem Lager 47 haben. Dadurch wird erreicht, daß bei einem Ausschlag der Tauchglockenwaage die wechselnden Auftriebskräfte, welche an der Tauchglockenrohrwand angreifen, kompensiert werden. An dem der Tauchglocke 48 entgegengesetzten Ende des Hebels 46 ist ein Zeiger 50 befestigt, welcher vor einer Skala 51 spielt. Der Winkel, den die Tauchglockenwaage gegenüber dem Gefäß 44 einnimmt, kann also durch die durchsichtige Wand des Gefäßes 44 hindurch abgelesen werden. Von einer Quelle Q des Prüffluids. z. B. Luft oder Gas, führt über eine Druckleitung 52 eine Leitung 53 in den Innenraum 54 der Tauchglocke 48. Eine weitere Leitung 55 führt über eine Zweigleitung 56 in den Raum 43 über der Tauchglocke 48. In die Leitung 55 ist eine leichte Drossel 57 eingebaut. Außerdem sind in den Leitungen 52 und 55 Absperrventile 58 bzw. 59 angeordnet, die durch eine Hilfsenergie, wie z. B. Druckluft, betätigt werden können. Die Leitung 53 steht über die Zweigleitung 56 mit dem Referenzvolumen Vi in Verbindung. Die Leitung 55 ist über den Gefäßraum 43 und eine an diesen angeschlossene Leitung 60 mit dem Prüfvolumen V₂ verbunden. Ferner kann mit Hilfe eines absperrbaren Einfüllstutzens 61 das Gefäß 44 mit Trennflüssigkeit 45 gefüllt werden, fails dies aus Transportgründen notwendig ist.ίο tubular parts of the diving bell 48 and the body 49 are the same, at least if their axes of symmetry are at the same distance from the bearing 47. This ensures that when the diving bell scales deflect, the changing buoyancy forces which act on the diving bell tube wall are compensated. A pointer 50, which plays in front of a scale 51, is attached to the end of the lever 46 opposite the diving bell 48. The angle that the diving bell balance assumes with respect to the vessel 44 can thus be read through the transparent wall of the vessel 44. From a source Q of the test fluid. z. B. air or gas, a line 53 leads via a pressure line 52 into the interior 54 of the diving bell 48. Another line 55 leads via a branch line 56 into the space 43 above the diving bell 48. In the line 55 a slight throttle 57 is built . In addition, shut-off valves 58 and 59 are arranged in the lines 52 and 55, which are powered by an auxiliary energy, such as. B. compressed air can be operated. The line 53 is connected to the reference volume Vi via the branch line 56. The line 55 is connected to the test volume V ₂ via the vessel space 43 and a line 60 connected to it. Furthermore, with the aid of a lockable filler neck 61, the vessel 44 can be filled with separating liquid 45, if this is necessary for reasons of transport.

Mit dem vorstehend beschriebenen Gerät wird die Dichtheitsprüfung eines Prüfvolumens V₂ wie folgt vorgenommen: Nachdem der Behälter mit dem Prüfvolumen V₂ an die Leitung 60 angeschlossen worden ist, werden die Absperrventile 58 und 59 geöffnet. Dadurch füllen sich das Referenzvolumen V) und das Prüfvolumen V₂ mit dem Prüffluid wie Druckluft oder Druckgas auf. Durch die Drossel 57 wird der Druck im Prüfvolumen V₂ während des Füllvorganges immer etwas niedriger sein als der Druck im Referenzvolumen Vi. Es entsteht also innerhalb der Tauchglocke 48 ein Überdruck, und der Hebel 46 wird im Uhrzeigersinn gedreht, und zwar so lange, bis die Tauchglocke 48 unter Umständen die Oberfläche der Trennfiüssigkeit 45 anschneidet. Von diesem Augenblick an tritt das Prüffluid in den Raum 43 über der Trennfiüssigkeit 45 nicht nur durch die Rohrleitung 55, sondern auch durch die Rohrleitung 53 ein.With the device described above, the leak test of a test volume V ₂ is carried out as follows: After the container with the test volume V _{2 has been connected} to the line 60, the shut-off valves 58 and 59 are opened. As a result, the reference volume V) and the test volume V _{2 are} filled with the test fluid such as compressed air or compressed gas. Due to the throttle 57, the pressure in the test volume V ₂ will always be slightly lower than the pressure in the reference volume Vi during the filling process. There is thus an overpressure inside the immersion bell 48, and the lever 46 is rotated clockwise until the immersion bell 48 cuts the surface of the separating liquid 45 under certain circumstances. From this moment on, the test fluid enters the space 43 above the separating liquid 45 not only through the pipe 55 but also through the pipe 53.

Nachdem sich im Referenzvolumen Vi und im Prüfvolumen V₂ etwa der gewünschte Prüfdruck eingestellt hat wird das Absperrventil 58 geschlossen. Nunmehr findet ein Druckausgleich zwischen dem Referenzvolumen Vi und dem Prüfvolumen V₂ statt, und zwar so lange, bis die Trennflüssigkeit 45 im Innenraum 54 der Tauchglocke 48 denselben Stand hat wie außerhalb. Dadurch gelangt der Zeiger 50 auf seinen Nullpunkt, worauf das Absperrventil 59 geschlossen wird. 1st das Prüfvolumen V₂ undicht, so sinkt der Druck oberhalb des Tauchglockenbodens, und der Hebel 46 bewegt sich im Uhrzeigersinn so lange, bis an der Tauchglocke 48 kein Differenzdruck mehr herrscht undAfter approximately the desired test pressure has been set in the reference volume Vi and in the test volume V ₂ , the shut-off valve 58 is closed. A pressure equalization now takes place between the reference volume Vi and the test volume V ₂ , to be precise until the separating liquid 45 in the interior 54 of the diving bell 48 has the same level as outside. As a result, the pointer 50 reaches its zero point, whereupon the shut-off valve 59 is closed. If the test volume V ₂ leaks, the pressure above the bottom of the diving bell drops, and the lever 46 moves clockwise until there is no longer a differential pressure at the diving bell 48 and

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damit die Flüssigkeitsstände innerhalb und außerhalb vergrößert. Dabei ist die Dimensionierung der Tauch-thus increasing the fluid levels inside and outside. The dimensioning of the immersion

der Tauchglocke 48 gleich sind. Aus der Stellung des glockenwaage wichtig. Wenn sich die Tauchglocke 48 inthe diving bell 48 are the same. Important from the position of the bell scales. When the diving bell is 48 in

Zeigers 50 kann man dann auf die Leckgröße des der Trennflüssigkeit 45 hebt, so wird gleichzeitig derPointer 50 can then be raised to the size of the leakage of the separating liquid 45, so that at the same time the

Prüflings V₂ schließen. Körper 49 in die Trennflüssigkeit tiefer eingetaucht.DUT close _V2. Body 49 immersed deeper in the separating liquid.

Durch die Tauchglockenbewegung wird der Raum 5 Damit bleibt der Flüssigkeitsspiegel konstant, und ?usDue to the movement of the diving bell, space 5 thus remains constant, and? Us

oberhalb der Trennflüssigkeit, d. h. das Prüfvolumen der Trennflüssigkeit wird !'.eine Energie auf die Waageabove the separating liquid, d. H. the test volume of the separating liquid becomes! '. an energy on the balance

verkleinert, und gleichzeitig wird der Raum 54 innerhalb übertragen. Auf diese Weise sind die Auftriebskräfte imand at the same time the space 54 is transferred within. In this way the lift forces are in

der Tauchglocke 48, d. h. das Referenzvolumen, Gerät kompensiert.the diving bell 48, d. H. the reference volume, device compensates.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Differential pressure measuring device for two comparison rooms which can be connected to two separate measuring chambers of the device, in particular a leak tester for a test object which can be connected to one measuring chamber and a reference object which can be connected to the other measuring chamber, in which a pressure difference between the measuring chambers to be expected in the event of pressure changes in the comparison rooms compensating changes in the volumes of the two comparison spaces can be compensated for by means of at least one movable displacement body, characterized in that control devices for keeping the pressure difference constant during the measurement or test are provided in such a way that the displacement body (25) controlled by means of the pressure difference with regard to its position has a steady, indirect undergoes a measurable adjustment determined by the change in state in the comparison rooms (Vu V ₂ ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a displacement piston as a displacement body (25) can be displaced by a differential pressure measuring element in a guide cylinder (26) communicating with a comparison space or test volume (V ₂ ) , the displacement movements of which can be removed from a display element and by means of a Pointer (23) can be read on a scale (24). so

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the displacement body consists of a diving bell (48) which is floatingly mounted in a separating liquid (45) and whose liquid-free interior (54) with the one comparison space or) ί reference volume (V] ) communicates while the above the level? The space (43) located in the separating liquid (45) is connected to the other comparison space or test volume (V ₂ ) , the immersion movements of the immersion bell (48) 4 »being detachable from a display element and on a scale ( 51) can be read.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that a measuring membrane separating the measuring chambers (3) actuates a nozzle-baffle system (13, 13 '), the pneumatic signals of which are introduced into the pressure chamber (17) of a pneumatic spring motor (18) Diaphragm (20) or diaphragm plate (19) is connected to the displacement piston. v>

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the movements of the measuring membrane (3) be transferred to the nozzle-baffle system (13, 13 ') by magnets (9, 9').

6. Apparatus according to claim 2, characterized in that the movements of one of the measuring chambers separating measuring membrane (3) electrically through a contact device (35) to a servomotor of the Displacement piston are transferred (F i g. 2).

7. Apparatus according to claim 6, characterized marked f> o net that the movements of the measuring membrane (3) through an optoelectronic device in the form a light barrier (38-42) can be transmitted to the servomotor of the displacement piston.

8. An apparatus according to any one of claims 4 - 7 characterized characterized ^hr> that one Meßkanimer (I ') to the reference volume (V \) and the other measuring chamber (2') with the Prüfvolumeri is connected (V _2).

that the volumes (Vu V ₂ ) can be connected to a pressure medium source (Q) via shut-off valves (32, 33), and that the pressure chamber (27) of the guide cylinder (26) of the displacement piston (25) with the test volume (V ₂ ) in Connection.

9. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that in a vessel (44) a Diving bell balance is arranged, the diving bell (48) on a double-armed, rotatable mounted lever (46) is attached, the diving bell opposite lever arm of which a open compensating body (49) carries

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the lever (46) carries the pointer (50) which cooperates with the scale (51) that the vessel (43) is transparent at least in the pointer scale area is, and that the separating liquid (45) is transparent

11. Apparatus according to claim 9, characterized in that the test volume (V ₂ ) via a shut-off valve (59) with the reference volume (V]) can be connected, and that the volumes (V _u V ₂ ) via a shut-off valve (58) a pressure medium source (Q) can be connected.

12. Device according to one of the preceding Claims, characterized in that the comparison spaces are closed off by two gas-filled Sensors are formed, the first on the input and the second on the output side a heating water flow is arranged.