DE2931061A1

DE2931061A1 - Anbringung eines messwertumsetzers bei einem manometer

Info

Publication number: DE2931061A1
Application number: DE19792931061
Authority: DE
Inventors: Richard Harry Wetterhorn; Harold Walter Wilson
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1980-04-24
Also published as: FR2438263A1; GB2033083B; FR2438263B1; GB2033083A; JPS5550129A; NL7906389A; CA1123221A; US4168631A; BR7905823A

Description

DlpHng. W. Meissner DI&Hno. P. E. Meissner

DipL-lng. H.-vJ. Posting Herbert*. 22,1000 Berlin 33

-ΤΡ-ΐη

7, 07.

Anbringung eines Meßwertumsetzers bei einem Manometer

Die Erfindung betrifft ein Manometer mit einem Bourdon-Hohr, das in Abhängigkeit von Druckänderungen, denen es ausgesetzt ist, einer Verlagerung unterliegt, und mit einem am sich verlagernden Ende des Bourdon-Rohres angebrachten, mit diesem zusammen eine Schwebe- oder Pendelbewegung ausführenden Umsetzer.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Druckmeß- und Prüfinstrumente und betrifft hier insbesondere deren Meßwertumsetzer hinsichtlich seiner Bewegungen.

Die Ausnutzung der Bewegungen von Meßwertumsetzern bei Druc7c-, Temperaturmeßgeräten od. dgl. ist allgemein seit vielen Jahren angewendet worden. In typischer Weise haben solche Instrumente ein auf Zustandsänderungen ansprechendes Element, wie Balge, Bourdon-Rohre, Bimetallwendel u. dgl., das eine ausgewählte Verlagerungsbewegung in Abhängigkeit von Zustandsänderungen, auf

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die das Element anspricht und denen es ausgesetzt ist, liefert. Bei herkömmlichen Konstruktionen besteht der Umsetzer oder "Antriebsmechanismus" au*3 oiner Hebelübertrap-ung und einem Zahnradantrieb, die in Abhängigkeit von der Verlagerungsb-ewegung des auf Zustandsänderungen ansprechenden Elements arbeiten, um eine ainen Zeiger tragende Abtriebswelle anzutreiben, wobei der Zeiger gegenüber einer ortsfesten Skala bewegbar ist. Die dem Zeiger gegenüberliegende Skalenanzeige ist für den jeweiligen Zustand, z. B. Druck oder Temperatur, zu dessen Messung das Instrument bestimmt ist, kennzeichnend.

Die USA-Patentschrift k 05 3 085 beschreibt ein Manometer, bei dem der Umsetzer am freien Ende eines Bourdon-Rohres befestigt ist, so daß er gemeinsam mit der Verlagerung des Rohres eine Pendeloder Schwebebewegung ausführt. Ein abgelegen verbundenes Betätigungsglied, das sich in die Bewegungsbahn des pendelnden Umsetzers erstreckt, bestimmt eine Schwenkachse für einen schwenkbaren, mit Zähnen versehenen Sektorarm des Umsetzers. Bei Schwenken um die Achse des Betätigungsglieds treibt eier Sektorarm eine den Zeiger tragende, drehbare Abtriebswelle. Bei der Herstellung solcher Instrumente kommt in typischer Weise eine Klemme irgendeiner Art zur Anwendung, um den Umsetzer am Rohrende zu befestigen oder mit diesem zu verbinden.

Die Genauigkeit solcher Meßinstrumente ist ein ganz wesentliches Kriterium in ihrer IlerstelLung sowie für ihren Absatz und, wie c'as in der erwähnten USA-Patentschrift erläutert ist, die Formtoleranzen sowie die gegenseitigen Beziehungen der arbeitenden Teile zueinander sind bei einer Pendel- oder Schwebebewegung entscheidend, wenn die gewünschte Höhe an Betriebsgenaupkeit aufrechterhalten werden soll. Aus diesem Grund sind die Herstellungstoleranzen dieser Bauteile mit großer Sorgfalt kontrolliert worden, um die erwähnten Lagebeziehungen zueinander sicherzustellen. Nichtsdestoweniger hat man erst in jüngster Zeit festgestellt, daß geringe Abweichungen in den Federeigenschaften des Bourdon-Rohres ausrei-

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chende Unterschiede in der remanenten Erholung aus sich heraus hervorrufen, daß die nachträglich gebildete Ausrichtung des Rohrendes von Rohr zu Rohr beträchtlich abweichen kann. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Ausrichtung des Endes eines Bourdon-Rohres von seiner vorgesehenen, oder idealen Lage vertikal um etwa - I₁^ mm abweichen kann, und diese Abweichung bewirkt eine riicht-Linearität des Instruments in der Größenordnung von bis zu etwa 5 $>. Trotzdem das bekannt war, ist eine geschickte Lösung dieses Problems bisher nicht bekanntgeworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dan vorher geschilderte Problam in einfacher weise zu lösen, d.h., es soll eine Befestigung für einen Meßwertumsetzer geschaffen werden, mit der die Betriebslinearität eines pendelnder oder schwebenden Umsetzers bei einem Meßgerät, insbesondere einem Manometer, mit einem Bourdon-Rohr gesteigert werden kann, wobei besonderer Wert auf eine einfach herzustellende, keine zusätzlichen Kosten erfordernde Ausbildung gelegt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Ansprüchen angegebenen Mitteln und "laßnahmen bei einem Meßgerät der eingangs angeführten Gattung gelöst. Einfach ausgedrückt wird ein veränderbar ifirksames, einen Abstand bestimmendes Konstruktionsteil zwischen das Ende des Bourdon-Rohres und die Stelle der Verbindung mit dem Umsetzer eingesetzt. Das Ausmaß der Änderung in dem ver- oder abgesetzten Abstand wird als eins Funktion des Betrages der Abweichung in der Bewegung des Bourdon-Rohrendes für jedes einzelne Rohr von seiner Norm - gemessen entlang einer vorbestimmten Achse - bewirkt. Anstelle genau und einzeln das Ausmaß der liemanenzverlagerung des Röhrendes für jedes individuelle Bourdon-Rohr bestimmen zu müssen und dann eine Korrektur auf dem Versuchsweg und/oder durch Probebiegen des Rohrendes zu bewirken, wird der Umsetzer mit Bezug auf einen anderen festen Bezugspunkt ausgerichtet, bevor eine Verbindung mit dem Rohrende hergestellt wird. Wenn bisher eine Klemmverbindung angewendet wurde, so wird nun

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erfindungsgemäß der Bügel des Umsetzers an dem Rohr an irgendeiner Stelle befestigt, die durch eine Spannvorrichtung bestimmt wird, welche die erwähnte Ausrichtung mit Bezug auf den festen Bezugspunkt bewirkt.

Der Erfindungsgegestand wird anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise auf- und abgebrochene Frontansicht eines Manometers, bei dem die Verbindung mit veränderbarem Abstand zwischen Umsetzer und Bourdon-Rohr gemäß der Erfindung zur Anwendung kommt;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 strichpunktiert umschlossenen Teils;

Fig. 3 eine Seitenansicht von Fig. 2.

Das Manometer 10 von Fig. 1 ist mit einem schwebenden oder pendelnden Umsetzer 12 der in der USA-Patentschrift k 055 O85 beschriebenen Art versehen, der in noch zu erläuternder Weise am freien Ende Ik eines gewendelten Bourdon-Rohres l6 angebracht ist. Der entsprechend dem Pfeil l8 einwirkende Druck wird vom Gewindestutzen 2o nach innen zum Einlaß 22 des Bourdon-Rohres übertragen. Aufgrund der Befestigung des Umsetzers 12 am Ende Ik des Rohres l6 pendelt der Umsetzer zusammen mit diesem Rohrende, um eine Welle 2k wirksam anzutreiben, die einen Zeiger 26 trägt. Eine Winkelverschiebung des Zeigers durch die Drehung der W_elle 2k gibt die Druckwerte wieder, die durch die T_eilstriche 28 auf der Skala 30 angezeigt werden.

Wie der USA-Patentschrift k O55 085 im einzelnen zu entnehmen ist, weist der Umsetzer 12 einen mittigen, aufrechtstehenden, U-förmigen Träger oder Bügel 32 auf, der aus einem Stück besteht und zwei symmetrische seitliche Schenkel J>k\ 36 hat, die mit Abstand zueinander angeordnet sind. Der Bügel ist nun am freien Ende Ik des Bourdon-Rohres durch eine Schweißstelle 52 befestigt und trägt querliegende drehbare Wellen 2k und 38. Letztere bildet

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ein Schwenklager für einen mit Zähnen versehenen sektorförmigen Arm 40 , während die Welle 24 ein Zahnritzel 42 tragt, das mit dem Zahnsektor 40 zur Verlagerung des Zeigers 26 in Eingriff ist. Um ein Arbeiten des Umsetzers herbeizuführen, ist ein Stellantrieb 44 aus einem länglichen Draht vorgesehen, welcher an seinem oberen Ende 46 zur Aufnahme in einem Schlitz 48 des Zahnsektors 4u abgebogen ist. An seinem anderen Ende ist der Stellantrieb 44 in einer Schelle 50 festgehalten.

Das gewendelte Bourdon-Rohr l6 hat eine Achse 54, um die die Wendel dreht (Fig. 2). Das freie Ende 14 des Bourdon-Rohres ist zum Verständnis der Erfindung als entlang einer Mittellinie A ausgerichtet gezeigt, welche hypothetisch die normale Ausrichtung wiedergibt, die das Rohrende, nachdem das Wendeln des Rohres um die Achse 5^ beendet ist, einnimmt. Die Linien B und G geben jeweils die Ausrichtung der Mittellinie des Rohrendes 14 an, die nach unten bzw. nach oben von der Norm aufgrund irgendeiner Remanenzverlagerung des Rohrendes aus dem Wendeln resultiert. Es ist klar, daß dann, wenn der Umsetzer 12 unmittelbar mit dem Rohrende 14 ohne Rücksicht auf solche Verlagerungen verbunden würde, der Umsetzer körperlich mit Bezug auf seine normale Lage abgesenkt oder angehoben würde, wenn die Remanenzsituation für die Mittellinien B oder C aufgetreten ist. Um die Lage des Umsetzers 12 ohne Rücksicht auf die Ausrichtung des Rohrendes einzuhalten, wird demzufolge die zwischen diesen Teilen bestehende Verbindung nach dem Stand der Technik beseitigt und statt dessen der Schenkel 3^ des Bügels 32 mit dem Rohr an der Stelle 52 an der Seitenfläche verschweißt oder in anderer Weise verbundei .

Im Zuge des Zusammenbauens der Anordnung wird eine nicht gezeigte Spannvorrichtung verwendet, uni einen festen Abstand X (Fig. 1) zwischen der oberen Fläche 37 des Bügels 32 und der parallelen oberen Fläche 21 des Stutzens 20 festzulegen und damit die Stelle 52 zu bestimmen. Der Abstand X wird selbstverständlich mit der Größe des Meßgeräts variieren, innerhalb einer vorgegebenen Größe

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ähnlicher Leistung und Konstruktion ist jedoch der Abstund X konstant. Hinsichtlich des Abstandes von der Oberfläche 37 wird die Schweißstelle 52. auf ernem Abstand D für eine normale Rohrausrichtung und auf vergleichbaren Abständen E und F für eine Ausrichtung unterhalb bzw. oberhalb der Norm liegen.

In der erwähnten Weise wird die Lage des Umsetzers 12, aus der sonst eine Nicht-Linearität resultieren könnte, nicht verfälscht, sondern er behält \^rieJ.mehr in der Tat seine Relativlag-3 von Meßgerät zu Meßgerät durch eine einfache Kompensation für den Punkt der Verbindung mit dem Rohrende lA ohne Rücksicht auf dessen endgültige Ausrichtung bei. Diese Verbindung ist ganz bemerkenswert einfach, sie löst ,jedoch ein lange anstehendes Problem im Hinblick auf die Nicht-Linearität, die aus dem Fehlen der Gewährung einer Kompensation hierfür bei den Geräten nach dem Stand der Technik resultiert.

Vorstehend wurde eine neuartige Ausbildung für die Befestigung eines schwebenden oder pendelnden Umsetzers in einem Manometer am freien Ende eines Bourdon-Rohres beschrieben, wobei verschiedene wirksame Abstände zur Anwendung kommen, die so zueinander in Beziehung gesetzt sind, daß die Wirkungen jeglicher Abweichremanenzbewegung des Rohrendes ausgeschaltet werden. Durch geeignete und effektive Änderung der Abstände anstelle der Verwendung eines vorgegebenen Abstands, wie es bei Geräten nach deiii Stand der Technik der Fall ist, konnte das Nicht-Linearitätsproblem des Meßinstruments in höchst wirtschaftlicher und einfacher Weise gelöst werden, ohne irgendwelchen Kostenaufwand für die Konstruktion derartiger Manometer zu erfordern.

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Claims

Patentanwälte DipHng. W. Meissner DfplHng. P. E Meissner DipHng. H.-J. Presting Herbertetr. 22.1000 Berlin 33 ?7. (T?. 1Q7Q Patentansprüche

1. Manometer mit einem Dourdon-Hohr, das in Abhängigkeit von Druckänderungen, denen es ausgesetzt ist, eine Verlagerung herbeiführt, und mit einem am sich verlag-ernden Ende des Rourdon-iiohres befestigten, mit diesem zusammen eine Pendelbewegung ausführenden Umsetzer, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (-12) am Bourdon-'iohr (l6) in verschiedenen wirksamen Abständen befestigbar ist, die so gewählt sind, daß sie eine iiemanenzverlagerim? des freien Endes (1'±) des ßourdon-Uohres von einer vorbestimmten Normallage (A) kompensieren.

2. Manometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (12) einen U-förmig en. iSügel (32) aufweist und am Ende (ΐΛ) des Bourdon-iiohres (Ii)) an einer Stelle (52) entlang einer Seitenfläche (5^!t) des Bügels befestigt ist, die funktionell κ.um Ausmaß der Abweichremanenzverlagerung des Endes (l'i) in Beziehung steht.

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3. Manometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (12) in einem vorbestimmten festen Abstand (D) mit Bezug auf einen ortsfesten Bezugspunkt (57) im Manometer, wenn er am Bourdon-Rohr befestigt ist, angeordnet ist.

k. Manometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer und das Bourdon-Rohr an einander benachbarten Flächen durch eine Schweißstelle (52) miteinander fest verbunden sind.

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