DE29717937U1

DE29717937U1 - Anordnung zur Druckmessung

Info

Publication number: DE29717937U1
Application number: DE29717937U
Authority: DE
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2007-10-10

Description

Anmelder: Grundfos a/s

Poul Due Jensens Vej 7-11
DK - 8850 Bjerringbro

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Druckmessung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Druckmessanordnungen werden an fluidführenden Systemen eingesetzt, um den Fluiddruck an einer bestimmten Stelle innerhalb eines Systems zu messen. Eine solche Anordnung ist meist Teil einer elektronischen Überwachungs- oder auch Steuer- und Regeleinrichtung. So werden beispielsweise Pumpenaggregate in Heizungsanlagen mittels Differenzdrucksensoren in ihrer Leistung geregelt, um die Pumpen- und damit die Förderleistung an den jeweiligen Wärmebedarf der Heizungsanlage anzupassen. Das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors wird der Regelung als Istsignal zugeführt.

Bekannte Anordnungen dieser Art werden in der Regel in Form eines patronenartigen Gehäuses ausgebildet, das beispielsweise in eine entsprechende saug- oder druckstutzenseitige Gehäusebohrung des Pumpenaggregat eingegliedert und mittels einer Schraubverbindung mechanisch festgelegt wird. Dabei ist einerseits das patronenartige Gehäuse gegenüber dem Pumpengehäuse mittels einer Dichtung abgedichtet, andererseits der Druckaufnehmer innerhalb des patronenartigen Gehäuses abgedichtet, so daß sichergestellt ist, daß das Fluid nicht in den Bereich des Druckaufnehmers gelangen kann, in dem die elektrische Signalverarbeitung oder zumindest Signalweiterleitung erfolgt. Derartige Druckaufnehmer sind beispielsweise in Umwälzpumpen der Serie UPE-200 der Firma Grundfos, Dänemark, eingesetzt.

Nachteilig bei derartigen Druckmessanordnungen ist, daß beim Versagen der Dichtung zwischen dem Druckaufnehmer und dem Gehäuse bzw. Gehäuseteil, in dem dieser gehaltert ist, die Förderflüssigkeit in den elektrischen bzw. elektronischen Teil der Anordnung gelangt und dort zu Defekten führt. Häufig ist es dabei so, daß bei Eindringen von Flüssigkeit in den elektrischen bzw. elektronischen Teil die entsprechenden Bauteile nicht schlagartig ausfallen, sondern langsam ihre Eigenschaften verändern, was in der Praxis dazu führen kann, daß der Defekt in der Dichtung zunächst einmal gar nicht bemerkt wird und der Druckaufnehmer aufgrund der Abdrift in der Elektrik/Elektronik zunächst einmal nur fehlerhafte oder mit größerer Toleranz behaftete Ausgangssignale abgibt. In jedem Falle ist dann die gesamte Druckmessanordnung, d. h. der Druckaufnehmer und die nachgeschaltete, innerhalb desselben Gehäuses oder Gehäuseteiles angeordnete Elektrik auszutauschen, es können jedoch auch Folgeschäden in der Anlage entstehen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Druckmessanordnung so auszubilden, daß selbst im Falle des Versagens der den Druckaufnehmer zwischen Druckraum und Gehäuse abdichtenden Dichtung, dies, wenn möglich, nur geringen Einfluß auf das Ausgangssignal des Druckaufnehmers hat und insbesondere die innerhalb des Gehäuses befindliche Elektrik/Elektronik nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demgemäß sieht die Erfindung vor, eine zweite Dichtung zwischen Gehäuse und Druckaufnehmer so anzuordnen, daß zwischen den Dichtungen, dem Gehäuse und dem Druckaufnehmer ein Raum gebildet ist, der gegenüber dem Teil des Druckaufnehmers, der den Signalausgang, also die Elektrik bzw. Elektronik aufweist, und gegenüber dem Teil des Druckaufnehmers, der dem aufzunehmenden Druck ausgesetzt wird, abgedichtet ist. Es wird somit ein Pufferraum geschaffen, der in

··· »^: ■ .i. -J&iacgr;

gleicher Weise wie der Druckaufnehmer gegenüber dem Druckraum (Raum des aufzunehmenden Druckes) abgedichtet ist.

In einfachster Form ist dieser zwischen den beiden Dichtungen, dem Gehäuse und dem Druckaufnehmer gebildete Raum über eine Gehäuseöffnung mit der Außenatmosphäre verbunden, wodurch sichergestellt wird, daß die zweite Dichtung stets drucklos bleibt, also eine deutlich geringere Druckbeanspruchung als die erste Dichtung hat. Über das dadurch ins Freie gelangende Fluid wird früher oder später die Undichtigkeit festgestellt werden, wonach die Anordnung ausgetauscht oder aber die defekte Dichtung erneuert werden kann. Dabei ist sichergestellt, daß der Druckaufnehmer als solcher mit der nachgeordneten, innerhalb des Gehäuses befindlichen Elektrik/Elektronik unbeschädigt bleibt und weiterverwendet werden kann und daß aufgrund des dadurch bedingten Druckabfalls der Fehler sofort erkennbar ist.

Es versteht sich, daß eine solche Öffnung zur Außenatmosphäre nur dort vorgesehen sein kann, wo das Fluid, dessen Druck gemessen werden soll, umweltverträglich ist. Bei Heizungsanlagen besteht das zu fördernde Medium im wesentlichen aus Wasser, so daß das Entweichen von gewissen Mengen über diese Gehäuseöffnungen ins Freie tolerierbar ist bzw. durch Vorsehen eines Auffanggefäßes oder einer Ableitung unproblematisch entsorgt werden kann. Anders kann dies jedoch sein, wenn die Druckmessanordnung in einem Öl oder Chemikalien führenden System eingegliedert ist. Insbesondere dann ist es von Vorteil, wenn der zwischen den Dichtungen, dem Druckaufnehmer und dem Gehäuse gebildete Raum mit einem Leckagesensor kommunizierend verbunden ist oder einen solchen Leckagesensor aufnimmt. Dann kann über diesen Sensor die Undichtigkeit der ersten Dichtung festgestellt und es können geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden, sei es, daß der Druck in diesem Systembereich reduziert wird oder daß schließlich die Druckmessanordnung gegen eine andere ausgetauscht wird.

Vorzugsweise ist der Druckaufnehmer so ausgebildet, daß er eine im wesentlichen zylindrische oder zylindrisch abgestufte Form aufweist. Dann können Formdichtungen in Form von Ringen zwischen dem Druckaufnehmer und dem umgebenden Gehäuse eingesetzt werden. Derartige Formdichtungen sind kostengünstig in der Herstellung und zuverlässig in der Abdichtung.

Bei zahlreichen Anwendungen, insbesondere auch in der eingangs erwähnten Heizungsumwälzpumpentechnik kommt es auf die Messung eines absoluten Druckes häufig nicht an, sondern meist nur auf die zwischen Saug- und Druckstutzen eines Pumpenaggregates bestehende Druckdifferenz. Die Absolutdruckwerte hängen nämlich vom Ruhedruck und damit auch von der Höhe des Heizungsrohrsystemes ab, während die Differenzdruckwerte davon unabhängig sind. Wenn ein solcher Differenzdruck zu messen ist, erfolgt dies beim Stand der Technik in der Regel über zwei getrennt angeordnete Druckaufnehmer, die räumlich voneinander getrennt in getrennten Gehäusen angeordnet sind. Hier sieht die Erfindung in vorteilhafter Weise vor, beide Druckaufnehmer innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses zu einem Differenzdruckaufnehmer anzuordnen, wobei dann jeder Druckaufnehmer mittels zwei Dichtungen gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist und die dazwischen gebildeten Räume kommunizierend miteinander verbunden sind. Es ist dann pumpenseitig eine entsprechende Kanalführung vorzusehen, um beide Druckaufnehmer mit den entsprechenden Orten im System kommunizierend zu verbinden. Eine solche Anordnung von zwei Druckaufnehmern innerhalb eines Gehäuses hat nicht nur den Vorteil, daß diese besonders kompakt baut und daß auf ein breiteres Gehäuse verzichtet werden kann, sondern darüber hinaus auch den, daß die Auswertung in der Regel in unmittelbarer Nähe der Druckaufnehmer noch innerhalb des gemeinsamen Gehäuses erfolgen kann, also eine recht einfache und unkomplizierte Signalverarbeitung gewährleistet ist, da auf eine Signalverstärkung und ggf. Aufbereitung vor der Auswertung aufgrund der räumlichen Nähe und der örtlichen Kalibriermöglichkeit verzichtet werden kann. Bei einer solchen Ausbildung genügt auch ein Leckagesensor für beide Druckaufnehmer.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Differenzdruckmesser in stark vereinfachter Explosionsdar

stellung und

Fig. 2: einen Längsschnitt durch einen Differenzdruckmesser in vergrößer

ter Darstellung.

Bei der dargestellten Druckmessanordnung handelt es sich um einen Differenzdrucksensor mit einem Gehäuse 1, das im wesentlichen aus drei Gehäuseteilen 2, 3,4 aufgebaut ist, nämlich dem in Fig. 1 dargestellten unteren Gehäuseteil 2, dem oberen Gehäuseteil 3 und einem vorderen Gehäuseteil 4. Der untere und obere Gehäuseteil 2 und 3 sind unter Eingliederung einer Dichtung 5 mit drei Schrauben 6 fest und dicht miteinander verbunden, wobei der dadurch gebildete hintere Gehäuseblock 2,3 seinerseits mit zwei Schrauben 7 mit dem vorderen Gehäuseteil 4 verbunden ist, und zwar unter Eingliederung von zwei in Fig. 2 dargestellten Ringdichtungen 8 und 9 in Form von O-Ringen.

Der aus der unteren und oberen Gehäuseteilen 2 und 3 gebildete hintere Gehäuseblock weist rückseitig eine Ausnehmung auf, welche zum Herausführen einer elektrischen Leitung 10 vorgesehen ist und welche mittels einer die elektrische Leitung 10 dicht umgebenden elastischen Kabelführung 11 im wesentlichen dicht ausgefüllt ist, wie dies bei Kabeldurchführungen an sich bekannt und üblich ist.

Die elektrische Leitung 10 dient zur Signalübertragung sowie zur elektrischen Versorgung der durch das Gehäuse 1 abgeschlossenen Baueinheit.

In dem hinteren Gehäuseblock 2,3 ist eine quer zur Teilungsebene zwischen den Gehäuseteilen angeordnete Platine 12 eingegliedert, an der die im Kabel 10 befindlichen Leiter kontaktiert sind und die darüber hinaus noch elektronische Bau-

elemente zur Signalverarbeitung aufweist. Von dieser Platine 12 durch eine innerhalb des Gehäuseblocks gebildete zentrale Ausnehmung führen Leiter bis nahe zum vorderen Ende des vorderen Gehäuseteils 4, wo ein Temperatursensor 13 angeordnet ist. Der Temperatursensor 13 sitzt innerhalb eines im vorderen Gehäuseteils 4 gebildeten Zapfens 14, der sich von einem flanschartigen Teil 15 nach vorne hin erstreckt, mit welchem das Gehäuse derart an einer flachen Montagewand anbringbar ist, daß der Zapfen 14 dichtend in eine dahinter liegende entsprechende Ausnehmung ragt, in die seitlich Kanäle der zu messenden Druckräume führen (nicht dargestellt).

In dem hinteren Gehäuseblock 2, 3 sind jeweils im Gehäuseteil 2 bzw. im Gehäuseteil 3 ein Druckaufnehmer 16 im wesentlichen zylindrischer Form eingegliedert. Die Druckaufnehmer 16 sind so angeordnet, daß die Stirnseiten, die dem aufzunehmenden Druck ausgesetzt werden, nach außen weisen. Jeder der Druckaufnehmer 16 ist mit einer ersten Ringdichtung 17 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet. Mit Abstand dazu ist eine zweite Ringdichtung 18 vorgesehen, welche die im wesentlichen zylindrische Umfangsfläche jedes Druckaufnehmers 16 gegenüber dem Gehäuse 1 nochmals abdichtet. Auf diese Weise ist zwischen den Ringdichtungen 17 und 18, dem Gehäuse 1 und dem Druckaufnehmer 16 jeweils ein Ringraum gebildet, wobei die Ringräume beider Druckaufnehmer durch einen (nicht dargestellten) mehr zur Teilungsebene zwischen unterem und oberem Gehäuseteil 2,3 verlaufenden Ringkanal verbunden sind, der über eine Öffnung 19 kommunizierend mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht. Innerhalb des Ringkanals, innerhalb der Ringräume oder im Bereich der Öffnung 19 kann ein Leckagesensor vorgesehen sein, dessen Leiter hermetisch abgedichtet durch eine innere Gehäusewand zur Platine 12 geführt sind.

Die nach außen weisenden Stirnseiten der Druckaufnehmer 16, die mit dem aufzunehmenden Druck beaufschlagt werden, sind über Hohlräume 20 im unteren bzw. oberen Gehäuseteil 2, 3 mit an der vorderen Stirnseite des hinteren Gehäuseblocks mündenden Kanälen 21a verbunden, die sich als Kanäle 21b im vorderen

Gehäuseteil 4 fortsetzen und im Zapfen 14 im dort durch Abflachung gebildeten zurückgesetzten Stirnflächen 22 münden, die um 180° versetzt angeordnet sind. Im Bereich zwischen der Stirnseite des unteren Gehäuseteils 2 bzw. des oberen Gehäuseteils 3 und dem vorderen Gehäuseteil 4, dort, wo die Kanäle 21 verlaufen, sind die O-Ringe 8 und 9 vorgesehen, die diesen Bereich des Gehäuses 1 abdichten.

Im Betrieb sitzt der Zapfen 14 innerhalb einer entsprechenden Gehäusebohrung einer Pumpe derart, daß die Stirnflächen 22 mit den zu erfassenden Druckräumen kanalverbunden, zueinander jedoch abgedichtet sind. Der flanschartige Teil 15 liegt dabei an einer entsprechenden Planfläche an. Die Befestigung erfolgt über Schrauben 23, die einen Vorsprung 24 am unteren Gehäuseteil 2 sowie am oberen Gehäuseteil und nachfolgend den flanschartigen Teil 15 des vorderen Gehäuseteils 4 durchsetzen und in entsprechenden Gewindebohrungen des Pumpengehäuses sitzen. Die Druckbeaufschlagung der Druckaufnehmer 16 erfolgt über die in den Stirnflächen 22 gebildeten Öffnungen durch die Kanäle 21 b, 21 a über die Hohlräume 20 zu der jeweiligen nach außen gerichteten druckaufnehmenden Stirnseite des jeweiligen Druckaufnehmers 16.

Die ersten Ringdichtungen 17 sorgen dafür, daß die Hohlräume 20, also die Druckseiten der Druckaufnehmer 16 gegenüber dem übrigen Druckaufnehmer 16 und demGehäuse 1 abgedichtet sind. Sollte diese Dichtung einmal versagen, so gelangt das im Hohlraum 20 anstehende Fluid in den dahinterliegenden Ringraum, den beide Ringräume verbindenden Ringkanal und schließlich über die Öffnung 19 ins Freie, so daß die dahinterliegende zweite Ringdichtung 18 druckentlastet wird.

Diese dichtet den Druckaufnehmer 16 nochmals gegenüber dem Gehäuse ab, so daß in jedem Falle sichergestellt ist, daß die innerhalb des Gehäuses 1 liegende Elektrik und Elektronik selbst beim Versagen dieser ersten Ringdichtung 17 funktionsfähig bleibt. Zusätzlich oder anstelle der Öffnung 19 kann ein Leckagesensor vorgesehen sein, der dann nach Versagen einer der ersten Ringdichtungen 17 fluidbeaufschlagt wird und ein entsprechendes Signal erzeugt. Wenn also

anstelle der Öffnung 19 ein Leckagesensor vorgesehen ist, so bleibt der Differenzdrucksensor voll funktionsfähig, es erfolgt lediglich ein Signal des Leckagesensors, der den Defekt einer ersten Ringdichtung 17 signalisiert. Wenn hingegen eine Öffnung 19 vorhanden ist, so wird zwar die zweite Ringdichtung 18 druckentlastet, doch entsteht dann ein zumindest kleiner Druckabfall in dem entsprechenden Hohlraum 20, der das Messergebnis beeinträchtigen könnte. Es ist also bei der Dimensionierung der Anschlußkanäle darauf zu achten, daß die Öffnung 19 im Vergleich zu den übrigen Kanalquerschnitten klein gehalten wird, wenn das Messergebnis nicht verfälscht werden soll oder aber umgekehrt groß gehalten wird, wenn eine Druckentlastung der zweiten Ringdichtung beim Versagen der ersten im Vordergrund steht.

Bezugszeichenliste

1	Gehäuse
2	unterer Gehäuseteil
3	oberer Gehäuseteil
2,3 -	hinterer Gehäuseblock
4	vorderer Gehäuseteil
5	Dichtung
6	Schrauben
7	Schrauben
8	Ringdichtung (O-Ring)
9	Ringdichtung (O-Ring)
10	Kabel
11	Kabelführung
12	Platine
13	Temperatursensor
14	Zapfen von 4
15	flanschartiger Teil von 4
16	Druckaufnehmer
17	erste Ringdichtung
18	zweite Ringdichtung
19	Öffnung
20	Hohlräume
21a -	Kanäle im hinteren Gehäuseblock
21b -	Kanäle im vorderen Gehäuseteil
22	zurückgesetzte Stirnflächen von 14
23	Schrauben
24	Vorsprünge von 2 und 3

Claims

Ansprüche

1. Anordnung zur Druckmessung mit einem Druckaufnehmer (16) mit elektrischem Signalausgang, bei dem der Druckaufnehmer innerhalb eines Gehäuses (1) oder Gehäuseteiles angeordnet ist, mit einer Dichtung (17) zwischen Druckaufnehmer (16) und Gehäuse (1), welche den Teil des Druckaufnehmers, der dem aufzunehmenden Druck ausgesetzt wird, gegenüber dem Teil des Druckaufnehmers, der den Signalausgang aufweist, gegenüber dem Gehäuse (1) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Dichtung (18) zwischen Gehäuse (1) und Druckaufnehmer (16) vorgesehen ist, derart, daß zwischen den Dichtungen (17, 18), dem Gehäuse (1) und dem Druckaufnehmer (16) ein Raum gebildet ist, der gegenüber dem Teil des Druckaufnehmers, der den Signalausgang aufweist, und gegenüber dem Teil des Druckaufnehmers, der dem aufzunehmenden Druck ausgesetzt wird, abgedichtet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum über eine Gehäuseöffnung (19) mit der Außenatmosphäre verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum mit einem Leckagesensor kommunizierend verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckagesensor innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (16) eine im wesentlichen zylindrische oder

zylindrisch abgestufte Form hat und daß die Dichtungen (17,18) Formdichtungen, vorzugsweise Ringe sind.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Druckaufnehmer (16) innerhalb des Gehäuses (1) zu einem Differenzdruckaufnehmer angeordnet sind, wobei jeder Druckaufnehmer mittels zwei Dichtungen (17, 18) gegenüber dem Gehäuse (1) abgedichtet ist und die dadurch gebildeten Räume kommunizierend miteinander verbunden sind.