DE3204242A1

DE3204242A1 - Druckmesser

Info

Publication number: DE3204242A1
Application number: DE19823204242
Authority: DE
Inventors: John 91740 Glendora Calif. Hestich
Original assignee: Dwyer Instruments LLC
Current assignee: Dwyer Instruments LLC
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1982-09-09
Also published as: GB2092751A; GB2092751B; JPH0531093B2; CA1162411A; DE3204242C2; US4374475A; JPS57156530A

Description

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Paiert-tänWätte: D'ipt'-lri^. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

. Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

? Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 -Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 8. Februar 1982

Unser Zeichen: 17 389 - K/Sa

Anmelder:

Dwyer Instruments, Inc.

P.O. Box 373 Junction Indiana Route and U.S. Route Michigan City, Indiana 463Ö0 U.S.A.

Titel:

'Druckmesser"

Priorität;

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmeßgerät und insbesondere auf einen Differentialdruckmesser mit abgedichteter Kapsel, wie er in den US-PSen 3 645 140, 4 011 759 und 4 030 365 beschrieben ist. Bei diesen bekannten Geräten ist eine flexible Membran vorgesehen, die den Differentialdrücken ausgesetzt wird, um ihre Bewegung auf einen Zeiger innerhalb der Kapsel zu übertragen.

Hierbei hat die Bewegungsübertragungsvorrichtung die Gestalt einer schwenkbar gelagerten Schraubwendel, die mit dem Magneten zusammenarbeitet, um Differentialdrücke und Änderungen hiervon durch Bewegung des Magneten anzuzeigen, wobei ein Gestänge eine Verbindung mit der Membran herstellt. Diese Patentschriften veranschaulichen verschiedene Wege der Lagerung der Schraubwendel und es ist eine Bereichsfeder-Lageranordnung für den Magneten vorgesehen, die eine Einstellgabel und eine Lageranordnung für die Schraubwendel besitzt, wodurch eine Nulleihstellung ermöglicht wird. Eine ähnliche Anordnung zeigt die US-PS 3. 862 416, die sich auf ein Druckanzeigegerät und eine Schaltanordnung bezieht.

Die Schraubwendel, die üblicherweise benutzt wird, um die Bewegung zu übertragen, weist im allgemeinen eine Spindel auf, die einen oder mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Flansche besitzt, die entweder mit einem Hufeisenmagneten zusammenwirken, der die Schraubwendel umgibt, oder es ist ein plattenartiger Magnet vorgesehen, der einen Polschuh aufweist, welcher mit einem Rand der Schraubwendel zusammenwirkt. Da die Masse der

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Schraubwendel und die Orientierung der magnetischen Kraftlinien kritische Eigenschaften im Hinblick auf die Empfindlichkeit darstellen, ist es wichtig, daß diese Bauteile so angeordnet sind, daß die Empfindlichkeit möglichst groß wird.

Bei derartigen Meßgeräten muß vermieden werden, daß die Schraubwendel und der Zeiger unter Differentialdrücken arbeiten, die höher sind als jene, für die das Meßgerät ausgelegt ist, und demgemäß sind Schraubwendel und Steuermagnet gelegentlich in der Niederdruckkammer des Meßgerätes angeordnet, wie dies beispielsweise in der TJS-PS 3 645 140 beschrieben ist. Wenn jedoch das Meßgerät benutzt werden soll, um Gesamtdrücke zwischen 6,9 bar und 103 bar zu messen, dann stehen beide Seiten des Meßgerätes unter relativ hohen Drücken, und dies erfordert eine spezielle Montage der Schraubwendel, um diese in einer Druckatmosphäre zu halten und trotzdem eine maximale Empfindlichkeit und Genauigkeit zu gewährleisten.

Eine Möglichkeit, die Schraubwendel des Meßgerätes vom Hochdruck fernzuhalten, besteht darin, diese Schraubwendel in einem getrennten rohrförmigen Gehäuse anzuordnen, welches ein Abteil innerhalb der Druckkammer bildet, in dem die Schraubwendel arbeitet, ohne dem Druck 3n der Druckkammer ausgesetzt zu sein. Eine solche Anordnung ist in der US-PS 3 373 614· beschrieben. Anordnungen dieser Art erfordern jedoch eine getrennte Montage des rohrförmigen Gehäuses und eine Lagerung der Schraubwendel innerhalb des Gehäuses, und dies erfordert notwendigerweise gesonderte Bauteile und eine zusätzliche Bearbeitung, was nach Möglichkeit vermieden werden sollte. Außerdem ist es

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nicht möglich, den Magneten in dichte Nachbarschaft zur Schraubwendel zu bringen, weil eine solche Anordnung notwendigerweise hohe Wandstärken erfordert.

Natürlich ist die Bereichs- und die Nulleinstellung bei Meßgeräten dieser Art erforderlich, um eine genügende Genauigkeit zu erhalten. Ein schwieriges Problem bei Meßgeräten dieser Bauart, die für Hochdruckmessungen geeignet sind, besteht darin, daß der Einstellmechanismus infolge der auftretenden hohen Spannungen, die bei derartigen Drücken zu erwarten sind, infolge von Verbiegungen nachteilig beeinflußt wird.

Außerdem haben Meßgeräte, die mit Membranen arbeiten, hinsichtlich ihrer Anwendung Grenzen bezüglich der zu erfassenden Druckdifferentiale, da praktisch Schwierigkeiten bestehen, die wirksame Fläche der Membran klein zu halten und die Magnetträgerfeder und das Verbindungsgestänge, welches die Verbindung mit der Membran herstellt, so stabil zu gestalten, daß die Druckdifferentialbereiche erfaßt werden können. Es ist zwar möglich, Druckdifferentiale von 1,4 bar bis 1,7 bar mit derartigen Membranmeßgeräten zu erfassen, jedoch besteht ein zunehmendes Bedürfnis nach Meßgeräten, die Druckdifferentiale in der Größenordnung von 2 bar bis 13 »6 bar und mehr erfassen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Druckmeßgerät für Gase und Flüssigkeiten zu schaffen, welches in der Lage ist, auch hohe Druckdifferentiale mit großer Genauigkeit anzuzeigen. Gemäß der Erfindung wird als Sensor eine spezielle Ausführung eines Bourdon-Rohres,

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d. h. einer Rohrfeder, benutzt, die ein schraubenlinienförmig aufgewickeltes Rohr aufweist und die Membran, die Blattfeder und das Verbindungsgestänge ersetzt und ebenso die Blattfedereinstellung und deren Verriegelung. Die Bohrfeder arbeitet innerhalb der Druckkammer des Meßgerätes und es besteht eine magnetische Kopplung zwischen der Schraubwendel und der Rohrfeder, wobei die Schraubwendel zum Zwecke der Anzeige von Druckdifferentialen verschwenkt wird, wobei diese Druckdifferentiale 14- bar oder mehr betragen können.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Differentialdruckmessers, bei dem eine Rohrfeder als Differentialdrucksensor die üblicherweise verwendete Membran mit Blattfeder ersetzt, wobei der Magnet Bestandteil der Rohrfeder wird und die gesamte Rohrfederanordnung als Einheit gegenüber der Schraubwendel justiert werden können.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Empfindlichkeitsbeziehung von Schraubwendelmagnet und Nulleinstellmechanismus aufrechterhalten werden kann und Drücke bis zu 14 bar und mehr aufgenommen werden können.

Veiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Differentialdruckmessers, der insbesondere für höhere Gesamtdrücke geeignet ist, wobei die Schraubwendel und der Zeiger außerhalb der Druckkammer des Gerätes in einem entlüfteten Raum arbeiten, ohne daß es erforderlich wäre, die herkömmliche Rohrgehäuseanordnung für die Schraubwendel vorzusehen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, eine Differentialdruck-Meßeinrichtung für höhere Gesamtdrücke sowohl für Gase als auch für Flüssigkeiten zu schaffen, die eine verbesserte Empfindlichkeit aufweist, wobei die Schraubwendel außerhalb der Druckkammer in einem Raum angeordnet ist, der nach der Umgebungsatmosphäre entlüftet ist, ohne daß es erforderlich wäre, getrennte Bauteile mit einer speziellen Bearbeitung vorzusehen, und wobei eine auslegerartige Lagerung der Schraubwendel möglich ist, wie dies beispielsweise in . den ÜS-PSen 3 645 140, 3 862 416, 4 011 759 und 4 030 365 beschrieben ist. Außerdem soll das Meßgerät für Einfachdruckmessungen verwendbar sein.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer verbesserten magnetischen Bewegungsübertragungskopplung für ein derartiges Differentialdruck-Meßgerät, wobei eine Rohrfeder als Differentialdruck-Sensor vorgesehen ist, deren Lagerung eine schnelle Eichung des Meßgerätes ermöglicht, indem die Rohrfederanordnung als Ganzes gegenüber der Schraubwendel eingestellt wird. Es soll außerdem das Differentialdruck-Meßgerät bis zu Drücken von 103 bar benutzbar sein, ferner soll es wirtschaftlich hergestellt werden können, leicht zu installieren sein und eine lange Lebensdauer aufweisen.

Gemäß der Erfindung wird ein Differentialmeßgerät geschaffen, welches sowohl zur Messung von Differentialdrücken als auch für die Messung von Einzeldrücken geeignet ist, und zwar sowohl für Gase als auch für Flüssigkeiten. Der Druckmesser weist ein Gehäuse auf, welches die Schraubwendel über Ausleger lagert, wobei diese

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Schraubwendel mit einem Magneten zusammenwirkt, der von einer Rohrfeder getragen wird. Die Sehraubwendel ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen einzigen Schraubengang oder zwei Schraubengänge aufweist, deren Rand mit dem Magneten zusammenwirkt. Der Hagnet hat die Form eines Quaders mit einer ebenen Polfläche in einer Ebene parallel zur Schwenkachse der Schraubwendel, während die Magnetachse senkrecht zur Polfläche verläuft und die Schwenkachse der Schraubwendel rechtwinklig schneidet. Die Schwenkachse der Schraubwendel und die Magnetachse liegen in einer gemeinsamen Ebene, in der der Magnet in linearer. Richtung parallel zur Drehachse der Schraubwendel verschiebbar ist, um die Schraubwendel zu drehen und die vom Sensor ermittelten Differentialdrücke anzuzeigen. .

Das Meßgerätgehäuse ist mit einer integralen Druckwand ausgestattet, die zum Teil die Druckkammer definiert und den Magneten von der Schraubwendel trennt. Der Magnet und die Schraubwendel sind dicht benachbart zueinander angeordnet, wobei jener Abschnitt der Druckwand, der zwischen den beiden Teilen liegt, in Form eines Filmes sehr dünn ausgebildet ist, so daß für den Magnetfluß ein Fenster geschaffen wird, durch das der Magnetfluß auf die Schraubwendel einwirken kann, wobei diese Wand auf der dem Magneten zugewandten Seite eben ist, während die Wand auf der der Schraubwendel zugewandten Seite konkav ausgebildet ist. Die Druckwand definiert einen Druckkammerabschnitt innerhalb des Gehäuses, worin die Rohrfeder und der Magnet untergebracht sind. Die Gehäusedruckkammer wird durch das Gehäuse selbst und eine Deckelplatte definiert, und darin ist die Rohrfeder untergebracht.

Die Rohrfeder ist in einem Druckdifferential-Sensor der Bourdon-Bauart untergebracht, die einen einstellbaren Kreuzteil aufweist, auf dem ein Ende der Rohrfeder verankert ist, und diese Rohrfeder ist an. die Hochdruckquelle angeschlossen. Die Rohrfeder ist schraubenlinienförmig aufgewickelt und das Rohr ist teilweise abgeflacht und das aufgewickelte Rohr ist derart angeordnet, daß das andere Ende auf die Magnetachse ausgerichtet ist. Dieses andere Ende ist abgedichtet und trägt einen Auslegerarm, der in der gemeinsamen Ebene von Schraubwendelachse und Magnetachse liegt und nach der Schraubwendel vorsteht und einstellbar den Magneten am freien Ende lagert. Die einstellbare Lagerung des Kreuzkörpers der Rohrfederanordnung ermöglicht eine geradlinige Verschiebung dieser Anordnung nach der Schraubwendel und von dieser weg, und zwar parallel zu der besagten gemeinsamen Ebene, wodurch das Meßgerät geeicht werden kann. Das Meßgerätgehäuse kann mit seinem Druckraum an eine Niederdruckquelle angeschlossen werden, wenn Differentialdrücke zu messen sind, oder es kann nach der Atmosphäre hin entlüftet werden, wenn Einzeldrücke gemessen werden sollen.

Wenn die Niederdruckkammer des Meßgerätes an eine Niederdruckquelle und die Rohrfeder an eine Hochdruckquelle angeschlossen werden, dann wird das Rohr proportional zum Druckdifferential ausgelenkt und verschiebt den Magneten in Längsrichtung der Schraubwendelachse parallel zu dieser in der gemeinsamen Ebene. Die Wandstärke der Rohrfeder, das Ausmaß der Abflachung, die Spulengröße und die Zahl der Spulenwindungen können verändert werden, um einen gewünschten Ausschlag bei bestimmten Druckdifferentialen für den freien Arm des Rohres der Rohrfeder zu

erreichen. Die Bogenbewegung des freien Hohrendes bei vollem Skalenaueschlag kann relativ klein sein und beispielsweise im Bereich zwischen 5 "und etwa 7 ° liegen, was zu einer langen Lebensdauer beiträgt« Wenn der Niederdruckraum des Meßgerätes entlüftet wird, ergibt sich ein Meßgerät für Einzeldrucke, wobei die Hochdruckquelle gegenüber dem äußeren atmosphärischen Druck gemessen wird, was praktisch wiederum auf eine Differentialdruckmessung hinausläuft»

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung":beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Ansieht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Differentialdrück-.messers, ·

Fig. 2 eine Rückansicht bei abgenommenem Deckel, betrachtet in Richtung der Pfeile 2-2 gemäß Fig. 4·, wobei der Bourdon-Rohraufbau ersichtlich ist,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 3-3 gemäß Fig. 4, wobei die Gehäuseabdeckung, das Ziffernblatt und der Zeiger sowie der Zifferablättträger und weitere zugeordnete Teile entfernt sind, so daß man den Magnet und die Schraubenwendel in ihrer Arbeitsstellung schematisch dargestellt sieht, und wobei die Druckwand im Schnitt gezeichnet ist,

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Fig. 3Α eine schematische Ansicht des Bourdon-Rohres, des hiervon getragenen Magnetstützarms und des Magneten, entsprechend der Darstellung in Fig. 2, jedoch in größerem Maßstab,

Fig. 3B eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht mit einer

abgewandelten Ausführungsform der Schraubwen-. del,

Fig. 4- einen Schnitt nach der Linie 4—4- gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 5 einen Schnitt des Meßgerätegehäuses, geschnitten nach der Linie 5-5 gemäß Fig. 3*

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht, geschnitten nach der Linie 6-6 gemäß Fig. 3»

Fig. 7 eine Ansicht der oberen bzw. der inneren Seite der Grundplatte, betrachtet in Richtung der Pfeile 7-7 gemäß Fig. 4,

Fig. 8 eine Teilansicht des Magneten mit seinem Lagerträger, der seinerseits an dem vom Bourdon-Rohr getragenen Arm abgestützt ist, wobei diese Darstellung in größerem Maßstab gezeichnet ist,

Fig. 9 eine Seitenansicht zu Fig. 8, woraus Magnet und zugeordnete Teile erkennbar sind.

In den Fig. 1 und 4 ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein

der erfindungsgemäße Druckmesser bezeichnet, der sowohl als Differentialdruckmesser als auch als einfacher Druckmesser verwendbar ist. Dieser Druckmesser weist ein Gehäuse 12 mit einem Gehäuseteil 14 auf, an dessen Vorderseite ein Deckelglas 16 angeordnet ist, durch das die Skalenplatte 20 mit dem Zeiger 19 sichtbar ist. Dieser Zeiger hat die Form einer Schneide 22. Die Skalenplatte 20 weist eine geeignete Skala 21 mit Null-Markierung 23 in der Mitte auf (diese Null-Markierung kann natürlich relativ zur Skala 21 verschoben sein, je nach der Anwendung).

Auf der Bückseite des Gehäuseteils 14 ist ein Deckel 24 aufgesetzt, der einen Teil des Gehäuses 12 bildet. Der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 sind als getrennte Gußteile hergestellt und sie können durch Schrauben 26 verbunden werden, die durch öffnungen 27 des Deckels geführt und in Gewindeöffnungen 29 des Gehäuseteils eingeschraubt sind. Das Deckelglas 16 ist, wie bei 28 in Fig. 4 dargestellt, über einen Gewindering am Gehäuse befestigt.

Der Gehäuseteil 14 und der Deckel 24 entsprechen in ihrem Aufbau den entsprechenden Teilen gemäß der TJS-PS 4 030 365 und der Gehäuseteil 14 und der Deckel 24 sind so gestaltet, daß ein Druckraum 32 gebildet wird, wobei der Gehäuseteil 14 und der Deckel 24 so ausgebildet sind, daß der Druckraum 32 an die Differentialdrücke anschließbar ist, die vom Druckmesser zu bestimmen sind. Der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 sind so ausgebildet, daß sie ringförmige Ausnehmungen 25 und 30 besitzen, in die ein geeigneter 0-Dichtungsring31 eingelegt werden

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kann, um die beiden Teile gegeneinander abzudichten.

Im Druckraum 32 befindet sich ein Bourdon-Rohr-Sensor 34, der aus einem schraubenlinienförmig aufgewickelten Bourdon-Rohr 35 besteht, welches mit einem Ende 36 an einer Lagerplatte 37 verankert ist, die am Gehäuseteil durch Schrauben 38 festgelegt ist. Das Rohr 35.ist mit seinem Ende 36 an die Druckmesserkanäle angeschlossen, die mit der Hochdruckquelle zu verbinden sind, indem geeignete Leitungen 39 und 39A Anwendung finden,und an seinem freien Ende 36A ist das Rohr 35 abgedichtet und trägt auslegerartig einen Tragarm 40, dessen freies Ende einstellbar einen Magneten 42 über ein Traglager 44 abstützt. Der Sensor 34· weist außerdem einen einstellbaren Überdruckanschlag 45 auf, der von der Platte 37 getragen wird und auf den Magnetträgerarm 40 ausgerichtet ist. Der Druckraum ist in geeigneter Weise mit der Niederdruckquelle des Druckdifferentialmessers zu verbinden, so daß Änderungen von Hochdruck und Niederdruck jeweils zu einer radialen Expansion und Kontraktion des Rohres 35 um die Achse 122 führen, um die das Rohr aufgewickelt ist, und dies führt zu einem Bogenausschlag des freien Endes 36A, wodurch der Magnet 42 bewegt wird, der über den Arm 40 von dem Ende der Rohrfeder getragen wird. Wenn der Druckmesser als Einzeldruckmesser Verwendung findet, dann wird der Druckraum 32 nach der Atmosphäre hin entlüftet, wobei das Rohr 35 in gleicher Weise arbeitet, um eine Bewegung des Magneten 42 in Vertikalrichtung gemäß fig. 4 herbeizuführen.

Der Druckmesser 10 weist außerdem eine Schraubenwendel 50 auf, die um ihre Längsachse 51 im Trägerrahmen 52 drehbar

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ist, der von. einem "Wishbone"-Au8leger gebildet ist, wie dies in den TJS-PSen 3 862 416 und 4 OJO 365 be schriet» en ist. Dieser Trägerrahmen 52 ist mit seinen Armen 54, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, auslegerartig montiert, um die Scnraubwendel 50 in· vertikaler Richtung gemäß Fig. 4· im Gehäuseteil 14 drehbar zu lagern.. Die .Schraubwendel 50 kann einen einzigen Gang oder einen Doppelgang aufweisen, wie dies in den US-PSen 4 011 759 und 4 OJO 365 beschrieben ist.

Der Zeigerarm 22 ist in geeigneter Weise an der Schraubwendel 50 so befestigt, daß bei Drehung der Schraubwendel 50 um ihre Längsachse 51 der Zeiger 22 über die Skalenplatte 20 läuft, um auf der Skala eine Differentialdruck-Ablesung zu liefern. Die Schraubwendel 50 bewegt sich auf diese Weise, wenn der Magnet 42 eine nach oben oder nach unten (gemäß Fig. 4) gerichtete?3ewegung unter dem Einfluß der Differentialdrücke in dem Bourdon-Rohr 35 bzw. im Druckraum 32 durchführt oder wenn der Trägerrahmen 52 relativ zu dem Gehäuseteil 14 durch eine Nullabgleichsvorrichtung 53 eingestellt wird, um den Zeiger 22 auf die Null-Markierung 23 einzustellen.

Gemäß der Erfindung definiert der Gehäuseteil 14 eine Druckwand 60, die teilweise die Druckkammer 32 begrenzt. Die Druckwand 60 definiert einen langgestreckten Kammerabschnitt bzw. eine Ausnehmung 62, in der das Bourdon-Rohr 35» sein Trägerarm 40 und der Magnet 42 angeordnet sind, wenn sie in Arbeitsstellung befindlich sind. Die Wand 60 quer zur Ausnehmung 62 hat eine U-förmige Gestalt (Fig. 5) und definiert demgemäß Seitenabschnitte 65 und 65A, und in der Nähe der Schraubwendel 50 befindet sich

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auf der Druckseite eine Vertiefung 63 zur Anpassung an den Magneten 42.

Benachbart zu der Vertiefung 63 definiert die Druckwand 60 einen speziell ausgebildeten Kreuzwandabschnitt 64, der, wie aus Fig. 2 und 6 ersichtlich ausgebildet ist und eine äußere konkav abgerundete Ausnehmung 66 bildet,, in der die Schraubwendel 50 liegt. Der Wandabschnitt 64 innerhalb der Ausnehmung 62 und demgemäß innerhalb des Druckkammerabschnitts 62 definiert eine konvex-ebene Ausnehmung 67» in die der Magnet 42 einsteht, um mit der Schraubwendel 50 zusammenzuwirken. Die Vertiefung 67 wird durch im Abstand zueinander angeordnete konvex gekrümmte Eckabschnitte 67A auf beiden Seiten eines flachen Abschnitts 67B definiert, dem der Magnet 42 gegenübersteht .

Wie aus den Pig. 2, 4 und 6 ersichtlich, erstrecken sich die Vertiefungen 66 und 67 in Längsrichtung parallel zur Achse 51 der Schraubwendel 50. Die Vertiefungen 66 und 67 gestalten die Druckwand so, daß ein ungelochtes Segment 70 mit Filmdicke gebildet wird, das als Magnetfluß-Fenster wirkt, durch das der Magnetfluß des Magneten 42 mit der Schraubwendel 50 zusammenwirkt, um deren Lage einzustellen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Druckwandsegment 70 voll integral mit der Druckwand 60, die um das Segment 70 herum verläuft, hergestellt. Die Druckband 60 in der Nähe der Basis des Segmentes 70 geht integral in den zurückspringenden Teil 70 über, der durch das Gehäuseteil 14 definiert ist, um den Arbeitsraum 73 zu

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schaffen, in den die Schraubwendel 50 und die zugeordneten Teile zu liegen kommen. Die Vertiefung 66 ist vorzugsweise so gestaltet, daß sie nicht mehr als ungefähr eine Hälfte des Umfangs der Schraubwendel 50 einschließt. .

Die Deckelplatte 24 ist mit zwei Entlüftungsöffnungen 27A ausgestattet, die auf entsprechend angeordnete Entlüftungsöffnungen 29A des Gehäuseteils 14 ausgerichtet sind und über die jeweiligen Gehäuseöffnungen 77 den Raum 79 entlüften, der von dem Deckel 16 abgeschlossen ist und in dem die Schraubwendel 50oder 5OA läuft. Demgemäß dreht sich die Schraubwendel 50 oder 5OA unter den Druckbedingungen, die außerhalb des Meßgerätes 10 herrschen, und nicht in Abhängigkeit von Drücken, denen das Meßgerät zum Zwecke der Differentialdruckmessung ausgesetzt wird.

Außerdem ist der Magnet 4-2 gemäß der Erfindung in Form eines Rechteckkörpers ausgebildet, der zwei gegenüberliegende Polflächen 72 und 74 besitzt (Fig. 8), die eben ausgebildet sind. Die Ebenen der Polflächen 72 und 74 des Magneten liegen parallel zur Achse 51 der Schraubwendel 50. Der Magnet 42 ist so magnetisiert, daß eine Magnetachse 76 gebildet wird,, die senkrecht zu den jeweiligen Polflächen 72 und 74 verläuft und durch die die magnetischen Kraftlinien des Magneten orientiert sind. Der Magnet 42 ist so gelagert, daß seine Magnetachse 76 im wesentlichen rechtwinklig die Drehachse 51 der Schraubwendel schneidet. Die Magnetpolfläche 72, die auf die Schraubwendel hin gerichtet ist, kann entweder ein Südpol oder ein Nordpol des Magneten sein und die Polfläche 74 ist jeweils von entgegengesetzter Polarität.

Natürlich bestehen Gehäuseteil 14, Gehäusedeckel 24 und Schraubring 282 aus nicht-magnetischem Material, beispielsweise aus Aluminium oder Messing oder Legierungen, die nicht magnetisch sind. Der Träger 44 besteht zweckmäßigerweise aus Aluminium.

Die Schraubwendel 50 gemäß Fig. 4 definiert einen einzigen schraubenlinienförmig verlaufenden Rand 80. Gemäß Fig. 4 besteht, die Schraubwendel 50 aus einem zylindrischen Spindelabschnitt 82 mit einem einzigen schraubenlinienförmig verlaufenden Flansch 84, der den schraubenlinienförmigen Rand 80 bildet. Die Schraubwendel 50 besteht aus geeignetem magnetischem Werkstoff, beispielsweise, aus Stahl. Die Schraubwendel kann jedoch auch zweigängig ausgebildet sein, wie bei der Schraubwendel 50A in Fig. 3B dargestellt, wodurch zwei schraubenlinienförmig verlaufende Ränder 80 gebildet werden.

Gemäß der Erfindung sind Schraubwendel 50 oder 50A und Magnet 42 so angeordnet, daß die Ränder 80 der Schraubwendel etwa 1,5 mm von der Polfläche 72 entfernt liegen, und das dazwischenliegende Druckwandsegment 70 hat eine mittlere Dicke zwischen etwa 0,76 mm und 1 mm. Demgemäß liegt die magnetische Polfläche 72 innerhalb der Vertiefung 67» dicht benachbart zu dem ebenen Abschnitt 67B der Druckwand, und letztere besitzt Breitenabmessungen, die die entsprechenden Breitenabmessungen des Magneten 42 etwas überschreiten (gemäß der Ansicht nach Fig. 1 bis

Wie in den US-PSen 4 011 759 und 4 030 365 beschrieben, ist der Flansch 84 der Schraubwendel 50 um 360 ° geführt,

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um einen Massenausgleich zu bewirken. Die magnetischen Flußlinien, die aus der Polfläche ?2 des Magneten austreten, werden im Flansch 84 konzentriert und infolge der unmittelbaren Nachbarschaft und infolge des Massenausgleichs und weil kein zweiter Flansch vorhanden ist, der die magnetischen Feldlinien ableitet, ist die magnetische Kopplung zwischen Schraubwendel und Magnet singular wirksam. Die Schraubwendel 5OA, die dem Magnetpol 72 zugeordnet ist, hat eine Orientierung wie in den US-PSen 3 645 140 und 3 862 416 beschrieben.

Die Nulleinstellvorrichtung 53 umfaßt einen Ausleger 107, der am Rahmen 52 befestigt ist (Fig. 4) und in den eine Einstellschraube 109 eingeschraubt ist. Der Träger 111 besitzt einen Fuß 113, äer am Gehäuseboden 71 anliegt, und zwar ausgerichtet auf die Drehachse 51 der Schraubwendel 50, wie in der US-PS 4 030 365 beschrieben.

Wenn eine Differentialdruckmessung erforderlich ist, werden Hochdruck- und Niederdruckanschlüsse des Meßgerätes mit Hochdruckquelle bzw. Niederdruckquelle verbunden, so daß zwischen Bourdon-Rohr 35 und Druckkammer. 32 ein Differentialdruck zustande kommt, was zur Folge hat, daß sich das Rohr 35 wber dem Druckdifferential verbiegt, welches zwischen Rohr und Kammer 32 aufgebaut wird. Hierdurch bewegt sich das Rohrende 36A proportional auf einem Kreisbogen, um den Magneten 42 im wesentlichen linear parallel zur Schraubwendelachse zu verschieben, wodurch eine entsprechende Drehbewegung der Schraubwendel über die Magnetkupplung zwischen Magnet 42 und Schraubwendel 50 oder 5OA zustande kommt.

Das Rohr 35 und der Arm 40 sind relativ zu der .Schraubwendel 50 oder 50A und dem Gehäuse 12 so orientiert, daß die Achse 51 der Schraubwendel und die Magnetachse 76 in der gleichen Ebene liegen, in der der Trägerarm 40 liegt, wobei die Magnetachse 76 die Schraubwendelachse 51 schneidet (vgl. Fig. 1 und 2). Der Rohrträgerarm 40 liegt etwa normal relativ zur Schraubwendelachse 51 (Pig· 4). Wenn sich das Bourdon-Rohr 35 unter dem Differentialdruck über einen relativ kleinen Bogenabschnitt bewegt, beispielsweise über weniger als 10 °, dann ergibt sich ein voller Skalenausschlag über die Länge der Skala 21 des Skalenblattes 20. So bleibt die Magnetachse 76 des Magneten 42 immer im wesentlichen normal zur Schraubwendelachse 51» wobei eine im wesentlichen lineare Bewegung des Magneten parallel zur Schraubwendelachse 51 zustande kommt. Der minimale Ausschlag des Rohres 35» der erforderlich ist, um einen vollen Skalenausschlag zu erreichen, gewährleistet eine minimale Abnutzung des Rohres und eine entsprechend lange Lebensdauer des Meßgerätes 10.

Da der magnetische Fluß den Flansch 84 der Schraubwendel in geringem Abstand zu der Magnetpolfläche 72 zu halten sucht, erfolgt, wie aus den Fig. 3» 4 und 8 hervorgeht, eine Drehbewegung der Schraubwendel 50 oder 5OA, wenn sich der Magnet 42 in Längsrichtung bewegt, wodurch die Lage des Zeigers gegenüber der Skalenplatte 20 infolge der Magnetkupplung ändert.

Die Drücke in der Druckkammer 32 sind vollständig gegenüber der Schraubwendel 50 oder 5OA abgeschirmt, während gleichzeitig durch die Proportionierung der Druckwand 70

eine Übertragung der Flußlinien möglich wird, so daß die gewünschte magnetische Kopplung zustande kommt. Die Filmdickenabmessungen der Druckwand 70 sind möglich infolge der Ausbildung der Vertiefungen 66 und 6? und der Verbindung, die das Wandsegment 70 mit der Druckwand 60 hat. Die Formgebung der Teile führt dazu, daß der Wandabschnitt 70 unter den Drücken innerhalb der Kammer 34 ausgebogen wird, wodurch eine unzweckmäßige Beanspruchung des magnetischen Fensters der Druckwand vermieden wird. Wie erwähnt, arbeitet die Schraubwendel 50 oder 5OA unter atmosphärischen Druckbedingungen außerhalb des Meßgerätes 10 mit minimaler Reibung und höchster Empfindlichkeit.

Wenn der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 aus Aluminium hergestellt sind, dann kann der Gehäuseteil 14 .Drücken bis zu 69 bar widerstehen. Wenn man hochfeste Legierungen, beispielsweise Manganbronze oder Aluminiumbronze benutzt, dann können noch höhere Gesamtdrücke aufgenommen werden.

Wenn die Vorrichtung als Einzeldruckmesser arbeitet, dann wird die Druckquelle an das Bourdon-Rohr 35 angeschlossen, während die Druckkammer 32 offengelassen wird oder auf sonstige Weise gegenüber der Atmosphäre entlüftet wird. Das Rohr 35 dehnt sich dann in der gleichen Weise wie beschrieben aus, um eine Einzeldruckanzeige auf der Skala 20 zu liefern, die gegen den atmosphärischen Druck gemessen wird.

Der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 sind in geeigneter Weise wie aus der Zeichnung ersichtlich geformt, wobei vorzugsweise die Formgebung durch Gießen erfolgt.

Diese Bestandteile können mit geeigneten Verstärkungsstegen oder dergleichen versehen sein, um die gewünschte strukturelle Integrität zu erhalten.

Bei dem dargestellten Druckmesser sind Hochdruck- und Niederdruckanschluß an der hinteren Deckelplatte 24 ausgebildet und die Deckelplatte ist mit geeigneten Schraubanschlüssen 100 (Fig. 4 und 7) versehen, von denen jeder mit einem Niederdruckkanal 102 in Verbindung steht, der wiederum mit der Druckkammer 32 über die öffnungen 104 und eine gemeinsame zentrale öffnung 105 in Verbindung steht. In gleicher Weise steht eine Schraubfassung 106 direkt mit der jeweiligen Hochdruckleitung 108 in Verbindung, die wiederum mit einer entsprechend angeordneten Leitung 108A im Gehäuseteil 14 verbunden ist..Für jede Leitung 108A ist der Gehäuseteil 14 mit einem Kreuzkanal 108B versehen, der nach der Druckkammer 32 führt, wobei die jeweiligen Kanäle 108B mit einem geeigneten Fitting 108C ausgestattet sind, mit denen die Leitungen 39 und 39A verbunden sind, um die ffochdruckquelle an die Rohrfeder anzuschließen. Die Leitungen 39 und 39A bestehen aus einem flexiblen Metallschlauch 110, die an ihren Enden 112 mit dem jeweiligen Anschluß 108C leckfrei verbunden sind, und die anderen Enden 114 sind in geeigneter Weise mit dem Anschluß 116 verbunden, der von der Lagerplatte 37 getragen wird, wodurch eine leckfreie Verbindung mit dem Rohr 35 hergestellt wird.

Die Kanäle 108A sind mit ihren Enden, die auf die Kanäle 108 ausgerichtet sind, zentral in der jeweiligen Ausnehmung 115 angeordnet, von denen jede einen O-Ring aufnimmt (nicht dargestellt), um diese Strömungsmittel-

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Verbindungskanäle zwischen der Deckelplatte 24 und dem Gehäuseteil 14 abzudichten.

Die Anschlüsse 100 und 106 und die Leitungen, die sie durch den Druckraum 32 verbinden, und der Rohrfederaufbau 35 sind paarweise angeordnet, um ein Spülen beim Aufbau des Instrumentes zu ermöglichen, wie dies beispielsweise in der US-PS 4 030 365 beschrieben ist. Wenn das Instrument gespült ist, indem die Fassungen 100 und 106 auf der jeweiligen Seite des Instruments (oben für Luft oder Gas, unten für Flüssigkeiten) mit den jeweiligen Niederdruck- bzw. Hochdruckquellen verbunden werden, können die anderen Anschlüsse auf der anderen Seite des Instruments in geeigneter Weise abgedichtet werden, wobei konische Schraubstopfen und Dichtmittel benutzt werden, die nicht dargestellt, aber von herkömmlicher Ausbildung sind.Statt dessen können natürlich auch beide Gruppen von Anschlüssen mit den jeweiligen Druckquellen nach dem Spülen verbunden werden.

Bei Benutzung als Einzeldruckmesser wird die Druckquelle mit dem Anschluß 106 an der zugeordneten Seite des Instruments verbunden (oben für Luft oder Gas, unten für Flüssigkeiten) und der Anschluß 100 an jener Seite des Instruments wird nach der Atmosphäre hin entlüftet. Nach dem Spülen werden die Anschlüsse 100 und 106 auf der anderen Seite des Instrumentes normalerweise abgedichtet, wie oben beschrieben. Die Entlüftung kann dadurch erfolgen, daß der Anschluß 100 offengelassen wird, Jedoch ist es zweckmäßiger, diesen Anschluß 100 mit einer Leitung zu verbinden, die nach außen oder nach einem anderen sicheren Raum führt. Dadurch wird dem Sicherheitsbedürfnis

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bezüglich Explosionsgefährdung Rechnung getragen für den unwahrscheinlichen Fall, daß die Rohrfeder 35 bricht und das betreffende Gas oder die Flüssigkeit austreten kann. Natürlich können auch beide Anschlüsse 106 mit der Druckquelle verbunden werden und beide Anschlüsse 100 können entlüftet werden.

Der Trägerrahmen 52 für die Schraubwendel ist vorzugsweise von der in der US-PS 3 862 416 beschriebenen Bauart. Vorzugsweise wird die Schraubwendel 50 zwischen einem festen Lager 230 und einem einstellbaren Lager 232 geführt. Die Fußabschnitte 54 des Rahmens sind durch Schrauben 233 an Gehäusesockeln 229 festgelegt (Fig. 5). Die Skalenträgerplatte 20 ist am Rahmen durch nicht dargestellte Befestigungsmittel festgelegt und es können Zeigeranschläge 235 (Fig· 1) benutzt werden. Der Trägerrahmen 52 ist so angeordnet und ausgebildet, daß er, wenn er sich in Arbeitsstellung befindet, eine Federvorspannwirkung auf den Nulleinstellträger 111 ausübt und ihn gegen den Gehäuseaufbau 71 vorspannt.

Dem Trägerrahmen 52 ist die Nulleinstellvorrichtung 53 zugeordnet, die im einzelnen in der US-PS 4 030 365 beschrieben ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Ausleger 107 einen langgestreckten Lagerteil 240 auf, dessen nicht dargestellte Endabschnitte am Rahmen 52 durch Schrauben 244 festgelegt sind. In dem Winkelstück 240 ist in dem abgewinkelten Teil 246 ein Schraubgewindeloch 248 angebracht, in das die Schraube 109 eingeschraubt ist.

Der Nulleinstellträger 111 besitzt einen Abschnitt 250, der allgemein eben ausgebildet ist und ein mittleres Loch

aufweist, um ein rechteckiges Fenster 252 zu definieren, durch das das abgewinkelte Teil 246 des Auslegers 107 zur Aufnahme der Schraube 109 vorsteht.

Der Träger 111 definiert zwei obere und untere Ansätze 254 und 256, die rechtwinklig zum Töil 250 und demgemäß parallel zueinander angeordnet sind. Das untere Ende 258 der Schraube 109 ist mit seinem unteren Gewindeabschnitt 260 in eine Lageröffnung 262 des Ansatzes 256 eingeschraubt, während das obere Ende 264 des Gewindeabschnitts 260 ohne Gewinde in einer Führungsöffnung 266 des Ansatzes 254 läuft.

Der Fuß 113 des Trägers 111 ist mit diesem einstückig über einen Verbindungsabschnitt 270 hergestellt. Zweckmäßigerweise liegt der Fuß 113 benachbart zur Achse 51 der Schraubwendel 50 oder 5OA und er liegt am Gehäuseaufbau 71 an.

Das Bourdon-Rohr 35 selbst besteht aus einem Material, welches.für jenen Zweck geeignet ist, beispielsweise aus Berylliumkupfer. Es können auch Bohre aus anderen Materialien, beispielsweise aus Inconel, Phosphorbronze oder rostfreiem Stahl, benutzt werden. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel besteht das Rohr 35 aus einem Berylliumkupferrohr mit einem Außendurchmesser von 3»175 mm und einer Wandstärke von 0,127 mm, Wenn eine solche Rohrfeder in einem Druckmesser 10 gemäß der Erfindung eingesetzt ist, dann kann dieser Druckmesser ein Druckdifferential bis zu 2,07 bar anzeigen. Wenn das Rohr 35 aus dem gleichen Material und mit gleichem Außendurchmesser eine Wandstärke von 0,229 mm aufweist, dann kann

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hiermit ein Meßgerät aufgebaut werden, welches ein Druckdifferential von 13,8 bar messen kann. So kann die Wandstärke der Rohrfeder 35 geändert werden, um unterschiedliche Meßbereiche erfassen zu können.

Wie in der Zeichnung angegeben, weist das Rohr 35 eine Seitenwand 120 auf, die vor der Behandlung im Querschnitt kreisförmig ist} jedoch bei der Bearbeitung des Rohres und der Herstellung der Rohrfeder wird das Rohr zunächst abgeflacht, so daß die Hauptachse des Rohres grob gesagt vier- bis fünfmal so groß ist wie die Nebenachse. Dann wird das Rohr schraubenlinienförmig um eine zentrale Achse 122 aufgewickelt bis zu einer Spulengröße, die für praktische Zwecke geeignet ist, und die Rohrfeder besitzt dann einen Außendurchmesser zwischen 12,7 mm und 15*88 mm. Bei Verwendung eines Rohres aus Berylliumkupfer hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Rohr 35 etwa 2 1/2 Windungen aufweist, um den gewünschten Ausgang unter Differentialdrücken zu erhalten, wenn die Bohrung 124 des Rohres an die Hochdruckquelle angeschlossen wird und die Gehäusekammer 32 an die Niederdruckquelle. Hierbei ergibt sich ein Winkelausschlag zwischen 5 und ungefähr 7 ° am Ausgangsende 36A des Rohres 35» und dies liefert einen vollen Skalenausschlag des Zeigers 22 über der Skala 21 der Skalenplatte 20 über Magnet 42 und Schraubwendel 50 oder 5OA.

Jedoch können Wanddicke des Rohres 35» seine abgeflachten Dimensionen, der Durchmesser der sich ergebenden Rohrspule und die Zahl der Windungen der Spule verändert werden, um den gewünschten Ausgang bei einem bestimmten Differentialdruck zu erhalten.

Das Ende 36 des Rohres 35 ist an der Lagerplatte 37 leckdicht über einen Anschluß 116 verankert, wodurch die Leitungen 39 und 39A frei mit dem festen Ende 36 des Rohres 35 verbunden sind. Das Rohr 35 ist an seinem freien Ende 36A in geeigneter Weise dichtend abgeschlossen und daran ist das Ende 43A des Magnetträgerarmes 40 befestigt, und diese Teile sind in geeigneter Weise durch Verlötung oder dergleichen verbunden.

Der Trägerarm 40 besteht aus einer Stange 126 rechteckigen Querschnitts, die gleitbar am Ende 4-3 den Magnetlagerausleger 44 mit Reibungssitz aufnimmt, der seinerseits den Magneten 42 haltert.

Der Trägerausleger 44 weist gemäß Fig. 8 und 9 einen Magnethalter 130 und einen Tragarmlagerabschnitt 132 auf, die einstückig aus einem Aluminiumband oder dergleichen hergestellt sind und die aus Fig. 8 und 9 ersichtliche Form aufweisen. So ist der Auslegerabschnitt 130 mit vorstehenden Seitenwänden 134 und 136 sowie einem Steg 138 ausgestattet, zwischen denen der Magnet 42 sitzt, wobei die Seitenwände 134 und 136 obere Flanschabschnitte 140 und 142 aufweisen, die gegen die Oberseite des Magneten 42 so anliegen, daß er auf dem Ausleger 44 festgehalten wird. Der Magnet 42 kann in seiner Lage durch Verklebung oder durch Reibungssitz gehalten werden, und zwar an der Stelle, wie sie aus Fig. 8 und 9 ersichtlichiist.

Der Abschnitt 152 des Auslegers 44 weist einen Stegabschnitt 144 und abgebogene Seitenwände 146 und 148 auf, die so proportioniert sind, daß Endflansche 152 und 153 (Fig. 3A) gebildet werden, die so umgebogen sind, daß sie

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einander entgegengesetzt gerichtet sind, um eine Fassung 154 zu bilden, die reibungsschlüssig das freie Ende 43 des Trägerarms 40 in der aus Fig. 8 und 9 ersichtlichen Weise aufnimmt.

Die Stegabschnitte 138 und 144 des Auslegers 44 sind miteinander durch einen Überbrückungsabschnitt 156 verbunden, der mit einer geeigneten Verstärkungsrippe 158 versehen sein kann. Der Ausleger 44 ist an seinem Stegabschnitt 144 in geeigneter Weise mit öffnungen 160 versehen, damit eine gewisse Flexibilität gegeben ist.

Der Magnet 42 besteht aus einem geeigneten Material mit hoher Energie, beispielsweise aus Samariumkobalt, welches gesintert ist und unter der Bezeichnung "Hicorex" von Hitachi Magnetics Corporation of Edmore, Michigan, hergestellt wird. Dabei ist ein Material zu bevorzugen, welches eine magnetische Energie von 111 412 bis 143 244 TA/m (14 bis 18 Millionen Gauß · Oersted) aufweist.

Der Überdruckanschlag 45 weist eine Schraube 164 auf, die in die Lagerplatte 37 auf den Trägerarm 40 ausgerichtet so eingeschraubt ist, daß sie mit ihrem den Anschlag bildenden Ende 166 auf das Ende 43A des Tragarms 40 ausgerichtet ist. Die Schraube 164 ist in ein Muttergewinde .168 eingeschraubt, das in der Trägerplatte 37 angeordnet ist, und die Schraube weist einen Schraubenzieherschlitz 17O auf.

Wenn die Rohrfeder in der beschriebenen Weise montiert ist, dann wird die Lagerplatte 37 an den jeweiligen Gehäusestegen 172 und 174 festgelegt, wobei geeignete

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Schrauben 38 benutzt werden., die in Verbindung mit Unterlegscheiben 176 benutzt werden. Die Lagerplatte 37 ist mit Schlitzen 178 ausgestattet, durch die der Schaft der Schrauben 38 hindurchtritt, um am Gehäuseteil 14 angeschraubt werden zu können, wodurch eine Einstellung des Rohrfederaufbaus 34 als Ganzes möglich wird, um das Meßgerät 10 eichen zu können. Die Stege 172 und 174 sind auf beiden Seiten der Druckwandausnehmung 62 angeordnet.

Unter der Annahme, daß der Gehäuseteil die Schraubwendel 50 oder 5OA und die zugeordneten Teile aufweist, kann das Heßgerät vor Anbringung des Deckels 24 geeicht werden, indem der Rohrfederaufbau 34 als Ganzes entweder näher an die Schraubwendel herangeführt oder weiter von dieser entfernt wird, während die Schrauben 38 lose bleiben. So kann der Rohrfederaufbau quer zur Mittelachse 122 verschoben werden, die, wie in der Zeichnung ersichtlich, im wesentlichen senkrecht zu der gemeinsamen Ebene von Schraubwendelachse 51 und Magnetachse 76 verläuft*

Wenn der Rohrfederaufbau nach der Schraubwendel hin verschoben wird, dann wird der Weg des Zeigers 22 bei einem gegebenen Druckdifferentialeingang vermindert und ebenso der Bogenausschlag des Zeigerendes 36A.

Umgekehrt wird der Weg des Zeigers 22 bei gegebenem Druckdifferentialeingang vergrößert, wenn der Rohrfederaufbau 34 von der Schraubwendel entfernt wird, so daß auch der Bogenausschlag seines Endes 36A vergrößert wird.

Die Gleitlagerung des Auslegers 44 am Ende 43 des

Trägerarms 40 ermöglicht eine Einstellung des Auslegers relativ zu dem Arm 40, um die Polfläche 72 des Magneten mit optimalem Abstand gegenüber der Schraubwendel festzulegen, nachdem der Rohrfederaufbau an der gewünschten Stelle justiert ist.

Das Deckelglas 16 weist eine Durchsichtscheibe 280 aus transparentem Material auf und wird durch.einen Klemmring oder einen Gewindering 282 gehaltert, der bei· 28 auf dem Gehäuseteil 14 aufgeschraubt ist. Der Flansch 284 des Gewinderings 282 wirkt gegen einen Flansch 286 der Abdeckscheibe, um diese gegen einen Dichtungsring 288 zu verspannen, der seinerseits einer Dichtungsoberfläche 290 des Gehäuseteils 14 anliegt.

Die Nulleinstellschraube 109 besitzt einen Gewindeabschnitt 260, der einen Innensechskant 264 aufweist, in den ein Sechskantendabschnitt 291 der Spindel 292 einsteht. Letztere erstreckt sich in eine zylindrische Bohrung 294, die in dem Abdeckorgan 280 angeordnet ist. Die. Spindel 292 ist mit einem Kopfteil 296 versehen, der, wie bei 298 angedeutet, genutet ist, um einen O-Dichtungsring 300 aufzunehmen, der dichtend in die Bohrung 294 einpaßt. Der Kopf 296 weist außerdem einen Schraubendreherschlitz 302 auf, um den Zeiger 22 auf den Nullpunkt 23 einzustellen, indem die Lage der Schraubwendel relativ zu dem Magneten durch Drehen der Schraube 109 geändert wird, was eine Bewegung des Auslegers 107 und der Schraubwendel in Längsrichtung zur Folge hat.

Der Gehäuseteil 14 ist mit einem Gewindeloch 310 kegelstumpf förmiger Gestalt versehen, um die Druckkammer 32

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zugänglich zu machen. Das Loch 310 ist durch einen Gewindestopfen 312 verschlossen, der das Gehäuse an diesem Loch 310 abdichtet. Wenn nur eine der Gewindebohrungen 100 und 106 mit der Druckquelle verbunden werden, dann muß das andere Loch natürlich durch geeignete Dichtungsstopfen abgedichtet werden.

Der erfindungsgemäße Druckmesser .ist sowohl zur Messung von Differentialdrücken als auch zur Messung von Einzeldrücken geeignet und er kombiniert die Fähigkeit der Differentialdruckmessung mit einer langen Lebensdauer der Rohrfeder, wobei eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Genauigkeit der Bewegungsübertragung gewährleistet ist und maximierte Differentialdrücke einen geringen Ausschlag des Sensors ergeben, wobei trotzdem der volle Anzeigebereich über die Skala gewährleistet ist.

Der Druckdifferentialfühler und die Vorrichtung, die die Schraubwendel in Bewegung versetzt, sind vollständig gegenüber der Schraubwendel abgedichtet, so daß die Schraubwendel und der von ihr getragene Zeiger unter Umgebungsdruck arbeiten können, wenn das Meßgerät als Differentialdruckmesser Anwendung findet.

Die Erfindung vermeidet Getriebe und Getriebeabnutzung sowie ein Spiel und der Sensor ist unempfindlich gegen Abnutzung und ergibt keine Fehlfunktion bei Druckimpulsen und Vibrationen. Durch geeignete Dimensionierung und Bemessung der Rohrfeder und ihre Anordnung gegenüber der Schraubwendel können Differentialdrücke von 13Ö bar und mehr gemessen werden, im Vergleich mit herkömmlichen Membranmeßvorrichtungen, deren Grenzwertebereich zwischen 13,8 bar und 17,2 bar lagen.

3* .

Leerseite

Claims

Patentanwälte : i;": · : I .pifS>X~j.f{g. Curt Wallach

Europäische Patentvertreter '" ■" "" " DiplVlnp. 6ünther Koch European Patent Attorneys DipL-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 8. Februar 1982

Unser Zeichen: 17 389 K/Nu

P a t e η t a η a τ r ü ο h β

Druckmeßgerät mit einem Getriebe, welches eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung umformt und eine Schraubwendel aufweist, die um ihre Achse drehbar ist, und mit einen Magneten, der die Drehbewegung der Schraubwendel um die Achse gemäß einer Bewegung des Magneten in Längsrichtung parallel zur Schraubwendelaohse bewirkt, dadurch g e k e η η - . zeichnet , daß eine Rohrfeder im Abstand zu der Schraubwendel angeordnet ist, von der ein Ende abgedichtet ist und die einen Tragarm aufweist, auf dem der Magnet gelagert ist, daß die Rohrfeder mit ihrem anderen Ende im Gehäuse festgelegt ist, wobei dieses andere Ende des Rohres abgedichtet ist, und daß das andere Ende der Rohrfeder mit einer Druckmittelquelle verbindbar ist.
2. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager für die Rohrfeder Mittel aufweist, um die Rohrfeder nach der Schraubwendel hin und von dieser weg einstellen zu
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können.
5. Druckmeßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubwendel und der Magnet in einem Gehäuse derart angeordnet sind, daß der lineare Bewegungspfad des Magneten und die Achse der Schraubwendel in einer gemeinsamen Ebene liegen, daß die Rohrfeder schraubenlinienförmig um eine gerade Achse aufgewickelt und in dem Gehäuse von der Schraubwendel distanziert angeordnet ist, wobei der Magnet zwischen der Schraubwendel und dem Rohr zu liegen kommt und die Achse des Rohrs senkrecht zu der erwähnten Ebene verläuft, daß ein Ende der Rohrfeder abgedichtet und in der Ebene angeordnet ist und einen Trägerarm lagert, der in der Ebene liegt und der den Magneten zur Bewegung in dieser Ebene trägt, daß Mittel vorgesehen sind, um die Rohrfeder mit ihrem anderen Ende gehäusefest abzustützen, und daß das andere Ende der Rohrfeder abgedichtet ist und Mittel aufweist, um das andere Ende des Rohres mit einer Druckmittelqueile außerhalb des Gehäuses zu verbinden.

4. Druckmeßgerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Lageranordnung Mittel aufweist, um das Rohr nach der Achse der Schraubwendel hin und von dieser weg zu verstellen.

5. Druckmeßgerät nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnet auf dem Rohrträgerarm in Längsrichtung des Trägerarms

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einstellbar ist, um den Magneten in einem vorbestimmten Abstand von der Schraubwendel fixieren zu können, wenn das Rohr relativ zur Schraubwendelachse eingestellt wird.
6. Druckmeßgerät nach Anspruch 5» da d ure h gekennzeichnet , daß der Magnet eine ebene Polfläche aufweist, daß die Magnetpolfläche nach der Schraubwendel hin gerichtet ist, daß die ibene Polfläche im wesentlichen parallel zur Achse der Schraubwendel verläuft und sich im wesentlichen normal zu der erwähnten Ebene erstreckt und daß der Magnet eine Magnetachse definiert,die senkrecht zu der Polfläche verläuft.
7> Druckmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Überdruckanschlag vom Gehäuse getragen wird, der in der Nähe des Trägerarms angeordnet ist und auf die Ebene im wesentlichen ausgerichtet ist.
8. Druckmeßgerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Lageranordnung einen Kreuzkörper aufweist, der senkrecht zu der erwähnten Ebene verläuft und lösbar am Gehäuse befestigt ist, um eine Einstellung des Rohres vornehmen zu können, und daß ein Anschlag auf dem Kreuzkörper angeordnet ist.
9* Druckmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet , daß die Schraubwendel einen oder mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Flansche aufweist, die seitlich vorstehen und einen schraubenlinienfö'rmigen Rand aufweisen, daß die Flansche der Schraubwendel und der Nagnetpol dicht benachbart zueinander angeordnet sind und daß das Gehäuse eine Druckwand aus nicht-magnetischem Material aufweist, die. den Magneten von der Schraubwendel trennt und eine Differentialdruckkammer bildet, in der die Rohrfeder und der Magnet angeordnet sind, daß der Wandaufbau einen Abschnitt zwischen der Schraubwendel und dem Magneten aufweist, der parallel zur Schraubwendelachse verläuft und ein nicht-magnetisches Medium bildet, das die Schraubwendel von dem Magneten trennt, daß der Wandabschnitt gegenüberliegende Oberflächen definiert, die sich in Längsrichtung der Schraubwendelachse erstrecken und dem Magneten bzw. der Schraubwendel zugewandt sind, daß der Wandabschnitt mit dem Wandaufbau über dem Rand und zwischen den Oberflächen des Wandaufbaus integral verbunden ist und eine Filmdickendimension aufweist, so daß der Magnetpol dicht an die Schraubwendelflansche herangeführt werden kenn und der Magnetfluß hindurchtreten kann und eine magnetische Kopplung ergibt, um die Lage des Magneten relativ zur Schraubwendel zu steuern, und daß der Wandaufbau auf beiden Seiten des Wandabschnitts relativ dick ist, um den Wandabschnitt gegen die Druckwirkungen innerhalb der Kammer zu versteifen.
10. Druckmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß der Flansch der Schraubwendel und die Polfläche des Magneten in einem gegenseitigen Abstand von etwa 1,5 mm angeordnet sind.
11. Druckmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet eine hohe magnetische Energie besitzt und relativ zu der Schraubwendel derart angeordnet ist, daß die Magnetachse des Magneten die Achse der Schraubwendel senkrecht schneidet.
12. Druckmeßgerät nach Anspruch 9, ä ^a du rc h gekennz eichnet , daß die Schraubwendel über Ausleger so montiert ist, daß eine Nulleinstellbewegung in Längsrichtung der Achse relativ zu dem Wandaufbau möglich ist.
13* Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12» dadurch gekennzeichnet, daß eine als Bourdon-Rohr ausgebildete Rohrfeder schraubenlinienförmig um eine gerade verlaufende Achse aufgewickelt ist und in der Gehäusedruckkammer im Abstand von der Schraubwendel angeordnet ist, wobei der Magnet zwischen der Schraubwendel und der Rohrfeder liegt und die Achse der Rohrfeder senkrecht zu der Ebene verläuft, die vom Mägnet-Bewegungspfad und der Schraubwendelachse definiert ist, und daß ein Ende des Rohres abgedichtet und in der besagten Ebene angeordnet ist und einen Trägerarm aufweist, der in der besagten Ebene liegt und den Magneten trägt, daß das

Rohr feet im Gehäuse mit dem anderen Ende angeordnet ist, daß das andere Ende des Rohres abgedichtet ist und Mittel aufweist, um das Rohr mit einer ersten Druckmittelquelle außerhalb des Gehäuses zu verbinden, daß das Rohr den Sensor bildet und daß Mittel vorgesehen sind, um die Gehäusedruckkammer mit einer zweiten Druckmittelquelle außerhalb des Gehäuses zu verbinden.
14-. Druckmeßgerät nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß das Rohrlager einen Kreuzkörper aufweist, der normal zu der besagten Ebene verläuft, daß das Rohr der Rohrfeder an dem Kreuzkörper benachbart zum anderen Ende festgelegt ist und daß Mittel vorgesehen sind, um den Kreuzkörper gegenüber dem Gehäuse verstellen zu können.
15· Druckmeßgerät nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnet am Rohrträgerarm in Längsrichtung des Trägerarms einstellbar ist, um ihn in einen vorbestimmten Abstand gegenüber der Schraubwendel zu bringen.
16. Druckmeßgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß ein Überdruckanschlag von dem Kreuzkörper getragen wird, der benachbart zum Trägerarm liegt und auf die Ebene ausgerichtet ist, um eine begrenzte Überdruckbewegung des Trägerarms gemäß einem Überdruck im Rohr durchführen zu können, und daß das Rohr, der Trägerarm und der Magnet sowie der Kreuzkörper und der Überdruckanschlag

eine Rohrfeder-Baueinheit bilden, die relativ zu der Schraubwendelachse als Einheit verstellbar ist.
17· Druckmeßgerät nach Anspruch 16, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Magnet eine ebene Polfläche besitzt, die auf die Schraubwendel hin gerichtet ist, wobei die Ebene der FoIflache im wesentlichen parallel zur Schraubwende!achse verläuft und normal zu der ersterwähnten Ebene liegt, daß der Hagnet eine Magnetachse definiert, die senkrecht zu der Polfläche verläuft, und daß der Magnet relativ zu der Schraubwendel derart angeordnet ist, daß die Magnetachse im wesentlichen in der ersterwähnten Ebene liegt und die Achse senkrecht schneidet.
18. Druckmeßgerät nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubwendel einen Spindelabschnitt besitzt, der einen oder mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Flansche aufweist, die seitlich vorstehen, daß die Schraubwendelflansche und der Magnetpol dicht benachbart zueinander stehen, daß das Gehäuse einen Druckwandaufbau aus . nicht-magnetischem Material besitzt, der die Druckkammer von der Schraubwendel trennt und einen Druckkammerabschnitt definiert, in dem das Rohr, der Trägerarm und der Magnet angeordnet sind, daß der Wandaufbau einen Abschnitt besitzt, der zwischen der Schraubwendel und dem Magneten angeordnet ist und in Längsrichtung der Schraubwendelachse verläuft und ein nicht-magnetisches Medium definiert, das die Schraubwendel von dem Magneten trennt, daß der Wandaufbau

gegenüberliegende Oberflächen definiert, die in Längsrichtung der Schraubwendelachse verlaufen und dem Magneten bzw. der Schraubwendel zugewandt sind, daß der Wandaufbau einstückig mit dem Wandaufbau um den Hand herum hergestellt ist und daß dieser Wandaufbau filmartige Dimensionen besitzt, und daß der Wandaufbau auf beiden Seiten dickwandig ausgebildet ist, um eine Verstärkung zu erzeugen.
19· Druckmeßgerät nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubwendel auslegerartig montiert ist, um eine Nulleinstellbewegung in Längsrichtung der Achse relativ zu dem Wandaufbau durchführen zu können, und daß Mittel vorgesehen sind, um diese Einstellbewegung der Schraubspindel von außen her bewirken zu können.
20. Druckmeßgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Kreuzkörper den besagten Druckkammerabschnitt überbrückt.
21. Druckmeßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Druckmittelquelle einen Druck aufweist, der von dem atmosphärischen Druck unterschieden ist.
22. Druckmeßgerät nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Anschluß der Gehäusedruckkammer an eine zweite Druckmittelquelle Mittel umfassen, um eine Entlüftung nach der Atmosphäre hin zu bewirken.