DE3219404A1

DE3219404A1 - Druckaufnehmer

Info

Publication number: DE3219404A1
Application number: DE19823219404
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 2081 Ellerbek Bethe
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1982-05-24
Filing date: 1982-05-24
Publication date: 1983-11-24

Description

"Druckaufnehmer"
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckaufnehmer mit einer vorzugsweise kreisförmigen, elastischen Membrane, die an den Rändern durch gegeneinander gepreßte Flansche eingespannt gehaltert ist.
Aus der DE-AS 21 48 292 ist eine Spannvorrichtung für eine Membrane bekannt. Die Membrane ist beidseitig mit zwei ringförmigen einander gegenüberliegenden Flanschen verschweißt.
Diese Flansche weisen konisch geformte Innenflächen auf, die etwas kleiner sind als die gleichermaßen konisch geformten Außenflächen zweier weiterer Ringe, die in die ersten beiden Ringe unter Druck eingeführt werden. Dadurch wird eine Verformung der ersten beiden Ringe in radialer Richtung bewirkt, wodurch die von den ersten beiden Ringen gehaltene Membrane radial gespannt wird. Diese Art, eine Membrane vorzuspannen, um eine Hysterese in der druckabhängigen Auslenkungs-Kennlinie zu vermeiden, ist sehr aufwendig, da sowohl die Herstellung der Ringe als auch das Verschweißen dieser Ringe mit der Membrane Spezialwerkzeuge und viel Zeit erfordert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfachen und billigen Druckaufnehmer mit hysteresearmer Membrane zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flansche unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen, und der Flansch mit dem geringeren Innendurchmesser an seiner Innenkante eine die Membrane vorwölbende kreisförmige Rippe aufweist. Die Auslenkung der Membrane in Abhängigkeit des Druckes ist durch diese Maßnahme frei von Hysterese. Die Membrane nimmt im drucklosen Zustand eine definierte neutrale Position ein, und es besteht eine eindeutige Beziehung zwischen dem anliegenden Druck und der Auslenkung der Membrane, da sich die verwölbungsbedingte Vorspannung den wesentlich kleineren temperatur- bzw. herstellungsbedingten Verspannungen der Membrane, die zu Ausbauchungen und zum sogenannten "Knackfroscheffekt" führen, überlagert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Membrane mittels einer einfachen Schraubverbindung zwischen die Flansche fest eingeklemmt und vorgespannt.
Vorteilhaft ist es, das Verhältnis von Durchmesser der Rippe zu größerem Flanschinnendurchmesser kleiner als 0,5 vorzugsweise 0,45 zu machen, weil bei größerem Durchmesserverhältnis die Membrane im Schnitt betrachtet von der Einspannungsstelle zwischen den Flanschen zu dem innerhalb der Rippe liegenden Membranbereich S-förmig mit derart engen Biegungen übergeht, daß sich die Membrane hier bleibend verformen kann. Durch ein Durchmesserverhältnis gemäß der Erfindung wird erreicht, daß die Biegungen weniger eng sind, und sich druckbedingte Verformllngen bei Druckentlastung federnd zurückbilden.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und seine Wirkungsweise erläutert.
Die Figur zeigt im Schnitt Rohre 1 und 2, die an ihren Enden Flansche 3 und 4 aufweisen. Die Flansche 3 und 4 haben unterschiedliche Innendurchmesser dl und d2. Der Flansch 3 mit dem geringeren Innendurchmesser dl weist an seiner Innenkante eine kreisförmige Rippe 5 auf, die im Schnitt keilförmig ausgebildet ist und die zwischen den Flanschen 3 und 4 eingeklemmte kreisförmige, elastische Membrane 6 gegenüber dem Druck P eines Gases oder einer Flüssigkeit vorwölbt und damit auch vorspannt. Die Rippe 5 hat den Durchmesser dl. Die Rohre 1 und 2 sind über ein Gewinde 7 miteinander verschraubt. Das Verhältnis von Durchmesser dl der Rippe 5 zu Innendurchmesser d2 des Flansches 4 beträgt im Ausführungsbeispiel 0,45.
Die Membrane 6 besteht aus einem elastischen Material. Dazu eignet sich z.B. Blech, eine CuBe-Legierung oder auch elastischer Kunststoff. Auf der Membrane 6 sind Dehnungmeßstreifen 8 beispielsweise durch Kleben aufgebracht, die bei Widerstandsänderung durch druckbedingte Verformung der Membrane 6 ein elektrisches Signal abgeben, das ein Maß für die Verformung der Membrane und somit für die Größe des auf die Membrane einwirkenden Druckes P ist.
Bei der Montage des Druckaufnehmers wird zunächst die Membrane 6 auf den Flansch 4 gelegt. Anschließend werden die Rohre 1 und 2 über das Gewinde 7 miteinander verschraubt.
Dabei wird die Membrane 6 zwischen die Flansche 3 und 4 fest eingespannt und durch den Druck der Rippe 5 statisch vorverformt. Ein im Experiment erprobtes Modell hat eine Rippe von der Höhe h = d1/10 und einen Durchmesser dl von 10 mm.

Claims

PATENTANSPROCHE: Druckaufnehmer mit einer vorzugsweise kreisförmigen, elastischen Membrane, die an den Rändern durch gegeneinander gepreßte Flansche eingespannt gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (3, 4) unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen, und der Flansch (3) mit dem geringeren Innendurchmesser (dgl) an seiner Innenkante eine die Membrane (6) vorwölbende kreisförmige Rippe (5) aufweist.
2. Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (6) mittels einer Schraubverbindung (7) zwischen die Flansche (3 und 4) fest eingeklemmt wird.
3. Druckaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchmesser der Rippe (5) zu größerem Flanschinnendurchmesser (d2) kleiner als 0,5 vorzugsweise 0,45 ist.
4. Druckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Membrane (6) mindestens ein Dehnungsmeßstreifen (8) angebracht ist.