DE3413468C2

DE3413468C2 -

Info

Publication number: DE3413468C2
Application number: DE19843413468
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr. 7000 Stuttgart De Schmid; Bruno 7012 Fellbach De Zeh
Original assignee: ECKARDT AG 7000 STUTTGART DE
Current assignee: ECKARDT AG 7000 STUTTGART DE
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1984-04-10
Publication date: 1992-03-05
Also published as: DE3413468A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a damping device according to the preamble of claim 1.

In verfahrenstechnischen Anlagen werden häufig Füllstände mit Ge räten gemessen, welche die Auftriebskraft eines in dem Füllstoff befindlichen Verdrängerkörpers als Meßgröße verwenden. Solche Verdrängerkörper sind im allgemeinen schwer und bilden zusammen mit der Aufhängung am Meßgerät ein Feder-Masse-System mit nied riger Eigenfrequenz. Typische Eigenfrequenzen liegen zwischen 1 und 10 Hz. Pendelbewegungen des Verdrängerkörpers - vor allem ver tikale, d. h. in Richtung der Meßkraft wirkende Pendelbewegungen führen sowohl zu unerwünschten Schwankungen des Meßwerts im gesamten Frequenzbereich als auch zu einer mechanischen Belastung sämtlicher Geräteteile, welche die auftretenden Kräfte aufnehmen oder weiter leiten müssen. Die Meßwertschwankungen können sich insbesondere bei empfindlichen Systemen auch in Meßwertverfälschungen äußern, wenn die Amplituden ein gewisses Maß überschreiten, insbesondere bei pneumatischen Geräten.In process engineering plants, fill levels with Ge advise measured the buoyancy of one in the filler Use the displacer located as a measurand. Such Displacers are generally heavy and form together with the suspension on the measuring device a spring-mass system with low natural frequency. Typical natural frequencies are between 1 and 10 Hz. Pendulum movements of the displacer - especially ver tical, d. H. Pendulum movements acting in the direction of the measuring force both lead to undesirable fluctuations in the measured value as a whole Frequency range as well as a mechanical load on all Parts of the device that absorb the occurring forces or continue have to lead. The fluctuations in measured values can in particular in sensitive systems also in the form of falsified measurements, if the amplitudes exceed a certain level, especially at pneumatic devices.

Zur Reduzierung der Bewegungen des Verdrängerkörpers sind bereits verschiedene Möglichkeiten bekannt. Da die Pendelbewegungen des Verdrängerkörpers häufig durch verfahrensbedingte Schläge oder Stöße angeregt werden, beispielsweise durch Pumpen, besteht die Möglichkeit, in Rohrleitungen Kompensatoren einzubauen. Derartige Kompensatoren sind jedoch teuer und lassen sich aus Platzgründen nachträglich nur schwer einbauen.To reduce the movements of the displacer are already known various possibilities. Since the pendulum movements of the Displacer often due to process-related blows or Shocks are excited, for example by pumps, there is Possibility to install expansion joints in pipes. Such However, compensators are expensive and can be used for space reasons difficult to install afterwards.

Andererseits können auch die schwingungsbelasteten Teile des Meß geräts so stark überdimensioniert werden, daß schädliche Auswir kungen bezüglich der Haltbarkeit entsprechend herabgesetzt oder vermieden werden. Dies führt jedoch ebenfalls zu erhöhten Kosten und bedingt überdies einen nicht tragbaren Verlust an Meßeigen schaften, insbesondere an Empfindlichkeit.On the other hand, the vibrating parts of the measurement devices are so overdimensioned that harmful effects The durability is reduced accordingly or be avoided. However, this also leads to increased costs and also causes an unsustainable loss of seaweed properties, especially sensitivity.

Zur Dämpfung der Bewegungen des Verdrängerkörpers kann auch eine Abbremsung durch Gleitreibung zwischen bewegten und orts festen Teilen vorgesehen werden. Die entstehende Hysterese führt jedoch ebenfalls zu einem nicht tragbaren Verlust an Ge nauigkeit.To dampen the movements of the displacer can also deceleration due to sliding friction between moving and moving fixed parts are provided. The resulting hysteresis however, also leads to an unacceptable loss of Ge accuracy.

Die Ausnutzung geschwindigkeitsabhängiger Reibung, wie sie bei spielsweise in Öldämpfungen eingesetzt wird, scheidet mediums seitig wegen schädlicher Einflüsse, z. B. Korrosion oder Tempe ratur, aus, und geräteseitig kann sie lediglich die letzten Elemente in der Übertragungskette schützen, während die Ein gangselemente nach wie vor der Schwingungsbelastung ausgesetzt sind. Andere geräteseitige Dämpfungen sind ebenfalls angesichts der niedrigen Eigenfrequenzen nur sehr schwer möglich, insbe sondere da der Verdrängungskörper bei der Pendelbewegung erheb liche kinetische Energien aufnimmt.The use of speed-dependent friction, as in used in oil damping, for example, separates mediums mutually due to harmful influences, e.g. B. corrosion or temperature ratur, off, and on the device side it can only the last Protect elements in the transmission chain while the one gear elements still exposed to vibration are. Other device side damping are also considered the low natural frequencies is very difficult, especially especially since the displacer increases during the pendulum movement absorbs kinetic energies.

Aus der DE-AS 19 09 706 ist ein Reibungsbewegungsdämpfer mit zwei miteinander in Reibschluß stehenden Reibungselementen in Form gerader, in Längsrichtung relativ zueinander beweglicher Borsten bekannt, wobei die Borsten an über eine Druckfeder ge geneinander abgestützten Bauteilen befestigt sind. Das Feder element selbst steht nicht in reibschlüssigem Kontakt mit den Borsten. Dieser bekannte Reibungsbewegungsdämpfer besitzt einen vergleichsweise komplizierten Aufbau. Außerdem ist die jeweils wirksame Reibfläche, d. h. die Kontaktfläche der ineinandergrei fenden Borstenreihen, und damit das Dämpfungsverhalten dieses Reibungsbewegungsdämpfers stark von seiner jeweiligen Auslen kung abhängig.From DE-AS 19 09 706 is a frictional movement damper two friction elements in frictional engagement Straight shape, relatively movable in the longitudinal direction Bristles are known, the bristles on via a compression spring mutually supported components are attached. The feather element itself is not in frictional contact with the Bristles. This known friction movement damper has one comparatively complicated structure. In addition, that is effective friction surface, d. H. the contact area of the interlocking end rows of bristles, and thus the damping behavior of this Friction damper greatly from its respective deflection dependent.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Dämpfungsein richtung für Niveaumeßgeräte und Niveaumeßumformer, aber auch andere, im wesentlichen durch Feder-Masse-Systeme bestimmte Ge räte, mit geringem Aufwand zu schaffen, welche die oben genann ten Schwierigkeiten bekannter Dämpfungsvorrichtungen vermeidet und insbesondere die mechanische Belastung der Geräteteile wie auch eine Verfälschung des Meßwerts verhindert.The invention has set itself the task of a damping direction for level meters and level transmitters, but also other Ge, essentially determined by spring-mass systems advise to create with little effort, which the above avoids difficulties of known damping devices and in particular the mechanical stress on the device parts such as falsification of the measured value is also prevented.

Diese Aufgabe wird durch eine Dämpfungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine derartige Dämp fungseinrichtung ist, da sie lediglich aus dem Federelement und dem Reibungselement besteht, einfach und billig herzustellen und auch sehr leicht einzubauen. Das sich beim Auftreten von Schwingungen verkürzende oder verlängernde Federelement reibt an dem Reibungselement, so daß das Auftreten von Eigenschwin gungen sicher vermieden und die Belastung der bewegbaren Teile gering gehalten wird. Außerdem werden Meßwertverfälschungen vermieden. Dies ist insbesondere der Fall im Vergleich mit be kannten Ausführungsformen, die eine Gleitreibung zwischen be wegten und ortsfesten Teilen vorsehen. Während sich dort eine das Meßergebnis verfälschende Hysterese einstellt, tritt bei der vorliegenden Erfindung lediglich eine Lagehysterese bezüg lich der Position des Verdrängungskörpers auf, nicht jedoch eine Hysterese der auf das Meßgerät übertragenen und für die Messung ausschlaggebenden Kraft. Dieser Effekt stellt sich des halb ein, weil das Reibungselement bezüglich des Federelements in Wirkungskraft der Federkraft verschiebbar, also nicht orts fest ist. Die Lagehysterese kann leicht so klein gehalten wer den, daß sie meßtechnisch unbedeutend ist. Zudem besitzt diese Dämpfungseinrichtung unabhängig von der jeweiligen Auslenkung stets eine in etwa konstante effektive Reibfläche.This task is carried out with a damping device Features of claim 1 solved. Such a damper tion device is, since it only consists of the spring element and the friction element is simple and inexpensive to manufacture and also very easy to install. That occurs when Vibration shortening or lengthening spring element rubs on the friction element so that the occurrence of self-oscillation conditions safely avoided and the load on the moving parts is kept low. In addition, there are falsifications of measured values avoided. This is particularly the case in comparison with be Known embodiments that a sliding friction between be moved away and provide fixed parts. While there is one sets falsifying hysteresis occurs the present invention relates only to a position hysteresis Lich the position of the sinker, but not a hysteresis of the transferred to the measuring device and for the Measurement decisive force. This effect arises half a because of the friction element with respect to the spring element displaceable in the force of the spring force, i.e. not in place is firm. The position hysteresis can easily be kept as small as possible the fact that it is insignificant in terms of measurement technology. It also has this Damping device independent of the respective deflection always an approximately constant effective friction surface.

Das Federelement ist als schraubenförmige Zugfeder ausgebildet, welche ein sich in axialer Richtung erstreckendes Reibungsele ment entweder umfaßt oder von diesem umfaßt wird. Eine derar tige Schraubenfeder ist gegenüber anderen Federelementen, wie beispielsweise einer Drehfeder, leichter herzustellen und auch leichter in Eingriff mit den anschließenden Teilen zu bringen. The spring element is designed as a helical tension spring, which is an axially extending friction element ment either includes or is embraced by this. A derar term coil spring is compared to other spring elements, such as for example a torsion spring, easier to manufacture and also easier to engage with the subsequent parts.

Die Schraubenfeder ist als eine an zwei Anschlußteilen einge hängte Zugfeder ausgebildet.The coil spring is inserted as one on two connecting parts hanging tension spring formed.

Das Reibungselement ist ein in sich geschlossener, in etwa ovaler Ring, der zwei sich gegenüberliegende gerade Abschnitte aufweist, welche innen oder außen an den Windungen der Schrau benfeder anliegen. Ein derartiger Ring kann einfach und mate rialsparend hergestellt werden und besitzt nur geringes Ge wicht.The friction element is a self-contained, approximately oval ring, the two opposite straight sections which has inside or outside on the turns of the screw ben spring. Such a ring can be simple and mate are produced in a way that saves resources and has only a small amount of Ge important.

Die als Zugfeder ausgebildete Schraubenfeder ist an ihren Enden jeweils mit in einer bezüglich des ovalen Rings senkrecht ste henden Ebene liegenden Ösen versehen, durch welche der ovale Ring verläuft. Bei dieser Anordnung bilden die Ösen einen An schlag für den ovalen Ring, so daß dieser Ring zusätzlich als Sicherung bei Überdehnung oder Bruch der Zugfeder dienen kann.The coil spring designed as a tension spring is at its ends each with a perpendicular to the oval ring provided flat eyelets through which the oval Ring runs. In this arrangement, the eyelets form an on beat for the oval ring, so that this ring additionally as Securing in the event of overextension or breakage of the tension spring can serve.

Denkbar ist auch, die Feder als Druck- oder Drehfeder auszubil den, sowie die Feder und/oder das Reibungselement in mehrere Teile aufzuteilen.It is also conceivable to train the spring as a compression or torsion spring the, as well as the spring and / or the friction element in several To divide parts.

Die Erfindung findet bevorzugt Verwendung bei Niveauumformern mit Torsionsrohrdurchführung oder mit Biegemembrandurchführung, bei Niveauschaltern mit elektrischer oder pneumatischer Hilfs energie sowie bei Stauscheibenumformern.The invention is preferably used in level converters with torsion tube bushing or with flexible membrane bushing, for level switches with electrical or pneumatic auxiliary energy as well as with baffle plate converters.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht der ovale Ring aus Mate rial mit plastischen und/oder elastischen Eigenschaften, insbe sondere aus Metall, beispielsweise aus Federstahl. Die plasti schen Eigenschaften dieses Rings können zur Einstellung der auf die Schraubenfeder wirkenden Vorspannungskraft und damit zur Einstellung der wirksamen Gleitreibungskraft ausgenutzt werden. Die elastischen bzw. Federeigenschaften gewährleisten eine sichere Anlage des ovalen Rings an der Schraubenfeder. In an embodiment of the invention, the oval ring consists of mate rial with plastic and / or elastic properties, esp special made of metal, such as spring steel. The plasti The properties of this ring can be used to set the the coil spring acting prestressing force and thus to Setting the effective sliding friction force can be used. The elastic or spring properties ensure a secure seating of the oval ring on the coil spring.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.A preferred embodiment of the invention is in shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Dämpfungsein richtung und Fig. 1 shows a longitudinal section through a damping device and

Fig. 2 einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 1 in Richtung der Bezugslinie II-II. Fig. 2 shows a section through the representation of Fig. 1 in the direction of the reference line II-II.

In der Fig. 1 ist das Federelement einer Dämpfungsvorrichtung als Zugfeder 1 ausgebildet. Die Enden dieser Zugfeder 1 sind in Anschluß teile 2 und 3 eingehängt, von denen eines mit einem Niveaumeßgerät und das andere mit einem Verdrängungskörper in Verbindung steht. Die beiden Enden der Zugfeder 1 sind zu Ösen 4 und 5 geformt. Ein als ovaler Ring ausgebildetes Reibungselement ist mit 6 bezeichnet.In Fig. 1, the spring element of a damping device is designed as a tension spring 1 . The ends of this tension spring 1 are suspended in connection parts 2 and 3 , one of which is connected to a level measuring device and the other to a displacement body. The two ends of the tension spring 1 are shaped into eyelets 4 and 5 . A friction element designed as an oval ring is designated by 6 .

Die Form dieses ovalen Rings 6 ist besser aus der Fig. 2 zu erkennen. Dieser ovale Ring 6 ist in sich geschlossen und besteht aus zwei halb kreisförmigen Abschnitten 7 und 8 sowie aus zwei geraden Abschnitten 10 und 11. Die geraden Abschnitte 10 und 11 liegen innen an den Win dungen der Zugfeder 1 an. Der ovale Ring 6, der bevorzugt aus Feder stahl hergestellt wird, weist sowohl plastische als auch elastische Eigenschaften auf. Die elastischen Eigenschaften gewährleisten ein sicheres Anliegen an den Windungen der Zugfeder 1, während die plastischen Eigenschaften die Einstellung der von dem ovalen Ring 6 ausge übten Vorspannungskräfte und damit der zwischen dem ovalen Ring 6 und der Zugfeder 1 wirkenden Gleitreibungskraft ermöglichen.The shape of this oval ring 6 can be seen better from FIG. 2. This oval ring 6 is self-contained and consists of two semi-circular sections 7 and 8 and two straight sections 10 and 11 . The straight sections 10 and 11 are located on the inside of the windings of the tension spring 1 . The oval ring 6 , which is preferably made of spring steel, has both plastic and elastic properties. The elastic properties ensure a secure fit on the windings of the tension spring 1 , while the plastic properties allow the adjustment of the biasing forces exerted by the oval ring 6 and thus the sliding friction force acting between the oval ring 6 and the tension spring 1 .

Beim Auftreten einer an dem hier nicht gezeigten Verdrängungskörper angreifenden Störung ermöglicht die Zugfeder 1 einen Ausgleich. Eigen schwingungen werden jedoch durch das Gleiten der Zugfeder 1 an den geraden Abschnitten 10 und 11 des ovalen Rings 6 verhindert. Dadurch wird die Belastung der geräteseitigen Teile gering gehalten.When a disturbance occurs on the displacement body, not shown here, the tension spring 1 enables compensation. However, natural vibrations are prevented by the sliding of the tension spring 1 on the straight sections 10 and 11 of the oval ring 6 . This keeps the load on the parts on the device low.

Der ovale Ring 6 ist gegenüber der Zugfeder 1 in axialer Richtung, d. h. in Richtung der auftretenden Federkräfte, nicht festgelegt. Es stellt sich damit keine den Meßwert verfälschende Hysterese be züglich der übertragenen und für die Messung ausschlaggebenden Kraft ein, so daß auch die Forderung nach einer möglichst genauen Messung erfüllt werden kann. Lediglich bezüglich der Position des Verdränger körpers tritt eine Lagehysterese auf, die jedoch leicht so klein gehalten werden kann, daß sie meßtechnisch unbedeutend ist.The oval ring 6 is not fixed relative to the tension spring 1 in the axial direction, ie in the direction of the spring forces that occur. There is thus no hysteresis falsifying the measured value with respect to the transmitted force which is decisive for the measurement, so that the requirement for the most accurate measurement possible can also be met. Only with regard to the position of the displacer occurs a position hysteresis, which, however, can easily be kept so small that it is insignificant in terms of measurement technology.

Die Zugfeder 1 ist mechanisch so dimensioniert, daß sie einen gegenüber den bekannten Ausführungsformen merklich größeren Hub des Verdrängungskörpers zuläßt.The tension spring 1 is dimensioned mechanically so that it allows a noticeably larger stroke of the displacement body compared to the known embodiments.

Die Ösen 4 und 5 wirken zugleich als Sicherung bei Überdehnung oder Bruch der Zugfeder 1 da der ovale Ring 6 durch diese Ösen 4 und 5 verläuft. Bei Überdehnung/Bruch der Zugfeder 1 legen sich die halbkreis förmigen Abschnitte 7 und 8 des ovalen Rings 6 an die in der Fig. 1 mit 12 und 13 bezeichneten Abschnitte dieser Ösen 4 und 5 an, so daß bei Federbruch die Verbindung zwischen Meßgerät und Verdrängungskörper nicht abreißt bzw. die Zugfeder 1 bei Überdehnung weitgehend gegen Bruch geschützt wird.The eyelets 4 and 5 also act as a backup in the event of overextension or breakage of the tension spring 1 since the oval ring 6 runs through these eyelets 4 and 5 . If the tension spring 1 is overstretched / broken, the semicircular sections 7 and 8 of the oval ring 6 lay against the sections of these eyelets 4 and 5 designated by 12 and 13 in FIG. 1, so that if the spring breaks, the connection between the measuring device and the displacer does not tear off or the tension spring 1 is largely protected against breakage when overstretched.

Claims

1. Damping device, in particular for Niveaumeßge devices and level converters, with a spring element arranged in a transmission path, which is in frictional contact with a friction element, which element can be moved relative to this Federele element in the direction of action of the spring force by at least a certain amount, characterized in that the spring element as one on two opposite connection parts ( 2 , 3 ) suspended helical tension spring ( 1 ) forms out that the friction element is a self-contained, approximately oval ring ( 6 ), the two opposite straight sections ( 10 , 11 ), which abuts the inside or outside of the windings of the helical tension spring ( 1 ) in a frictionally locking manner and which also has two opposing semicircular sections ( 7 , 8 ) which run through eyelets ( 4 , 5 ), one of which each upper or lower end of the helical tensile eder ( 1 ) forms and with which this is attached to the corresponding associated connecting parts ( 2 , 3 ).

2. Damping device according to claim 1, characterized in that the oval ring ( 6 ) consists of material with plastic and / or elastic properties, in particular of metal.