DE3437668A1

DE3437668A1 - Messeinrichtung fuer druckmessung

Info

Publication number: DE3437668A1
Application number: DE19843437668
Authority: DE
Inventors: Gurnam Riverside Calif. Singh
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1984-10-13
Filing date: 1984-10-13
Publication date: 1986-04-17

Description

G.Singh 1

Meßeinrichtung für Druckmessung

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für Differential- und statische Druckmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist üblich zwei Kammern einer als DiffentiaLdruck-

messer bekannten Einrichtung beiderseits einer Meßblende in einer Rohrleitung anzuordnen. Der Differentialdruckmesser ist Teil einer Einrichtung, die als Geber bezeichnet wird. Die Ausgangswerte des Gebers werden einem Mi LIi amperemeter, einer Prozeßsteuerung oder anderen Einrichtungen zugeführt. Bei Bedarf kann das Milliamperemeter so geeicht werden, daß Druck- oder Different i a Idruckwerte direkt abgelesen werden können.

ZT/P1, Gei/V, 11.10.1984 ./.

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Der bekannteste Different ι a !.druckmesser der Vergangenheit schien ein Typ mit zwei Balgen gewesen zu sein, siehe hierzu z.B. die US-PS 2 590 324, 2 917 081,

2 945 510 und 3 343 420. Ferner sind Differentialdruckmesser mit Metallmembranen bekannt, z.B. nach US-PS

3 492 872 oder 3 620 135. Die Metallmembranen sind auch von nicht-analogen Bauweisen bekannt, z.B. nach US-PS 2 913 008 und 3 079 953. Die Metallmembranen werden wegen ihrer guten Reinigungseigenschaft bevorzugt. Andere Membranen sind aus der US-PS 2 752 949, insbesondere Figuren 2 und 5 bekannt.

Ferner ist es üblich, piezorestive Elemente auf einer Glasscheibe zu befestigen. Die Ausgänge dieser Elemente werden mit einer Schaltung verbunden, durch die ein Druck oder ein Differentialdruck gemessen wird. Eine solche Anordnung wird im folgenden als Druckfehler bezei chnet.

Die Erfindung wird anhand eines Ausfuhrungsbeispieles näher beschrieben, das in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt ist. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm einer erfindungsgemäßen Ausbildung;

Fig. 2 sine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Wandlers, teilweise geschnitten;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Wandler entsprechend Linie 3-3 in Fig. 2;

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•i · S* *— *· *

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Fig. 4 eine Rückansicht des Wandlers, teilweise gese hnitten;

Fig. 5 einen TeiL Längsschnitt durch den Wandler entsprechend Linie 5-5 in Fig. 4, der den Differential-Druckmesser verdeutLicht, und

Fig. 6 einen TeiL Längsschnitt durch den Wandler gemäß Linie 6-6 in Fig. 4, der den statischen Druckmesser hervorhebt.

Von den AnschLußpunkten 10 und 11 in Fig. 1 können Gas- und Flüssigkeits-DurchfLußmengen ohne Temperaturkorrektur abgenommen werden. Eine Gasdurchflußmenge mit Temperaturkorrektur F- kann am Anschlußpunkt 12 abgenommen werden.

Ein DreiwegschaLter ist mit 13¹ bezeichnet, sein Schaltarm 13 verbindet einen der Anschlußpunkte 10, 11 oder mit einer herkömmlichen Anzeigevorrichtung 14.

Fig. 1 zeigt weiter eine Rohrleitung 15, eine Heßblende 16, einen Temperaturfühler 17, einen Wandler 18, der einen DifferentiaLdruckmesser 19 und einen statischen Druckmesser 20 enthäLt.

Der Temperaturfühler 17 ist mit einem Teiler 21 vei— bunden.

Eine Brückenschaltung 22 ist mit dem Differentialdruckmesser 19 verbunden, eine weitere Brückenschaltung 23 mit dem statischen Druckmesser 20.

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J Die entsprechenden Ausgänge D und S der Bruckenschal-

' tungen 22 und 23 sind entsprechend proportional dem Di f—

' ferentiaIdruck an der Meßblende 16 und dem statischen

I Druck auf deren rechter Seite.

y 05 Der Ausgang D ist mit einer Schaltung 24 zum Quadrat-

j Wurzelziehen und mit einer Multiplizierschaltung 25 ver-

' " bunden. Der Ausgang S ist mit der Multiplizierschaltung

:; 25 verbunden, deren Ausgang on den Teiler 21 und an eine

I weitere Schaltung 26 zum Quadratwurzelziehen ange-

t, 10 schlossen ist. Der Ausgang des Teilers 21 1st mit einer

II weiteren Schaltung 27 zum Quadratwurzelziehen verbunden.

1 Die Schaltungen 24, 26, und 27 zum Wurzelziehen sind je-

1 weils mit den Anschlußpunkten 11, 10 und 12 verbunden.

;'| Die Ausgänge an den Anschlußpunkten 11, 10 und 12 sind

j 15 proportional zu den Durchflußmengen Q , Q. und Q-

' wobei

■: Q = C₃ (D) 1/2

3 3

:i Q₁. = C^ /DS ^ ^1/2 und

">. ^{b b} V 460 + F ;

t Q=C (DS) ist.

^:'l cc

20 C , C. und C sind Konstante, F ist die Temperatur

''' 3D C

ι* in Grad Fahrenheit.

Q ist die Durchflußmenge einer Flüssigkeit. Q ist d c

, eine temperaturkompensierte Durchflußmenge eines Gases.

Q ist die Durchflußmenge eines Gases mit konstanter c

25 Temperatur.

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Alle Teile in Fig. 1 können von herkömmlicher Art sein, ausgenommen der Wandler 18.

In Fig. 2 ist der Wandler 18 abgebildet, dessen eines Ende einen Deckel 28 hat, der an ein Gehäuse 29 geschweißt ist.

Eine gewellte Membran ist in Fig. 2 mit 30 bezeichnet. Unter der Membran 30 befindet sich eine gelochte Scheibe 31. Die Scheibe 31 hat öffnungen 32 und 33, die Blattfedern 34 und 35 bilden. Die Scheibe 31 und die Blattfedern 34 und 35 sind aus einem Blech gestanzt, wobei die beiden letzteren mit einem Mittelteil 36 verbunden sind, an dem ein Schaft 37 und eine Platte 37* befestigt si nd.

Der Zweck dieser Federscheibe 31 ist, dem Innenteil der Membran Steife zu verleihen, ohne dabei den Wert des Verhältnisses Differentialdruck zu statischem Druck (DP/SP) zu erniedrigen, der von den Si IiziumfQhlern 55* und 58' (Fig. 5 und 6) geliefert wird.

Nach Fig. 2 ist an dem Gehäuse 29 ein elektrisches Installationsrohr 38 befestigt.

In Fig. 3 ist gezeigt, daß die Deckel 28 und 39 bei 40 und 41 an die Ringe 42 und 43 geschweißt sind. Diese Ringe 42 und 43 wiederum sind am Gehäuse 29 befestigt. Ein elektrischer Verbinder ist mit 44 bezeichnet.

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Bemerkenswert zu Fig. 3 ist, daß der Schaft 37 über eine kleine Distanz gleitbar und mit Abstand vom Inneren einer Durchführung 45 in dieser angeordnet ist. Das linke Ende des Schaftes 37 und eine Platte 46 sind an einr gewellten Membran 47 befestigt. Eine dritte gewellte Membran ist bei 48 vorgesehen.

Die Flüssigkeit in der Rohrleitung 15 füllt die Kammern 49 und 50 in Fig. 3. Eine erste Füllung einer inkompressiblen Flüssigkeit füllt den Raum hinter der linken Seite aer Membran 30, um die Teile 34 und 35, die Durchführung 45 um den Schaft 37, sowie den Raum zwischen der Membran 47 und der linken Seite des Körpers

Eine zweite Füllung einer inkompressiblen Flüssigkeit fallt den Raum zwischen den Membranen 47 und 48.

Die erste Füllung ist durch eine Durchführung 51 eingebracht, die durch ein Kugelventil 52 abgedichtet wird. Die zweite Füllung ist durch eine Durchführung 53 eingefüllt, die durch das Kugelventil 54 verschlossen ist.

In Fig. 5 enthält der Raum unmittelbar unter der Membran 47 die erste Füllflüssigkeit. Diese beaufschlagt eine Glasplatte 55, die in dem Differentialdruckmesser 19 enthalten ist. Die Glasplatte 55 witist eine Anzahl Siliziumdehnungsmeßstreifen 55' auf, die auf ihrer Oberfläche befestigt sind. Glasplatte und Dehnungsmeßstreifen sind handelsüblich (US-PS 3 654 579 und 3 739 315).

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Durch Durchführungen 56 und 57 gelangt die zweite FQLlflüssigkeit an die Rückseite der Glasplatte 55. Die elektrischen Ausgänge der Dehnungsmeßstreifen 55' sind dann proportional zur Differenz zwischen den Drücken der ersten und der zweiten FuIIflüssigkeit.

Fig. 5 zeigt den Differentialdruckmesser 19, Fig. 6 den statischen Druckmesser 20.

In Fig. 6 weist der statische Druckmesser 20 eine Glasplatte 58 mit Dehnungsmeßstreifen 58' auf. Auch diese Glasplatte 58 mit Dehnungsmeßstreifen 58· ist handelsüblich.

Die in den beiden Fig. 5 und 6 gezeigten Dehnungsmeßstreifen 55* und 58* sind jeweils mit üblichen Brückenschaltungen 22 und 23 (Fig. 1) verbunden.

In der Durchführung 59 der Fig. 6 herrscht atmosphärischer Druck oder Vakuum.

In Fig. 3 sind die Rohre 60 und 61 (Fig. 1) jeweils mit öffnungen 62 und 63 in den entsprechenden Deckeln 28 und 39 verbunden.

Entsprechend dem Druckabfall an der Meßblende 16 in Fig.

1 kann die linke Seite des Körpers 29 in Fig. 3 als

Niederdruckseite und Jie rechte als Hochdruckseite bezeichnet werden.

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Durch Verwendung der erfindungsgemSßen Scheibe 31 wird ein vorteilhaftes Verhältnis von Nutzsignal zu Membranrandspannung erzielt. Dadurch wird lediglich die Steife der Druckmembran erhöht, ohne daß sich der Wert der zu messenden Größe, Differentia I- und statischer Druck, vermindert. Für den Fachmann ist es klar, daß höhere Randspannungen in der Druckmembran zu zusätzlichen Meßfehlern, z.B. Hysteresefehlern, führen können.

Arbeitswei se :

Wenn entsprechend Fig. 1 eine Schaltung 24 zum Wurzelziehen verwendet wird, gibt der Differentialdruckmesser 19 ein Signal ab,, das dem Druckabfall an der Meßblende 16 direkt proportional ist. Die Brückenschaltung 22 wandelt dieses Signal in ein analoges Signal D, dessen Quadratwurzel, auf der Anzeigevorrichtung 14 angezeigt wi rd.

Der statische Druckmesser 20 und die Bruckenschaltung 23 geben ein analoges Signal S ab, das dem Druck an der Meßblende 16 direkt proportional ist.

Die Quadratwurzel des Ausgangssignals (DS) der Multiplizierschaltung 25 wird von der Schaltung 26 gezogen und von der Anzeigevorrichtung 14 angezeigt.

Alternativ hierzu wird das DS-Ausgangssigna I der Multiplizierschaltung 25 durch den Teiler 21 geteilt, die Quadratwurzel durch die Schaltung 2? gezogen und von der Anzeigevorrichtung 14 angezeigt.

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Claims

■·· ··· ti

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH
FREIBURG

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Patentansp ruche

1. Meßeinrichtung für Differential- und statische Druckmessung mit einem Gehäuse, in dem sich Membranen bef i nden,

gekennzeichnet durch die Komuination folgender Merkmale:

daß das Gehäuse (29) eine Zentralbohrung (45) aufweist;

daß eine äußere und eine parallele, innere Membran (48, 47) auf einer Seite des Gehäuses (29) ringsum dicht an diesem befestigt sind;

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I - daß eine dritte parallele Membran (30) auf der an-

I deren Seite des Gehäuses (29) ringsum dicht an diesem

I befestigtist;

05 - daß zwischen dritter Membran (30) und Gehäuse (29) eine Scheibe (31) eingefügt ist, die mittels eines durch die Zentralbohrung (45) gleitenden Schaftes (37) mit der inneren Membran (47) verbunden ist;

daß der Raum zwischen der inneren und der dritten 10 Membran (47, 30) mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt und mit einem ersten Einlaß (52) verbunden ist;

; - daß der Raum zwischen äußerer und innerer Membran

ί (48, 47) mit einer zweiten inkompressiblen Flüssig-

15 keit gefüllt und mit einem zweiten Einlaß (54) verbunden ist.

ji 2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

?> zeichnet, daß die Scheibe (31) an der Peripherie zwi-

I sehen dritter Membran (30) und Gehäuse (29) befestigt

; ist und zwei symmetrische Öffnungen (32, 33) aufweist,

'), 20 die durch Blattfedern (34, 35) getrennt sind, die die

Peripherie mit einem Mittelteil (36) verbinden, an dem

-^; der Schaft (37) befestigt ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Blattfedern (34, 35) und Schaft

25 (37) eine Platte (37¹) eingefügt ist.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaft (37) und innerer Membran (47) eine weitere Platte (46) eingefügt ist.

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