DE3606945C1 - Digitale Druckmeßvorrichtung für hydraulische oder pneumatische Druckmittel - Google Patents

Description

• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht von einer ersten Ausführung des Druckmeßgerätes; F i g. 2 einen Querschnitt durch das Druckmeßgerät entsprechend der Schnittlinie von F i g. 1; Fig. 3 eine Ansicht von einer zweiten Ausführung des Druckmeßgeräts; Fig.4 einen Querschnitt durch das Meßgerät entsprechend der Schnittlinie von F i g. 3.
• In einem zweiteiligen Gehäuse 1 des durch eine Gehäusezwischenwand 2 in zwei Kammern aufgegliederten Druckmeßgeräts ist beiderseits einer in der Gehäusezwischenwand 2 verlagerten Drehachse 3 je eine Rohrfeder 4 und 5 angeordnet, die über einen gemeinsamen Druckanschluß 6 beispielsweise an den Hubraum eines nicht dargestellten Arbeitszylinders angeschlossen ist. Beide Rohrfedern 4 und 5 sind an den Enden ihrer freien Schenkel 7 und 8 druckdicht verschlossen. Durch ansteigenden Druck werden die Schenkel 7 und 8 gegen die Federwindung nach außen gespreizt.
• Auf die Schenkel 7 und 8 der beiden Rohrfedern 4 und 5 sind hülsenförmige Rollenträger 9 aufgesetzt, an denen Umlenkrollen 10 für ein flexibles Zugelement, das nachfolgend als Zugseil 11 bezeichnet wird, gelagert sind. Die Rollenträger 9 sind zur Justierung abstandsveränderlich auf den Rohrfedern 4 bzw. 5 befestigt.
• Zur Erzeugung von digitalen Meßwerten über den jeweiligen Druck im angeschlossenen Arbeitszylinder ist eine kreisförmige Blende 12 vorgesehen, die am Ende der Drehachse 3 in dem durch die Zwischenwand 2 abgeteilten Raum des Gehäuses 1 gelagert ist. Die Blende wird von einer Kodierscheibe 12 mit einem vorgegebenen Lochbild gebildet und ist zwischen zwei Leiterplatten 13 und 14 angeordnet. Von einer Leiterplatte 13 aus wird die Kodierscheibe 12 von Lichtstrahlern 15 oder anderen Sendeelementen bestrahlt. Auf der anderen Leiterplatte 14 befinden sich Lichtdioden 16 als Empfangselemente, die durch die Drehbewegung der Kodierscheibe wechselweise angestrahlt und wieder abgedunkelt werden. Hierbei werden in kurzen Intervallen digitale Meßimpulse erzeugt, die im nicht dargestellten Mikro-Computer gespeichert und nach einem vorgegebenen Programm in elektrische Steuersignale umgesetzt werden.
• Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist das Druckmeßgerät, wie im Patentanspruch 2 angegeben, mit zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Rohrfedern 4 und 5 ausgerüstet. Ein Ende des Zugseils 11 ist bei 17 am Gehäuse 1 befestigt und an den beiden Schenkeln 7 und 8 der Rohrfedern 4 und 5 über die Umlenkrollen 10 herumgeführt. Das mit der Drehachse 3 drehfest verbundene Zugseil 11 umschlingt die Drehachse 3 gegenläufig und ist mit dem ablaufenden Ende mit einer bei 18 im Gehäuse 1 gelagerten Zugfeder 19 verknüpft, die das Zugseil 11 spannt.
• Mit diesem Druckanstieg im angeschlossenen Arbeitszylinder werden die Rohrfedern 4 und 5 gegen ihre Windungsrichtung gespreizt, so daß sich die Schenkel 7 und 8 mit den Umlenkrollen 10 aufeinander zu bewegen.
• Dadurch wird das über die Umlenkrollen 10 geführte Ende des Zugseils 11 entlastet, so daß die am anderen Ende des Zugseils 11 wirksame Kraft der gespannten Zugfeder 19 das Zugseil 11 anzieht und die Drehachse 3 mit der Kodierscheibe 12 gedreht. Die dem Druckanstieg proportionale Drehbewegung wird wie angegeben in digitale Meßwerte umgesetzt. Der vorgegebene Meßbereich von beispielsweise 40 bar entspricht einer 360"-Umdrehung der Kodierscheibe 12, wobei ohne weiteres eine Meßgenauigkeit von beispielsweise 2 bar erzielbar ist, d. h. bereits eine Druckänderung von 2 bar wird durch einen digitalen Meßwert angezeigt. Durch Druckstöße verursachte heftige Ausschläge der Rohrfedern 4 und 5 entlasten das Zugseil 11 einseitig und übertragen sich nur indirekt auf die Drehachse 3, an der nur das Drehmoment von der Zugfeder 19 wirksam wird.
• Bei dem in F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel nach Patentanspruch 3 sind die beiden Rohrfe- dern 4 und 5 gleichsinnig zur Drehachse 3 angeordnet, so daß sich ihre Schenkel 7 und 8 bei Druckänderungen synchron in die gleiche Wegrichtung bewegen. Das wiederum ohne Schlupf drehfest um die Drehachse 3 geschlungene Zugseil 11 läuft mit beiden Enden über die Umlenkrollen 10 ab und ist an den Punkten 20 und 21 im Gehäuse 1 befestigt. Die Schenkel 7 und 8 von den Rohrfedern 4 und5 werden bei dieser Ausführung nicht nur zur Vergrößerung der Meßweglänge für eine verbesserte Meßgenauigkeit genutzt, sondern das Hebelverhältnis an den Schenkeln 7 und 8 reduziert auch die über die Umlenkrollen 10 auf das Zugseil 11 wirksame Kraft, so daß auf die Rohrfedern 4 und 5 einwirkende Druckstöße nachgiebig aufgenommen werden.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Digitale Druckmeßvorrichtung für hydraulische oder pneumatische Druckmittel mit einer auf einer Drehachse zwischen Leiterplatten drehbar im Gehäuse gelagerten Blende, die mit Hilfe von mindestens einer vom Druckmittel beaufschlagbaren Rohrfeder in Abhängigkeit von dem zu messenden Druck um 360° verdrehbar ist, wobei auf den Leiterplatten einerseits Lichtstahler als Sendeelemente und andererseits Lichtdioden als digitale Meßwertgeber für einen mit Mikroprozessoren und Speicherelementen bestückten Mikro-Computer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (3) der als Kodierscheibe (12) ausgebildeten Blende durch ein vorgespanntes, flexibles Zugelement (11) mit den freien Schenkeln (7,8) von zwei beiderseits der Drehachse (3) im Gehäuse (1) angeordneten Rohrfedern (4,5) verbunden ist, wobei das an beiden Enden im Gehäuse (1) befestigte Zugelement (11) die Drehachse (3) drehfest umschlingt und über Umlenkrollen (10) an den beiden freien Schenkeln (7,8) der Rohrfedern (4,5) herumgeführt ist.
2. 2. Digitale Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfedern (4,5) spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, wobei sich diefreien Schenkel (7, 8) der Rohrfedern (4, 5) bei einem Druckanstieg zur Drehachse (3) hin bewegen, und daß das Zugelement (11) die Drehachse (3) gegenläufig umschlingt und mit dem einen Ende über beide Umlenkrollen (10) abläuft, während das andere Ende mit einer im Gehäuse (1) verlagerten Zugfeder (19) verknüpft ist.
3. 3. Digitale Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfedern (4,5) gleichsinnig zur Drehachse (3) angeordnet sind, wobei die Enden des Zugelements (11) über jeweils eine Umlenkrolle (10) ablaufen.
4. 4. Digitale Druckmeßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (10) an hülsenförmigen, abstandsveränderlich auf die freien Schenkel der Rohrfedern (4, 5) aufgesetzten Rollenträgern (9) verlagert sind.

   Die Erfindung betrifft eine digitale Druckmeßvorrichtung für hydraulische oder pneumatische Druckmittel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

   Die Erfindung geht von der durch die DE-PS 34 10273 bekannten digitalen Druckmeßvorrichtung für hydraulischen Schreitausbau aus. Der zu messende Druck wird von einem Druckmeßgerät aufgenommen, das einem Mikroprozessor als Peripheriebaustein zugeordnet ist und mit einer Rohrfeder an den Hubraum eines mit dem Druckmittel beaufschlagten Arbeitszylinders angeschlossen ist. Die Dehnung der Rohrfeder wird über ein Zahnradgetriebe auf die im Gehäuse des Druckmeßgeräts verlagerte Drehachse übertragen, auf der eine zwischen zwei Leiterplatten angeordnete Blende drehbar verlagert ist. Auf den Leiterplatten sind einerseits Lichtstrahler als Sendeelemente und andererseits Lichtdioden als Empfangselemente angeordnet, die durch die Drehung der Blende nacheinander abgedeckt und wieder aufgedeckt werden. Die durch den Druck erzeugten Lichtsignale werden von den Mikroprozessoren und Speicherelementen des angeschlossenen Mikro-Computers in digitale Meßwerte umgesetzt und nach einem vorgegebenen Programm zur Steuerung des hydraulischen Schreitausbaus benutzt.

   Die eingesetzte Rohrfeder dehnt sich bei der Druckaufnahme auf einem relativ kurzen Weg, der über ein Zahnradgetriebe mit einem relativ hohen Übersetzungsverhältnis auf die Drehachse übertragen wird, damit eine Druckanzeige in relativ kleinen Intervallen erfolgen kann. Das Zahnradgetriebe ist jedoch Druckstößen gegenüber sehr empfindlich, die beim Betrieb der Schreitausbaugestelle relativ häufig auftreten und die Druckmeßgeräte so beschädigen, daß die ordnungsgemäße Steuerung des Ausbaus beeinträchtigt wird.

   Zum Stand der Technik wird noch auf allgemein bekannte Zugmittelgetriebe, nämlich beispielsweise an Stationsanzeigen von herkömmlichen Rundfunkempfängern, hingewiesen. Aus der DE-GS 2525 314 ist ein optischer Kodierer mit einer zwischen lichterzeugenden und lichtempfindlichen Elementen drehbar angeordneten Kodterscheibe bekannt. Mit Hilfe von abwechselnd auf der Kodierscheibe aufgebrachten opaken und transparenten Markierungen werden elektrische Ausgangssignale erzeugt, aus welchen die genaue Lage der Scheibe und der sie treibenden Welle in jedem bestimmten Augenblick festgestellt werden kann. Aus der US-PS 45 02 334 ist weiterhin eine mit einem Bourdonrohr ausgestattete Druckmeßvorrichtung bekannt, deren fotoelektrischen Teilen ein Vibrationsschutz gegenüber Druckstößen zugeordnet ist.

   Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe gestellt, eine Druckmeßvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß einerseits die Störanfälligkeit gegenüber Druckstößen beseitigt und andererseits die Meß- und Anzeigegenauigkeit erhöht wird.

   Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

   Erfindungsgemäß wird der zu messende Druck von zwei im Gehäuse des Druckmeßgeräts angeordneten Rohrfedern aufgenommen und über ein vorgespanntes Zugseil als flexibles Zugelement auf die Drehachse übertragen. Mit ansteigendem Druck wird das Zugseil durch die Dehnung der Rohrfedern einseitig entlastet, während die am anderen Seilende wirksame Federkraft ein dem Druckanstieg proportionales Drehmoment auf die Drehachse ausübt. Auftretende Druckstöße werden folglich nicht unmittelbar, sondern abgefedert auf die Drehachse der Blende übertragen. Aus der Länge der Schenkel der Rohrfedern und der Umleitung des Zugseils über Umlenkrollen ergibt sich ein günstiges Übersetzungsverhältnis, durch das die Meß- und Anzeigegenauigkeit des Druckmeßgeräts wesentlich verbessert wird. Da zur Verstellung der Blende die Lagerreibung zu überwinden ist, reicht bereits eine verhältnismäßig geringe Federkraft aus.