DE3735516C2 - Vorrichtung zur Messung des Drucks eines fließfähigen Mediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Drucks eines fließfähigen Mediums nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein Beispiel einer solchen Druckmeßvorrichtung ist in dem Prospekt SP 6.1-08 1-9/85 M der Fischer & Porter GmbH zu einem elektrischen Meßumformer für Differenzdruck und hohen statischen Druck angegeben.

Zum Stand der Technik wird ferner auf die DE 17 73 491 B2 verwiesen, in der eine Druckmeßvorrichtung zur Luftdruckmessung beschrieben ist. Die Druckmeßvorrichtung umfaßt eine Membran, die eine Luftdruckmeßkammer gegenüber einer Referenzkammer mit Bezugsvakuum abdichtet. Die Membran ist Teil eines elektromechanischen Resonators, dessen mecha­ nische Eigenfrequenz davon abhängt, wie stark die Membran aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Luftdruckmeßkammer und der Referenz­ kammer zur Seite der Referenzkammer hin durchgebogen ist. Zur Erfassung des Druckes in der Luftdruckmeßkammer wird daher die Eigenresonanz­ frequenz des mittels einer elektrischen Oszillatorschaltung zu Resonanz­ schwingungen angeregten elektromechanischen Resonators gemessen. Als Schwingungsantrieb sind eine Elektromagnet-Spule und ein damit zu­ sammenwirkender Permanentmagnet-Anker vorgesehen, welcher an der Membran angeordnet ist. Die Spule und der Anker bilden gleichzeitig einen Meßsignalaufnehmer.

Ein Druckmesser der in der DE 17 73 491 B2 beschriebenen Art ist ferner aus der US 3 762 223 bekannt, wobei jedoch Schwingungsantrieb und Meßsignalaufnehmer bei dem Druckmesser nach der US 3 762 223 als gesonderte Elemente ausgebildet sind.

Zum Stand der Technik wird ferner auf die US 3 425 281 verwiesen, aus der ein Druckmesser bekannt ist, bei dem eine Druckmeßkammer an zwei einander gegenüberliegenden Seiten von einer jeweiligen Membran begrenzt ist. Eine dieser beiden Membranen kann mittels einer elektromagnetischen Auslenkeinrichtung in Schwingungen versetzt werden, um in der Druckmeß­ kammer Druckschwankungen zu erzeugen, welche die andere Membran zu entsprechenden Schwingungen anregen. Die letztgenannte Membran trennt eine ebenfalls vom zu messenden Druck beaufschlagte Hilfskammer von der Druckmeßkammer und bildet eine Kondensatorplatte eines im übrigen in der Hilfskammer angeordneten Kondensators. Die aufgrund der Schwingungen der als Kondensatorplatte dienenden Membran sich ändernde Kapazität des Kondensators steuert die Frequenz eines Meßoszillators einer Spannungs­ meßschaltung, die eine den Druck in der Druckmeßkammer repräsentierende Gleichspannung bereitstellt.

In der Fachzeitschrift "Technisches Messen", 50. Jahrgang, 1983, Heft 7/8, Seiten 273-276, ist in einem Beitrag von P. Krischker mit dem Titel "Kraftkompensations-Meßumformer für Mikrodruckdifferenzen" ein Druckmesser für Differentialdruckmessungen beschrieben, bei dem zwei einander gegenüberliegende Druckmeßkammern von einer jeweiligen Membran begrenzt sind. Die Membranen sind über ein Kopplungsglied miteinander gekoppelt. Bei Differenz der Drücke in den Druckmeßkammern werden die Membranen ausgelenkt. Die Auslenkung wird von einem elektromagnetischen Aufnehmer erfaßt, der ein entsprechendes elektrisches Signal an einen Verstärker abgibt. Dieses Signal steuert eine elektromagne­ tische Rückstelleinrichtung, die die Membranen in die Gleichgewichts­ stellung zurückbewegt. Der hierzu erforderliche Spulenstrom der elek­ tromagnetischen Rückstelleinrichtung wird als Maß für die zu messende Druckdifferenz ausgewertet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungs­ gemäßen Druckmeßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs die Möglichkeit einer zuverlässigen Überprüfung und Korrektur der Druckmeßergebnisse vorzusehen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs angegeben.

Da die Wand bei den hier betrachteten Vorrichtungen üblicherweise nur sehr geringfügig ausgelenkt wird (beispielsweise um einige Mikrometer), ist die vom Magnetfeld der elektromagnetischen Auslenkeinrichtung erzeugte Kraft proportional dem Strom, der das Magnetfeld erzeugt. Daher ist die von dem Magnetfeld auf die Wand ausgeübte Kraft und somit auch die von dieser Kraft zusätzlich bewirkte und einer Druckänderung entsprechende Aus­ lenkung der Wand durch den Strom genau einstellbar.

Die Korrekturschaltung kann daher eine einer definierten Druckänderung des fließfähigen Mediums entsprechende Auslenkung bewirken, die zur Überprüfung bzw. Korrektur des gemessenen Drucks herangezogen werden kann.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es ferner, Absolutmeßwerte, also nicht nur auf den Meßbereich bzw. die Meßspanne bezogene Meßwerte auszugeben.

In der beigefügten Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt.

Die Zeichnung zeigt ein Gehäuse 2 mit einer Öffnung 4 zur Einführung eines fließfähigen Mediums, dessen Druck P gemessen werden soll. Das Gehäuse 2 weist eine nach Maßgabe des Druckes P auslenkbare Wand 6 in Form einer Membran auf. Das Prinzip einer solchen Anordnung ist in dem Prospekt Fischer & Porter SP 6.1-08 1-9/85M beschrieben.

Die Auslenkung der Wand 6 wird gemessen und in Form eines dem Druck P entsprechenden Signals über eine Leitung S und einen Wandler P/D an eine Korrekturschaltung 10 gegeben.

Im vorliegenden Fall befinden sich an der Rückseite der auslenkbaren Wand 6 eine Spule 12 in Abstand von einer vor­ richtungsfesten Spule 14. Beide Spulen 12, 14 sind in Reihe geschaltet und liegen über einem Schalter 16 an einer Gleichstromquelle 18.

Statt der Spulen 12, 14 kann auch eine Anordnung vorgesehen sein, bei der an der auslenkbaren band 6 ein Magnetanker angebracht ist, der mit einer vorrichtungsfesten Spule als Elektromagnet zusammenwirkt.

Die Korrekturschaltung 10 liefert über eine Leitung 20 ein Signal an eine Steuerung 22 zur Betätigung des Schalters 16.

Ersichtlich kann die Korrekturschaltung 10 periodisch durch die Spulen 12, 14 Strom fließen lassen oder den entspre­ chenden Elektromagneten einschalten, wodurch eine definierte Druckänderung in dem Gehäuse 2 erzeugt wird, die nun wieder über die Leitung 8 ermittelt und zur Überprüfung bzw. Kor­ rektur des gemessenen Druckes P herangezogen werden kann.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Messung des Druckes (P) eines fließfähigen Mediums,
   mit einem Gehäuse (2), in dem eine mit dem fließfähigen Medium befüllbare Druckmeßkammer eine nach Maßgabe des Druckes (P) auslenkbare Wand (6) aufweist, und
   mit einer Meßsignalerfassungseinrichtung (P/U, 10), die einen das Maß der Auslenkung der Wand (6) in ein elektrisches Signal umsetzenden Wandler (P/U) umfaßt und auf der Basis des elek­ trischen Signals Druckmeßergebnisse bereitstellt,
   gekennzeichnet durch eine dem Wandler (P/U) nachgeschaltete Korrekturschaltung (10) und eine elektromagnetische Auslenk­ einrichtung (12, 14, 16, 18, 22), die von der Korrekturschal­ tung (10) derart steuerbar ist, daß sie auf die Wand (6) eine gegenüber der Kraft des Druckes (P) in der Druckmeßkammer kleine, definierte Auslenkkraft ausübt, um eine einer definier­ ten Druckänderung entsprechende und über den Wandler (P/U) von der Korrekturschaltung (10) als Basis für die Meßergebniskor­ rektur erfaßbare Änderung der Auslenkung der Wand (6) hervor­ zurufen.