DE3924740A1 - Rohrdruckmittler und verfahren zum herstellen eines solchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrdruckmittler, d.h. eine rohrförmige Vorrichtung an die ein Druckmeßgerät zum Messen des Druckes eines das Druckmeßgerät nicht berührenden Mediums anschließbar ist.

In der DE-GM-Schrift Nr. 74 32 978 ist ein Rohrdruckmittler beschrieben, der folgende Merkmale aufweist:

• a) Eine metallische, an beiden Enden offene Membranhülse,
• b) einen Meßraum, der von einem unrunden, nämlich sechskantigen Membranteil der Membranhülse umfaßt ist und für die Aufnahme des Mediums bestimmt ist, dessen Druck gemessen werden soll,
• c) zylindrische Endstücke an der Membranhülse,
• d) ein rohrförmiges Gehäuse,
• e) einen Gehäusehohlraum, der zur Aufnahme der Membranhülse vorgesehen ist,
• f) zylindrische Endränder des Gehäusehohlraumes, deren Innen­ durchmesser dem Außendurchmesser der Membranhülsen-Endstücke angepaßt und die mit diesen verbunden sind,
• g) einen Druckraum, der sich in den Zwischenraum zwischen der Membranhülse und dem Gehäuse erstreckt, und
• h) einen Anschlußstutzen am Gehäuse zum Verbinden des Druck­ raumes mit einem Druckmeßgerät.

Die unrunde Ausbildung des Membranteiles ist deswegen not­ wendig, damit dieser sich allein durch Formän­ derung ausdehnen und dadurch den diese Formänderung ver­ ursachenden Druck des Mediums auf das im Druckraum befind­ liche Druckmittel übertragen kann.

Zum Messen des Druckes von chemisch aggressiven Gasen oder Flüssigkeiten ist es bekannt, die Membranhülse aus einem Metall herzustellen, das von den aggressiven Medien nicht angegriffen wird. Damit der Rohrdruckmittler auch für Medien mit verschiedenen Temperaturen benutzt werden kann, ist es wichtig, daß der Druckraum möglichst klein ist damit die verschiedene Wärmeausdehnung des Druckmittels bei verschiedenen Temperaturen die Druckmessung nicht merkbar beeinflußen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Rohrdruckmittler zu verbessern.

Diese Aufgabe ist durch einen Rohrdruckmittler mit den oben genannten Merkmalen a) bis h) gelöst, der zusätzlich die folgenden Merkmale aufweist, daß

• i) der zwischen den Endrändern befindliche Teil der Wandung des Gehäuseholraumes unrund und der unrunden Außen­ wandung des Membranteiles angepaßt ist,
• j) die Durchmesser der Endränder des Gehäusehohlraumes min­ destens so groß sind wie der Durchmesser eines gedachten, dem Membranteil umschriebenen Zylinders und
• k) die zylindrischen Endränder mit der unrunden Wandung des Gehäusehohlraumes durch eine als Rotationsfläche ausge­ bildete Übergangsfläche verbunden sind.

Dadurch wird ein Rohrdruckmittler geschaffen, bei dem der vom Druckraum umfaßte Zwischenraum zwischen dem Membran­ teil und dem Gehäuse bis auf einen minimalen Spalt zwischen diesen beiden Teilen verringert werden kann. Dadurch wird eine optimale Verringerung des Druckraumes und damit eine optimale Verringerung des Einflusses der Wärmeausdehnung des Druckmittles auf die Druckmeßung erreicht.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstel­ len von erfindungsgemäßen Rohrdruckmittlern, wie es in den Ansprüchen 4 und 5 beansprucht ist.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rohrdruck­ mittlers und das Verfahren zu seiner Herstellung sind in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen zwei Mal unterbrochen dargestellten Axial­ schnitt des Gehäuses und des Anschlußstutzens des Ausführungsbeispieles, wobei an beiden Enden des dargestellten Rohrdruckmittlers Teile einer Vor­ richtung zur Herstellung desselben strichpunktiert angedeutet sind,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1, wobei der bei dieser Ansicht sichtbare Anschluß­ stutzen einfachheitshalber weggelassen ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Rohrdruckmittler weist eine metallische, an beiden Enden offene, als Ganzes mit 10 bezeichnete Membranhülse auf. Die Membranhülse 10 besteht aus einem Membranteil 11, zwei Endstücken 12 und zwei die Endstücke 12 mit dem Membranteil 11 verbindenden Über­ gangsteilen 13. Der Membranteil 11 bildet ein regelmäßiges sechskantiges Prisma. Die Endstücke 12 sind zylindrisch, wobei hier unter zylindrisch kreiszylindrisch gemeint ist. Die Übergangsteile 13 sind kegelstumpfförmig.

Die Membranhülse 10 ist im Hohlraum eines rohrförmigen Gehäuses 14 angeordnet. Die Wandung des Hohlraumes des Gehäuses 14 ist im Bereich des Membranteils 11 der Membran­ hülse 10 als Sechskantprisma ausgebildet und bildet im Bereich der Endstücke 12 und der Übergangsteile 13 der Membranhülse zylindrische Endränder 15 bzw. kegelstumpf­ förmige Übergangsflächen 16. Wie das aus der folgenden Beschreibung des Herstellungsverfahrens hervorgeht, ver­ laufen die Außenflächen des Membranteiles 11 und der Über­ gangsteile 13 in einem nur sehr geringen, in der Zeichnung stark vergrößert dargestellten Abstand von der Innenwandung des Gehäuses 14, so daß der dadurch gebildete, vom Druckraum umfaßte Zwischenraum 17 für ein Druckmittel ein minimales Volumen hat. Die Endränder 15 des Gehäusehohlraumes sind mit den Endstücken 12 der Membranhülse 10 dichtend verbunden, z.B. miteinander verschweißt.

In einer Radialbohrung 18 sitzt ein Anschlußstutzen 19, mittels dessen der Druckraum 17 in bekannter Weise mit einem Druckmeßgerät verbindbar ist.

Für die Herstellung des oben beschriebenen Rohrdruckmittlers wird für das Gehäuse 14 ein rohrförmiger Rohling mit zylin­ drischer Innen- und Außenfläche benutzt. Mittels z.B. eines Räumwerkzeuges wird die Innenwandung des Rohlings in die Form eines regelmäßigen Sechskantprismas gebracht. An­ schließend werden die beiden Enden dieses Hohlraumes mittels eines Drehwerkzeuges so aufgeweitet, daß die zylindrischen Endränder 15 und die kegelstumpfförmigen Übergangsflächen 16 entstehen. Anschließend wird in den so geformten Rohling eine Radialbohrung 18 gebohrt, in der der Anschlußstutzen 19 befestigt wird. Dann wird in den Hohlraum des so gebildeten Gehäuses 14 ein rohrförmiger Rohling zur Bildung der Membran­ hülse 10 eingeführt, dessen Außendurchmesser höchstens dem Durchmesser der in den prismatischen Teil des Hohlraumes des Gehäuses einbeschriebenen, gedachten Zylinderfläche entspricht, so daß der Membranhülsenrohling in das Gehäuse eingeführt werden kann.

Der Membranhülsenrohling hat hierbei eine Länge die größer ist als die Länge des Gehäuses 14, so den beide Enden 20 des Membranhülsenrohlinges aus dem Gehäuse vorstehen, wie des strichpunktiert in Fig. 1 dargestellt ist. Das so mit dem eingeführten Membranhülsenrohling versehene Gehäuse wird, wie das in Fig. 1 weiter strichpunktiert dargestellt ist, zwischen zwei Anschlußstutzen 21 einge­ spannt, deren Hohlraum dem zylindrischen Hohlraum der Endränder 15 gleich ist, so daß die Enden des Membran­ hülsenrohlings in die Anschlußstutzen eingreifen. In einer Ringnut der Anschlußstutzen 21 ist je ein Dichtring 22 angeordnet mittels dessen der Außenraum des Membranhülsen­ rohlings von dem Innenraum der Anschlußstutzen 21 abge­ dichtet ist. Anschließend wird dann über die Anschlußstutzen 21 ein Druckmittel in den Hohlraum des Membranhülsenrohlings eingeführt und auf einen solchen Druck erhöht, daß sich der Membranhülsenrohling an die Wandung des Hohlraumes des Gehäuses 14 und der Anschlußstücke 21 anschmiegt.

Nach dem Entfernen der Anschlußstutzen 21 werden dann zur Bildung der Membranhülse 10 ihre aus dem Gehäuse 14 vorstehenden, jetzt aufgeweiteten Enden abgetrennt und die verbleibenden Endstücke 12, durch Schweißen, Löten oder in anderer Weise mit dem Endrand 15 des Gehäuses 14 verbunden. Da beim Ausdehnen des Membranhülsenrohlinges bis zum Anschmiegen an die Innenwandung des Gehäuses 14 der so gebildeten Membranhülse noch restliche Elastizitäts­ kräfte verbleiben, entsteht zwischen dem Membranteil 11 und dem Gehäuse 14 ein sehr enger Zwischenraum 17, der eine hohe Empfindlichkeit und sehr geringe Temperaturab­ hängigkeit des Rohrdruckmittlers bewirkt.

Für die Eignung der Membranhülse als druckübertragendes Membran genügt es, daß der Membranteil unrund ist, da beim Einwirken eines Innendruckes des Mediums auf einen unrunden Membranteil dieser bestrebt ist, seine Form bis zum Erreichen einer runden Form zu ändern. Ist nun ein solcher Membranteil von einer entsprechend geformten Innen­ wandung des Gehäuses umgeben, dann wird durch die Form­ änderung des Membranteils 11 der Zwischenraum 17 verringert, so daß das im Zwischenraum enthaltene Druckmittel den auf den Membranteil von innen einwirkenden Druck auf das Druckmeßgerät überträgt. Es kommt also für die zweckmäßige Ausbildung des Rohrdruckmittlers gemäß der Erfindung nicht darauf an, daß der Membranteil prismatisch ist. Er kann jede beliebige andere, von einer kreisrunden Form abweichende Form heben. Auch müssen die Übergangsflächen 16 nicht kegelstumpfförmig sein. Für die einfache Herstellung ist es allerdings wichtig, daß sie Rotationsflächen sind.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (6)

1. Rohrdruckmittler, mit

• a) einer metallischen, an beiden Enden offenen Membranhülse (10),
• b) einem Meßraum, der von einem unrunden Membranteil (11) der Membranhülse (10) umfaßt und für die Aufnahme des Mediums bestimmt ist, dessen Druck gemessen werden soll,
• c) zylindrischen Endstücken (12) an der Membranhülse (10),
• d) einem rohrförmigen Gehäuse (14),
• e) einem Gehäusehohlraum, der zur Aufnahme der Membranhülse (10) vorgesehen ist,
• f) zylindrischen Endrändern (15) des Gehäuseholraumes, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Membranhülsen-End­ stücke (12) angepaßt und die mit diesen verbunden sind,
• g) einem Druckraum der den Zwischenraum (17) zwischen dem Membranteil (11) und dem Gehäuse (14) umfaßt, und
• h) einem Anschlußstutzen (21) am Gehäuse (14) zum Verbinden des Druckraumes (17) mit einem Druckmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß
• i) der zwischen den Endrändern (15) befindliche Teil der Wandung des Gehäusehohlraumes unrund und der unrunden Außen­ wandung des Membranteils (11) angepaßt ist,
• j) die Durchmesser der Endränder (15) des Gehäusehohlraumes mindestens so groß sind wie der Durchmesser eines gedachten, dem Membranteil (11) umschriebenen Zylinders und
• k) die zylindrischen Endränder (15) mit der unrunden Wandung des Gehäuseholraumes durch eine als Rotationsfläche ausge­ bildete Übergangsfläche (16) verbunden sind.

2. Rohrdruckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unrunde Teil des Gehäusehohlraumes eine, vorzugsweise regelmäßige pris­ matische Fläche ist.

3. Rohrdruckmittler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsflächen (16) Kegelstumpfflächen sind.

4. Verfahren zum Herstellen eines Rohrdruckmittlers mit einer metallischen, an beiden Enden offenen Membranhülse (10), die in einem rohrförmigen Gehäuse (14) angeordnet und mit ihren zylindrischen Endstücken (12) mit zylindrischen End­ rändern (15) des Gehäusehohlraumes verbunden ist, so daß der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse (14) und der Membranhülse (10) einen mit einem Druckmeßgerät verbindbaren Druckraum (17) bildet, gekennzeichnet durch die Verfahrens­ schritte:

• a) daß der zylindrische Innenraum eines Gehäuserohlings in eine unrunde Form gebracht wird,
• b) daß die beiden Enden des Innenraumes des Gehäuserohlings zu zylindrischen Endrändern (15) aufgeweitet und Übergangs­ flächen (16) zwischen dem unrunden Innenraum und den zylindri­ schen Endrändern (15) gebildet werden,
• c) daß im Bereich des unrunden Innenraums in die Wand des Ge­ häuserohlings eine Radialbohrung (18) gebohrt und in dieser ein den Innenraum des so gebildeten Gehäuses (14) mit seinem Außenraum verbindender Anschlußstutzen (19) für das Druckmeß­ gerät befestigt wird,
• d) daß in den Innenraum des Gehäuses (14) ein hohlzylindrischer Rohling zur Bildung der Membranhülse (10) eingebracht wird, dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser einer in den Innenraum des Gehäuses (14) einbeschriebenen gedachten Zylinderfläche ist und der länger ist, als das Gehäuse (14), so daß die beiden Enden (20) des Membran­ hülsenrohlings aus dem Gehäuse (14) herausragen,
• e) daß das Gehäuse (14) zwischen zwei Anschlußstutzen (21) eingespannt wird, deren Hohlräume der zylindrischen Außen­ fläche des Membranhülsenrohlings angepaßt sind und die an ihren Einspannenden zur Anpassung an die zylindrischen End­ ränder (15) des Gehäuses (14) in einer axialen Länge aufgewei­ tet sind, daß die aus dem Gehäuse (14) herausragenden Enden (20) des Membranhülsenrohlings die aufgeweiteten Anschluß­ stutzenenden überbrückend in die nicht aufgeweiteten Hohl­ räume der Anschlußstutzen (21) eingreifen,
• f) daß der Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Membran­ hülsenrohlings und der Innenfläche des Gehäuses (14) von den Innenräumen der Anschlußstutzen (21) durch Dichtringe (22) abgedichtet ist,
• g) daß über die Anschlußstutzen (21) in den Innenraum des Mem­ branhülsenrohlings ein Druckmittel eingeführt wird, mittels dessen der Membranhülsenrohling zur Bildung der Membranhülse (10) bis zur Anlage seiner Außenfläche an die Innenflächen des Gehäuses (14) aufgeweitet wird,
• h) daß dann die Anschlußstutzen (21) und die aus dem Gehäuse (14) vorstehenden Membranhülsenenden entfernt und die ver­ bliebenen Endstücke (12) der Membranhülse (10) dichtend mit den Endrändern (15) des Gehäuses (14) verbunden werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch Ausräumen des Innenraumes des Ge­ häuserohlings ein regelmäßig prismatischer Hohlraum gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Aufweiten der beiden Enden des Innenraumes des Gehäuserohlings und die Bildung der Über­ gangsflächen (16) mittels eines Drehwerkzeuges durchgeführt wird.