DE3928038A1 - Differenzdruckgeber - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Differenzdruckgeber
und insbesondere auf eine Vorrichtung, die genau
Druckdifferenzen zwischen einer Hochdruckquelle und einer
Niederdruckquelle von Gas oder Luft mißt und eine analoge
pneumatische Darstellung hiervon liefert, wobei außerdem
ein elektrisches Signal erzeugt wird, das bei Einbau des
Gebers in einer Regelschleife benutzt werden kann, um die
Arbeitsweise eines kommerziellen und industriellen
Energiemanagementsystems zu regeln, oder überall dort
Anwendung finden kann, wo eine Messung und/oder eine
Steuerung von Differenzdrücken erforderlich ist.
Bisher erfolgte eine Analoganzeige des Luftdruckes oder
des Gasdruckes an einer spezifisch interessierenden
Meßstelle, oder die Anzeige des Differentialdruckes von
Luft oder Gas wiederum an der Meßstelle durch ein
Instrument, welches als Differentialdruckmesser bekannt
ist und ein Gehäuse mit einer flexiblen Membran aufweist,
die kreisförmig ausgebildet sein kann und einen Druckraum
in zwei Kammern, nämlich eine Hochdruckseite und eine
Niederdruckseite, unterteilt. Das Instrument weist eine
Blattfeder fester Länge auf, die auslegerartig im
Instrument auf einer Seite der Membran im Abstand zu
dieser angeordnet ist, wobei die Membran und die freie
Länge der Blattfeder über ein Gelenk verbunden sind, das
auf die axiale Mitte der Membran zentriert ist, und wobei
das freie Ende der Blattfeder einen Magneten trägt, der
magnetisch mit einer Schraubwendel zusammenwirkt, die um
ihre Längsachse im Instrument drehbar gelagert ist und im
wesentlichen parallel zur Achse des Membran-Blattfeder-
Gelenkes liegt. Die Schraubwendel richtet sich selbst
gegenüber dem Magnetfeld des Magneten aus, indem sie sich
gemäß der Lage des Magneten längs der Achse der
Schraubwendel dreht und ein Zeiger an der Schraubwendel
befestigt ist und sich mit dieser dreht. Der
Meßgerätedruck oder der Differenzdruck wird durch
Ausschlag des Zeigers gegen eine Hintergrundskala
abgelesen, die einen Teil des Instrumentes bildet und
eine Nullbezugsstellung hat. Derartige Instrumente sind
beispielsweise in den folgenden US-PS beschrieben:
27 22 837, 30 91 123, 40 11 759 und 40 30 365.
Andererseits kann ein Dehnungsmesser-Wandler Teil eines
Instrumentes dieser allgemeinen Bauart sein, das keine
Analogdruckanzeige liefert und bei dem die Blattfeder des
Instrumentes Teil eines Dehnungsmessers ist, der einer
elektronischen Schaltung zugeordnet ist, die auf einer
Printplatte innerhalb des Instrumentengehäuses angeordnet
ist, wobei die Schaltung von einer äußeren, leicht
verfügbaren geregelten Spannung gespeist wird, derart,
daß bei Ausschlag von Membran und Blattfeder ein Ausgang
im mA-Bereich von etwa 4 bis 20 mA erzeugt wird, die
einem Prozeßsteuergerät, einem Anzeigegerät oder einem
Computer zugeführt werden können (vgl. beispielsweise die
US-PS 43 85 525).
Instrumente zur Messung und Analoganzeige von Gas- oder
Luftdrücken sowohl zur Messung von Absolutdrücken als
auch zur Messung von Differenzdrücken finden häufig
Anwendung, um beispielsweise Luftfilter auf eine Wartung
hin zu überwachen, wobei der statische Druck eines
Luftstroms abgenommen wird, um die Luftgeschwindigkeit zu
messen, um die Strömung durch Messung des
Strömungsabfalls zu bestimmen, oder um den Motor oder
Kompressor von Luftfiltern zu überwachen, usw. Für diesen
Zweck besonders geeignete Vorrichtungen werden
repräsentiert durch die Magnehelic-, Minihelic- und
Capsuhelic-Meßgeräteserien, die von der Anmelderin
hergestellt und geliefert werden.
In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß der
erfindungsgemäße Geber hauptsächlich auf dem Gassektor
Anwendung findet, wobei notwendigerweise Luft und andere
Gase getrennt oder vermischt eingeschlossen sind.
Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, zum Einbau in
eine elektrische Prozeßsteuerschleife einen Geber und
einen Empfänger mit festem Widerstand (beispielsweise ein
Systemsteuergerät, einen Computer oder ein
Schleifenstromanzeigegerät) zu schaffen, wobei der Geber
eine örtliche Analogdruckanzeige mit einem Vier-Zwanzig-mA-
Ausgang zur Fernsteuerung kombiniert und eine
Aufzeichnung und/oder Anzeige geliefert wird, die den
örtlichen Druck oder die örtliche Druckdifferenz anzeigt,
wenn die elektrische Speisung unterbrochen wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine
Dehnungsstreifen-Geberanordnung zu schaffen, bei der die
Blattfeder des Wandlers auf jeder Seite der freien Länge
einen Dehnungsmeßstreifen in Form eines
Siliziumsensorstreifens aufweist, wobei der Streifen auf
der einen Seite der Blattfeder parallel zur Längsachse
der Blattfeder verläuft und der Sensorstreifen auf der
anderen Seite der Blattfeder senkrecht zur Längsachse der
Blattfeder liegt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen
Druckgeber zu schaffen, der benutzt werden kann, um
entweder Druck oder Druckdifferenzen zu erfassen, und der
sowohl für eine örtliche Analoganzeige der gemessenen
Drücke geeignet ist und darüber hinaus einen Ausgangsstrom
liefert, der bei Einbau des Gebers in eine elektrische
Steuerschaltung eine Fernmeldesteuerung, eine
Aufzeichnung oder Anzeige bewirkt, wobei das Instrument
aus wenigen einfachen Teilen zusammengesetzt ist, die
billig herstellbar sind und eine lange Lebensdauer
gewährleisten.
Gemäß der Erfindung ist ein Druckmeßgeber in Verbindung
mit einer herkömmlichen elektrischen Steuerschaltung
vorgesehen, um sowohl eine analoge als auch eine
pneumatische Darstellung des Drucks oder des
Druckdifferentials zu liefern, wobei ein Signal im
Bereich zwischen 4 und 20 mA geliefert wird, das direkt
proportional zu den jeweiligen Druckänderungen ist.
Eine Analoganzeige wird durch das Instrument selbst
geliefert, wobei eine flexible kreisrunde Membran einen
Druckraum des Instrumentes in zwei Kammern unterteilt,
nämlich in eine Hochdruckkammer und eine
Niederdruckkammer. Eine Blattfeder fester Länge ist
auslegerartig längs einer Seite der Membran gelagert,
wobei sich die Blattfeder im wesentlichen senkrecht zur
Mittelachse der Membran erstreckt. Das feste Ende der
Blattfeder ist einstellbar an Ort und Stelle eingeklemmt,
um die freie Länge der Blattfeder zu definieren, die sich
über die Mittelachse der Membran erstreckt und am freien
Ende einen Magneten trägt, der magnetisch mit einer
Schraubwendel in Beziehung steht, die im Instrument
drehbar gelagert ist. Ein Verbindungsgelenk erstreckt
sich zwischen der Blattfeder und der Membran derart, daß
dann, wenn die Hoch- und die Niederdruckkammer des
Instruments so geschaltet sind, daß sie einen
Absolutdruck oder einen Differenzdruck messen, die
resultierenden Drücke die Membran veranlassen, sich längs
der Zentralachse zu bewegen, wodurch die Blattfeder
gegenüber der Schraubwendel entsprechend bewegt wird. Die
Schraubwendel richtet sich selbst auf das Magnetfeld ein,
indem sie sich um die Achse dreht, um die die
Schraubwendel relativ zur Membran gelagert ist. Die
Schraubwendel trägt einen Zeiger und dieser dreht sich
mit der Schraubwendel, wobei der Druck analog durch
Beobachtung des Zeigerausschlags gegenüber der Null-Linie
abgelesen werden kann.
Gemäß der Erfindung ist die Blattfeder des Instrumentes
speziell auf den Dehnungsmeßstreifen angepaßt und die
Dehnungsmeßstreifen sind auf beiden Seiten in Form
zweier allgemein rechteckiger Siliziumsensorstreifen
ausgebildet, wobei der Streifen auf der einen Seite der
Blattfeder parallel zur Längsachse der Blattfeder
verläuft und der Streifen auf der anderen Seite der
Blattfeder senkrecht zur Längsachse dieser Blattfeder.
Die Sensormittel zur Instrumentenblattfeder sind in einer
elektronischen Schaltung angeordnet, die innerhalb des
Instrumentengehäuses eingebaut ist und Mittel aufweist,
um dem Sensorkreis Gleichstrom zuzuführen, und außerdem
Mittel, um das Dehnungsmeßstreifensignal einstellen zu
können, welches durch Ausschlag der
Instrumentenblattfeder aus ihrer Ruhestellung in eine
Ausgangsstellung erzeugt wird, in der die Drücke auf
einer oder beider Seiten der Membran wirken, wobei die
elektronische Schaltung einen mV-Ausgang erzeugt, der
proportional zu der erfolgten Druckänderung ist, wobei
diese Ausgangsspannung durch ein IC-Chip konditioniert
wird, wodurch der Vier- bis Zwanzig-mA-Strom geliefert
wird, der dem Empfänger geliefert wird, der als
Steuergerät, Computer usw. ausgebildet sein kann.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
zeigt
Fig. 1 eine Frontansicht einer Ausführungsform der
Erfindung, so wie es ein Betrachter sieht, der
von oben gemäß Fig. 3 auf das Instrument
schaut, wobei gewisse Teile weggelassen
sind,
Fig. 2 eine Rückansicht des Instruments, wobei
außerdem zwei Schaltungen ersichtlich sind,
die eine äußere Spannungsquelle und zwei
Drahtverbindungen des Gebers mit einem
Steuerkreis (Fig. 9) veranschaulichen, der in
den Steuerkreisempfänger eingebaut ist,
welcher schematisch in Fig. 2 dargestellt ist,
und zwar in Form eines Controllers und einer
digitalen Ablesevorrichtung,
Fig. 3 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der
Linie 3-3 gemäß Fig. 1 und 2,
Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 gemäß
Fig. 1,
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Instrument, wobei der
Instrumentendeckel entfernt ist und die
Arbeitsteiler des Instrumentes sowie die
gedruckte Schaltung seitlich vom Instrument in
aufrechter Lage eingezeichnet sind,
Fig. 6 eine Ansicht der Instrumententrägerblatte,
wobei die Schaltung und zugeordnete Teile
weggelassen sind,
Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht,
welche die Blattfeder des Instrumentes und die
dieser zugeordneten Teile einschließlich
Blattfedermagnet, Schraubwendel und Zeiger in
perspektivischer Darstellung erkennen läßt,
wobei auch die Dehnungsmeßstreifen auf der
Oberseite der Blattfeder erkennbar sind,
Fig. 8 eine Ansicht der Unterseite der Blattfeder mit
dem daran befestigten Magneten und dem
Dehnungsmeßstreifen, der an der Unterseite der
Blattfeder angeordnet ist,
Fig. 9 eine schematische Darstellung der
Steuerschaltung, die der erfindungsgemäße
Geber aufweist,
Fig. 10 ein schematisches Schaltbild der Elektronik
des Gebers in der erfindungsgemäßen
Ausbildung.
Die Zeichnungen dienen in erster Linie zur Offenbarung
der Erfindung. Es ist jedoch klar, daß Abwandlungen
getroffen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung
abzuweichen.
Das Bezugszeichen (10) veranschaulicht in den Fig. 1 bis
3 eine Ausführungsform des Druckgebers nach der
Erfindung, der ein Instrument (11) umfaßt, welches ein
Gehäuse (12) aus Metall, beispielsweise aus Aluminium
oder aus einer Aluminiumlegierung, aufweist, und ein
offenes Ende (14) (Fig. 3) aufweist, welches durch einen
transpartenten Deckel (16) geschlossen ist, um den
Instrumentendruckraum (17) zu bilden. Der Deckel (16)
besteht vorzugsweise aus einem transparenten starren und
druckfesten Plastikmaterial, beispielsweise aus Acrylharz
oder einem Polycarbonat, und er wird auf dem Instrument
durch eine Ringkappe oder einen Schraubring (18) gehalten
(der aus dem gleichen Material wie das Gehäuse (12)
bestehen kann), der am Gehäuse wie bei (20) in Fig. 3
dargestellt aufgeschraubt ist.
Das Gehäuse (12) besitzt eine Rückwand (22) mit einem
becherförmig gestalteten Teil (24), der in der
dargestellten Ausführungsform die stationäre Wand für die
Niederdruckkammer (26) bildet, die vom Hohlraum (17)
durch eine flexible Membran (28) getrennt ist, die in
geeigneter Weise an ihrem Rand (29) so eingespannt ist,
daß eine Hochdruckkammer (30) auf der anderen Seite
definiert wird. Die Membran (28) besteht vorzugsweise aus
Silikongummi oder ähnlichem Material, und sie ist
zwischen Verstärkungsplatten (31 und 32) konzentrisch zur
Mitte der Membran (28) eingespannt, wobei ein
Verbindungsglied (34), beispielsweise in Gestalt einer
herkömmlichen Schraubenfeder (36), mit seinen Enden auf
(nicht dargestellte) Stifte von Endarmaturen (38 und 40)
aufgeschraubt ist, die jeweils in entgegengesetzter
Richtung vorstehende Gewindeabschnitte (38 A und 40 A)
besitzen, die mit hexagonalen Flanschen (38 B und 40 B)
einstückig hergestellt sind. Eine Mutter (42) ist auf den
Stift (40 A) aufgeschraubt, um die Platten (31 und 32)
zwischen diesen und einem Flanschabschnitt (40 B) an der
Armatur (40) einzuspannen, so daß die Membran (28)
leckfrei eingespannt wird. Im Bereich der Mittelachse
(43) des becherförmigen Gehäuseteils (24) (Fig. 2) ist
die übliche Fassung (45) ausgebildet, die die übliche
Verbindung des Gehäuses (12) der Niederdruckkammer (26)
des Gebers mit einer Druckmittelquelle herstellt.
Der Membran (28) ist betriebsmäßig eine Bereichsfeder
(49) in Form einer Blattfeder (46) zugeordnet, die an
ihrem Ende (48) auslegerartig durch Schrauben (50)
festgelegt ist, die in die Gehäuserückwand (22) derart
eingeschraubt sind, daß das Ende (48) der Blattfeder (46)
gegen den im Gehäuse montierten Schlittenaufbau (52)
verklemmt wird, der die U-förmige Klemme (54) lagert, um
die freie Länge (55) der Feder (46) einstellen zu können,
wie dies in der US-PS 33 97 319 beschrieben ist.
Die Mutter (44) ist auf den Abschnitt (38 A) und gegen die
Blattfeder (46) geschraubt, durch die die Schraubenfeder
(36) hindurchtritt, und die Mutter liegt gegen den
Flansch (38 B) an, um die Feder (34) und demgemäß die
Membran (28) mit der Blattfeder (46) zu verbinden, um
eine Bewegungsübertragung zwischen der freien Länge (55)
der Blattfeder (46) und der Membran (28) zu bewirken,
wodurch die freie Länge (55) der Blattfeder (46) um
einen Drehpunkt (60) schwingt, der durch die Wirkung der
Klemme (54) auf die Blattfeder (46) gebildet wird. Das in
den Fig. 1 bis 8 dargestellte Instrument arbeitet
normalerweise mit der unter Zug stehenden Federverbindung
(36); da aber die Verbindung (34) eine
Schraubenfederverbindung (36) aufweist, ist das Gerät von
der Bauart mit Mittel-Null-Justierung, und demgemäß hängt
die Ablesung davon ab, welche Seite der Membran die
Hochdruckseite ist. Die Bewegung der Membran (28) kann
durch Benutzung der Federverbindung (36) im wesentlichen
linearisiert werden, statt eine bogenförmige Bewegung
herbeizuführen, die zustande käme, wenn ein starres
Gelenk zwischen der Membran (28) und der Blattfeder (46)
angeordnet wäre.
Die allgemeine Anordnung des Gehäuses (12) und der
Lagerung der Membran (28) ist im wesentlichen gleich wie
in der US-PS 33 97 319 beschrieben, wobei die Membran
(28) an ihrem Rand (29) mit einem durchgehenden Wulst
(62) versehen ist, der in einer Gehäusenut (64) liegt,
die um den becherförmigen Teil (24) des Gehäuseteils
konzentrisch hierzu angeordnet ist. Der Wulst (62) wird
durch die becherförmige Platte (66) gehalten, die gegen
den Rand (29) der Membran drückt, und der Wulst (62) wird
von dem Blockierungsring (68) gehalten, der in der
Ringausnehmung (70) im Gehäuseteil (12) liegt.
Wie in den Fig. 3, 5, 7 und 8 dargestellt, lagert die
Blattfeder (46) an ihrem freien Ende (51) einen
geeigneten Magneten (63) auf einem geeigneten
Trägerkissen (63 A), welches hufeisenförmig ausgebildet
und magnetisch mit der Schraubwendel (65) gekoppelt ist,
die drehbar um ihre Längsachse (67) dadurch gelagert ist,
daß geeignete Lager (69 und 69 A) in dem Lagerrahmen (71),
der "wishbone"-artig ausgebildet ist und auslegerartig an
seinem Verbindungsteil (73) am Gehäuse (12) durch
Schrauben befestigt ist, vorgesehen sind, um die
Schraubwendel (65) drehbar nach links oder rechts gemäß
Fig. 1 relativ zum Gehäuse (12) zu verdrehen. (Die
Schrauben sind dabei in Gewindelöcher (75 A) der Stege
(75 B und 75 C) des Gehäuses (12) eingeschraubt und treten
natürlich durch geeignete Öffnungen (75) in den Schenkeln
(73) hindurch.) Der Magnet (63) kann an dem Streifen
(63 A) durch eine Niete (63 B) festgelegt sein, wobei der
Streifen (63 A) an der Blattfeder (46) angeklebt ist. Dies
ist schematisch in Fig. 3 dargestellt und ausführlicher
aus den US-PS 30 91 123 und 33 97 319 ersichtlich.
Die Schraubwendel (65) trägt einen Zeiger (77), der mit
der Skala (79) (Fig. 1) zusammenwirkt, die auf einer
Trägerplatte (81) aufgesetzt ist, um in analoger Weise
die gewünschte Druckablesung gegenüber einer Bezugs-
Null-Linie (83) herzustellen. Die Lage des Zeigers (77)
ändert sich relativ zu der Skalenplatte (81), um eine
numerische Ablesung auf der Skala zu ermöglichen. Wie
beispielsweise in den zuletzt genannten US-PS erwähnt,
bewegt sich die Schraubwendel (65) auf diese Weise bei
Bewegung des Magneten (63) nach oben oder unten gemäß
Fig. 3 unter der Wirkung der Differentialdrücke in den
Hoch- bzw. Niederdruckkammern des Instrumentes oder bei
Bewegung des Trägers (71) durch die
Nulleinstellvorrichtung (85), wie dies beispielsweise in
der US-PS 40 30 365 beschrieben ist. Die Vorrichtung (87)
wird in herkömmlicher Weise benutzt, um den Zeiger (77)
auf die Bezugsmarke einzustellen, indem die
Einstellschraube (89) an ihrem oberen freiliegenden Kopf
(91) gedreht wird.
Die Rückwand (22) des Gehäuses (12) ist so ausgebildet,
daß abwechselnd rechteckig orientierte
Hochdruckgewindefassungen (45 A und 45 B) gebildet werden,
die vom Installateur des Gebers (10) benutzbar sind und
Hochdruckeinlässe für die Hochdruckkammer (30) bilden,
wobei die unbenutzten Fassungen (45 A oder 45 B) durch
herkömmliche Gewindestopfen verschlossen sind. Der Geber
(10) hat eine Niederdruckkammer (26) und eine
Hochdruckkammer (30), die getrennt an eine Niederdruck-
bzw. Hochdruck-Gas- oder -Luftquelle durch Leitungen über
Armaturen angeschlossen sind. Wenn der Geber (10) in
Benutzung ist und eine Druckdifferenz steuert, dann
können positive Druckablesungen in gleicher Weise
gemessen und geregelt werden, indem die Niederdruckkammer
nach der Atmosphäre hin entlüftet wird und die positive
Druckquelle an die Hochdruckfassung (45 A oder 45 B)
angeschlossen wird. Negative Meßgerätedrücke werden in
ähnlicher Weise im entgegengesetzten Sinn gemessen, indem
die Hochdruckkammer nach der Atmosphäre hin entlüftet
wird und die negative Druckquelle an die
Unterdruckfassung (45) angeschlossen wird (die Ansprüche
sollen eine solche alternative Benutzung des Gebers (10)
umfassen).
Gemäß der Erfindung liefert der Geber (10) außer der
Analoganzeige des Differenzdruckes am Ort seiner
Aufstellung (Fig. 1) über eine Steuerschaltung (100), die
schematisch in Fig. 9 dargestellt ist, eine Fernanzeige
bzw. Fernsteuerung. Eine äußere Spannungsquelle (102)
speist die Steuerschaltung (100) und die Gleichspannung
kann in einem Bereich zwischen 12 und etwa 35 V liegen
und wenigstens 40 mA liefern. Der Geber (10), welcher in
der Schleife (100) liegt, benutzt die Leitungen (104 und
106) (Fig. 2 und 10), die von einem geeigneten Anschluß
(108) des Gebers (10) geführt sind. Der Anschluß (108)
weist Kontakte (107 und 109) auf, die als positiv bzw.
negativ in Fig. 2 gekennzeichnet sind, wobei die äußere
Spannungsquelle (102) in Reihe mit dem Geber (10)
geschaltet ist und der Geber (10) seinerseits in Reihe
mit einem Empfänger (110) liegt, der seinerseits an die
Spannungsquelle (102) angeschlossen ist. Der sogenannte
"Empfänger" hat einen Widerstand mit festem Wert und kann
ein Steuergerät (112), eine digitale Anzeige (114) oder
einen (nicht dargestellten) Computer oder ein anderes
Aufzeichnungsgerät aufweisen, je nach Wahl des
Installateurs, wodurch die Steuerschleife (100) über den
Geber (10) eine elektronische Arbeitsweise von zwei
Steuerschleifen (100) bewirkt, um eine Fernsteuerung oder
Fernüberwachung durchführen zu können (diese Fernwirkung
kann sowohl entfernt vom Geber (10) sein als auch
entfernt von der Hochdruckquelle und der
Niederdruckquelle, die an den Geber angeschlossen sind).
Zu diesem Zweck kann eine Dehnungsstreifenanordnung gemäß
der US-PS 43 85 525 benutzt werden, wobei die spezielle
Anordnung, wie sie die Erfindung benutzt, sehr
unterschiedlich sein kann, und diese Anordnung ergibt
sich aus den Fig. 5 bis 8 und 10. Auf der Blattfeder (46)
und insbesondere auf deren freier Länge (55) ist auf der
Oberseite (120) (gemäß Fig. 3 betrachtet) ein spezieller
Dehnungsstreifensensor (124) angeordnet, und auf der
Unterseite (122) der Blattfeder befindet sich ein
ähnlicher Dehnungsstreifensensor (126), deren Sensoren
(124 und 126) von spezieller Art sind, wobei die
spezielle Orientierung weiter unten beschrieben wird,
wodurch getrennte Dehnungsmeßstreifenanordnungen (125 und
127) gebildet sind.
Die Sensoren (124 und 126) liegen in einer Wheatstonschen
Brücke, wie dies schematisch in Fig. 9 dargestellt ist
(dies wird später im einzelnen beschrieben), und
hiedurch wird ein elektromechanischer Wandler (128)
geschaffen, der durch die elektronische Schaltung (130)
gespeist wird, die auf einer Printplatte (132) angeordnet
ist, wobei letztere in geeigneter Weise auf der
Unterseite (133) des Trägers (71) angeordnet und durch
geeignete Schrauben befestigt ist, die durch einen
dielektrischen Bereich der Printplatte (132) geführt
sind, wobei eine Isolierstoffplatte (134) (Fig. 5)
dazwischen angeordnet ist.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, liegt die Printplatte (132)
im Gehäuse (12) über der Blattfeder (46) derart im
Abstand zu dieser, daß der Ausschlag der freien Länge
(55) der Blattfeder nicht gestört wird, welcher Ausschlag
durch Auslenkung der Membran (28) zustande kommt.
Die elektronische Schaltung (130) und ihre
Schaltungselemente und Verbindungen sind schematisch in
den Fig. 5 und 10 dargestellt, wobei die Verbindungen der
elektronischen Schaltung (130) nach einem äußeren
elektrischen Steckeraufbau (108) führen, wohin die
Leitung (104) von der Spannungsquelle (102) geführt ist,
um eine Verbindung der verschiedenen Schaltungselemente
herzustellen, die den Empfänger (110) bilden. Die Leitung
(113) führt vom Empfänger (110) nach der Spannungsquelle
(102) zurück (Fig. 2 und 9).
Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich wird, dient
die elektronische Schaltung (130) dazu, einen konstanten
Gleichstrom den Dehnungsmeßstreifen (125 und 127)
zuzuführen, die von den Sensoren (124 bzw. 126) gebildet
sind, wie dies im folgenden beschrieben wird. Wenn die
Blattfeder (46) bei Feststellung eines Differenzdrucks
ausgelenkt wird, dann wird die Wheatstonesche
Brückenschaltung erregt, deren Brückenzweig einen Null-
Strom führt, bis sich der Differenzdruck ändert, und wenn
diese Änderung erfolgt, dann liefert die Brückenschaltung
einen Spannungsausgang proportional zu jener Änderung,
und diese Spannung wird durch ein IC-Glied so
konditioniert, daß ein Strom zwischen 4 und 20 mA
geliefert wird, der in der Schaltung (100) verarbeitet
wird, um den Empfänger (110) zu betätigen.
Die Skalenträgerplatte (81) kann von irgendeiner
herkömmlichen Bauart sein, wobei die Ablesung gemäß
speziellen Druckeinheiten erfolgt, die von einer
Null-Bezugslinie (83) an verlaufen. Gemäß dem
dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Skalenplatte
(81) in geeigneter Weise innerhalb des Gehäuses (12)
dadurch befestigt, daß Schrauben (150) in Gewindelöcher
des Trägers (71) eingeschraubt sind, und zu diesem Zweck
sind Löcher (152) im Körper (154) des Trägers (71)
angeordnet.
Der Träger (71) selbst kann von herkömmlicher Bauart sein
und er kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies
in der US-PS 38 62 416 dargestellt ist. Die Lager (69 und
69 A), zwischen denen die Schraubwendel gelagert ist, sind
so angeordnet, daß das Lager (69) ein einstellbares Lager
ist, während das Lager (69 A) ein festes Lager ist.
Die Schraubwendel (65) kann von irgendeiner geeigneten
Bauart sein und sie kann beispielsweise als
Doppelschraube ausgebildet sein, wie dies in den US-PS
38 62 416 und 40 11 759 beschrieben ist.
Die Blattfeder (46) besteht vorzugsweise aus einem
geeignet getemperten Federstahlmaterial, beispielsweise
als Sandvik C-1095, einem gehärteten Federstahl.
Die Blattfeder (46) wird in der Praxis in ihrer
Betriebsstellung in der Weise festgelegt, wie dies in der
US-PS 43 85 525 beschrieben ist, indem eine Gleitstange
(52) an der Oberseite der Gehäusesockelrippe (160)
(Fig. 3) durch eine Schraube (162) befestigt ist, wobei
das Ende (48) der Blattfeder von oberen und unteren
Klemmplatten (164 und 166) aufgenommen wird, die durch
Schrauben (50) gehalten werden, welche durch Löcher (167)
der Blattfeder hindurchtreten, welchein Fig. 8
dargestellt sind. Die Schrauben (50) treten auch durch
Löcher der Klemmplatten (164 und 166) und die Gleitstange
(52) hindurch, und zwar in Gewindeeingriff mit den
jeweiligen Bohrungen (168), die zu diesem Zweck im
Gehäuse (12) ausgebildet sind. An der Klemme (54) wird
die Blattfeder (46) zwischen oberen und unteren
Klemmplatten (170 und 172) eingeklemmt, wobei die untere
Klemmplatte (172) auf der Oberseite der Gleitstange (52)
ruht, und die Einstellschraube (174), die von einem
Gewinde der Klemme (54) aufgenommen wird, lagert gegen
die obere Platte (170) der Klemme der Blattfeder (46)
gegen die Gleitstange (52) und definiert die freie Länge
(55) der Blattfeder und ihren Drehpunkt (60).
Die Dehnungsmesser (125 und 127) sind am besten aus den
Fig. 7 bzw. 8 ersichtlich, wobei der Dehnungsmesser (125)
auf der Oberseite der Blattfeder (46) festgelegt ist und
einen Sensor (124) in Form eines Silikonstreifens (180)
aufweist, der quer zur Blattfeder (46) und demgemäß
senkrecht zu dessen mittlerer Längsachse (182) verläuft
und elektrisch zwischen zwei Lötanschlüssen (184) liegt,
wobei die obere Seite (120) der Blattfeder (46) im
wesentlichen parallel zur Längsachse (182) der Blattfeder
verläuft, und die Lötanschlüsse sind elektrisch mit der
Elektronikschaltung (130) über Leitungen (186 und 188)
verbunden.
Andererseits befindet sich der Dehnungsmesser (127) auf
der Unterseite (122) der Blattfeder (46) und umfaßt einen
Sensor (126) in Form eines Silikonstreifens (190), der
parallel zur Längsachse (182) der Blattfeder verläuft und
in Reihe zwischen Lötanschlüsse (192) geschaltet ist, die
ihrerseits über Leitungen (194 und 196) an die
Elektronikschaltung (130) angeschlossen sind.
Die Silikonstreifen (180 und 190) und ihre zugeordneten
Lötanschlüsse bilden die jeweiligen Dehnungsmeßstreifen
(125 und 127), und sie sind auf der Oberseite der
Blattfeder verankert und mit einem Acrylharz überzogen,
das sich über die Bereiche (197 und 198) der beiden
Seiten (120 und 122) der Blattfeder (46) erstreckt, wie
dies strichliert in Fig. 7 und 8 angedeutet ist.
Die Sensorstreifen (180 und 190) und ihre Lötanschlüsse
sind von Micron Instruments, Inc. of Simi Valley,
California, hergestellt.
Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der obere
Dehnungsmeßstreifen (180) senkrecht zur Längsachse (182)
der Blattfeder (46) montiert ist, dieser weder unter
Spannung noch unter Druck steht, wenn die Blattfeder
einer Biegebeanspruchung unterworfen wird, während der
untere Dehnungsmeßstreifen (190), der parallel zur
Längsachse (182) der Blattfeder (46) befestigt ist, einer
Kompression oder einer Auslenkung nach unten gemäß Fig. 3
ausgesetzt wird, um Änderungen der Differenzdrücke
festzustellen. Die oberen und unteren Dehnungsmesser (125
und 127) umfassen zwei von vier Widerstandselementen
einer Wheatstoneschen Brückenschaltung (200) der
Schaltung (130), die den Wandler (128) bildet. Die
Brückenschaltung (200) wird, wie nachstehend beschrieben,
auf Null eingestellt, bis eine Änderung des Widerstandes
von einem oder mehreren Widerstandselementen auftritt;
wenn jeweils eine solche Widerstandsänderung festgestellt
wird, erzeugt die Brückenschaltung (200) einen
Spannungsausgang proportional zu jener Änderung und die
Ausgangsspannung wird durch ein Geber-Chip (202) (Fig.
10) konditioniert, welches unter der Bezeichnung
XTR 101 AG von Burr-Brown Corporation of Tucson, Arizona,
lieferbar ist.
Im folgenden wird nunmehr speziell auf Fig. 10 der
Zeichnung Bezug genommen. Der Chip (202) führt bei den
Pins (10 und 11) Bezugsströme und jeder liefert einen
Bezugsstrom von 1 mA Gleichstrom. Die Pins (10 und 11)
sind elektrisch miteinander verbunden und liefern einen
einzigen Bezugsstrom von insgesamt 2 mA Gleichstrom.
Dieser Bezugsstrom (2 mA Gleichstrom) wird der
Wheatstoneschen Brückenschaltung (200) zugeführt, die aus
vier Widerstandselementen besteht, nämlich den
Silikonsensoren (180 und 190), und festen Widerständen
(206 und 208) und einem Brückenabgleichpotentiometer
(204). Das Potentiometer (204) ist so in die
Brückenschaltung (200) eingesetzt, daß von jeder Seite
der Brücke ein Widerstand hinzugefügt oder abgezogen
werden kann. Das Potentiometer (204) wird so eingestellt,
daß der Widerstand auf jeder Seite der Brücke gleich ist,
wodurch der 2-mA-Bezugsgleichstrom zwischen den beiden
Seiten der Brücke erzeugt wird. Wenn der Bezugsstrom wie
angegeben geteilt wird, dann ist die Brücke auf Null
abgeglichen, d. h. der Ausgang ist Null. Diese Bedingung
dauert an, solange die Dehnungsmeßstreifen (125 und 127)
flach verbleiben.
Der Ausgang der Brücke (200) ist an die Pins (3 und 4)
des Geber-Chips (202) angeschlossen, und diese beiden
Pins stellen die Signaleingangsanschlüsse des Chips (202)
dar. Die Differentialspannung, die durch die
Wheatstonesche Brückenschaltung (200) in Verbindung mit
dem Wert des Widerstands zwischen den Chip-Pins (5 und 6)
erzeugt wird, steuert den Strom des Gebers nach der
Steuerschleife (100), und dies ist ein industrieller
Standard mit einem Ausgang zwischen 4 und 20 mA.
Die Reihenschaltung von Potentiometer (210) und festem
Widerstand (212) bildet den Widerstand zur Einstellung
der Verstärkung des Chips (202). Das Potentiometer (210)
wird so eingestellt, daß der Strom für das volle
Skaleneingangssignal gleich 16 mA Gleichstrom beträgt.
Extrem niedrige Werte von Widerständen liefern hohe
Verstärkungsbedingungen im Chip (202), so daß der
Widerstand (212) benutzt wird, um zu verhindern, daß die
Reihenkombination einen Widerstand von Null erreicht.
Der Widerstand (214) wird in die Bezugsstromschleife
eingefügt, um die Bezugsstromsignaleingänge an den Pins
(3 und 4) auf etwa 5 V über derSpannung am Pin 7
vorzuspannen. Hierdurch wird ein lineares Ansprechen
gewährleistet. Der Kondensator (216) ist parallel zu dem
Widerstand (214) geschaltet und dient zur Unterdrückung
von Einschwingspannungen in der Bezugsstromschleife. Der
Bezugsstrom verbindet sich nach Durchlaufen des
Widerstandes (214) mit dem Ausgang des Chips (202) am
Pin (7). Die Kombination von 2 mA Bezugsstrom und dem
Ausgang des Pins (7) am Chip liefert das gewünschte
Gleichstromausgangssignal zwischen 4 und 20 mA, das der
Steuerschleife (100) vom Geber (10) zugeführt wird. Die
beschriebene Schaltung erzeugt nicht tatsächlich diesen
Schleifenstrom zwischen 4 und 20 mA, sondern es wird
wirksam ein Reihenwiderstand eingestellt, um 4 bis 20 mA
in die Schleife abzuziehen, basierend auf der Spannung
der Spannungsquelle (102) und den Eingangsparametern, die
durch einen gegebenen Prozeßsensor (190) gesteuert
werden, wie es in einer wirklichen Zwei-Draht-
Sendeschleife der Fall ist.
In der Schaltung nach Fig. 10 befinden sich weitere
Schaltungselemente, die eine Verbesserung bewirken. Der
Kondensator (217) dient als Nebenschluß für die
Spannungsversorgung des Chips (202) und ist an die Pins
(7 und 8) angeschlossen, welche den Vcc-Anschluß bilden.
Die Diode (218) dient als Rückstromschutz für den
Anschluß (108), so daß Strom nur in Vorwärtsrichtung in
das Chip (202) einfließen kann, wie dies erforderlich
ist. Wenn die Schaltung falsch angeschlossen ist, dann
wird die Verbindung der Diode (218) umgekehrt vorgespannt
und es findet kein Stromfluß nach irgendeinem Teil der
Schaltung (128) statt, wodurch kostspielige
Beschädigungen der Schaltungselemente verhindert werden.
Der Transistor (220) stellt ein Optionsschaltungselement
dar und seine Funktion besteht darin, den Strom auf einen
(nicht dargestellten) inneren Transistor innerhalb des
Chips (202) anzupassen, damit die innere Wärmeerzeugung
innerhalb des Chip-Aufbaus reduziert wird. Dies
verbessert das lineare Ansprechen des Chips (202), da
minimales und maximales Eingangssignal bewirken, daß der
Ausgangsstrom sich zwischen 4 und 20 mA ändert.
Wie erwähnt, sind die Dehnungsmeßstreifen (125 und 127)
auf gegenüberliegenden Seiten der Blattfeder (46)
angeordnet, wobei der Streifen (190) an der Unterseite
oder auf der Oberseite der Blattfeder (46) parallel zur
Längsachse (182) der Blattfeder (46) angeordnet ist. Zug-
und Druckkräfte wirken auf die Unterseite der Blattfeder
(46) ein, wenn die Blattfeder ausgelenkt wird. Unter
normalen Betriebsbedingungen des Gebers (10) führt ein
Ausschlag der Blattfeder dazu, daß der Streifen (190)
etwas zusammengedrückt wird. Durch dieses Zusammendrücken
wird die wirksame Querschnittsfläche des
Dehnungsmeßstreifens (127) vergrößert, wodurch sein
Widerstandswert abfällt. Der Dehnungsmeßstreifen (180)
des Dehnungsmessers (125) ist auf der gegenüberliegenden
Seite der Blattfeder so angeordnet, daß er sich senkrecht
zur Längsachse (182) der Blattfeder erstreckt und demgemäß
senkrecht zur Wirkung der Zug- und Druckkräfte. Unter
normalen Auslenkungsbedingungen der Blattfeder (46) sind
die mechanischen Beanspruchungen, die auf den Streifen
(180) wirken, unbedeutend im Vergleich zu den
Beanspruchungen im Meßstreifen (190). Da beide
Meßstreifen (125 und 127) aus Silizium bestehen, spielen
sich ändernde Temperaturbedingungen eine wichtige Rolle
im Wert des Widerstandes. Sich ändernde
Umgebungstemperaturen erzeugen Kräfte, die die
Dehnungsmeßstreifen (125 und 127) so weit ausdehnen und
zusammendrücken können, daß ihr Widerstand sich ändert
und der Null-Wert verschoben wird. Im Idealfall ändert
sich der Widerstandswert der Streifen (180 und 190)
gleichzeitig bei Änderung der Umgebungstemperatur. Dies
liegt daran, daß sie dicht benachbart zueinander sind und
das Ausgangssignal der Wheatstoneschen Brücke (200) bei
Erregung nicht versetzen. Die Konstruktion der
individuellen Dehnungsmeßstreifen (125 und 127) mit den
Streifen (180 und 190) ist jedoch nicht gleich, so daß
Beanspruchungen, die durch thermische Expansion und
Kontraktion in den Streifen (190 und 180) eingeführt
werden, nicht identisch sind. Dies bewirkt, daß sie ihren
Widerstandswert mit etwas unterschiedlichen Raten ändern,
wodurch sich ein thermischer Fehler oder eine
Ausgangstemperaturverschiebung ergibt. Die Notwendigkeit
der Benutzung zweier derartiger Dehnungsmeßstreifen zur
Temperaturkompensation der Brücke wird klar, wenn man die
thermischen Expansionskräfte und Kontraktionskräfte
betrachtet. Beide Dehnungsmeßstreifen (125 und 127) auf
der Blattfeder (46) wirken zusammen, um eine annähernd
gleiche Erregerstromaufteilung während
Umgebungstemperaturänderungen zu bewirken, wodurch große
Null-Verschiebungen vermieden werden. Dies vermindert den
Ausgangssignalfehler, der durch die thermische Drift
hervorgerufen wurde. Wenn man nur einen derartigen
Meßstreifen in der Brücke (200) benutzt, würde keine
Temperaturkompensation erfolgen und es ergäbe sich eine
unannehmbare Null-Verschiebung. Der Fehler tritt infolge
des Ungleichgewichts der Brückenerregungsströme auf, weil
die Temperatur den Widerstand vergrößert oder
verkleinert, wenn nur eine Seite der Brücke das
Ungleichgewicht erzeugt. Diese Bedingung tritt auf,
gleichgültig, ob der Meßstreifen eben verbleibt oder
nicht.
Während des Normalbetriebs des Gebers (10) beim Einbau in
einer Steuerschleife (100) führt eine Änderung des
Druckes, normalerweise auf der Hochdruckseite des
Instrumentes, zu einem Ausschlag der Blattfeder (46),
wodurch der Dehnungsmesser (127) und insbesondere der
Dehnungsmeßstreifen (190) zusammengedrückt wird, so daß
sich die Querschnittsfläche vergrößert und der
Widerstandswert abnimmt. Da der Dehnungsmeßstreifen (127)
Teil der Brücke (200) ist, fließt ein größerer Anteil des
Erregerstromes durch den Meßstreifen (127) und durch den
Widerstand (208), wodurch eine Differenzspannung am
Ausgang der Brücke erzielt wird. Dieses
Brückenausgleichssignal ist linear proportional dem Abfall
im Widerstand des Dehnungsmeßstreifens (127) und wird den
Eingängen an den Pins (3 und 4) des Chips (202)
zugeführt. Der Chip (202) ist innen so ausgebildet, daß
geeignete Ströme für die Steuerschleife (100) ausgewählt
werden können und ein richtiger Widerstandswert für das
Potentiometer (210) erhalten wird.
Die Potentiometer (204 und 210) werden bei Einbau des
Instrumentes (10) als Geber unter Benutzung der Knöpfe
(260 und 261) eingestellt, wie dies in der US-PS
43 85 525 beschrieben ist, um in geeigneter Weise den
Knopf (260) mit dem Potentiometer (204) und den Knopf
(261) mit dem Potentiometer (210) zu koppeln. So werden
die Knöpfe (260 und 261) auf einen Schaft (264) gesetzt,
der in eine Fassung oder einen Schlitz in dem drehbaren
Bauteil des Potentiometers (204 und 210) einpaßt.
Dadurch ergibt sich eine Keilverbindung, die im
wesentlichen der Keilverbindung in der US-PS 38 62 416
(Fig. 11) entspricht. Ein herkömmliches (nicht
dargestelltes) Gabelwerkzeug kann benutzt werden, um die
Knöpfe (260 und 261) bei Bedarf zu drehen, um einen
Brückenabgleich zu bewirken.
Das Instrument (11) ist mit geeigneten O-Ringen (270, 271
und 272) zu Dichtungszwecken versehen.
Der Träger (71) weist Ausschnitte (280 und 281) auf, um
eine Anpassung an die Potentiometer (204 bzw. 210) beim
Aufbau des Instrumentes (11) zu schaffen.
Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen dienen
nur der Veranschaulichung der Erfindung und sind nicht
beschränkend zu verstehen, so daß zahlreiche Abwandlungen
und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.
Claims (10)
1. Differenzdruckgeber mit einem Meßgerät, das eine
Differenzdruckkapsel mit einer Druckkammer aufweist,
in der eine flexible Membran aufgespannt ist, die
die Hochdruckkammer von einer Niederdruckkammer
trennt, wobei die Kapsel ein Gehäuse umfaßt, in dem
eine Schraubwendel drehbar um ihre Achse gelagert
ist, die einen Zeiger trägt, wobei ein Magnet eine
Drehbewegung der Schraubwendel gemäß einer
Linearbewegung des Magneten längs der Achse der
Schraubwendel bewirkt, wobei eine Null-Bezugslinie
benachbart zum Zeiger vorgesehen ist und der Magnet
von einer Blattfeder getragen wird, die
auslegerartig an einem Ende der Blattfeder montiert
ist, wobei die Blattfeder sich allgemein quer zur
Achse der Schraubwendel erstreckt, die auf die Feder
ausgerichtet ist, und wobei der Magnet auf der
Blattfeder magnetisch mit der Schraubwendel
gekoppelt ist und die Membran mit der Blattfeder
verbunden ist, um den Magneten im wesentlichen
parallel zur Achse der Schraubwendel zu verschieben,
wenn sich der Druck in einer oder mehreren Kammern
ändert, und mit einer Einstellvorrichtung zur
Einstellung der Federrate des Federgliedes, wobei
die Blattfeder einen Dehnungsstreifensensor besitzt,
der in einer elektronischen Schaltung liegt, die
innerhalb der Kapsel angeordnet ist und der
Schaltung einen Konstantstrom zuführt, wobei Mittel
vorgesehen sind, um das Dehnungsmeßstreifensignal,
das durch Ausschlag der Blattfeder aus der
Ruhestellung heraus erzeugt wird, einzustellen, um
Differenzdrücke festzustellen und zu messen, die auf
die Membran einwirken,
mit der folgenden Verbesserung:
- - der Sensor der Blattfeder umfaßt einen Dehnungsmeßstreifen auf jeder Seite der Blattfeder,
- - die Dehnungsmeßstreifen bestehen je aus einem allgemein rechteckigen Silikonsensorstreifen,
- - wobei der Streifen auf der einen Seite der Blattfeder parallel zur Längsachse verläuft und der Streifen auf der anderen Seite der Blattfeder senkrecht zu dessen Längsachse angeordnet ist.
2. Differenzdruckgeber nach Anspruch 1, bei welchem das
Dehnungsstreifensignal proportional zu dem
Drucksignal ist, welches durch die Membran beim
Auslenken der Blattfeder aus der Ruhestellung
festgelegt wird, um den elektronischen Ausgang zu
erzeugen.
3. Differenzdruckgeber nach Anspruch 2, bei welchem das
Ausgangssignal im Bereich zwischen etwa 4 und etwa
20 mA liegt.
4. Differenzdruckgeber nach Anspruch 2, bei welchem die
andere Seite der Blattfeder deren Unterseite ist.
5. Steuerschleife zur Verfahrenssteuerung mit einer
äußeren Spannungsquelle, die in Reihe mit einem
Anzeigegeber geschaltet ist, der seinerseits in
Reihe mit einem Lastwiderstand festen Wertes liegt,
der seinerseits in Reihe geschaltet ist mit einer
äußeren Spannungsquelle, wobei die Verbesserung des
Anzeigegebers folgende Merkmale umfaßt:
- - ein Druckmeßgerät, welches ein Gehäuse mit einem Druckraum umfaßt, über welchem eine flexible Membran ausgespannt ist, die eine Hochdruckkammer von einer Niederdruckkammer trennt,
- - eine Schraubwendel ist im Gehäuse drehbar um ihre Achse gelagert, wobei die Schraubwendel einen Zeiger trägt,
- - eine Blattfeder ist auslegerartig im Gehäuse benachbart zu einem Ende gelagert und liegt über der Membran auf einer Seite derselben, wobei ein Magnet am freien Ende festgelegt ist,
- - der Magnet erzeugt eine Drehbewegung der Schraubwendel gemäß einer Linearbewegung des Magneten in Längsrichtung der Schraubwendelachse,
- - die Befestigung der Blattfeder am Gehäuse erfolgt durch Verklemmen der Blattfeder, wodurch deren freie Länge und der Drehpunkt festgelegt werden, um den sich die freie Länge verschwenkt,
- - ein Lenker, der die Membran mit der freien Länge der Blattfeder verbindet, um die Blattfeder gemäß Differentialdrücken auszulenken, die auf die eine oder andere Seite der Membran einwirken,
- - auf der freien Länge der Blattfeder ist ein Dehnungsmeßstreifen auf jeder Seite festgelegt,
- - die Dehnungsmeßstreifen weisen jeweils ein Sensorelement in Form eines rechteckigen Silikonsensorstreifens auf,
- - wobei der Streifen auf der einen Seite der Blattfeder parallel zur Längsachse der Blattfeder und der Streifen auf der anderen Seite der Blattfeder senkrecht zur Längsachse der Blattfeder verläuft,
- - die Dehnungsmeßstreifen sind in eine elektronische Schaltung innerhalb des Gehäuses eingebaut und ihre Sensoren sind ausgeglichen, wenn Membran und Blattfeder keinen Ausschlag zeitigen,
- - eine Printplatte ist fest im Gehäuse auf der einen Seite der Membran angeordnet und liegt im Abstand über der Blattfeder im wesentlichen parallel hierzu,
- - die elektronische Schaltung auf der Printplatte weist Mittel auf, um einen Konstantgleichstrom den Dehnungsmeßstreifen zuzuführen, und es sind Mittel vorgesehen, um das Dehnungsmeßstreifen- Signal zu verstärken, das durch Ausschlag der freien Länge der Blattfeder erzeugt wird, um so die Wirkung eines Differenzdruckes festzustellen, der auf eine Seite der Membran einwirkt.
6. Differenzdruckmesser nach Anspruch 5, bei welchem
das Dehnungsmeßstreifensignal proportional zu dem
Drucksignal ist, welches durch die Membran beim
Ausschlag der freien Federlänge aus der Ruhelage
erzeugt wird.
7. Differenzdruckgeber nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektronikschaltung ein
erstes manuell einstellbares Potentiometer aufweist,
um den Betriebsbereich des Gerätes einzustellen, und
außerdem ein zweites manuell einstellbares
Potentiometer, um eine Null-Einstellung vorzunehmen,
wenn Membran und Blattfeder keinen Ausschlag
tätigen, wobei in dieser Stellung der Ausschlag etwa
4 mA beträgt.
8. Differenzdruckgeber nach Anspruch 5, bei welchem das
Gehäuse getrennte Hochdruck- und Niederdruckkammern
aufweist, die mit einer Hochdruckquelle bzw. einer
Niederdruckquelle verbindbar sind.
9. Differenzdruckgeber mit einem Gehäuse, das einen
Druckraum besitzt, über dem eine flexible Membran
ausgespannt ist, die eine Hochdruckkammer von einer
Niederdruckkammer trennt, wobei eine Blattfeder
innerhalb der Hochdruckkammer des Gehäuses über der
Membran im Abstand zu dieser auslegerartig
angeordnet ist und wobei eine Klemmvorrichtung die
Blattfeder mit dem Gehäuse an einem Ende verbindet,
um eine freie auslenkbare Länge der Blattfeder und
einen Drehpunkt zu schaffen, um den sich die freie
Länge bewegen kann, und wobei eine Gelenkverbindung
zwischen der Membran und der freien Länge der
Blattfeder vorgesehen ist, um die Blattfeder gemäß
Differenzdrücken auszulenken, die auf eine Seite der
Membran einwirken, wobei die Verbesserung folgende
Maßnahmen umfaßt:
- - die freie Länge der Blattfeder trägt einen Dehnungsmeßstreifen auf jeder Seite,
- - die Dehnungsmeßstreifen bestehen jeweils aus einem rechteckigen Silikonsensorstreifen,
- - wobei der Streifen auf der einen Seite der Blattfeder parallel zur Längsachse verläuft und der Streifen auf der anderen Seite der Blattfeder senkrecht zur Längsachse angeordnet ist.
10. Differenzdruckgeber nach Anspruch 9, bei welchem
- - die Streifen in einer Wheatstoneschen Brücke mit Temperaturausgleich liegen,
- - die Brücke liegt in einer elektronischen Schaltung innerhalb des Gehäuses und die Brücke ist abgeglichen, wenn Membran und Blattfeder keinen Ausschlag aufweisen,
- - eine Printplatte ist fest im Gehäuse auf der einen Seite der Membran angeordnet und liegt im Abstand zur Blattfeder parallel hierzu über dieser,
- - die elekronische Schaltung ist auf der Printplatte untergebracht und weist Mittel auf, um einen Konstantgleichstrom den Dehnungsmeßstreifen zu liefern, und es sind Mittel zur Verstärkung des Dehnungsmeßstreifensignals vorgesehen, das durch Ausschlag der Blattfeder aus der Ruhestellung in eine Ausgangsstellung geliefert wird, um die Wirkung von Differenzdrücken festzustellen, die auf die eine oder andere Seite der Membran einwirken.
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