DE4302371A1 - Hochdruckmanometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Manometer, insbesondere Hoch­ druckmanometer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ schriebenen Art. Dabei wird unter Hochdruckmanometer ein Druckmesser zur Messung von hohen Drücken (z. B. bei oder über 60) bar verstanden. Ein solches Hochdruckmanometer muß deshalb kein Präzisionsmeßinstrument sein und es bietet sich deshalb an, einen vereinfachten Manometeraufbau anzustreben, um zu ermöglichen, ein solches Hochdruckmanometer in sehr kleiner Bauart aus vorgefertigten Elementen ohne Justage zu­ sammenzubauen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein als Hochdruckmano­ meter geeignetes Manometer so zu ermöglichen, daß es sehr kompakt ohne die Notwendigkeit von Justagearbeiten herzu­ stellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demgemäß ist es der Kern der Erfindung, daß der Druckstift aufgrund der Wirkung des Drucks am beaufschlagten Ende des Stifts eine Hubbewegung ausführt und an seinem anderen Ende Mittel aufweist, die diese Hubbewegung in eine kreisförmige Bewegung der Druckanzeige umsetzen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsart sind der Druckstift und das Gehäuse kreiszylinderförmig ausgebildet, und der Druck­ stift wird in seiner Hubbewegung axial mittels Führungs­ mitteln im Gehäuse geführt.

Insbesondere bevorzugt sind die Führungsmittel so ausgestal­ tet, daß sie eine zentrische Führung des Druckstifts inner­ halb des Gehäuses bewirken und weisen dazu eine innerhalb des Gehäuses fixierte, eine Dichtkammer bildende Führungs­ büchse, die die Vorspannungsfeder enthält und zwei axial be­ abstandete Dichtungsringe auf, die jeweils den Druckstift gegenüber dem Außenraum und die Dichtkammer der Führungs­ büchse gegenüber dem Gehäuse und dem Druckstift abdichten.

Durch diese Art der Führung und der Abdichtung durch die axial beabstandeten Dichtungsringe wird die Funktionssicher­ heit vorteilhaft erhöht, vor allem für den Fall, daß sich am Druckstift während einer längeren Stillstandsphase oder wäh­ rend des Betriebs Ablagerungen bilden, die eventuell den er­ sten Dichtungsring beeinträchtigen können.

Damit bei dem Zusammenbau des Hochdruckmanometers vorgefer­ tigte Elemente verwendet werden können, besteht die Füh­ rungsbüchse aus zwei im wesentlichen identischen, topfförmi­ gen Abschnitten, welche die Dichtkammer einschließen und welche gegeneinander und gegenüber der Innenwand des Gehäu­ ses durch einen dritten Dichtungsring abgedichtet sind.

Vorzugsweise sind die Dichtungsringe O-Ringe und die Dicht­ kammer enthält eine Silikonölfüllung.

Dadurch wird eine permanente Schmierung der O-Ringe durch die Silikonölfüllung der Dichtkammer bewirkt, was die Haft- und Gleitreibung zwischen dem Druckstift und den O-Ringen minimiert und auch bei längerem Stillstand des Gerätes ver­ hindert, daß die O-Ringe mit dem Druckstift verkleben.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsart weist das Ge­ häuse an seinem an die Führungsmittel anschließenden Ende einen kreissymmetrisch erweiterten Anzeigeraum auf, der die Druckanzeige enthält; die Druckanzeige ist in Form eines im Anzeigeraum drehbaren Zifferblatts ausgebildet, welche einen rohrförmigen, axialen Schaft aufweist, der innerhalb des An­ zeigeraums durch die Umsetzmittel mit dem Druckstift verbun­ den ist, wobei die Umsetzmittel zwei radiale, am oberen Ende des Druckstifts befestigte und diametral vorstehende Zapfen und zwei schräge Führungsnuten im axialen Schaft des Ziffer­ blatts aufweisen, welche die Zapfenabschnitte aufnehmen, so daß die Hubbewegung des Druckstifts in eine Kreisbewegung des Zifferblatts umsetzbar ist. Dazu sind vorteilhafterweise sonst bei Zeigeranzeigen übliche Getriebemittel, wie Zahn­ stangen-Ritzelgetriebe vermieden. Der sonst übliche Zeiger ist durch das runde Zifferblatt ersetzt, auf dem die Zeiger markiert sind.

Um zu vermeiden, daß der Druckstift sich dreht, so daß der Druckstift nur die beabsichtigte Hubbewegung ausführt, ist zwischen dem Gehäuse und dem Druckstift ein Arretierstift vorgesehen. Oberhalb des runden Zifferblatts ist der Anzei­ geraum nach außen durch eine transparente Deckscheibe abge­ schlossen. Zwischen dieser Deckscheibe und dem Zifferblatt sind Zentriermittel vorgesehen.

Um eine gewünschte Dämpfung des Systems gegen schnell wech­ selnde Druckbelastungen zu ermöglichen, weist der Druckstift innerhalb der mit Silikonöl gefüllten Dichtkammer eine radi­ al auskragende Dämpfungsscheibe auf, die bis in die Nähe der inneren Zylinderwand der Dichtkammer geht; durch den ver­ bleibenden Ringspalt wird bei Bewegungen des Druckstifts Si­ likonöl gedrückt, was zur Dämpfung der hochfrequenten Druck­ veränderungen führt.

Besonders vorteilhaft ist, daß diese Dämpfung in der vom An­ zeigeraum getrennten Dichtkammer stattfindet, wodurch das Zifferblatt und der Anzeigemechanismus nicht insgesamt von Glyzerin, wie bisher üblich, umschlossen sind. Die Vorspan­ nungsfeder ist bevorzugt eine Torsionsschraubenfeder, die in der Dichtkammer zwischen der Dämpfungsscheibe und einer zum Anzeigeraum weisenden Stirnwand der Dichtkammer eingesetzt ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung mit weiteren Merkmalen und Vorteilen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer ersten Ausführungsart des vorgeschlagenen Hoch­ druckmanometers;

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Umsetzmittel, die die Hubbewegung des Druckstifts in eine Drehbewegung des Zifferblatts umsetzen und

Fig. 3 eine schematische Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsart des Hochdruckmanometers.

Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Hochdruckmanometer weist innerhalb eines kreiszylindrischen Gehäuses 1 einen darin axial beweglich gelagerten, zylindrischen Druckstift 2 auf, welcher mit dem zu messenden Druck am unteren Ende B beaufschlagt wird. In einem unteren Abschnitt des Gehäuses 1 befindet sich eine aus zwei topfförmigen Hälften 5 ₁ und 5 ₂ bestehende Führungsbüchse 5, deren Inneres eine zylinderför­ mige Dichtkammer 6 bildet. Mittels eines oberen und eines unteren O-Rings ist die Führungsbüchse 5 gegenüber dem Ge­ häuse 1 und gegenüber dem Druckstift 2 abgedichtet. Im Inne­ ren der Dichtkammer 6 befindet sich eine zylindrische Tor­ sionsschraubenfeder 3, welche zwischen einer radial auskra­ genden Dämpfungsscheibe 16, die fest mit dem Druckstift 2 verbunden ist und der oberen inneren Stirnwand der Führungs­ büchse 5 vorgesehen ist. Die beiden Hälften 5 ₁ und 5 ₂ sind mit einem dritten O-Ring 7 gegeneinander und gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet. Die Dichtkammer 6 ist mit Silikonöl 8 angefüllt. Diese Silikonölfüllung 8 minimiert die Haft- und Gleitreibung zwischen dem Druckstift 2 und den O-Ringen 5′, und verhindert auch bei längerem Stillstand des Hochdruckma­ nometers, daß der O-Ring mit dem Druckstift 2 verklebt. Die Silikonölfüllung 8 bewirkt außerdem in Kombination mit der Dämpfungsscheibe 16 eine Dämpfung des Systems gegen schnell wechselnde Druckbelastung. Durch den zwischen der Dämpfungs­ scheibe 16 und der Innenwand der Führungsbüchse 5 verblei­ benden Ringspalt wird bei Bewegungen des Druckstifts 2 das Silikonöl gedrückt. Dies führt zur Dämpfung der hochfrequen­ ten Druckschwingungen. Nach unten hin ist die Führungsbüchse 5 innerhalb des Gehäuses 1 durch einen Sicherungsring 18 fi­ xiert. Der hohlzylindrische Körper des Gehäuses 1 wird nach oben hin kreissymmetrisch erweitert und bildet dort einen Anzeigeraum 10, der eine Druckanzeige 4 enthält. Die Druck­ anzeige 4 ist in Form eines im Anzeigeraum 10 drehbaren Zif­ ferblatts 11 ausgebildet. Das Zifferblatt 1 weist nach unten hin einen rohrförmigen axialen Schaft 12 auf. Die durch den beaufschlagenden Druck am Ende B des Druckstifts 2 erfolgen­ de Hubbewegung wird in eine Drehbewegung des Zifferblatt 11 umgesetzt. Damit sich der Druckstift 2 nur in axialer Rich­ tung bewegen, jedoch nicht drehen kann, ragt ein Arretier­ stift 13, der an einem inneren rohrförmigen Vorsprung des Gehäuses 1 befestigt ist, durch eine Langlochbohrung des Druckstifts 2 an dessen oberem Ende A. Ferner weist das obe­ re Ende A des Druckstifts 2 zwei radial und diametral vor­ stehende Zapfen 9 auf, die zusammen mit schrägen Schlitzen 9′ in dem rohrförmigen axialen Schaft 12 des Zifferblatts 11 die Hubbewegung des Druckstifts 2 in die Kreisbewegung des Zifferblatts 11 umsetzen.

Die Funktion der Zapfen 9 in Verbindung mit den schrägen Schlitzen 9′ im rohrförmigen Schaft 12 wird nachstehend an­ hand der Fig. 2 näher erläutert. Die Fig. 2 zeigt eine Sei­ tenansicht des Zifferblatts 11 mit dem rohrförmigen Schaft 12, in dem lineare, schräge Führungsschlitze 9′ vorgesehen sind. Die Zapfen 9 befinden sich in der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Zifferblatts 11 in der einen Grundposition. Bei der Hubbewegung des Druckstifts 2 gehen die Zapfen 9 nach oben und bewirken die Drehbewegung des Zifferblatts 11 auf­ grund der schrägen Schlitze 9′.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die schrägen Schlit­ ze 9′ linear, wie Fig. 2 zeigt. Eine gekrümmt verlaufende Bahn der Führungsschlitze 9′ im rohrförmigen Schaft 12 kann für eine Linearisierung oder Skalierung der gemessenen Druckwerte vorgesehen sein. Um eine möglichst geringe Rei­ bung zwischen den Zapfen 9 und dem Schlitz 9′ zu erreichen, kann das Zifferblatt 11 mit dem Schaft 12 aus einem Kunst­ stoffmaterial bestehen, der mit dem Material, bevorzugt nichtrostender Stahl, der Zapfen 9 eine geringe Haft- und Gleitreibung hat. Der Anzeigeraum 10 ist nach oben hin durch eine transparente Deckscheibe 14 abgeschlossen, die zur obe­ ren Fläche des Zifferblatts 11 parallel liegt. Ein Zentrier­ zapfen 15 ist zentrisch an der Deckscheibe 14 vorgesehen und greift in eine Zentrierbohrung des Zifferblatts 11 ein.

Durch die vom vorgeschlagenen Hochdruckmanometer zu messen­ den hohen Druckwerte können die an den O-Ringen 5′ und zwi­ schen den Zapfen 9 und den Schlitzen 9′ auftretenden Rei­ bungskräfte in Bezug auf die Genauigkeit des Meßergebnisses vernachlässigt werden.

Selbstverständlich ist der Arretierstift 13 dann entbehr­ lich, wenn auf eine andere Weise sichergestellt ist, daß sich der Druckstift 2 nur axial bewegen kann und keine Dre­ hung ausführt. Es ist auch möglich, die Funktion der Zapfen 9 mit der des Arretierstifts 13 zu vereinigen, wenn eine Axialführungsnut am Zifferblattgehäuse vorgesehen ist und der Zapfen 9 nach beiden Seiten so lang gewählt ist, daß er in der Axialführungsnut geführt wird.

Die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsart unterscheidet sich von der ersten Ausführungsart gemäß Fig. 1 im wesentli­ chen darin, daß die Führungsbüchse 25 im Gehäuse 20 nur ein­ teilig ausgebildet ist und den Druckstift 22 an seinem unte­ ren, druckbeaufschlagten Ende führt. Ferner ist der Anzeige­ raum 30 bei der Ausführungsart gemäß Fig. 3, in der sich das Zifferblatt 31 mit dem rohrförmigen Schaft 32 befindet, fla­ cher ausgebildet. Die Umsetzung der Hubbewegung des Druck­ stifts 22 in die Kreisbewegung des Zifferblatts 31 sowie die Verhinderung der Drehung des Druckstifts 22 um seine Achse ist mittels eines einzigen durchgehenden Zapfens oder Stifts 29 verwirklicht, der diametral am oberen Ende des Druck­ stifts 22 ragt und in die schrägen Führungsschlitze 39 des rohrförmigen Schafts 32 des Zifferblatts 31 eingreift. Bei der Ausführungsart in Fig. 3 weist das Zifferblatt 31 einen Zentrierzapfen 35 auf, der in eine Zentrierbohrung an der Unterseite der Deckscheibe 34 eingreift. Die ebenfalls mit Silikonöl gefüllte Dichtkammer 26, die die zylindrische Tor­ sionsschraubenfeder 23, die um den Druckstift 22 vorgesehen ist, enthält und die in Verbindung mit der am Stift auskra­ genden Dämpfungsscheibe die Dämpfung des Systems hervorruft, ist nach unten durch eine O-Ring-Dichtung 28 und nach oben durch eine O-Ring-Dichtung 28′ abgedichtet, wobei erstere zwischen dem Druckstift 22 und der Führungsbüchse 25 und letztere zwischen dem Gehäuse 20 und dem Druckstift 22 dich­ tend anliegt. Eine weitere O-Ring-Dichtung 27 ist zwischen dem Gehäuse 20 und der Führungsbüchse 25 dichtend vorgese­ hen. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Hochdruckmanometers ermöglicht vorteilhafterweise gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsart eine Ver­ kürzung der Bauform.

Claims (10)

1. Manometer mit einem innerhalb eines Gehäuses (1) gegen die Kraft einer Vorspannungsfeder (3) beweglichen Druckstift (2), welcher an seinem einen Ende (B) mit dem zu messenden Druck beaufschlagt wird und an seinem anderen Ende (A) eine Druckanzeige (4) betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (2) aufgrund der Wirkung des Drucks am beaufschlagten Ende (B) eine Hubbewegung ausführt und an seinem anderen Ende (A) Mittel (9, 9′) aufweist, die diese Hubbewegung in eine kreisförmige Bewegung der Druckanzeige (4) umsetzen.

2. Manometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (2) und das Gehäuse (1) kreiszylinder­ förmig ausgebildet und daß Führungsmittel (5, 5′) vor­ gesehen sind, die den Druckstift (2) bei seiner Hubbe­ wegung axial und zentrisch innerhalb des Gehäuses (1) führen.

3. Manometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungsmittel (5, 5′) eine zentrisch und axial innerhalb des Gehäuses (1) fixierte, eine Dicht­ kammer (6) bildende Führungsbüchse (5), die die Vor­ spannungsfeder (3) enthält und zwei axialbeabstandete Dichtungsringe (5′, 5′) aufweisen, wobei die Dichtungs­ ringe (5′,5′) jeweils den Druckstift (2) gegenüber dem Außenraum und die Dichtkammer (6) der Führungsbüchse (5) gegenüber dem Gehäuse (1) und dem Druckstift (2) abdichten.

4. Manometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbüchse (5) aus zwei im wesentlichen identi­ schen, topfförmigen Abschnitten (5 ₁, 5 ₂) besteht, wel­ che die Dichtkammer (6) einschließen und welche gegen­ einander und gegenüber der Innenwand des Gehäuses (1) durch einen dritten Dichtungsring (7) abgedichtet sind.

5. Manometer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsringe (5′, 5′, 7) O-Ringe sind.

6. Manometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkammer (6) eine Silikonölfüllung (8) enthält.

7. Manometer nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
an seinem an die Führungsmittel anschließenden Ende ei­ nen kreissymmetrisch erweiterten Anzeigeraum (10) aufweist, der die Druckanzeige (4) enthält,
daß die Druckanzeige (4) in Form eines im Anzeigeraum (10) drehbaren Ziffernblatts (11) ausgebildet ist, wel­ ches einen rohrförmigen, axialen Schaft (12) aufweist, der innerhalb des Anzeigeraums (10) durch die Umsetz­ mittel (9, 9′) mit dem Druckstift (2) verbunden ist und
daß die Umsetzmittel (9, 9′) zwei radiale, an dem in den Anzeigeraum (10) ragenden Ende des Druckstifts (2) befestigte, diametral vorstehende Zapfen (9, 9) und zwei schräge, die Zapfen (9, 9) aufnehmende, diametral gegenüberliegende Führungsschlitze (9′) im axialen Schaft (12) des Zifferblatts (11) so aufweisen, daß sie die Hubbewegung des Druckstifts (2) in eine Kreisbewe­ gung des Zifferblatts (11) umsetzen.

8. Manometer nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arretier­ stift (13) zwischen dem Gehäuse (1) und dem Druckstift (2) vorgesehen ist, so daß der Druckstift (2) nur die Hubbewegung ausführen kann.

9. Manometer nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeraum (10) nach außen durch eine transparente Deckscheibe (14) abgeschlossen ist und Zentriermittel (15) zwischen dem Ziffernblatt (11) und der Deckplatte (14) vorgese­ hen sind.

10. Manometer nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (2) innerhalb der mit Silikonöl (8) gefüllten Dichtkam­ mer (6) eine radial auskragende Dämpfungsscheibe (16) aufweist, und die Vorspannungsfeder (3) eine Torsions­ schraubenfeder ist, die in der Dichtkammer (6) zwischen der Dämpfungsscheibe (16) und einer zum Anzeigeraum (10) weisenden Stirnwand der Dichtkammer (6) vorgesehen ist.