DE735918C - Druckmessdose - Google Patents

Description

Als Meßorgan, für Diruckmessungen in Flüssigkeiten und Gasen werdein häufig Membrankörper benutzt, deren druckabhängige elastischen Formänderungen als Maß für den zu messenden Daruck benutzt werden. Derartige D>ruckmessungen sind jedoch nur damn als einwaindfrei !anzusprechen, wenn die elastischen Formänderungen des Membrankörpers einzig und allein eine Funktion des Druckes sind und wenn fernerhin die elastischen Eigenschaften des Meßkörpers keinen Veränderungen im Laufe der Zeit oder durch Druckbeanspruchungen 'ausgesetzt sind.

Während die zweite Bedingung von einer Reihe von Membrankörpierkonstruktioiien bereits recht gut erreicht wird, ist die alleinige Abhängigkeit eines solchen Meßkörpers vom Druck noch bei keiner bisher bekanntgewordenen Ausführung praktisch erreicht worden.

Alle derartigen. Meßkörper zeigen eine recht beachtliche Abhängigkeit von der auf sie einwirkenden Temperatur. Aus diesem Grunde besitzen hochwertige Druckmesser, in denen Membrankörper als Meßelemente verwendet werden, Kompensationseinrichtungen verschiedenster Art, die dem Meßsystem als ganzem mehr oder weniger Temperaturunempfindlichkeit verleiben. Die Verwendung solcher Kompensationseinrichtunigen oder Maßnahmen bringt jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich. *

So ist z. B. bei der Temperaturkompensation einer Barometer dose, die bis zu einem bestimmten Grade mit Gas gefüllt ist, der Ausgleich nur für einen bestimmten Druck, den sog. Kompensationsdruck, zu erreichen, während für alle anderen auf die Membrandose wirkenden Drucke keine TemperaturempfindHchkeit mehr besteht. Andere Verfahren wählen lein, in das Übertragungswerk eingeschaltetes Stück Bimetall, dessen temperaturabhängige Verbiegungen die temperatur-

abhängigen Dehnungen des Meßkörpers gerade aufheben. Es gibt Kornpensationseinrichtungen nach diesem Prinzip, die einen recht guten Ausgleich herbeiführen, aber sie haben für die Herstellung von Geräten den Nachteil, daß sie den Übertragungsmechanismus um mehrere Glieder erweitern, eine jedesmalige genaue Justierung" erfordern, die Herst ellung-skosten und das Gewicht des Gesamtgerätes erhöhen. Weitere Methoden, das Membranmeßgerät gegen Temperaturfehler zu sichern., sind die selten gebräuchlichen, weil sehr umständlichen Methoden, die darauf beruhen, das ganze Gerät thermostatisch einzuhüllen.

Es ist daher bereits der Versuch bekanntgeworden, eine für alle Drucke wirkende Temperaturkompensaitioe durch die Membrandosenkonstruktion selbst zu erreichen, also ao eine Dose herzustellen mit elastischen Eigenschaften, welche praktisch unabhängig gegen Temp eraUirsehwankungen sind. Geräte, die mit derartigen Meßkörpern ausgerüstet werden, bedürfen keiner weiteren Temperaturkompensation, sofern das Meßwerk selbst keinen Veränderungen durch Temperatureinfluß ausgesetzt ist, was sich jedoch stets durch konstruktive Maßnahmen in einfacher Weise erreichen läßt. So ist bekanntgeworden, die Temperaturkompensation einer Diruckmessermembran in Dosenform dadurch zu erreichen, daß, wie in Abb. 1 dargestellt, ein fester_ Ring ι zwischen eine Membran 2 und eine Membran 3 gelötet wird, dessen Baustoff so gewählt ist, daß die bei Temperaturänderungen auftretende Änderung der Menibranstcifigkeit durch die Formänderung des Ringes ausgeglichen wird. In der Praxis begegnet der Bau von temperaturkonipensierten Druckmessermembranen nach diesem Prinzip den größten Schwierigkeiten. Da die Verhältnisse an solchen Dosen einer Berechnung noch nicht zugänglich sind, ist main auf das Probieren angewiesen, und hier sind noch keine zusammenpassenden Baustoffe bekanntgeworden, die obengenannte Bedingungen erfüllen. Die Anwendung eines Zwischenringes hat außerdem den Nachteil, das Gewicht der Membrandose nicht unwesentlich zu erhöhen. -50 Die Erfindung bezweckt ohne Verwendung eines Zwischenringes und bei leichter technischer Herstellbarkeit eine vollständige Temperaturkompensation für eine Drüekmeßdoise mit zwei Membranen, bei der die bei Temperaturänderungen auftretenden Änderungen der Membransteifigkeiten (Elastizitäten) durch die verschiedenen thermischen Ausdehnungen- von Dosenteilen in ihrer Wirkung auf die Druckanzeige aufgehoben werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Baustoffe oder die Querschnittsformen der einzelnen Membranen so verschieden gewählt sind, daß bei Temperaturänderungen die Änderungen der Membransteifigkeiten durch die thermischen Ausdehnungen der Membranen selbst kompensiert werden.

Der Querschnitt einer solchen Membrandose ist in Abb. 2 dargestellt. 4 und 5 sind zwei der Form nach gleiche Membrankörper aus hochelastischen Baustoffen mit verschie- ■/<· denen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den beiden Dosenhälften die gleiche Form zu geben, weil dadurch die Auswahl der zueinander passenden Stoffe wesentlich erleichtert wird. Der Kompensationsvorgang kann nun wie folgt erklärt werden:

Gesetzt den Fall, die beiden Membranen 4 und s beständen aus dem gleichen Material. Die Dose sei allseitig geschlossen und völlig luftleer gepumpt. Dann würde beispielsweise bei Erwärmung, falls dadurch der Elastizitätsmodul des Membranstoffes herabgesetzt würde, die Dose durch den äußeren Luftdruck etwas zusammengedrückt werden, d.h. die vor der Erwärmung vorhandene Strecke Λ würde sich verkleinern. Bei gleichen Baustoffen würde also nur dann ein konstantes //. auftreten, wenn der Elastizitätsmodul des Dosenmaterials temperaturunabhängig ist. Solche Baustoffe gibt es, sie sind jedoch für die Herstellung von Membranmeßkörpern verhältnismäßig teuer. Wird dagegen die Membran 4 aus einem Baustoff von anderem Ausdehnungskoeffizienten als die Membran 5 gemacht, dann wird bei Erwärmung die eine Membran das Bestreben haben, sich mehr auszudehnen als die andere. Dadurch wirkt auf die Membran mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten eine Kraft vom Rand her nach der Mitte zu, \vas zur Folge hat, daß diese Membran sich nach außen durchbiegt und die Strecke //. sich um ein Geringes vergrößert. Bei richtiger Wahl der Baustoffe kann nun die durch die Spannung bewirkte Vergrößerung von //. gerade durch die infolge der Verkleinerung des Ε-Moduls auftretende Verkürzung von //. aufgehoben werden.

Zur Erzielung der Temperaturunempfindlichkeit der Druckmeßdose kann die eine Membran in Radialrichtung steifer ausgebildet sein als die andere, z. B. durch flachere Wellung oder schwach kegelige erhabene Ausbildung.

Als Baustoffe kommen insbesondere Berylliumbronzen mit verschiedenen Metallzueätzen in Frage.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Druckmeßdose mit zwei Alembranen, bei der die bei Temperaturänderungen, auftretenden Änderungen der Membran-

   steifigkei'ten (Elastizitäten) durch die verschiedenen thermischen Ausdehnungen von Dosenteilen in ihrer Wirkung· auf "die Doruckanzeige aufgehoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Baustoffe oder die Querschnittsformen der einzelnen Membranen so· verschieden gewählt sind, daß bei Temperaturänderungen die Änderungien der Membransterfiofkerten durch die thermischen Ausdehnungen der Membranen selbst kompensiert werden.
2. 2. Druckmeßdose nach Anspruch i, gegebenenfalls mit verschieden dicken Membranen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Membran in Radialrichtung steifer ausgebildet ist als die andere, z. B. durch flachere Wellung, größere Dicke oder schwach kegelige, erhabene Ausbildung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen