DE7436921U

DE7436921U - Differential pressure measuring cell

Info

Publication number: DE7436921U
Application number: DE7436921*[U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1975-03-06

Description

Die Neuerung bezieht sich auf eine Differenzdruck-Meßzelle mit einer aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Hälften gebildeten Meßkammer mit koaxial einander gegenüberliegenden, druckbeaufschlagten beweglichen Wänden und einem mit diesen gekoppelten, in der Meßkammei angeordneten mechanisch-elektrischen Abgriffssr/stem.The innovation relates to a differential pressure measuring cell with one of two mirror images of each other Measuring chamber formed with coaxially opposing, pressurized movable walls and halves one coupled to these and arranged in the measuring chamber mechanical-electrical tapping system.

Es sind Differenzdruck-Meßzellen vom sogenannten Einkammer-Typ bekannt, bei denen die beweglichen Wände der Meßkammer - Membranen oder Bälge - mechanisch mit einer Biegefeder gekoppelt sind, deren differenzdruckproportionale Auslenkung vorzugsweise mit Hilfe aufgeklebter Dehnungsmeßstreifen in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Bei einer anderen bekannten Bauart vom sogenannten Zweikammer-Typ ist die Meßkammer durch eine zwischen den Hälften angeordnete Membran unterteilt, wobei diese Membran der Träger des elektrischen Abgriffssystems oder eines Teils davon ist. Die Umwandlung der Membranauslenkung in ein elektrisches Signal kann hier ebenfalls mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen auf der Membran oder mittels kapazitiver bzw. induktiver Differenzschaltungen vorgenommen werden.They are differential pressure measuring cells of the so-called single-chamber type known in which the movable walls of the measuring chamber - Diaphragms or bellows - mechanically coupled with a spiral spring whose deflection proportional to the differential pressure is preferably carried out with the aid of stuck-on strain gauges in an electrical signal is converted. In another known type of the so-called two-chamber type the measuring chamber is divided by a membrane arranged between the halves, this membrane being the carrier of the electrical tapping system or a part thereof. The conversion of the diaphragm deflection into an electrical signal can also be done here with the help of strain gauges on the membrane or by means of capacitive or inductive differential circuits.

Je nach dem zu überstreichenden Arbeitsbereich der Differenzdruck-Meßsellen, der Art ihres Einsatzes und den Anforderungen an die Genauigkeit wird die eine oder die andere Bauart verwendet, von denen eine Vielzahl zum Teil aufwendiger Konstruktionen und Ausführungen bekannt sind.Depending on the working range of the differential pressure measuring points to be covered, the nature of their use and the requirements for accuracy will be one or the other Construction used, of which a large number of sometimes complex designs and designs are known.

Aus wirtschaftlichen Gründen besteht deshalb die Forderung, mit möglichst wenigen und mit geringem Fertigungsaufwand herzustellenden Typen \on Differenzdruck-Meßzellen einen möglichst großen Druckmeßbereich zu beherrschen.For economic reasons, there is therefore the requirement to use as few as possible and with as little manufacturing effort as possible the types of differential pressure measuring cells to be produced to master the largest possible pressure measuring range.

^VPA9/369/'^5Z4'^s^6921-6.3.75 ^{VPA9 / 369 /} ' ^5Z4 ' ^s ^ 6921-6.3.75

- 2 - VPA 9/369/4524- 2 - VPA 9/369/4524

Dieser Forderung entspricht eine Differenzdruck-Meßzelle
der eingangs genannten Art, die gemäß der Neuerung dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen die Hälften der Meßkaminer und mit dieser druckdicht verbindbar ein äußerlich formgleiches Mittelstück eingefügt ist, welches innerhalb seines kreisringförmig geschlossenen Randes entweder als Biegefeder oder als dünne Platte ausgebildet und mit Dehnungsmeßstreifen versehen ist, deren Anschlüsse' durch Bohrungen im Rand des Mittelstücks nach außen geführt sind. Damit
läßt sich eine Differenzdruck-Meßzelle aus im wesentlichen drei "Teilen, nämlich den beiden identischen Kammerhälften
und dem Mittelstück baukastenmäßig erstellen, wobei für
die Meßbereiche niederen und mittleren Drucks Mittelstücke mit Biegefeder, für die hohen Drucks Mittelstücke mit dünner Platte eingesetzt werden. Es wird auch eine erhebliche Freizügigkeit hinsichtlich der Ausführung und des Materials der dem Druck der Meßmedien ausgesetzten beweglichen Wände erzielt.A differential pressure measuring cell corresponds to this requirement
of the type mentioned at the beginning, which is characterized according to the innovation that an externally identical center piece is inserted between the halves of the measuring chamber and can be connected to it in a pressure-tight manner; , whose connections' are led to the outside through bores in the edge of the middle piece. In order to
A differential pressure measuring cell can be made up of essentially three "parts, namely the two identical chamber halves
and the middle piece in a modular manner, whereby for
the measuring ranges of low and medium pressure center pieces with spiral spring, for the high pressure center pieces with thin plate. A considerable degree of freedom is also achieved with regard to the design and material of the movable walls exposed to the pressure of the measuring media.

Ein v/eiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Mittelstück mit den Dehnungsmeßstreifen und den durch seinen Rand herausgeführten Anschlüssen für sich hergestellt, geprüft und justiert werden kann.A further advantage can be seen in the fact that the middle piece with the strain gauges and the ones led out through its edge Connections can be made, tested and adjusted for themselves.

Zur Erläuterung der Neuerung sind in den Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt und im·folgenden beschrieben.
Figur 1 zeigt eine zusammengebaute Differenzdruck-MeßzelleTo explain the innovation, various exemplary embodiments are shown in the figures and are described below.
Figure 1 shows an assembled differential pressure measuring cell

im Schnitt,
die Figuren 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformenon average,
Figures 2 to 5 show different embodiments

von Mittelstücken.of centerpieces.

Figur 1 zeigt eine Differenzdruck-Meßzelle im Schnitt. Man erkennt die beiden identischen, spiegelbildlich zueinander angeordneten Gehäusehälften 1, zwischen denen das äußerlich formgläiche Mittelstück 2 eingefügt und entlang seiner kreisförmig geschlossenen Randzone 4 mit den Gehäusehälften 1
durch Schweißen oder Kleben verbunden ist. Die Gehäusehälf- Figure 1 shows a differential pressure measuring cell in section. The two identical housing halves 1, arranged in mirror image of one another, can be seen, between which the externally molded middle piece 2 is inserted and along its circularly closed edge zone 4 with the housing halves 1
connected by welding or gluing. The housing half

- 3 - VPA 9/369/4524 - 3 - VPA 9/369/4524

ten 1 und das Mittelstück 2 umschließen die eigentliche Me.?kammer 3» in welcher als mechanisch-elektrisches Abgriff ssystem eine Biegefeder 5 angeordnet ist, die über eine Koppelstange 6 mit den steifen Mittelplatten 7 von Yfellmembranen 8 verbunden ist, welche koaxial einander gegenüberliegend angeordnet die beweglichen Wände der Meßkammer 3 bilden und auf welche von außen die Drücke p^ bzw. Pp wirken, deren Differenz p,. - pp gemessen werden soll. Die Wellmembranen 8 sind mit den äußeren Rändern der Gehäusehälften 1 in üblicher Weise verschweißt, die ihnen zugekehrten Flächen der Gehäusehälften 1 sind in bekannter Weise als sogenanntes Membranbett ausgebildet, gegen welches sich die Wellmembranen 8 im Überlastfall abstützen.th 1 and the middle piece 2 enclose the actual Me.?kammer 3 »in which as a mechanical-electrical tap ssystem a spiral spring 5 is arranged, which via a coupling rod 6 with the rigid middle plates 7 of Yfellmembranen 8 is connected, which are arranged coaxially opposite one another, the movable walls of the measuring chamber 3 form and on which the pressures p ^ and Pp act from the outside, their difference p ,. - pp to be measured target. The corrugated membranes 8 are welded to the outer edges of the housing halves 1 in the usual way, which The surfaces of the housing halves 1 facing them are designed in a known manner as a so-called membrane bed, against which the corrugated membranes 8 are supported in the event of an overload.

Die vom Differenzdruck ausgelenkte Biegefeder 5 ist in üblicher Weise mit Dehnungsmeßstreifen 9 versehen, deren Anschlüsse durch eine oder mehrere Bohrungen 10 im Rand des Mittelstücks 2 herausgeführt sind. Die Bohrungen 10 sind mit eingeschmolzenem Glas oder dergleichen druckdicht verschließbar, insbesondere wenn die Meßzelle hohen statischen Drücken ausgesetzt und deshalb mit einer über rieht gezeichnete Einfüllöffnungen eingebrachten, nichtkompressiblen Flüssigkeit gefüllt, ist.The deflected by the differential pressure spiral spring 5 is provided in the usual way with strain gauges 9, whose Connections through one or more holes 10 in the edge of the middle piece 2 are brought out. The bores 10 are pressure-tight with melted glass or the like lockable, especially if the measuring cell is exposed to high static pressures and therefore with an over Drawn filling openings introduced, non-compressible liquid is filled.

Der, wie erkennbar, völlig symmetrische Aufbau der Meßzelle bringt bei Differenzmessuhgen erhebliche Vorteile mit sich. Die beiden identischen Gehäusehälften 1 können für sich hinsichtlich der Eigenschaften der aufgeschweißten Membranen geprüft und gepaart werden; das Volumen der Meßkammer 3 kann extrem klein gehalten werden, was, insbesondere bei Flüssigkeitsfüllungen der Meßkammer 3, zur Verminderung der aus Temperaturgang oder dergleichen herrührenden Fehler führt.As can be seen, the completely symmetrical construction of the measuring cell has considerable advantages in the case of differential measurements. The two identical housing halves 1 can be tested and paired individually with regard to the properties of the welded-on membranes; the volume of the measuring chamber 3 can be kept extremely small, which, in particular when the measuring chamber 3 is filled with liquid, leads to a reduction in the errors resulting from temperature drift or the like.

Figur 2 zeigt das in der Differenzdruck-Meßzelle nach Figur eingebaute Mittelstück 2 mit seinem kreisringförmig geschlos senen Rand 4 und einem sich, von diesem radial nach innen erstreckenden Fortsatz, der als Biegefeder 5 ausgebildet ist. Figure 2 shows the built-in the differential pressure measuring cell according to figure center piece 2 with its circular ring-shaped closed NEN edge 4 and a, from this radially inwardly extending extension which is designed as a spiral spring 5.

- 4 - VPA 9/369/4524- 4 - VPA 9/369/4524

Das freie Ende der Biegefeder 5 ist mit einer öffnung 11 zum Einfügen und Befestigen der Koppelstange 6 versehen. Auf der Oberfläche der Biegefeder 5 sind, wie angedeutet, Dehnungsmeßstreifen 9 aufgeklebt, deren Anschlüsse durch die Öffnung 10 im Rand 4 verlaufen.The free end of the spiral spring 5 is provided with an opening 11 for inserting and securing the coupling rod 6. On the surface of the spiral spring 5 are, as indicated, Strain gauges 9 are glued on, the connections of which run through the opening 10 in the edge 4.

Figur 3 zeigt eine andere Ausführung des Mittelstücks 2 mit einer Doppelbiegefeder 5 und 5'» die von einander gegenüberliegenden Stegen gebildet werden, welche die sonst, von Ausnehmungen 12 voneinander getrennten Teile des Mittelstücks 2 miteinander verbinden. Im Mittelpunkt der kreisscheibenähnlichen Anordnung des Mittelstücks 2 ist, wie auch in Figur 2 dargestellt, eine öffnung 11 zur Aufnahme der Koppelstange 6 vorgesehen. Ebenso sind Bohrungen 10 zur Durchführung der Anschlüsse vorhanden. FIG. 3 shows another embodiment of the middle piece 2 with a double spiral spring 5 and 5 '' which are formed by opposing webs which connect the parts of the middle piece 2 which are otherwise separated from one another by recesses 12. In the center of the circular disk-like arrangement of the center piece 2, as also shown in FIG. 2, an opening 11 for receiving the coupling rod 6 is provided. There are also holes 10 for carrying out the connections.

In Figur 4 ist das Mittelstück 2 nach Figur 3 im Schnitt A-A¹ dargestellt. Der Vorteil dieser auch aus der DT-PS 2 242 222 bekannten Doppelbieg^iederausführung ist darin zu sehen, daß der innere, mit der Koppelstange.6 verbundene Teil bei der Umsetzung des Differenzdrucks in eine Auslenkung der Biegefeder sich parallel verschiebt und keine zu Meßfehlern führende Auslenkung der Koppelstange und der angeschlossenen Membranen aus der axialen Richtung verursacht .In FIG. 4 , the center piece 2 according to FIG. 3 is shown in section AA ¹ . The advantage of this double bending version, also known from DT-PS 2 242 222, is to be seen in the fact that the inner part connected to the coupling rod.6 shifts in parallel when the differential pressure is converted into a deflection of the flexible spring and does not lead to measurement errors Deflection of the coupling rod and the connected membranes caused from the axial direction.

Figur 5 zeigt ein Mittelstück 2, wie es für Meßzellen für hohen Druck vorgesehen ist. Der ringförmig geschlossene Rand 4 setzt sich nach innen in einer dünnen Platte 13 fort, die nach Einbau in die Druckmeßzelle als Weßmembran arbeitet, welche mit den außen liegenden Membranen 8 über eine nichtkompressible Flüssigkeit hydraulisch gekoppelt ist und deren Durchbiegung unter der Wirkung des Differenzdrucks In bekannter Weise mit Dehnungsmeßstreifen 9 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Figure 5 shows a center piece 2, as it is provided for measuring cells for high pressure. The ring-shaped closed edge 4 continues inward in a thin plate 13 which, after being installed in the pressure measuring cell, works as a white membrane, which is hydraulically coupled to the outer membrane 8 via a non-compressible liquid and whose deflection under the effect of the differential pressure In is known Way with strain gauges 9 is converted into an electrical signal.

7438921-6.3.757438921-6.3.75

- 5 - VPA 9/369/4524- 5 - VPA 9/369/4524

Um ein druckproportionales Signal zu erhalten, ist die Dicke der Flatte 13 größer als ihre größte Auslenkung, vorzugsweise um eine Dezimale größer.In order to obtain a pressure-proportional signal, the thickness of the flatten 13 is greater than its greatest deflection, preferably one decimal larger.

Zur Vermeidung einer möglichen Aufbauch-.:nc des Gehäuses bei hohen Überdrücken ist der Außendurchmesser des Mittelstücks 2 gleich oder kleiner als der Durchmesser der llenbranen 8.To avoid a possible Aufbauch-.:nc of the housing In the case of high overpressures, the outer diameter of the center piece 2 is equal to or smaller than the diameter of the inner rings 8th.

2 Schutzansprüche
5 Figuren2 claims for protection
5 figures

Claims

- 6 - VPA 9/369/4524 protection claims

1. Differential pressure measuring cell with one of two mirror images mutually arranged housing halves formed measuring chamber with coaxially opposite one another, pressurized movable walls and one coupled with these, in the measuring chamber arranged mechanical-electrical pick-up system, characterized in that between the identical Halves (1) of the Meökammer (3) and with these pressure-tight connectable an externally shaped middle piece (2) is inserted, which within its annular closed edge (4) either designed as a spiral spring (5) or as a thin plate (13) and provided with strain gauges (9), the connections of which are led to the outside through bores (10) in the edge (4) of the center piece (2).

2. Differential pressure measuring cell according to claim 1, characterized in that that the outer diameter of the middle piece (2) is equal to or smaller than the diameter the movable walls of the chamber halves (1) designed in a known manner as membranes (8).