DE7442919U

DE7442919U - Druckaufnehmer

Info

Publication number: DE7442919U
Application number: DE7442919*[U
Authority: DE
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Publication date: 1975-06-12

Description

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 4. November 1974

KERNFORSCHUNG MBH PLA 74/45 Hä/sz

Druc k au f nehmer

Die Neuerung betrifft einen Druckaufnehiner für hohe Temperaturen mit einer von dem zu messenden Druck belasteten Membrane.

Derartige Druckaufnehmer werden z.B. benötigt zum Messen von Druckgradienten, die insbesondere im Bereich hoher Temperaturen bei Siedevorgängen in flüssigen Metallen auftreten können. Flüssigmetalle wie Natrium werden beispielsweise als Kühlmittel für Brennelemente in Kernreaktoren verwendet.

Es s:.nd Druckaufnehmer bekannt; bei denen der Membranedruck auf einen Piezokristall wirkt, oder ein Dehnungsmeßstreifen mit einem Kleber auf die Membrane appliziert ist. Derartige Druckaufnehiner sind nur bedingt temperaturbeständig (etwa bis 35O °C), müssen bei Einsatz in höheren Temperaturbereichen gekühlt werden und können deshalb nicht unmittelbar am Entstehungsort der Druckwellen angeordnet sein.

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Bei den ebenfalls bekannten induktiven Druckaufnehmern wird durch die Membranbewegung die Induktivität einer Soule geändert, deren Isolation im Bereich hoher Temperaturen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist* Solche Druckaufnehmer erfordern einen aufwendigen Aufbau und sind deshalb auch kostenintensiv. Ein anderer Nachteil dieser bekannten Druckaufnehmer besteht darin/ daß die Membrane mit dem Druckaufnehmergehäuse nachrräglich verbunden ist. Dieser Aufbau kann da2u führen, daß an der Membrane das Meßergebnis verfälschende Storschwingungen auftreten. Außerdem kann die bei einer solchen Konstruktion erforderliche Schweißnaht das Entstehen eines Lecks begünstigen, wodurch wiederum eine erhebliche Zunahme der Brandgefahr eintreten würde, weil durch das Leck austretendes flüssiges Natrium mit dem Luftsauerstoff reagieren könnte.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckaufnehmer zu schaffen, der im Bereich hoher Temperaturen bis etwa 750 ⁰C bei einfachem Aufbau und ohne Kühlung bei hoher Meßgenauigkeit funktionsfähig ist und dessen Betriebssicherheit auch bei Messungen an Medien höherer Gefahrenklassen sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird mit der Neuerung dadurch gelöst, daß das Druckaufnehmergehäuse aus einem Zylinder besteht, in dessen Zentrum eine Sackbohrung so angeordnet ist, daß an dem einen Ende des Druckaufnehmergehäuses eine die Sackbohrung verschließende Membrane gebildet ist, und daß an der von der Sackbohrung abgewandten Außenseite der Membrane ein erster Dehnungsmeßstreifen symmetrisch zur Achse der Sackbohrung und ein zweiter Dehnungsmeßstreifen im Randbereich der Membrane appliziert ist. Dabei werden die Dehnungsmeßstreifen als Freigitter-Dehnungsmeßstreifen mit einem keramischen Flamspray hochtemperaturfest auf die Membrane appliziert.

Die Vorteile der Neuerung bestehen insbesondere darin, daß infolge der Zusammenfassung von Druckaufnehmergehäuse und Membrane zu einer konstruktiven Einheit Störschwingungen mit Sicherheit vermieden werden und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Lecks sehr stark herabgesetzt wird. Die neuerungsgemäße Anordnung eines ersten aktiven Dehnungsmeßstreifens in der Mitte der Membrane (Dehnung) und eines zweiten passiven Dehnungsmeßstreifens in der Randzone der Membrane (Stauchung) erhöht die Empfindlichkeit des Druckaufnehmers und ermöglicht die Kompensation von Meßfehlern durch temperaturbedingte Längen- und Widerstandsänderungen. Der durch das Ausschließen von Störschwingunc?n erreichte kleine Störpegel ermöglicht ferner die Anwendung des Druckaufnehmers in einem großen Temperaturbereich bei in weiten Grenzen liegenden Druckschwankungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Das Druckaufnehmergehäuse 1 umschließt eine Sackbohrung 2, die durch eine mit dem Druckaufnehmergehä'-^e eine Einheit bildende Membrane 3 verschlossen ist. Das offene Ende 4 des Druckaufnehmergehäuses kann mit einem Behälter oder einer Rohrleitung verschweißt werden, so daß auf die Membrane 3 der Druck z.B. eines ii der Rohrleitung strömenden Flüssigmetall-Kühlmittels wirkt. Auf der Außenseite 5 der Membrane 3 ist ein erster Dehnungsmeßstreifen 6 symmetrisch zur Achse der Sackbohrung 2 und ein zweiter Dehnungsmeßstreifen 7 im Randbereich 8 der Membrane 3 appliziert.

Die /Applikation erfolgt mit einem keramischen Spray, das bis zu Temperaturen von 750 ⁰C beständig ist. Dabei wird zunächst auf die Membrane eine dünne Keramikschicht aufgebracht, nach deren Trocknen die Freigitter-Dehnungsmeßstreifen aufgelegt und dann mit Keramik-Spray fixiert. Der auf die Membrane 3 wirkende Druck bewirkt eine Dehnung des ersten Dehnungsmeßstreifens 6 und damit eine Widerstandszunähme und eine Stauchung des zweiten Dehnungsmeßstreifens 7 und damit eine Widerstandsabnahme.

Die Außenseite 5 der Membrane 3 ist mit einer Kappe 9 abgedeckt, die mit ihrem unteren Rand 10 das Druckaufnehmergehäuse 1 umschließt und mit einer ringförmigen Wulst 11 des Druckai'fnehmergrhäuses 1 verschweißt ist. Der Deckel 12 der Kappe 9 besitzt einen stielförmigen Ansatz 13 mit einer ersten Bohrung 14, durch die eine mehradrige Metallmantelleitung 15 zum Anschließen der Dehnungsmeßstreifen 6 und 7 geführt ist. Der stielförmige Ansatz 13 ist mit einer senkrecht zu der zentralen ersten Bohrung 14 angeordneten zweiten und dritten Bohrung 16, 17 versehen. Die Metallmantelleitung 15 ist an der zweiten Bohrung 16 mit dem stielförmigen Ansatz 13 hart verlötet. Die dritte Bohrung 17 verhindert das Durchlaufen des Lotes bis an das Ende des stielförmigen Ansatzes, so daß die Metallmantelleitung an dieser Stelle flexibel bleibt.

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Claims

1. Druckaufnehmer für hohe Temperaturen mit einer von dem zu messenden Druck belasteten Membrane, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckaufnehmergehäuse (1) aus einen Zylinder besteht, in dessen Zentrum eine Sackbohrung (2) so angeordnet ist, daß an dem einen Ende des Druckaufnehmergehäuses eine die Sackbohrung (2) verschließende Membrane (3) gebildet ist, und daß an der von der Sackbohrung (2) angewandten Außenseite (5) eier Membrane (3) ein erster Dehnungsmeßstreifen (6) symmetrisch zur Achse der Sackbohrung (2) und ein zweiter Dehnungsmeßstreifen (7) im Randbereich (8) der Membrane (3) appliziert ist.

2. Druckauf nehmer nach Alispruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (6, 7) als Freigitter-Dehnungsmeßstreifen mit einem keramischen Flamspray hochtemperaturfest auf die Membran«=. (3) appliziert sind.

3. Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Membrane (3) verschlossene Ende des Druckaufnehmergehäuses (1) mit einer Kappe (9) abgedeckt ist, daß die Kappe (9) mit ihrem unteren Rand (10) das Ende des Druckaufnehmergehäuses (1) umschließt und mit einer ringförmigen Wulst (11) des Druckaufnehmergehäuses (1) verschweißt ist.

4. Druckaufnehmer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (12) der Kappe (9) einen stielförmigen Ansatz

(13) mit einer ersten Bohrung (14) besitzt, durch die eine mehradrige Metallmantelleitung (15) zum Anschließen der Dehnungsmeßstreifen (6, 7) geführt ist.

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5. Druckaufnehmer nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stielförmige Ansatz (13) mit mindestens einer zweiten und dritten senkrecht zu der zentralen ersten Bohrung (14) angeordneten Bohrung (16, 17) versehen ist, und daß an der dem Deckel (12) benachbarten zweiten Bohrung (16) die Metallmantelleitung (15) mit dem stielförmigen Ansatz (13) hart verlötet ist.

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