DE1161702B

DE1161702B - Druckwandler zur UEbersetzung von Druecken bei hohen Temperaturen

Info

Publication number: DE1161702B
Application number: DEE19706A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Horst Bader
Original assignee: JC Eckardt AG
Current assignee: JC Eckardt AG
Priority date: 1960-08-02
Filing date: 1960-08-02
Publication date: 1964-01-23

Description

Druckwandler zur übersetzung von Drücken bei hohen Temperaturen Gegenstand der Erfindung ist ein temperaturunabhängiger pneumatischer Druckwandler zur übersetzung von vorzugsweise hohen Drücken bei Temperaturen bis zu 450° C in einen Einheitsdruckbereich von 0,2 .bis 1 atü.
Derartige Aufgaben .liegen häufig in der technischen Chemie vor, z. B. bsi der synthetischen Herstellung von Kunststoffasern, bei der die flüssige Nylon-, Perlenmasse od. dgl. :bei etwa 400° C und 600 atü durch Düsen gepreßt wird.
Zur überwachung des Druckes sind die sogenannten Druckmittler bekannt. Diese weisen als Meßfühler eine druckempfindliche, elastische Wand auf, die entweder in Form einer Membran als Teil der Wandung des Druckbehälters .ausgebildet ist oder in Form einer Zunge oder eines Tauchschaftes durch eine Bohrung in den Druckbehälter hineinragt. Der Druck auf die elastische Wand wird hierbei mittels einer übertragerflüssigkeit auf eine nachgeschaltete Bourdonfeder übertragen.
Diese Anordnung ist jedoch für Druckmessungen bei hohen Temperaturen nur beschränkt anwendbar, da die temperaturbedingte Ausdehnung der übertragerflüssigkeit die Druckwerte verfälscht. Zudem würde bei einem Aufreißen der elastischen Wände die übertragerflüssigkeit sich mit dem zu messenden Medium vermischen, was in vielen Fällen eine Anwendung von ölgefüllten Druckmittlern aus Sicherheitsgründen ausschließt. Bei der Verwendung eines Tauchschaftes besteht ein weiterer Nachteil darin, daß der Tauchschaft im obigen Beispiel einer Kunststoffmasse beim Erkalten und damit beim Erstarren der Masse in dieser festsitzt und nicht ohne Zerstörung herausgenommen werden kann. Durch die Wahl einer Membran als Meßfühler wird zwar dieser Nachteil vermieden, dafür muß aber die Membran verhältnismäßig groß ausgebildet werden, um die zur Aussteuerung einer Bourdonfeder erforderliche Flüssigkeitsmenge verdrängen zu können.
Der erfindungsgemäße Druckwandler vermeidet eine übertragerflüssigkeit und die damit auftretenden Schwierigkeiten. Als druckempfindliches Organ wird eine Membran verwendet, deren Durchbiegung zur Aussteuerung eines Düsen-Prallplatteu,Systems dient. Auch Anordnungen dieser Art sind bekannt.
Bei der Verwendung einer Membran als druckempfindliches Meßorgan liegt allerdings noch immer eine Temperaturabhängigkeit vor, die darin besteht, daß sich die Biegesteifigkeit, die eine Funktion des Elastizitätsmoduls ist, mit der Temperatur ändert. Diese Erscheinung ist ebenfalls bekannt und wurde bereits durch gegenläufigen. Temperaturgang einzelner Baubeile kompensiert. Sie bedeutet eine temperaturabhängige Änderung der Neigung der Druck-Weg-Kennlinie der Membran, was bei gleicher Lage (Nullpunktstellung) und Drowelcharaktenstik des pneumatischen Düsen-Prallplatten-Systems eine temperaturabhängige Anzeige zur Folge hat.
Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zurgruude, den Einfluß der temperaturabhängigen Neigungsänderung der Membramkennlrinie auf das pneumatische Ausgangssignal zu kompensieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß .durch Aufheizen der Zuluft an. der Düse und in bekannter Weise durch gegenläufige Wärmeausdehnung der Stelze und der Einspannteile für die Düse eine die Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls der Membran kompensierende Temperaturabhängigkeit der Kennlinie des Düsen-Prallplabten-Systems erreicht wird.
Eine Aufheizung der zwischen Auslaßdüse und Prellplatte austretenden Luft bewirkt ebenfalls eine Neigungsänderung der Drosselcharakteristik des Düsen-Prallplattem-Systems im interessierenden Bereiche. Zur Erhaltung :der Nullpunktlage ist noch erforderlich, den Temperaturgang der wärmeleitenden Teile (Stelze, Eincpann4eile) in bekannter Weise gegenläufig abzustimmen.
Die überaragung der Durchbiegumg der Membran erfolgt mittels der mit ihr verbundenen Stelze, deren Stirnfläche als Prellplatte dient. Diese Stelze kann durch geeignete Wahl dar Materialien und Abmessungen. derart ausgebildet werden, daß die Stimfläche gerade die Temperatur aufweist, die zur Kompensation des auf den E-Modul erforderlich wird.. Gleichzeitig erreicht man mit Hilfe dieser Stelze, daß die Membran nicht im Bereich hoher Spannung von der Düse direkt angeblasen wird, und vermeidet damit sonst zusätzlich auftretende Temperaturspannungen in der Membran.
Zur Herstellung einer spannungsfreien Verbindung von Stelze und Membran ist vorgesehen, die Querschnittsverstärkung in der Mitte der Membran als Verbindungsnippel auszubilden, der nicht den in der Membran auftretenden Spannungen ausgesetzt ist und damit zu einem rückwirkungsfreien Befestigungsglied für die Stelze dienen kann.
Neben dem Vorteil einer Druckmessung und -übersetzung ohne Temperaturfahler besitzt der neuartige Druckwandler noch die Vorzüge, konstruktiv sehr einfach und robust zu sein. Darüber hinaus entspricht er dem in der Technik allgemein herrschenden Bestreben nach möglichst kleinen, raumsparenden Meßgeräten.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Eine Membran 1 wird von dem zu messenden Druck beaufschlagt, die in ihrer Mitte auf der dem Druck abgewandten Seite durch einen kleinen Stutzen 2 verstärkt ist, der in einen Verbindungsnippel n übergeht. Auf diesem Nippel sitzt eine Stelze 4, deren Stirnfläche als Prallplatte einer Düse 5 dient. Die mit Zuluft P, über eine Vordrossel 6 gespeiste Düse 5 ist mittels einer Hülse 7 gehaltert, die mit der Membraneinspannung 8 wärmeleitend verbunden ist. Der vom Abstand Düse-Prallplatte sowie der Temperatur der Prallplatte abhängige Kaskadendruck Pk ist ein Maß für Druck in dem zu messenden Medium.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckwandler zur Übersetzung von Drücken bei hohen Temperaturen mit einer Membran als Meßfühler und einem Düsen-Prallplatten-System als Meßelement, wobei die Stirnfläche einer mit der Membran in einem spannungsfreien Bereich verbundenen Stelze als Prallplatte dient, dadurch gekennzeichnet, daß durch Aufheizen der Zuluft an der Düse (5) und in bekannter Weise durch gegenläufige Wärmeausdehnung der Stelze (4) und der Einspannteile (7) für die Düse (5) eine die Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls der Membran (1) kompensierende Temperaturabhängigkeit der Kennlinie des Düsen-Prallplatten-Systems (4, 5) erreicht wird.
2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Wärmemenge für das Aufheizen der Zuluft von dem unter dem zu messenden Druck stehenden Medium über die Stelze (4) und die Einspannteile (7, 8), deren Wärmeleitfähigkeit, Temperaturgefälle und Wärmeausdehnung durch geeignete Wahl der Materialien und Abmessungen bestimmt sind, der Zuluft an der Düse (5) zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 717 707, 892 076; britische Patentschrift Nr. 253 296; USA.-Patentschaiften Nr. 1489 349, 2162 308.