DE1698135A1

DE1698135A1 - Differenzdruckmessvorrichtung

Info

Publication number: DE1698135A1
Application number: DE19681698135
Authority: DE
Inventors: Nolte Claude Byron
Original assignee: Kingmann-White Inc
Current assignee: Kingmann-White Inc
Priority date: 1967-01-18
Filing date: 1968-01-18
Publication date: 1971-11-04
Also published as: NL6800622A; US3422680A; GB1141278A; FR1551625A; NL147865B

Description

PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. MARTI N LI CHT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Dr. R E I N H O L D SCHMIDT

• MDNCHENJ · THERESIINSTRASSE 33 -.. , ..... _, _{f A}wei ,, _{± k}, _A ........

Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN

1 698135 ⁰W-⁴^y*- Sebastian herrmann

München,dan 18« Januar 1968

ihr Zeichen Uni«r Zttdwn Κβ/Ca

KINdMANN-WHITE, INC, PLAGENTIA, CALIFORNIA SOUTH MELROSS 653 V, St .A.

Differenzdruekmefivorriehtung Die Erfindung bezieht

sich auf Differenzdruekmeßvorriohtungen, die mit Druokdosen arbeiten und in Verbindung mit Strömungsmessern verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung den Mechanismus, der in derartigen Meßrorrichtimgen dazu dient, die Druokdosen Tor Beschädigungen zu schlitzen» die durch unerwartete Einwirkung xu hoher Differenzdrucke verursacht werden können. ^ Bekanntlich kann der alt Hilfe von Blenden, Venturirohren cx> und ähnlichen Vorrichtungen gesessene Differenzdruck zur tn Bestimmung der Strömungegeschwindigkeit eines durch Rohr- £J leitungen strömenden Mediums benutzt werden. Desgleichen

09 Patentanwalt« Dipl.-tng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hantmann, Dipl.-Phyj. Sebastian Herrmann I MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Ttl.fom M1202 · T«!tgramm-Adr«>»< Lipalii/MOnch.n

Bankvtrbinc(unfl«ni Dwtidi· Bank AO, FilialeMOndran, Oap-Kau· Viktualitninarkt, Konto-Nr. 70/30638 Say.r. V.r.lnibonk MOnditn, Zwaigif. Oikcr-von-Millar-Ring, Kto.-Nr. 882491 · Poitichadc-Konto: München Nr. 143397

OppcnavarISro! PATENTANWALT OR. REINHOLD SCHMIDT

BAD ORIGINAL

dient der Differenzdruck zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes in geschlossenen Behältern sowie des Druckverlustes oder des Druckanstiegs in Mit Strömungsmittel beaufschlagten Vorrichtungen, beispielsweise Filtern, Wäschern, Pumpen oder Kompressoren, Ea hat sich herausgestellt, daß von den vielen bekannten Apparatetypen zur Differenzdruckmessung oder zur Betätigung der Meßeinrichtungen unter der Wirkung von Differenzdrlicken, beispielsweise der Quecksilber- oder Wassermanometer und elastischen Metallmembranen oder Scheidewänden ,diejenigen Vorrichtungen, die auf dem Prinzip der Durchbiegung eine« einzelnen, elastischen Metallbalges bzw, einer einzelnen»

beruhen elastischen Metalldose/ auf die die zu messenden Differenz drücke unmittelbar einwirken, in Bezug auf die konstruktive Einfachheit und die Empfindlichkeit und Genauigkeit im Betrieb die größten Vorteile bieten.

Derartige Metallbalgkonstruktionen haben jedoch den Nachteil, daß sie außerordentlich empfindlich und empfänglich in Bezug auf Beschädigungen sind, die durch unbeabsichtigte Einwirkung zu hoher Differenzdrüoke verursacht werden. Die Verwundbarkeit derartiger Balgkonstruktionen gegenüber derartigen Beschädigungen wird offensichtlich, wenn man bedenkt, daß die Höhe der im Betrieb auftretenden Differenzdrucke, die gewöhnlich mit Hilfe von Membran- oder Balgelementen in dtn meisten der üblichen industriellen Anwendungsfällβ im Vergleich zu den Absolutdrücken, die in den Strömungsmitteln herrschen und mit denen sie in Verbindung stehen, außerordentlich niedrig ist. So beträgt beispielsweise der typische, maximale

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BAD ORIGINAL

Differenzdruck, der mit einer gewöhnlichen Balgvorrichtung gemessen werden soll, etwa 0,21 bis 0,28 kp/ca , während die statischen Drücke, die in dem Strömungsmittel herrschen, in dem die Differenzdriieke gemessen werden, etwa 100 - iOOO mal so groß sind.

Es ist daher offensichtlich, daß der geringste Fehler bei der Übertragung der Drücke von der den Differenzdruck erzeugenden Vorrichtung auf den Differenzdruekmeßfühler oder das geringste Versagen bei einer oder der anderen ™

zu de« MeßfUhler führenden Verbindung zur Folge haben kann, daß auf das Balgelement eine große DifferenzdruckUberlast einwirkt, die weit Über dessen normalen Betriebsbereich hinausgeht., wodurch das Gerät eine bleibende Beschädigung erleidet oder sofort vollständig zerstört wird.

Es sind bereits viel^ Iferisfcrukcioneu bekannt'geworden, die des Zweck dienen, derartige Balg^crrichtungen gegen unbeabsichtigte, überssassige BruekUberb&lastungen zu schlitzen oder andererseits eine Balgvorrichtung zu schaffen, die j|

gegenüber derartigen überbeiastungen unempfindlich ist*

Ein Beispiel für eine typische Balgmeßgerätkonstruktion, die bis heute weitverbreitet benutzt wird und eine Einrichtung zum Schütze des Balgs gegen von derartigen zu hohen Differenzdrucken ausgehende Beschädigungen enthält, stellt die Vorrichtung dar, die zwei gegenüberliegend angeordnete, bodenseitig im Inneren verbundene Bälge aufweist, die mit einem dauerhaft nach außen abgedichteten, relativ inkompressiblen,

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flüssigen StUtzkbrper gefüllt ist, und auf deren gegenüberliegende Außenflächen die Gesamtdriicke, deren Differenzen ermittelt werden sollen, einwirken. In der Verbindungsleitung zwischen den beiden gegenüberliegenden Bälgen, die normalerweise offen ist, befindet sich ein Ventil, das es der Flüssigkeit ermöglicht, von dem einen Balg in den anderen zu strömen, wenn sich der eine Balg aufgrund einer Veränderung der auf die Vorrichtung einwirkenden Differenzdrucke durchbiegt das jedoch die Verbindung unterbricht, sobald die Durchbiegung der Bälge in einer der beiden Richtungen aufgrund einer zu starken Differenzdruckeinwirkung einen bestimmten maximalen Wert erreicht. Die von außen einwirkenden Drücke werden somit von der in den Bälgen enthaltenen Flüssigkeit getragen, und im Falle der Einwirkung eines zu starken, unausgeglichenen Differenzdrucka auf die Bälge in einer der beiden Richtungen, werden die Bälge bis zu ehern Grenzwert durchbogen oder ausgebeult, der durch das Schließen des Verbindungsventils bestimmt wird, wonach der zu starke Druck auf der Hochdruckseite der beiden Bälge von der verhältnismässig inkompressiblen Flüssigkeit abgestützt wird, die durch das Ventil in dem Balg eingeschlossen wird. Derartige Balgvorrichtungen, die dauerhaft nach außen abgedichtete, inkompressible Stutzflüssigkeiten benutzen, werden hier der Einfachheit halber flüssigkeitsgefüllt genannt.

Derartige flüssigkeitsgefüllte Differenzdruckmeßvorrichtungen haben sich als Ubermässig kompliziert herausgestellt und bezüglich des Empfindlichkeitsgrades, der Zuverlässigkeit und

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der Wirksamkeit nicht die in sie gesetzten Erwartungen erfüllt. Ein wesentlicher Nachteil der flüssigkeitsgefüllten Differenzdruckmeßvorrichtungen liegt in der beträchtlichen parktischen Schwierigkeit, derartige flüssige Körper davon abzuhalten, daß sie Gasblasen einziehen oder in sich Gasblasen bilden, die die wirksame Inkompressibilität zerstören und dadurch die Stützwirkung der in den Bälgen befindlichen Flüssigkeit ungleich machen. Ein weiterer Nachteil dieser flUssigkeitsgefUllten Vorrichtungen beruht in der Schwierigkeit der Wartung, R_eparatur oder der Erneuerung der flUssigkeitsgefUllten Balgelemente im Betrieb, ohne daß diese Elemente erst zum Hersteller zurückgeschickt werden müssen.

Die obigen Ausführungen sind nicht so zu verstehen, als ob die im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Balgvorrichtung für das in ihr enthaltene Strömungsmittel von einer Übertragungsflüssigkeit keinen Gebrauch machen will. Unter bestimmten Umständen kann nämlich für die erfindungs- ' gemäße Druckmeßvorrichtung entweder Gas oder Flüssigkeit verwendet werden, was davon abhängt, ob das Strömungsmittel, dem die Drücke entnommen werden, Gas oder Flüssigkeit ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jedoch der Nachteil vermieden, daß in den Bälgen ein permanent abgedichteter Körper als Stützflüssigkeit verwendet werden muß..

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, zunächst ganz aligemein eine Differenzdruckmeßvorrichtung zu schaffen, die einen verbesserten Sohutzmechanismus zur automatischen

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Verhütung von Beschädigungen des druckempfindlichen Elements enthält, die sich sonst als Folge von unbeabsichtigten, über-Massigen Differenzdruckeinwirkungen einstellen würden.

Die erfindungsgemäße Differenzdruckvorrichtung soll des weiteren mit einem Schutzaechanismus derart ausgerüstet sein, der automatisch den auf das druckempfindliche Element einwirkenden Differenzdruck auf einen Wert begrenzt, der die fc Verformung des druckempfindlichen Elements bis zu einem bestimmten maximalen Wert zuläßt.

Das neuartige Differenzdruckmeßgerät benutzt zu diesem Zweck eine einzelne, nicht mit Flüssigkeit gefüllte, druck-* empfindliche Membran- oder Balgvorrichtung, in der sich ein Schutzmechanismus zur automatischen Begrenzung des auf die Membran- oder Balgvorrichtung einwirkenden Differenzdrucks auf einen Maximalwert befindet.

Des weiteren hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, die Differenzdruckmeßvorrichtung mit einem Druckschwingungsdämpfungsmechanismus zu kombinieren, um die Auswirkungen der Differenzdruckschwankungen auf ein Mindestmaß zu beschränken.

Schließlich soll die erfindungsgemäße Differenzdruckmeßvorrichtung so gebaut sein, daß sich ihr Mechanismus leicht warten und einstellen läßt, ohne daß irgendeine mechanische Verbindung gelöst oder die Differenzdruckverbindungen auseinandergebaut werden müssen oder die druckempfindlichen Elemente der Vorrichtung gar zur Reparatur dem Hersteller zurückgegeben werden müssen.

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Das erfindungsgemäße Differenzdruekineßgörät verwendet ein dlfferenzdruekeapfiiidliehefi Element_s beispielsweise eine Metellmembran oder einen Metallbalg, auf die die veränderlichen Differen^drUcke einwirken und die einen Ventiimechanismus enthalten, »it dem das druekeiapfindliche Element vor unbeabsichtigter Einwirkung Schaden verursachender Differenzdrücke geschützt wird. Der Sieherheitsmeehanismus weist ein im Eintritt zu der inneren, normalerweise unter hohem Druck stehenden Seite des druckempfindlichen Elements angeordnetes, normalerweise offenes Ventil auf, das mit dem beweglichen Teil des Elements gekoppelt ist, so daß es auf mechanischem Vege geschlossen wird, sobald ein bestimmter Maximalwert der Durchbiegung oder Ausdehnung des druckempfindlichen Elements tsrre teilt ist. Des weiteren ist der Sieherheitsmechanismus &±y- ax/\>ta nonsalorvi:i se geschlossenen Entlastungsventil ausgestattet, das von d<Rsa beweglichen Teil des Tastelements so getragen wird, daß es sich automatisch öffnet, sobald diese vorher festgelegtes maximale Durchbiegung oder Ausdehnung des druckempfindlichen Elements erreicht ist, wodurch der Druck von der normalerweise unter hohem Druck stehenden Seite auf die normalerweise unter niedrigem Druck stehende Seite entweichen kann. Dadurch wird eine Ausdehnung des druckemfpindlichen Elements Über den festgesetzten Maximalwert hinaus fUr den Fall verhindert, daß sich der Druck auf der normalerweise unter hohem Druck stehenden Seite aufbaut oder auf der normalerweise unter niedrigem Druck stehenden Seite verringert, wenn sich das Eintrittsventil ge-

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schlossen hat. Das Entlastungsventil ist aber auch so gees
baut, daß/sich unter dem einwirkenden Differenzdruck für den Fall automatisch öffnet, dass sich die normalen Differenzdrücke umkehren, und der Druck auf de^normalerweise unter niedrigem Druck stehenden Seite den Druck auf der normalerweise unter hohem Druck stehenden Seite um einen bestimmten Maximalwert übersteigt,

Ganz allgemein gesprochen betrifft die Erfindung eine nichtflUssigkaitsgefUllte Differenzdruekmeßvorrichtung, die mit einer empfindliehen Membran oder einem Metallbalg ausgerüstet ist und zu der nun «rfindungsgemäß Einrichtungen gehören, die automatisch auf die Ausdehnung der druckempfindlichen Vorrichtung ansprechen, um die auf sie einwirkende Druckdifferenz zu begrenzen und dadurch die Ausdehnung auf einen festgesetzten Maximalwert zu beschränken. Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Entlastungsventil, das auf die Ausdehnungsbewegung der druckempfindlichen Vorrichtung zwangsläufig reagiert, um eine Druckentlastung der druckempfindlichen Vorrichtung von innen nach außen zu bewirken, sobald die Ausdehnung dieser Vorrichtung einen bestimmten Maximalwert erreicht, wobei im wesentlichen gleichzeitig die Zufuhr von Druckmittel zur Innenseite der druckempfindlichen Vorrichtung unterbrochen wird, um dadurch eine Zusammenwirkung mit dem Entlastungsventil bei der Begrenzung der Ausdehnung oder Durchbiegung der Vorrichtung in der Vtiee herbeizuführen, daß diese Ausdehnung oder Durchbiegung einen festgelegten

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Maxiaalwert nicht übersteigt, der unter demjenigen liegt, welcher eine bleibende Beschädigung verursachen würde.

Des weiteren befaßt sich die Erfindung mit eher verbesserten Anordnung einer Dämpfungsvorrichtung für Strömungsmitteldruckeohwankungen, mit der die Intensität der auf das druckempfindliche Element- einwirkenden Strömungsmitteldruckschwankungen begrenzt wird, ,

AusfUhrungsbeispiel· dea Erfindungsgegenstandes sind

in der Zeichnung, auf die sich die folgende Beschreibung be- I

zieht, schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht der erfindungsgemäßen druckempfindlichen Vorrichtung, die einem senkrechten Schnitt längs der Linie 1-i in Figur 2 entspricht.

Fig. 2 eine Querschnittsansicht in einem etwas verkleinerten Maßstab längs der Linie 2-2 in Figur 1, wobei Teile der Vorrichtungselemente im Aufriß zu sehen sind,

Fig. 3a eine vergrößerte Teilschnittansicht einer Einzelheit dee in Figur 2 ganz allgemein gezeigten Balgmechanismus, ^ wobei der Balg teilweise ausgedehnt ist,

Fig. 3b eine Schnittansicht ähnlich der in Figur 3« gezeigten, wobei der Balg beinahe vollständig zusammengedruckt ist,

Fig. 4 eine vergrößerte Aufrißansicht eines Details einer von zwei in Figur 1 gezeigten Druckdämpfungsvorrichtungen und

Fig. 5 eine eenkrechte Sohnittansicht längs der Linie 5-5 in Figur k,

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Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten, prinzipiellen Gehäuseeinzelteile der Vorrichtung weisen eine verhäitnismässig dicke, im wesentlichen scheibenförmige Metallgrundplatte 10 auf, die mit einer mittigen, nach unten gerichteten, zylindrischen Aussparung 12 in ihrer Unterseite Ik versehen ist, ferner einen haubenförmigen Deckel 16, der auf die Oberseite 18 der Platt dicht aufgeschraubt ist und mit ihr zusammen eine normalerweise geschlossene Kopfkammer 20 bildet ,sowie einen kombinierten BodenversehJ.ußkörper und Stiitzunterbau 22, der koaxial mit der Bodenseite der StUtzplatte 10 dicht verschraubt ist, wobei er die Aussparung 12 abdeckt und dadurch mit der Grundplatte gemeinsam einen normalerweise geschlossenen Bodenbohlraum 2k bildet.

Der gewölbte Deckel 16 wird auf der Oberseite 18 der Grundplatte 10 mittels mehrerer Schrauben 26 abnehmbar gehaltert. Die Schrauben 26 erstrecken sich senkrecht durch die mit Abstand rings um den Umfang nebeneinanderliegenden Schraubenlöcher 28, die sich in einem radial verlaufenden Randteil 30 des Deckels 16 befinden, wobei die Schrauben 26 in entsprechend angeordnete Gewindelöcher 32 in der Grundplatte 10 eingeschraubt sind. Der Stiitzunterbau 22 ist in ähnlicher Weise koaxial auf der Unterseite 14 der Grundplatte 10 mit Hilfe mehrerer Schrauben 34 befestigt, die sich senkrecht durch in einem radialen Flanschten 28 des Stutzunterbaus 22 befindlichen,um den Flanschumfang mit Abstand nebeneinanderliegende Schraubenlöcher 36/und stehen mit in entsprechender

erstrecken

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Weise angeordneten ^!atr«itideiÖchern 40 in Eingriff, die sich in dor Unterseite Ik -Jos Grunüplattenkörpors IG befinden.

Zwischen der unteren, ringföriaigen Kante kh des Deckels 16 und der Oberseite J.ö der Grundplatte IO ist eine O-Ringdichtung 42 vorgesehen^ während in ahnlieber Weise zwischen der Oberseite 48 des Stüfczuufcerbaun 22 und der Unterseite 14 der Grundplatte 10 eine C-Ilingtiicktung hb angeordnet ist, die neben der an der Grundplatte befindliehen zylindrischen Aussparung 12 liegt und diese umgibt. Der Stützunterbau 22 ist so geformt, daß er eine koaxiale, nach unten gerichtete Hülse 50 besitzt, die in ihm eine abwärtsweisende, zylindrische Fassung i>2 schafft, die als teleskopartige Kupplungsverbindung mit dem obarei:-. Em5e eines geeigneten, nicht gezeigten Meßstützsäulenkorp?rs -Jisäit»

Innerhalb der i;wii;^hi:r· ;:-.-■£? Deckei. lh '.aC. Uar Oberseite 18 der Grundplatte 10 vorhandenen Ka mn er 20 fc<-findet, sich eine Metallbalganordnung, die ganz allgemein Mit 56 bezeichnet ist. Die Balganordnung 56 weist einen hohlen» its allgemeinen (

zylindrischen Metallbalgkörper 58 auf, der sich aus mehreren, untereinander verbundenen, senkrecht übereinanderliegenden Ringfalten oder Windungen 60, wie am besten aus den Figuren 3a und 3b ersichtlich ist, zusammensetzt. Jede Ringfalte 60 ist im senkrechten Querschnitt nahezu sinusförmig radial gekrümmt, so daß die benachbarten Palten 60, wenn sich der Balgkörper 58 in seiner vollständig zusammengedruckten oder eingezogenen Stellung befindet, wie sie näherungsweise m Figur 3b dargestellt ist, Ubereinandergeschachtelt sind und sich dabei mit

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ihre« Oberflächen vollständig berühren, so daß sie tatsächlich einer«, ■verhaltn.isitui.psig stabilen, sich in axialer Ri circling und seitlich et-Ibststütuenden., zylindrischen Körper bilden, der äußeren Brücken, diü die normalen Drücke wesentlich übersteigen, widersteht, ohne dauernd Schaden zu nehmen oder gar tu Bruoh su gehen.

Die Kopf- und Bodenenden des Metallbalgkörpers 5β sind durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch Verschweißen oder Verlöten rund um der. Umfang rait dem etwa ringförmig ausgebildeten Kopf- und büdenaeitigen Endpaßstucken 62 und 6k verbunden. Sie kopf- und bodenseitigen Endp&ßstUcke 62 und 6h sind mit sieh entgegengesetzt gegenüberliegenden Oberflächen 66 und 68 versehen, die In radialer Richtung komplementär zueinander und au den ooen beschriebenen Forcen der entsprechenden, unmittelbar an ihnen angrenzenden Ringfalten 60 des Balgs gekrümmt ausgebildet sind»

Das Bodenendpaßstück Sh der Metallbalganordnung 56 ist mit mehreren Stützsäulen 72 an der Oberseite 18 der Grundplatte 10, koaxial innerhalb des Deckels 16 befestigt. Die Stützsäulen 72 sind rund um den Umfang mit Abstand nebeneinander angeordnet und weisen zur Halterung des Paßstücks 64 je einen verjüngten, mit Gewinde versehenen Endabschnitt auf. Diese unteren Gewindeendabschnitte 70 sitzen in entsprechend angeordneten, mit Innengewinde versehenen Löchern 74, die in die Oberseite 18 der Grundplatt« 10 auf einem Lochkreis eingebohrt sind, der koaxial zu der Balganordnung

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liegt. Zwischen der unteren, ringförmigen üfeerflrielje des Bodenendpaßsfctteks 6h und der Oberseite ?8 der Grundplatte IO ist eine O-Rriiia,dichtung ?6 vorgesehen, wodurch arischen dem stationären Bodeneade der MetalIbaIgauordmin* 56 und dar Grundplatte 10 eine ströMmg^rsitte Laichte Aliöxohfcung geschaffen wird.

Von dem in radialer RioJitiing inneren Rand des kopf-

seitigen EndpsOstlicks 62 das Balgs und vorzugsweise mit "

diese» Paßstück aus einem Teil bestehend, erstreckt sieh eine etwa ringforaüg ausgebildete Balg&opfverseiilußplatte 80 radial nach innen, die eins in der Mitte angeordnete Ventilöffnung 82 aufweist, welche einen Toil eines Druckentlastungsventils 101 bildet, das im folgenden genauer beschrieben wird. Die obengenannte, ganz allgemeiK Esit 56 bezeichnete Balganordnung dient zusammen «it der Balgkopfverschluöplatte 80, wenn die VentilcMTmmg 82 des Entlastungsventils 101 wie in Figur 1 gezeigt geschlossen ist, dazu, ( die Kopfkammer 20 in getrennte, innere und äußerej geschlossene Kammerahaehnitte aufzutauen, wie sie bei 84 und 86 gezeigt sind, die mit den inneren, und Mußeren Seiten der oben beschriebenen Balganordnung 56 in Verbindung stehen_c

Auf der Oberseite 18 der Grundplatte 10, koaxial und gegenüber der Unterseite der ringförmigen Balgkopfyerschlußplatte 80 wird ein ringfröaiger Anschlagkörper 88 getragen, der durch mehrere Schrauben 87 nit versenktem Kopf, also Imbussohraubeiif befestigt ist. Die Dicke des Anschlagkörpers

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ist so gewählt* daSj sobald die Balganordnung 56 ihre vollständig »us&auaengafaltete Lage «inniismt, wie sie annähernd in Figur J>h gezeigt ist, die Unterseite der Verschlußplatfca 80 gleichseitig mit der Oberseite 90 des Ansehlögkörpers 68 aufsitzt, wodurch die Balgverschiußplatte 80 und dsr obere Endeteil des ,Balgliörpera 58 abgestutzt und von 'ier senkrechten. Druckkraft sowie den schädlichen Spannungen weitgehend entlastet wird«, die sonst auf der Verschlu3j>latte und dem oberen Endteil des Balgkörpors 58 lasten wurden_t wenn der auf dop Balg in 2aeaKJnenfalt~ richtung einwirkende Difiorenxdruclk zu groß ist.

Auf den oberen Enden der ofcen erwsümten Stützsäuien 72 und mit diesen durch tsehrerö Sehraubesi verbunden_? die in die oberen Enden der Säuisn 72 eingeschraubt sind, wie dies bei 92 gezeigt ist_f ruht eine ganz allgemein miz 94 bezeichnete

Doppelspiralenflaehfeder» Die Flachfeder 9'* wird von einer verhältnismässig dünnen Metallscheibe 95 gebildet, die von zwei im allgemeinen leoaxial verlaufenden, spiralförmigen Schlitzen 96 und 93 durchbrochen ist, wodurch der Mittelteil 97 der Scheibe 95 in axialer Richtung bezüglich seines gestützten, rings um den Umfang verlaufenden Randteils 99 federnd gehalten wird.

Auf der Unterseite des Mittelteils 97 der Flachfeder 9* ist eine Balg-Entlastungsventilanordnung, die ganz allgemein mit 100 bezeichnet ist, so befestigt, daß sie sich in senkrechter Richtung bewegen kann. Die Entlaetungsventi!anordnung

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;" ·" χ"-λrt

■■;·.ί.-iurg Ii-

w\>ist einen koaxial r/-,-,■..*evx;■■-■?, i-en y-iij der an seiners :· /ι ■; r ei) ^:':<;>* i^ t streckenden^ rintfi:-■·■:.'.;■;..-^i_t ^ sehen ist und la s'--■.,t< >.■ ;pif r. ■spulenförsige Vent i 7. >·; ■ __; .-i u..

Flauscrten 112 unn. i.-t·· ■ ;ag!;_; einer nach oi>eri weisonus?i Hi 102 aufsitzt» Das obers=, &it Vetitilstcrsels 102 er&tr-vic.kv Ir; dor Ki ti .v deii Μλ ύ;;«! ^^;11 ϊ.

und
ist/eine Arreti ta'ur..-'Λΐν--'Sv¹S' schriebene E;nt"if:'itr;; .·'.. A.r' '■ sie sich "von der «.;.■ :■. ■ ■ .i-^;
feder 9^ senkrecht ■ -M:h Mi;trsteseel 102 ver2äuft ir-i v">: ·■ ΐ-ί LüViissel 102 ; ■;:.:-. r^*i&3 er■ : :.·:■;»:· ¹^o ver, ■ ;·■-*.■.·;■ i "-ei J. ige,

■.:■-'' --i'-::,-_y χ. t-\i f'u xmi gen e Vi:u::i .{itr. "rJiHing auf r !OB tlb^ Voiitiisfcössels verse.aei-r ISntie il6 des

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Ringflansches 1J2 rter ft|ji?lDiiiorreigeii venI ilkorperüaordnurig 110 und der Oberseite avr Kopfverschlußplatte SO eine schraubeniörasige Druckfeder j .19.. die den nach oben gekrümmten Rand 81 der die Kopfverechluöplatt« SO durchsiossenden Ventilöffnung 82 umgibt,

Der untere Ringflßnsch UA der f.'puienföraigen Ventilkörperanordnung 110 trügt auf seiner Oberseite einen mgförmigen Veatildichtungskörper 113, der unter de ^ej>annt!.ng eier Schraubenfeder IiQ normalerweief: in Bezug auf die V-jw.tilcffaung 82 in fest geschlossener Lage gehalten wird, wie öi.;, in Figur 1 ge-

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zeigt ist. Der Ringflansch 114, der Ventildiehtungskörper 118 und die Öffnung 82 bilden gemeinsam das im obigen als Ventil 101 bezeichnete Druckentlastungs- oder Druckentspannungeventil.

Der untere Teil des Ventilstössels 102 erstreckt sich in einem Gleitsitz senkrecht durch eine Öffnung, die sich aus einem Öffnungsabschnitt 124 und einem benachbarten, umgekehrt * konischen Ventilsitz 122 zusammensetzt, die durch die Mitte der Grundplatte 10 verlaufen und mit dem oberen Teil des in der Grundplatte befindlichen Hohlraums 24 in Verbindung stehen. Zwischen dem Ventilstössel 102 und der umgebenden Wandung der Öffnung 124 und des umgekehrt konischen Ventilsitzes 122 befindet sich ein Hingspalt 123, der normalerweise als Druckmittelverbindungskanal zwischen dem Grundplattenhohlraum 24 und dem inneren Kammerteil 84 innerhalb der Balganordnung 56 dient. Der untere, ringförmige Ventilflansch 106 trägt auf seiner Oberseite einen ringförmigen Vetildichtungskörper 120, der so geformt ist, daß er auf dem benachbarten, umgebenden, kegelstumpfförmigen Ventilsitz 122 in der Grundplatte 10 aufsitzt und ein ganz allgemein bei 125 gezeigtes Eintrittsdrucksteuerventil bildet, das unter gewissen Bedingungen, wie sie im folgenden näher beschrieben werden, den durch den Ringspalt 123 führenden Verbindungskanal schließen kann.

Von dem unteren Ende des Ventilstössels 102, unterhalb des obengenannten Ventilflansches 106, erstreckt sich ein axial verlaufender Halterungszapfen 126, an dem mit der Schraube 128

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das eine Ende einer elastischen Antriebskette I30 angebracht ist, deren anderes Ende mit der Schraube I32 an dem kreisförmigen Bandabschnitt eines Meßantriebssektors 134 befestigt ist, den der Grundplattenhohlraum 24 enthält. Der Meßantriebssektor 134 steht durch eine Kopfschraube 139 mit dem inneren Ende einer Meßantriebswelle I36 in Antriebsverbindung, die sich seitlich von dem Grundplattenhohlraum durch eine geeignete Dichtungspackung I38 aus der Grundplatte 10 herauserstreckt, wie dies am besten aus Figur ersichtlich ist.

In den äußeren Randteil der Grundplatte 10 treten zwei mit Gewinde versehene Druckleitungsanschlußöffnungen 140 und 142 ein. Die Druckanschlußöffnung 140 steht durch die Leitung 144, den Druckschwankungsdämpfer 146, der im folgenden näher besehrieben wird, und die Leitung 148 mit dem Grundplattenkäfig 25 in Verbindung. Die Druckanschlußöffnung 142 steht durch die Leitung 150, einen Druckschwankungsdämpfer 152 und die Leitung 154, die sich durch die Oberseite 18 der Grund- " platte 10 erstreckt, mit dem obengenannten, äußeren Kammerteil 86 außerhalb der Balganordnung 56 in Verbindung.

Wie aus den Figuren 1,4 und 5 ersichtlich ist, weist jeder der oben erwähnten Druckschwankungsdämpfer 146 und 152 einen ganz allgemein mit I60 bezeichneten, im Durchmesser gestuften, etwa zylindrischen Einsteckstöpselkörper auf. Das obere Ende des Einsteckstöpselkörpers I60 besitzt einen hohlen, zylindrischen Abschnitt l62 mit kleinem Durchmesser,

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in dem sich eine koaxiale Dämpfungsbohrung 164 befindet, die an ihrem oberen und unteren Ende von Strömungsverbindungskanälen 166 und 168 gekreuzt wird. In der Dämpfungsbohrung 164 sitzt ein massiver, zylindrischer Dämpfungskolben 170, der zwischen Grenzen in Längsrichtung hin- und herbeweglich ist. Der Dämpfungskolben 170 weist bezüglich der Länge und des Innendurchmessers der Dämpfungsbohrung 164 eine sorgfältig bestimmte Länge und einen ebenso sorgfältig bestimmten Außendurchmesser auf, so daß zwischen dem Kolben und der Bohrung ein geeigneter, eingeschnürter Ringspalt 172 vorhanden ist, der einen gesteuerten, pulsierenden Strömungsmitteldurchfluß ermöglicht. Beim Einbau des Schwankungsdämpfers 146 kann sich der Dämpfungskolben 70 innerhalb der Dämpfungszylinderbohrung 164 in den von der Bodenfläehe bei 174 des kreuzenden Strömungsverbindungskanals 168 und der Oberseite 176 der Leitung 144 bestimmten Grenzen in axialer Richtung frei hin- und herbewegen.Beim Einbau des Schwankungsdämpfers kann sich der Dämpfungskolben 70 zwischen der nach unten weisenden Ringschulter 178, die an der Verbindung des unteren Endes der Leitung 154 und des oberen Endes des Dämpfungszylinders 162 vorhanden ist, und der Bodenfläehe 174 des kreuzenden Leitungskanals 168 in axialer Richtung frei hin- und herbewegen.

Eine Anzahl in verschiedenen Längen und auf verschiedene Durchmesser abgestufte Dämpfangskolben werden vorzugsweise zum Austausch für die Dämpfungsbohrungen 164 vorgesöien, wodurch

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das Ausmaß der Druelcschwankungsdämpfung in der gewünschten Weise so eingestellt werden kann, daß sich die in verschiedenen Einbausituationen auftretenden Bedingungen erfüllen lassen und die effektive Dämjfungswirkung beider Schwankungsdämpfer I'i6 ausgeglichen werden kann.

Der mittlere Teil des Einsetzstöpselkörpers i6o ist
mit einem Außengewindeabschnitt 180 versehen, dessen Durchmesser in Bezug auf den oberen, zylindrischen Teil 162 des
Dämpfers einen etwas größeren Durchmesser aufweist, wodurch dieser Mittelteil eine schnell lösbare Gewindeverbindung ™

mit den mit entsprechendem Innengewinde versehenen Dämpferstöpsel Einsetzöffnungen erhält, die sich in der Bodenseite 14 der Grundplatte 10 befinden, wie dies bei 182 und 184 in Figur 1 gezeigt ist. Der mittlere Teil des Dämpferstöpselkörpers l60 ist in axialer Richtung außerhalb neben dem
oben erwähnten Außengewindeabschnitt 180 mit einem glatten, zylinderischen Schaftabschnitt 180 versehen, der in die mit einem entsprechenden Innendurchmesser ausgerüsteten Eintrittsöffnungsteile 181 und 190 eintreten kann, wie dies in Figur i 1 gezeigt ist. Der Schaftteil 186 jedes Einsteckstöpselkörpers l60 weist eine Ringnut 192 auf, die eine O-Ringdichtung enthält, welche zwischen dem Stöpselkörper l60 und der Grundplatte 10 eine strömungsmitteldichte Abdichtung
schafft.

Das untere Ende des Stöpselkörpers l6o ist vorzugsweise mit einem außen gerändelten, zylindrischen Handgriffteil relativ großen Außendurchmessers ausgerüstet, der dazu dient, das Einsetzen und das Herausnehmen des Stöpselkörpers IbO der

1 ο 9 δ h π / π ? ι a

Druckschwankungsdämpfer 146 und 152 in ihre bzw. aus ihren entsprechenden Dämpfungseinstecköffnungen 182 und 184 in der Grundplatte 10 zu erleichtern.

Die Grundplatte 10 ist an ihrem äußeren Rand mit zwei sich nach außen erstreckenden Ansätzen versehen, wie sie bei 198 und 200 in Figur 2 gezeigt sind, in denen sich Innengewinde besitzende Sacklöcher 202 und 204 befinden, die zur Aufnahme der Bolzen oder Maschinenschrauben 203 und 205 dienen, mit denen ein bei 207 nur bruchstUckhaft gezeigtes Gehäuse eines Anzeigegerätes oder eines Schreibers oder one ähnliche nicht dargestellte Vorrichtung befestigt werden kann, die mit der Meßgeräteantriebswelle 136 gekoppelt und von dieser angetrieben werden soll.

Unter gewöhnlichen und normalen Betriebsbedingungen werden die beiden veränderlichen Drucksignale, beispielsweise solche Signale, wie sie durch geeignete Einrichtungen von einer Blende oder einem Venturirohr der Strömungsmittelmeßvorrichtung abgegeben werden, deren Druckdifferenzwerte mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gerätes festgestellt werden sollen, durch geeignete Rohrleitungen, die mit den Druckansehlußöffnungen 140 und 142 in der Grundplatte 10 in Verbindung stehen, herangeführt. Normalerweise werden die Drucksignale, die den höchsten Durchschnittsdruck darstellen, in die Druckanschlußöffnung 140 eingeleitet, während die Drucksignale, die den tieferen üurchschnittsdruck darstellen, der Druckanschlußöffnung 142 aufgegeben werden, obgleich auch die umgekehrte

10 9 8 U 5 / Π -1 1 R

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Anordnung möglich ist und unter gewissen Betriebsbedingungen vorgenommen wird.

Es wird angenommen, daß die höheren Drücke der Druckanschlußöffnung 140 zugeführt werden. Diese Drücke werden durch die Leitung 144, den Ringspalt 172, der zwischen der Dämpfungsbohrung 164 und dem Dämpfungskolben 170 vorhanden ist, dem Druckschwankungsdämpfer 146 und schließlich durch die Leitung 148 in den Grundplattenhohlraum 24 geleitet. Von dem Grundplattenhohlraum 24 aus werden die Drücke normalerweise durch das oben beschriebene, normalerweise offene Druckeinlaßsteuerventil 125 und darauf durch den Ringspalt 123 zwischen dem Ventilstössel 102 und der umgebenden Wandung der Öffnung 124 in den inneren Kammerteil 84 innerhalb der Balganordnung 56 abgegeben.

Wenn die tieferen Strömungsmitteldrücke der Druckanschlußöffnung 142 zugeführt werden, dann werden diese Drücke durch die Leitung 150, den Ringspalt 172 zwischen der Dämpfungsbohrung 164 und dem Dämpfungskolben 170 des Druckschwankungsdämpfers 152 und dann durch die Leitung 154 mit dem äußeren Kammerteil 86 innerhalb des Deckels 16 verbunden, der sich außerhalb der Balganordnung 56 befindet. Die auf diese Weise auf die Balganordnung 56 zur Einwirkung gelangenden Druckdifferenzen haben normalerweise zur Folge, wenn die auf die Anschlußöffnung 140 wirkenden Drücke höher sind als die auf die Anschlußöffnung 142 wirkenden, daß sich die Balganordnung ausdehnt oder verlängert wodurch die Balgverschlußplatte

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eine entsprechende Aufwärtsbewegung in Bezug auf die Grundplatte 10 ausführt. Eine solche Ausdehnung der Balganordnung 56 und Aufwärtsbewegung der Balgverschlußplatte so wird durch die Schraubenfeder 119 übertragen und verursacht eine entsprechende Durchbiegung des Mittelteils 97 der Flachfeder 94t nach oben, bis die dieser Bewegung entgegengesetzt gerichtete Abwärtskraft der Feder 97 und die von dem Balg ausgeübte Aufwärtskraft den Gleichgewichtszustand erreichen. Die anfängliche statische Druckkraft der Schraubenfeder 119 ist normalerweise erheblich größer als die durch die Feder von der Verschlußplatte 80 auf den Mittelteil 97 der Flachfeder 9^ übertragene Druckkraft, so daß das Bewegungeventil 101, das den ringförmigen Ventildichtungskörper 118 aufweist, bezüglich der VentHoffnung 82 geschlossen bleibt, wodurch der Ventilstössel 102 unter derartigen normalen Bedingungen exakt der senkrechten Bewegung der Balgversehlußplatte 80 folgt. Die sich somit ergebende senkrechte Bewegung der Balgverschlußplatte 80 wird deshalb durch die Schraubenfeder 119 auf den Mittelteil 97 der Flachfeder 94 übertragen und darauf durch den Ventilstössel 102 und den am unteren Ende befindlichen Befestigungszapfen 126 auf das befestigte Ende der elastischen Antriebskette 130, wodurch dem Antriebssektor 134 eine entsprechende Drehbewegung erteilt wird, die ihrerseits wieder auf die Meßgeräteantriebswelle 136 übertragen wird. Mit Hilfe einer nicht gezeigten Torsionsspannfeder, die zwischen der Meßgeräteantriebswelle 13t> und der Grundplatte

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wirkt, wird auf die Antriebswelle I36 eine geeignete Torsionskraft ausgeübt, die die elastische Antriebskette I30 jederzeit unter Spannung hält, wodurch jeglicher Bewegungsverlust oder Schlupf verhindert wird.

Die Betriebsweise der Schutzvorrichtung für das Gerät ist wie folgt: Wenn durch die Anschlußöffnung 142 in Bezug auf den durch die Anschlußöffnung 140 eingeleiteten Druck ein zu hoher Druck einwirkt, so wird dieser hohe Druck in den äußeren Kammerteil 86, außerhalb der Balganordnung 56 f abgeleitet, während der niedrigere Druck in dem inneren Kammerteil 84, in die Balganordnung 56 geleitet wird, so daß sieh die Balganordnung 56 selbst in eine vollständig zusammengefaltete Stellung zusammenzieht, die etwa der in Figur 3b gezeigten entspricht. Unter dieser Bedingung werden alle Falten 60 des Metallbalgkörpers 5ö ganz dicht übereinanderliegend zusammengepreßt, so daß sie sich untereinander abstützen, wobei die Verschlußplatte 80 so liegt, daß sie auf der Oberseite 90 des ringförmigen Anschlagkörpers 88 aufsitzt und von dieses abgestützt wird. In einer derartigen völlig zusammengedrückten Stellung tragen sich die Falten des Metallbalgkörpers y8 aufgrund Hirer oben beschriebenen Formgebung und aufgrund der Tatsache, daß sie übereinanderliegend miteinander in gleichmäßiger Berührung stehen, in ausreichendem Maße untereinander selbst, so daß sie von außen einwirkenden Drücken widerstehen, die in hohem Maße die Werte Ubei si«; i gf»n, welche zu einer dauernden Verformung und Beschädigung der konventionell fi,<»haut«n Bairo führen würden.

BAD ORIGINAL

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Für den Fall, daß sich ein derartiger Druckaufbau eines solchen Außendruckes relativ zu dem Innendruck der vollständig zusammengefalteten BaIganordnung 56 fortsetzt,könnte der dadurch einstellende, resultierende Differenzdruck der auf die offene Fläche der Oberseite des Ventildichtungskörpers 118 und des Ringflansches 114 des Entlastungsventils 101 einwirkt, eventuell so groß werden, daß er die statische Spannung der Schraubenfeder 119 überwindet, sowie die von der Flachfeder 94 ausgeübte Gegenkraft und zu einem Aufspringen des Ventils 101 führt, wobei die Öffnungsbewegung so groß ist, daß der überschüssige Druck von außen in das Innere der Balganordnung 56 abgelassen wird.

Wenn jedoch auf die Druckanschlußöffnung 140 ein im Vergleich zu dem auf der AnschlußöXfnung 142 lastenden Druck übermässig starker Druck einwirkt, so wird dieser hohe Druck in den Grundplattenhohlraum 24 geleitet, von wo aus er anfänglich durch das Eintrittsdrucksteuerventil 125 und durch den Ringraum zwischen dem Ventilstössel 102 und der umgebenden Wandung der Öffnung 124 in den inneren Kammerteil 84 innerhalb der Balganordnung 56 geleitet wird, wo er eine Ausdehnung der Balganordnung 56 hervorruft, die eine Bewegung der Verschlußplatte 80 und der mit dieser verbundenen Ventilanordnung 100, einschließlich des Ventilstössels 102 bezüglich der Grundplatte 10 nach oben bewirkt· Wenn die sich somit ergebende Aufwärtsbewegung der Verschlußplatte 80 eine vorbestimate Grenze erreicht, die unter derjenigen liegt, die eine ständige Verformung und Beschädigung des Balgkörpers 58

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verursacht, dann wird das Eintrittsdrucksteuerventil 125 durch den Ventilstössel 102 in seine geschlossene Lage geschoben, wodurch die weitere Übertragung dieses Druckes von dem Grundplattenhohlraum 24 in den inneren Kammerteil 8h innerhalb der Balganordnung 56 unterbrochen und damit auch eine weitere Druckzufuhr in die Balganordnung 56 verhindert wird. Dadurch wird normalerweise eine weitere Ausdehnung des Balgkörpers 58 über die obengenannte festgelegte Grenze hinaus gestoppt.

Sollte sich jed»ch der auf diese Weise in der Balganordnung 56 durch das Schließen des Eintrittsdrucksteuerventils 125 eingeschlossene Strömungsmitteldruck aus irgendeinem Grunde, beispielsweise durch einen nachfolgenden Temperaturanstieg, weiter erhöhen, dann würde ein derartiger Druckanstieg innerhalb des Balgs auf die verhältnismässig große Fläche der ringförmigen Verschlußplatte 80 einwirken, was zur Folge haben würde, daß sich die Balgverschlußplatte 80 in Bezug auf die Grundplatte 10 um eine geringe zusätzliche ' Strecke nach oben bewegen würde. Da das Eintrittsdrucksteuerventil 125 vorher geschlossen wurde und eine weitere Aufwärtsbewegung des Ventilstössels 102 und des Ventildichtungskörpers 118 aufgrund dieser Maßnahme verhindert wird, wird durch eine derartige zusätzliche Aufwärtsbewegung der Verschlußplatte 80 eine axiale Zusammendrückung der Schraubenfeder 119 bewirkt, die groß genug ist, um der Verschlußplatte 80 zu ermöglichen, durch Aufwärtsbewegung außer Dichtungs-

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berührung mit dem auf diese Weise zurückgehaltenen, ringförmigen Ventildiehtungskörper 118 zu kommen, wodurch sich das Entlastungsventil 101 ausreichend weit öffnet, um eine Entspannung des Drucks aus dem Balg nach außen zu ermöglichen, die so groß ist, daß sie den Differenzdruck und die sich daraus ergebende maximale Ausdehnung des Balgs begrenzt. Da die wirksame Fläche der Balgverschlußplatte im Vergleich zu der wirksamen Fläche des Entlastungsventils 101 verhältnismäßig groß ist, reicht schon ein sehr geringer weiterer Druckanstieg in der Balganordnung relativ zu dem Außendruck nach dem Schließen des Eintrittsdrucksteuerventils 125 aus, um die Schraubenfeder 119 so weit zusammenzudrücken, daß sie die Öffnung des Entlastungsventils 101 in der oben beschriebenen Weise bewirkt. Aufgrund der oben erwähnten verhältnismäßig großen Fläche der Verschlußplatte 80 kann die Spannung der Schraubenfeder 119 verhältnismässig groß gemacht werden, so daß sie ausreicht, um das Entlastungsventil 101 unter allen normalen Bedingungen fest geschlossen zu halten, so daß das Ventil nicht undicht ist. Gleichzeitig reicht schon, wie oben erwähnt wurde, ein sehr geringer Anstieg des auf die verhältnismäßig große Fläche der Versehlußplatte 80 einwirkenden Differenzdrucks in Balgausdehnungsrichtung aus, um die verhältnismässig große Schließkraft der Schraubenfeder 119 zu überwinden und das Entlastungsventil 101 zu öffnen.

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Es wird darauf hingewiesen, daß ein bedeutendes Merkmal des Erfindungsgegenstandes darin zu sehen ist, daß das Entlastungsventil 101 so gebaut und angeordnet ist, und daß die wirksame Fläche der ringförmigen Verschlußplatte 80 in Bezug auf die wirksame Fläche des Ventilflansches 114 innerhalb des ringförmigen Dichtungskörpers 118 so ausgelegt ist, daß das Entspannungsventil, sobald ein bezogen auf den auf der Außenseite des Balgs wirkenden Druck zu hoher Druck im Inneren des Balgs in Balgausdehnungsrichtung wirkt, veranlaßt wird, sich aufgrund des Differenzdrucks zu öffnen, der auf einer verhältnismässig großen Fläche, nämlich der Fläche der ringförmigen Verschlußplatte 80, wirkt. Wenn jedoch auf der Außenseite des Balgs ein im Vergleich zur Innenseite zu starker Druck vorhanden ist, der in einer Richtung wirkt, in der der Balg zusammengedrückt wird, dann wird das Entlastungsventil durch den Differenzdruck geöffnet, der auf eine viel kleinere Fläche wirkt, nämlich auf die Fläche des Ventilflansches 114 innerhalb des ringförmigen \ Ventilkörpers 118.

Wenn deshalb ein Differenzdruck in Balgausdehnungsrichtung auftritt, - dies ist die Richtung, in der die sich selbst stutzenden oder tragenden Bälge, wie sie beim Erfindungsgegenstand benutzt werden, in Bezug auf Beschädigungen am empfindlichsten sind, - dann reicht bereits eine sehr geringe weitere Steigerung des Differenzdrucks, der auf einer verhältnismässig großen Wirkungsfläche der ringförmigen Balgverschlußplatte

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lastet, Über eine festgesetzte Grenze hinaus aus, um die Kraft auszuüben, die zur Öffnung des Entlastungsventils erforderlich ist, ohne daß Gefahr besteht, daß der Balg beschädigt wird, wodurch der Balg von einem derartigen Differenzdruck entlastet wird, der gefährlich werden könnte. Wenn jedoch in der Richtung in der der Balg zusammengedrückt wird, ein Differenzdruck auftritt, der ausreicht, um den Balg in der oben beschriebenen Weise vollständig in seine selbststutzende Lage zusammenzudrücken, dann wird der Balg dadurch befähigt, eine erhebliche weitere Vergrößerung des Differenzdrucks in der Stauchungsrichtung auszuhalten, die an den relativ großen Differenzdruck herankommt, der zur Belastung der verhältnismässig kleinen Wirkungsfläche des Entlastungsventils erforderlich ist, um die gewünschte Kraft zur Öffnung des Entlastungsventils unter der letztgenannten Bedingung aufzubringen.

Ein weiteres bedeutendes Merkmal des Erfindungsgegenstandes ist deshalb in der Verwendung der Balgkonstruktion, die selbststützend.ausgebildet ist, wenn der Balg in der oben beschriebenen Weise vollständig zusammengefaltet ist, zusammen mit der beschriebenen Bauweise des Druckentlastungsventilmechanismus zu sehen. Diese Kombination ermöglicht eine automatische Begrenzung der Ausdehnung des Balgs auf einen vorbestimmten Wert.

Einzelbalgdifferenzdruckfühler der oben beschriebenen Art, bei denen der Balg entweder das Strömungsmittel enthält oder nicht enthält, von dem die Differenzdrucke gemessen werden sollen,

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sei es eine Flüssigkeit oder im Gegensatz zu den im obigen beschriebenen flüssigkeitsgefüllten Typen ein Gas, weisen hohe Empfindlichkeiten und sehr kurze Reaktionszeiten auf und folgen deshalb genau und zuverlässig jeder Schwankung bezüglich der auf sie einwirkenden Differenzdruckstösse.

Eine derartige Empfindlichkeit ist gewöhnlich erwünscht. Wo jedoch ein solcher empfindlicher Druckfühler an einen Fluß- oder Strömungsschreiber angeschlossen ist, hat die sich ergebende plötzliche Bewegung der Feder oder des Schreibstiftes, wenn dieser derartigen Druckschwankungen folgt, oft eine verwischte, unleserliche, graphische Aufnahme zur Folge, die in der Technik gemeinhin als "gemaltes" Diagramm bezeichnet wird. Unter derartigen Bedingungen muß deshalb eine geeignete Vorrichtung zur Dämpfung und Ausglättung der Drucksigna lschwankungen vorgesehen werden, die durch die Druckanschlüsse auf die druckempfindliche Vorrichtung einwirkt, um die aufgenommene Linie entsprechend zu glätten und dadurch diese unerwünschten, oben geschilderten Aufnahmewirkungen zu vermeiden.

Es ist bekannt, daß in den Fällen, in denen βtrömungsverengende Dämpfungsvorrichtungen in Verbindung mit einer Differenzdruckmeßvorrichtung der oben beschriebenen Art verwendet werden, sowohl in der Hochdruck- als auch der Niederdruckanschlußöffnung der Druckmeßvorrichtung eine Einrichtung zur Beschränkung der Druckschwankung vorgesehen werden muß.

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Eine derartige Einrichtung zur Beschränkung der Druckschwankung muß ganz genau dasselbe Maß an Dämpfung bewirken, wenn sich nicht grobe Ungenauigkeiten in der Differenzdruckmessung einstellen sollen, die in .der Technik als "Aufschaukeln" des Meßgerätes bekannt sind.

Ein Vorteil der hier beschriebenen Dämpfungsvorrichtung besteht darin, daß zwischen der Bohrung 164 des Dämpfungszylinders 162 und dem Außendurchmesser des Dämpfungskolbens 170 ein verengter Ringspalt 172 vorgesehen ist, durch den die Druckstosse wandern. Bei der hier beschriebenen Dämpfungsvorrichtung lassen sich besser als bei den bekannten, bisher benutzten Dämpfungsvorrichtungen diese wesentlichen Abmessungen bestimmen und aneinander anpassen oder einstellen, um im wesentlichen identische Einschniirungs- und Dämpfungseffekte in den beiden Dämpfungsvorrichtungen 146 und 152 hervorzurufen und aufrechtzuerhalten, wie dies verlangt wird. Venn die Drucksignale in ihrer Stärke schwanken, so werden die Dämpfungskolben 170 veranlaßt, sich in ihren Dämpfungsbohrungen ±64 leicht hin- und herzubewegen, wodurch eine ständige Reinigungswirkung hervorgerufen wird, die das Aufbauen oder Hängenbleiben irgendwelcher Partikelchen oder anderer Verunreinigungen verhindert, die sonst zur Verstopfung des Wirkungsquerschnitts der Ringspalten 172 oder zur Veränderung der Arbeitsweise dieser Ringspalten führen wüden.

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Bei der Wartung einer druckempfindlichen Vonichtung der oben beschriebenen Art müssen häufig die Eichung dieser Vorrichtung, des an sie angeschlossenen Aufnahmegerätes und die Einstellung der Signaldruckschwankungsdämpfer überprüft werden. Für derartige Überprüfungen müssen die Schwankungsdämpfer entfernt werden. Ein Vorteil der im obigen beschriebenen Konstruktion und des Aufbaus der Druckdämpfungsvorrichtung besteht darin, daß die D_ruckdämpfungskbrper leicht und schnell Λ von der Unterseite der Grundplatte 10 entfernt werden können, ohne daß irgendwelche äußeren Druckverbindungen oder mechanischen Einrichtungen innerhalb der Druckmeßvorrichtung unterbrochen oder gestört werden müssen. In ähnlicher Weise läßt sich der Deckel 16 leicht und schnell von der Oberseite der Grundplatte 10 entfernen, wodurch im wesentlichen der ganze DruckmeßmechanisMUs freigelegt wird, ohne daß eine Störung des Mechanismus oder irgendeiner Druckverbindung erfolgt. Die Reparatur oder Erneuerung des Balgelements, wenn immer sie erforderlich ist, läßt sich dann im Betrieb mit Hilfe einfacher Werkzeuge und ohne Auseinanderbau des Druckmeßmechanismus auf einfache Weise durchführen.

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Claims

PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. MARTI N LI CHT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Dr. REINHOLD SCHMIDT

β MÖNCHEN 2 · THERESiENSTRAssE 33 Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXELHANSMANN

16S8135 DipL-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

KINGMANN-WHITE.INC. ty

München,den 18. Januar 1968 PLACENTIA.CALIPORNIA

SOUTH MELROSE 653 Ihr Zeichen Unser Zeichen /

V.St.A.

Patentanmeldung; Differenzdruckmeßvorriohtung

Patente n_s_g r U c_h_e

i. Differenzdruckmeßvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10,16), das eine normalerweise geschlossene Kammer (20) bildet; eine in der Kammer (20) gelagerte Balgvorrichtung (6o), deren stationäres Ende (6k) unbeweglich in dem Gehäuse (10,16) fest gehaltert ist und deren bewegliches Ende (62) von einem Verschlußkörper (80) verschlossen ist, die sich zusammen mit dem Ende in der Kammer (20) zwischen einer gestreckten und einer zusammengefalteten Lage der Balgvorrichtung (60) aufgrund von auf dieses Ende einwirkenden Differenzdruckschwankungen bewegen, wobei die Balgvorrichtung (60) und der VerschluDkörper (80) die Kammer (20) in getrennte, innere und äußere, geschlossene Kemmerabschnitte (84,86) teilen,

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hanimann, Dipl.-Phyi. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 ■ Telefon ι Μ1202 · Teleflramm-Adresse. UpaHi / MOnthen

Bankverbindungen: Deutsch· Bank AG, Filial· MfinchM, Dep.-Katse Vlkhialianmarkt, Könte-Nr. 70/30*3» Bayer. Vereinibank München, Zweigst. Oikar-von-Mlller-Pllng, Kto.-Nr. 112 495 · PostscheaV-Kontoi Manchen Nr. 143397

OppenauerBOro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

die ait der Innen- bzw. der Außenseite der Balgvorrichtung (60) in Verbindung stehen; eine Vorrichtung (82) zur Verbindung der inneren und äußeren Kammerabschnitte (84,36), ua derartige Differenzdrucke auf die Balgvorrichtung (60) auszuüben; einen sich durch den Verschlußkörper (80) zwischen der Innen- und der Außenseite der Balgvorrichtung (60) erstreckenden Durchgang (82); ein erstes, normalerweise geschlossenes, Einwegöffnungsventil (lOl) zum Öffnen und λ Schließen des Durchgangs (82), das so angeordnet ist, daß es den Differenzdrücken eine wirksame Fläche aussetzt, die in Bezug auf die den Differenzdrticken ausgesetzte wirksame Fläche des Verschlußkörpers (80) klein ist; und ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (101) mit einer Vorrichtung (94,119) zu seiner Öffnung unter der Einwirkung einer ersten Druckdifferenz versehen ist, die auf der wirksamen Fläche des Verschlußkörpers (80) in einer Richtung lastet, in der die Balgvorrichtung (60) gedehnt wird, wobei die Vorrichtung (94,119) auch zur Öffnung des Ventils (lOl) ' aufgrund einer zweiten Druckdifferenz dient, die auf die wirksame Fläche des Ventils in einer die Balgvorrichtung (60) zusammendrückenden Richtung einwirkt, wobei die in einer die Balgvorrichtung (60) dehnenden Richtung zur Öffnung des Ventils (101) benötigte erste Druckdifferenz kleiner ist al» die zweit· Druckdifferenz in einer die Balgvorrichtung (60) zusammendrückenden Richtung.

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Vt

2. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Verbindung der inneren und äußeren Kammerabschnitte (84,86) eine erste Leitung (154) und eine zweite Leitung (144) aufweisen, die in das Gehäuse (10,16) führen und aus de* Gehäuseinneren in entsprechender Weise zu den inneren und äußeren Kamaerabschnitten (84,86), durch die solche Differenzdrucke auf die Balgvorrichtung (6o) einwirken; daß das Ventil (101) so angeordnet ist und eine solche den Differenzdriicken ausgesetzte wirksame Fläche aufweist, daß es durch einen auf die Innenseite der Balganordnung (6o) einwirkenden Druck in Richtung auf seine normalerweise geschlossene Stellung bewegbar ist und daß es durch einen auf die Außenseite der Balgvorrichtung (60*) einwirkenden Druck in Richtung auf seine normalerweise offene Stellung bewegbar ist; daß sich das Ventil (101) zusammen «it de« Verschlußkörper (80) bewegt, während es sich in einer solchen geschlossenen Stellung f befindet; daß ferner ein zweites, normalerweise offenes Ventil (125) in dem Gehäuse (lO,l6) angeordnet ist, das die erste Leitung (144) mit den inneren Kammerabscbitt (84) verbindet, wenn es geöffnet ist bzw, diese Leitung von dem Kammerabschnitt trennt, wenn es geschlossen ist; daß das erste Ventil (101) und das zweite Ventil (125) durch eine Kupplung (102) miteinander verbunden sind, um das zweite Ventil nach Ausführung der Bewegung des ersten Ventils zusammen mit dem Verschlußkörper (80) in einer bestimmten Entfernung von dem Gehäuse (lO,i6) in einer die Balgvorrichtung (60) dehnenden

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IS

Richtung zu schließen und eine solche Bewegung des ersten Ventils (iOi) auf eine bestimmte Entfernung zu begrenzen, wodurch sich das erste Ventil (IOi) öffnet, wenn sich der Verschlußkörper (80) über diese festgelegte Entfernung hinausbewegt; und daß eine zweite Kupplungsvorrichtung (134) vorhanden ist, die mit dem ersten Ventil (101) fest verbunden ist, um von dem Ventil eine Bewegung durch das Gehäuse (10,16) nach außen zu übertragen, die in einer bestimmten λ

Beziehung zu der Bewegung des ersten Ventils steht.

3. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (lOl) durch eine federnde Vorrichtung (119) in Richtung auf die normalerweise geschlossene Stellung gedrückt wird.

4. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (125) ein Einwegöffnungsventil ist, das eine wirksame Fläche aufweist, die den in dem inneren Kammerabschnitt (84) und der ersten Leitung (144) herrschenden Drücken ausgesetzt ist, so daß es im geschlossenen Zustand durch diese Drücke belastet ist und geschlossen bleibt, wenn der in der ersten Leitung (144) herrschende Druck größer ist als der auf die Innenseite der Balgvorrichtung (60) einwirkende Druck und daß das zweite Ventil (125) geöffnet wird, sobald der auf die Innenseite der Balgvorrichtung (6o) einwirkende Druck größer ist als der in der ersten Leitung (144) herrschende Druck.

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5. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche des zweiten Ventils (125) wesentlich kleiner ist als die wirksame Fläche des ersten Ventils (101).

6. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungseinrichtung einen steifen Stempel (102) aufweist, der das erste Ventil (101) fest mit dem zweiten (125) verbindet.

7. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungseinrichtung (134) eine Vorrichtung (I36) enthält, die mit dem zweiten Ventil in Verbindung steht und durch die Bewegung dieses Ventils angetrieben wird.

8. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (101) mit dem Gehäuse (10,16) durch eine federnde Stützvorrichtung (9^) verbunden ist, die das erste Ventil (lOl) bei seiner Bewegung relativ zu dem Gehäuse (10,16) führt und haltert, und daß die Stützvorrichtung (9¹O und der Verschlußkörper (80) mit einer Feder (119) in Verbindung stehen, die normalerweise das erste Ventil (101) in Richtung auf seine geschlossene Stellung drückt.

9· Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Stützvorrichtung aus einem im wesentlichen flachen, etwa scheibenförmigen Spiralfederkörper (94) besteht, dessen Umfangsteil (99) in einem fest-

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liegenden Abstand von der Grundplatte (lO) und im wesentlichen koaxial zu der Balgvorrichtung (60) durch Stützen (72) fest gehaltert ist und dessen Mittelteil durch Halterungen (116, 117) fest *it dem ersten Ventil (lOi) verbunden ist.

10. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Balgvorrichtung (6o) eine einzelne Balganordnung (56) ist, die mehrere, koaxiale, ringförmige, an den Enden miteinander verbundene Falten (6o) besitzt, die -so geformt sind, daß sie ineinandersohachtelbar sind und dabei untereinander in gleichmässiger Berührung stehen, wenn die Balganordnung (56) sich selbsttragend erhöhten Außendrücken widersteht, ohne sich dabei bleibend zu verformen.

11. Oifferenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10,16) aus einer Grundplatte (lO) und einem gewölbten Deckel (16) besteht, der abnehmbar auf der Oberseite der Grundplatte (10) befestigt ist, wodurch die normalerweise geschlossene Kammer (20) gebildet wird;

daß sich in der Grundplatte (lO) ein geschlossener Hohlraum i

(24) befindet; daß in der Grundplatte (lO) eine Ventilöffnung (123) vorhanden ist, die den Hohlraum (24) und den inneren Kammerabschnitt (84) miteinander verbindet; daß in dem Hohlraum (24) ein erstes, normalerweise offenes Ventil (125) sitzt, das zwischen Stellungen beweglich ist, in denen die öffnung (123) g«Sffnet bzw. geschlossen ist; daß zu den mit dem inneren und 4«b Keßeren Kammerebeohnitt (8%,86) in Verbindung stehenden Blmritmtttmf·» ein· «ret· «nd eine »weite Aaeehlaiiffamni (140,148)

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in der Grundplatte (ίο) gehören, daß eine erste in der Grundplatte (lO) vorhandene Leitung (154) die erste Anschluß-Öffnung (142) Mit de* äußeren Kauerabschnitt (86) verbindet; daß eine zweite in der Grundplatte.(IO) vorhandene Leitung (±44) die zweite AnschluQöffnung (140) sit dem Hohlraue (24) verbindet, wodurch die DifferenzdrUcke über die erste Leitung (154) und die zweite Leitung (144), den Hohlraum (24) und t die öffnung (123) auf die Balgvorrichtung (6o) zur Einwirkung gelangen können; daß sich durch die Ventilöffnung (123) eine Kupplungsvorrichtung (102,110) erstreckt, die das erste Ventil (101) und das zweite Ventil (125) zur gleichzeitigen Bewegung fest Miteinander verbindet, um das erste Ventil (101) in eine geschlossene Stellung zu bringen, nachdeM sich das zweite Ventil (125) zusaMMen Mit deM beweglichen Ende (62) der Balgvorrichtung (60) in eine die Balgvorrichtung streckende Richtung bis zu einer bestiMMten Entfernung von der Grundplatte(lO) bewegt hat, und um das zweite Ventil (125) zu schließen, wenn sich das bewegliche Ende (62) der Balgvorrichtung (6o) über diese festgesetzte Entfernung in einer die BaIgvonLchtung dehnenden Richtung hinautb«wegt.

12. DifferenzdruckMeßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksaMO Fläche des beweglichen Endes (62) der Balgvorrichtung (6o) erheblich größer ist als die wirksaMe Fläche des Ventils (125)·

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13· Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Ventil (125) in dem Hohlraum (24) eine Vorrichtung (130,136) angeschlossen ist, mit der eine Bewegung, die in einem bestimmten Zusammenhang mit der Bewegung des Ventils (125) steht, durch die Grundplatte (10) nach außen Übertragbar ist.

14. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindungsöffnung (142, 140) so geformt sind, daß sie am Randteil der Grundplatte (iO) in die Grundplatte eintreten.

15. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgvonichtung (60) eine einzelne Balganordnung (56) ist, die aus mehreren koaxialen, ringförmigen, von Ende zu Ende verbundenen Falten (60) besteht, die so geformt sind, daß sie sich Ubereinanderschachteln lassen und in gleichmässiger Berührung miteinander stehen, wenn sich die Balganordnung in ihrer vollständig zusammengefalteten Lage befindet, wodurch die Balganordnung (65) sich selbstytragen kann, um erhöhten, äußeren Überlastungsdrlicken ohne bleibende Verformung zu widerstehen.

16. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Fläche der Grundplatte (10) innerhalb der Balgvorrichtung (60) eine Stützvorrichtung (88) so angeordnet ist, daß sie mit der Innenseite des beweglichen Endes (62,80) der Balgvorrichtung (60) in abstützender Berührung steht, wenn die Balgvorrichtung sich in ihrer völlig zusammengedrückten Lage befindet.

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17. Differenzdruckmeßvorriehtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundplatte (1O) zwei Strömungsdruckschwankungsdämpfungsvorrichtungen (146,152) vorgesehen sind, von denen die eine (152) mit der ersten Leitung (15^) in der Grundplatte in Reihe geschaltet in Betriebsverbindung steht, während die andere (146) im Betrieb mit der zweiten Leitung (144) in der Grundplatte (1O) in Reihe geschaltet ist.

18. Differenzdruckmeßvorriehtung nach Anspruch 17, dadurch ™ gekennzeichnet, daß die Grundplatte (lO) mit zwei auf ihrer Unterseite in sie einstossenden Öffnungen (182,184) versehen ist, in die sich je eine Drucksehwankungsdämpfungsvorrichtung (146,152) herausnehmbar erstreckt, deren innere Enden mit einer Leitungsverengungseinrichtung (l7O) ausgerüstet sind, die mit einer der ersten und zweiten Leitungen (154,144) in strömungsverengender Verbindung stehen.

19. Differenzdruckmeßvorriehtung nach einem der Ansprüche 1-18, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (lO); einen gewölbten Deckel (l6), der auf der Oberseite der Grundplatte (10) entfernbar befestigt ist und dadurch eine normalerweise geschlossene Kammer (20) bildet; eine in der Kammer (20) befindliche Balgvorrichtung (60), die in der Kammer in der Weise gehaltert ist, daß ihr eines Ende auf der Fläche (64) fest angeordnet Ist, während das andere, normalerweise geschlossene, bewegliche Ende (62,80) in der Kammer zwischen gestreckten und zusammengedrückten Balglagen aufgrund von auf die Balgvorrichtung einwirkenden Differenzdruckschwankungen

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beweglich ist; daß die Balgvorriehtung (6o) die Kammer (20) in getrennte, innere und äußere Kammerabschnitte (84,86) teilt, die sich auf der Innen- bzw. der Außenseite der Balganordnung befinden; daß in der Grundplatte (iO) erste und zweite Anschlußöffnungen (142,140) vorhanden sind; daß eine in der Grundplatte (10) befindliche erste Leitung (154) die erste Anschlußöffnung (142) mit dem äußeren Kammerabschnitt (86) verbindet; daß eine in der Grundplatte (10) befindliche zweite Leitung (144) die zweite Anschlußöffnung (i40) mit dem inneren Kammerabschnitt (84) verbindet; und daß in der Grundplatte zwei Strömungsmitteldruckschwankungsdämpfungsvorrichtungen (146, 152) vorgesehen sind, von denen die eine (152) mit der ersten Leitung (15^) in der Grundplatte in Reihe geschaltet in Betriebsverbindung steht, während die andere (146) mit der in der Grundplatte befindlichen zweiten Leitung (144) in Reihe geschaltet in Betriebsverbindung steht.

20. Differenzdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10) mit zwei (

in die andere Oberfläche (14) der Grundplatte, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, eindringenden Öffnungen (182,184) versehen ist, in die sich je eine Druckschwankungsdämpfungsvorrichtung (146,152) herausnehmbar jerstreckt, deren inneres Ende mit einer den Leitungsquerschnitt verengenden Vorrichtung (170) ausgerüstet ist, die den Strömungsquerschnitt einer der ersten und zweiten Leitungen (154,144) verengt.

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