DE1908633C - Druckmeßvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßvorrichtung Hilfsmeßgerät zur Kompensierung des Einflusses der mit einem Druckmeßgerät, das eine Membran ent- Temperatur angeordnet ist, dessen Spule einen zweihält, die an ihrem Rand an einer Halterung einge- ten Zweig der Brücke bildet, und daß die beiden spannt ist, mit der sie zwei voneinander getrennte Meßgeräte und die Meßbrücke zu einer austausch-Kammern bildet, von denen eine unter einem Bezugs- 5 baren Drucksonde baulich vereinigt sind,
druck steht, während die andere dazu dient, das Gas Vorteilhaft ist es dabei, nach einer weiteren Ausaufzunehmen, dessen Druck gemessen werden soll, führungsform des Gegenstandes der Frfindung, daß wobei zur Messung der Membrandurchbiegung in mindestens ein Teil eines Zweiges der Meßbrücke aus der Kammer, die für das fragliche Gas unzugänglich Kupfer besteht.

ist, ein elektromagnetisches Anzeigegerät vorgesehen io Um die Vorrichtung möglichst vielseitig einsetzen

ist, dessen Spule Zweig einer Meßbrücke ist. zu können, ist es weiterhin vorteilhaft, daß, um

Es gibt zahlreiche Ausführungsformen von Druck- beim Einbau bzw. gegenseitigen Austauschen

meßvorrichtungen. So ist es z. B. bekannt (deutsches der Meßgeräte die Brückenaüsgangsspannung ohne

Gebrauchsmuster 1 799 573), bei einem Membran- Nacheichung auf einen gleichmäßigen Wert einzu-

Vakuummanometer die Membran, deren Durchbie- 15 stellen, die beiden den Speisungsscheitelpunkten ge-

gung ein Maß für den zu messenden Druck darstellt, genüberliegenden Meßknoten der Brücke an einen

mit einem Hall-Generator starr zu verbinden, welcher Spannungsteiler angeschlossen sind, der aus einem

im Feld euus feststehenden Magneten beweglich an- festen Widerstand und einem damit in Reihe liegen-

geordnet ist. den einstellbaren Widerstand besteht, der wiederum

Weiterhin sind z. B. Meßfühler bekannt, bei denen ao aus einem festen Widerstand und einem damit in

eine Membran aus magnetischem Material in einem ' Reihe liegenden weiteren Widerstand besteht, dem

umschlossenen Raum untergebracht ist, den sie in ein einstellbarer Widerstand mit negativem Tempe-

zwei getrennte Kammern unterteilt, wobei in einer raturkoeffizienten parallel geschaltet ist.

der beiden Kammern ein Lezugsdruck und in der In einer weiteren vorzugsweiien Ausführungsform

anderen Kammer der zu messende Druck herrscht 35 kann die neue Druckmeßvorrichtung noch dadurch

und wobei die Membranverschiebung bzw. Durch- gekennzeichnet sein, daß das Hilfsmeßgerät über den

biegung mit Geräten gemessen werden, die das elektromagnetische Anzeigegerät enthaltenen

aus zwei m~'>netischen Kreisen mit je einer Spule Hohlraum in Verbindung steht mit einer Leitung, die

bestehen. Dabei ist auf der einen und auf der anderen zeitweilig an eine Druckquelle angeschlossen werden

Seite der Membran e,n sehi kleiner Luftspalt vorge- 30 kann, um die Nachprüfung der Funktionsfähigkeit

sehen, dessen Veränderungen die Selbstinduktion des Meßgerätes zu gestatten.

lind die magnetische Streuung verändern. Die beiden Schließlich ist es auch noch vorteilhaft, daß die Spulen werden im allgemeinen in einer elektrischen Membran des oder jedes Druckmeßgerätes sich an Brückenschaltung verwendet. Das Gas, dessen Druck ihrer Peripherie auf eine ebene Fläche einer ringman messen will, wird in den Meßraum geleitet, um- 35 förmigen Halterung stützt, die diejenige der beiden spült einen der magnetischen Kreise und füllt also Hohlräume oder Kämmen: in der der schwächste den Luftspalt aus. Ein besonderer Nachteil dieser Druck herrschen soll, begrenzt, wobei der Rand der Meßgeräte besteht allerdings darin, daß man mit Membran und der abgeschrägte gegenüberliegende ihnen Gase mit festen Verunreinigungen, insleson- Rand der ringförmigen Halterung in abdichtender dere magnetischen Verunreinigungen, sowie den 40 Weise miteinander verschweißt sind, wobei die Druck von Gasen bei erhöhter temperatur nicht Schweißnaht in radialer Richtung weit genug von dem fehlerfrei messen kann. Eine solche Druckmeßvor- nützlichen Mittelteil beziehungsweise Meßteil der richtung eignet sich also z. B. nicht für das Messen Membran entfernt ist, um diesen Teil von inneren von Drücken von Gasen, die aus der Verbrennung Belastungen und Spannungen frei zu halten,
einer Treibladung stammen und die aus diesem 45 Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Grunde feste Verunreinigungen sowie eine erhöhte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Temperatur aufweisen. Fig. 1 eine Ansicht der Druckmeßvorrichtur.g im

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Längsschnitt,

Druckmeßvorrichtung zu schaffen, die zuverlässig Fig. 2 eine Tcilansicht eines aber in einer anderen

arbeitet, unempfindlich gegen Schwankungen der 50 Ebene liegenden Längsschnitts der gleichen Meßvor-

Umgebungstemperatur und fähig ist, den Druck von richtung,

Gas bei erhöhter Temperatur und bei Belastung mit Fig. 3 ein Schema der Meßbrücke,

iesten sogar magnetischen Verunreinigungen zu Gemäß Fig. 1 trennt eine kreisförmige Membran 1

tncsscn bzw. zu überwachen, die eine voll- eine Meßkammer 2 von einer Kammer 3, die unter

kommuic Betriebssicherheit gewährleistet und die 55 einem Bezugsdruck steht. Die Membran 1 ist mit

Cs gestattet, das Vorhandensein eines Druckes zu einer ihrer Oberflächen gegen eine kreisringförmige

simulieren, um nicht allein das Funktionieren der ebene Fläche 4a, die Teil einer Zwischenstütze 4 ist,

Druckmeßvorrichtung, sondern auch der Einrichtung, abgestützt. Innerhalb der Stütze 4 ist ein Elektiro-

die sie steuern soll, nachzuprüfen. Weiterhin soll die magnet S untergebracht, der aus einem zentralen

Vorrichtung ohne Gefahr Spitzendriicke aushalten 60 Kern Sa und einem Spulenkopf oder einer Seiten-

könnuii, die ein Vielfaches des Druckes bei normalem wand Sb besteht; der magnetische Kreis zwischen Sa

Bctriubsublauf betragen, wobei sie doch so empfind- und Sb ist mit einem sehr kleinen Luftspalt6 über

lieh sein soll, daß sie Signal gibt, sobald der Druck die Membran 1 geschlossen,

einen Wert erreicht, der nur einen winzigen Bruchteil Eine öffnung Sc verbindet den Raum oberhalb

des Normaldruckes ausmacht. 65 der Innenfläche der Membran 1 mit der Bezugs-

Diese Aufgabe wird bei Vorrichtungen der ein- kammer 3. Eine Spule 7 umgibt den Kern Se. Bin*,

gangs genannten Art crflndungsgemäß dadurch ge- gang und Ausgang der Wicklung 7 sind an Klein-

löst, daß ein zweites identisches Dmckmußgera't als men 8 angeschlossen, die von einer Isolierplatte 9 ge-

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tragen werden. Der Elektromagnet S, der in der das als Stöpsel dienen kann, um das Vakuum bzw.

Bohrung der Stütze 4 untergebracht bzw. justiert ist, einen Unterdruck in der Kammer 3 (Fall nach

ist mittels einer umlaufenden Schweißnaht (hergestellt Fig, 1) aufrechtzuerhalten. Die Ausführungsadern

unter Argon nach einem bekannten Verfahren), der Spulen 7 und 7', die an die Klemmen 8, 14 und 8'

welche entlang der Peripherie der abgeschrägten 5 angeschlossen sind, verlassen die Kammer 3' durch

Ränder der flansohartigen Vorsprünge 5 d, 4 b des radiale öffnungen, etwa die öffnung 11 d, die mit

Elektromagneten und der Stütze verläuft, an der Isolierschutzrohren 16 ausgerüstet sind und in einen

Stütze befestigt. äußeren Raum He münden, der radial durch einen

Die Membran 1 ist an der Stütze 4 mittels einer Aufsteckring 17 begrenzt wird. Der Zwischenraum

Schweißnaht befestigt, welche längs des Randes des io He ist mit einem kaltpolymerisierbarem Harz ausge-

abgeschrägten flanschartigen Vorsprungs 4 b verläuft, füllt, das. die Abdichtung gewährleistet. Eine andere

wobei diese Schweißnaht in radialem Sinne genügend radiale öffnung 11/(Fi g. 2), die in einen Raum Hg

weit von dem nützlichen Mittelteil bzw. Meßabschnitt mündet, gestattet die Anbringung eines Rohres 18,

der Membran entfernt ist, damit dieser Teil bzw. das mit einer Zwinge 18 a ausgerüstet ist, um die

Abschnitt von inneren Belastungen und Spannungen 15 Kammer 3' an eine Druckquelle anzuschließen. Der

freigehalten wird. Eine Gegenplatte 10 mit abge- durch den Ring 17 abgegrenzte Zwischenraum Ug

schrägtem Rand, deren Rolle nachfolgend noch be- ist ausgefüllt mit einem kaltpolymerisierbaren Harz,

schrieben wird, liegt gegen die Außenseite der Mem- das eine Abdichtung gewährleistet. Diese Art der Be-

bran 1 an und wird gleichzeitig angeschweißt. festigung des Rohres 18 /·. t nötig, denn diese Befesti-

Die Stütze 4 ist ihrerseits in ein-m Körper 11 ge- 20 gung kann nur nach dem Verschweißen der flanschlagert, mit dem sie in abdichtender Weise mittels artigen Vorsprünge4e, 11a stattfinden; zu diesem einer Schweißnaht zusammengebaut ist, die entlang Zeitpunkt erlaubt aber das Vorhandensein der Spuden abgeschrägten Rändern der flanschartigen Vor- len 7 und 7' nicht, das Rohr 18 r..ittels der üblichen sprünge 4e, Ha läuft. Der Körper 11 begrenzt die klassischen Schweißverfahren (oderHartlötverfahren) Bezugskammer 3 während eine mit einer Anschluß- 15 am Körper 11 zu befestigen.

zwinge I2n ausgerüstete Schraubkappe 12, die unter Pfeiler 19 tragen eine mit einer gedruckten Schal-

Zwischenlegung einer Dichtung 13 auf den Körper 11 tung versehene Isolierscheibe 20, auf der andere

geschraubt ist, die Meßkammer 2 abschließt. Brückenelemente als die Spulen 7 und T angebracht

Infolge dieser auseinandernehmbaren Form der sind, und weitere Pfeiler 21 verlängern die Pfeiler 19, Apparatur kann die Meßkammer geöffnet und ge- 30 um eine Platte 22 abzustützen, auf der eine elekreinigt werden, wenn das eingeführte Gas sehr mit trische Anschluß-Dose 25 und die Zwinge 18a auffesten Verunreinigungen beladen ist. montiert sind. Eine dünnwandige Haube 23 schließt

Bei einer nicht auseinandernehmbaren Form isi die das Ganze ein.

Dichtung 13 weggelassen und die Abdichtung wird Die Kammer 2' wird von einem Deckel 24 be-

dadurch erhalten, daß man die abgeschrägten, flansch- 35 grenzt, der auf der Gegenplatte 10' abgestützt ist, \vo-

artigcn Vorsprünge Hb, 12b an der Peripherie zu- bei eine kleine Röhre 24a die Ka/nmer2' mit der

saminenschweißt. Außenluft verbindet.

Das Auftreten eines Druckes in der Kammer 2 Int Der ganze Innenraum der Haube 23 ist nach einem

ein Durchbiegen der Membran 1 zur Folge, wodurch bekannten Verfahren mit einem Ummantelungs-

sich der Luftspalt 6 verändert und einerseits die 40 material ausgefüllt.

Permeabilität des magnetischen Kreises und anderer- Die Brücke, die in bekannter Weise zwei Anschluß-

seits die magnetische Streuung abgeändert werden; Scheitelpunkte 26 und 27, die zum Zuführen von

all dieses führt in der mit Wechselstrom gespeisten Wechselstrom 26a, 27a an zwei Klemmen ange-

Spule 7 zu einer Veränderung der Selbstinduktion schlossen sind, und zwei Ausgangsscheitelpunkte oder

und der Impedanz, die eine Funktion des herrschen- 45 -knoten 28 und 29 aufweist, von denen der eine

den Druckes is*. Scheitelpunkt 28 an Masse liegt, ist dadurch gekenn-

Das Messen der Impedanzveränderung geschieht in zeichnet, daß der eine Zweig zwischen 26 und 28

bekannter Weise mittels einer Brückenschaltung, bei durch die Spule 7, und ein anderer Zweig zwischen

der die Spule 7 einen ersten Brückenzweig bildet, 27 und 28 durch die identische Spule T gebildet ist,

wobei Mittel vorgesehen sind, um einerseits die djrci. 50 während ein dritter Zweig zwischen 26 und 28 in

die Drosselspule 7 erzeugte Phasenfolge, andererseits Reihe liegend einen Widerstand 30, einen Widerstand

den Einfluß der Umgebungstemperatur üu kompen- 31 und den Teil 32a eines Widerstandes 32 enthält,

sieren, der nun entweder für die Veränderung des dessen anderer Teil 32b mit einem Widerstand 33 in

Temperaturkoeffizienten des Kupfers oder für die Reihe liegt und damit den vierten Zweig zwischen

Veränderung der magnetischen Permeabilität oder 55 27 und 29 bildet.

die Veränderung des Luftspaltes von Bedeutung ist; Das Verhältnis der Widerstände32a, 32b, unab-

diesc Kompensierungsmittel bestehen aus einem hängig davon ob es veränderbar oder aus zwei festen

Hilfsdruckmeßgerät mit den Bezugszeichen Γ bis 10', Widerstünden aufgebaut ist, gestattet es, den Gleich-

das mit dem Meßgerät mit den Bezugszeichen 1 bis gewichtspunkt der Brücke zu suchen, bei dem die

10 identisch ist. Der Körper 11 ist beiden Einheiten 60 Ausgangsspannung bei Abwesenheit von Druck Null

gemeinsam und die Spule T des Hilfsmeßgerätes ist. Die fempeiaturveriinderungen sind ohne Einfluß

bildet den zweiten Zweig der Brücke. auf den Gleichgewichtspunkt, da der Einfluß auf 7

Die Bezugikammern 3 und 3' sind voneinander durch den Einfluß auf T kompensiert wird,

durch eine Scheidewand Hc getrennt, die abgedich- Im Gegensatz dazu ist in Gegenwart eines cingc-

tctc elektrische. Durchlässe 14 trägt, z. B. mit Glas- 65 führten Druckes die Ausgangsspannung eine lineare

perlen; durch diese Scheidewand führt ein Rohr 15, Funktion des Druckes, deren Winkelkoeffizient oder

das zur Herstellung bzw. Erzeugung eines Bezugs- Spannungsgradient sich geringfügig mit der Tempe-

druckes zur A-dßenseite der Vorrichtung führt oder ratur ändert. Diese Veränderung wird durch den Ein-

fluß der Temperatur auf den Widerstand 31 kompensiert, der aus Kupfer besteht und einen bestimmten Teil des Zweiges 30-31-32α darstellt.

Damit verschiedene Meßgeräte eingebaut werden können, um sich gegenseitig ohne Nacheichung zu ersetzen, ist ein Spannungsteiler vorgesehen, der einen hohen Widerstand 34 in der Ordnung von 10 Kd und einen bei der Montage eingestellten Widerstand enthalt, der in Reihe einen Widerstand 33 und einen Widerstand 36, dem einen Widerstand 37 to mit negativem Temperaturkoeffizienten nebengeschaltet ist, enthält; der Spannungsteiler gestattet es, beim Einbau die Ausgangsspannung an der Klemme 3β zu regeln.

Die integrierten Testmittel werden durch das Kompensierungs-Meßgerät gebildet (Bezugszeichen 1' bis 10')- Es genügt, durch das Rohr 18 einen bekannten Druck in die Kammer 3' hineinzuleiten, um am Ausgang der Brücke die gleiche Wirkung zu erzeugen wie ein in die Kammer 2 hineingeleiteter zu messen- ·ο der Druck, was es erlaubt, die ganze Punktionsfähigkeit global zu überprüfen. Wenn die Zwinge 18a abgeschaltet wird, wird die gesamte Anordnung in Betrieb gesetzt, ohne daß etwas vergessen oder falsch gehandhabt werden kann. »5

Die Gegenplatte 10' ist nötig, um den nützlichen Teil bzw. Meßbereich der Membran 1 im Moment des Versuches abzugrenzen. Dieses zeigt die Notwendigkeit der Platte 10, um eine möglichst vollkommene Bausymmetrie zu sichern, die für eine ausgezeichnete thermische Kompensation bürgt.

Schließlich besteht, wenn man die Kammer 3 evakuiert, die Gefahr, daß die Membran 1 beim Abstützen auf dem Stützkörper 4 zwischen den beiden Ebenen eine Störspannung verheimlicht, die erst anschließend wirksam würde; die radialen Riffelungen gemäß 4/ sind vorgesehen, um dem abzuhelfen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Dnickmeßvorrichtung mit einem Druckmeßgerät, das eine Membran enthält, die an ihrem Rand an einer Halterung eingespannt ist, mit der sie zwei voneinander getrennte Kammern bildet, von denen eine unter einem Bezugsdruck steht, während die andere dazu dient, das Gas aufzunehmen, dessen Druck gemessen werden soll, wobei zur Messung der Membrandurchbiegung in der Kammer, die für das fragliche Gas unzugänglich ist, ein elektromagnetisches Anzeigegerät vorgesehen ist, dessen Spule Zweig einer Meßbrücke ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites identisches Druckmeßgerät als Hilfsgerät (l'-10') zur Kompensierung des Einflusses der Temperatur angeordnet ist, dessen Spule (7') einen zweiten Zweig der Brücke bildet, und daß die beiden Meßgeräte (1-10, Γ-10') und die MeßbrUcke zu einer austauschbaren Drucksonde baulich vereinigt sind.
2. 2. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil eines Zweiges der Meßbrücke aus Kupfer besteht.
3. 3. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Speisungsscheitelpunkten (26, 27) gegenüberliegenden Meßknoten (28, 29) der Brücke an einen Spannungsteiler angeschlossen sind, der aus einem festen Widerstand (34) und einem damit in Reihe liegenden einstellbaren Widerstand besteht, der wiederum aus einem festen Widerstand (35) und einem damit in Reihe liegenden weiteren Widerstand (36) besteht, dem ein einstellbarer Widerstand (37) mit negativem Temperaturkoeffizienten parallelgeschaltet ist.
4. 4. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsmeßgerät {Y-W) über den das elektromagnetische Anzeigegerät enthaltenen Hohlraum (3') in Verbindung steht, mit einer Leitung (18), die zeitweilig an eine Druckquelle angeschlossen werden kann.
5. 5. Druckmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1, 1') d«s oder jedes Druck meßgerätes (1-10, 1'-1C) sich an ihrer Peripherie auf eine ebene Fläche (4a, 4a') einer ringförmigen Halterung stützt, die diejenige der beiden Hohlräume oder Kammern, in der der schwächst·: Druck herrschen soll, begrenzt, wobei der Ran der Membran (1. Y) und der abgeschrägte gegei überliegende Rand der ringförmigen Halterung vabdichtender Weise miteinander verschweißt sin>^: wobei die Schweißnaht in radialer Richtung wi genug von dem nützlichen Mittelteil bzw. Men teil der Membran entfernt ist, um diesen Teil u· inneren Belastungen und Spannungen frei ' halten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen