DE2351588C3 - Meßwertwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Meßwertwandler zur Druckmessung, mit einem aus zwei relativ zueinander verstellbaren Teilen bestehenden Rahmen, mindestens zwei Druckfühlern, deren Endflächen an der Oberfläche eines bei Druckeinwirkung seiner Abmessungen ändernden Körpers anliegen, und einer Schraubeinrichtung zum Verstellen der beiden Rahmenteile.

Ein Meßwertwandler dieser Art ist aus der DE-PS 20 38 771 bekannt. Meßwertwandler unterliegen z.B. baim Einsatz in den Verbindungsrohren zwischen Einspritzpumpe und Einspritzdüse von Dieselmotoren oder in Geschützrohren nicht unerheblichen Schwingungen. Erweist sich der Meßwertgeber als zu nachgiebig, wird das von ihm gelieferte Drucksignal durch die Schwingungen verfälscht.

Der Erfindung liegt daher d>e Aufgabe zugrunde, einen Meßwertwandler der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß das vom Meßwertgeber für Druckmessungen erzeugte Meßsignal infolge hoher Starrheit des Gebers und guter Dämpfung von Schwingungen nicht beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs gegebenen ivlaßnahmen gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Rahmen- und Seitenteile des Meßwertwandlers wird die Schwingung der Rahmenteile in der Richtung, die für die Messung von Bedeutung ist, stark gedämpft. Geringfügige Restschwingungen können durch eine Brückenschaltung der Meßwertaufnehmer kompensiert werden. Torsionsschwingungen in Richtung der Rohrachse verursachen lediglich eine Durchbiegung der Druckfühler, die sich durch Anbringung von Dehnungsmeßstreifen oder piezoelektrischen Meßwertaufnehmern auf beiden Seiten eines jeden Druckfühlers und Brückenschaltung ebenfalls kompensieren lassen. Seitenschwingungen treten im Meßwertwandler nicht auf.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Wandlers,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Wandler nach F i g. 1 an der Linie A-A der F i g. 3,

F i g. 3 eine Endansicht des Wandlers nach Fig. 1,

F i g. 4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wandlers,

F i g. 5 eine Seitenansicht des Wandlers nach F i g. 4,

Fig.6 eine Seitenansicht eines Wandlers in einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig.7 eine Endansicht teilweise im Schnitt des Wandlers nach F i g. 6 an der Linie A"-Xder F i g. 6,

F i g. 8 eine Draufsicht auf den Wandler nach F i g. 6 und 7 mit weggelassenen Teilen aus Gründen der Übersichtlichkeit,
F i g. 9 eine Seitenansicht eines weiteren Wandlers,

Fig. 10 eine Draufsicht auf den Wandler gemäß Fig. 9,

F i g. 11 einen Schnitt an der Linie C-Cder F i g.! 0,
Fig. 12 einen Schnitt an der Linie E-E der Fig. Ii

ίο und

Fig. 13 einen Teilschnitt an der Linie D-D der Fig. 10.

In F i g. 1 bis 3 ist der Wandler in einer Anordnung um ein Rohr 10 herum gezeigt, das Medium unter Druck fördert, in diesem Falle flüssigen Brennstoff. Der Wandler weist zwei Seitenteile 11 auf, die im parallelen Abstand angeordnet sind und die an gegenüberliegenden Steiten eines Supportglieds 12 befestigt sind. Das Supportglied 12 weist eine V-förmige Anlagefläche 13 für das Rohr 10 auf.

Ferner sind zwei Rahmenteile 14 vorgesehen, die durch Drehbolzen 15a mit den Seitenteilen 11 verbunden sind. Die Rahmenteile 14 erstrecken sich zwischen den Seitenteilen 11, und jedes trägt ein Sensorglied 15, das sich nach innen auf das Rohr 10 zu erstreckt. Die Sensorglieder 15 sind elastisch, und jedem Glied 15 ist ein elektrisches Sensorelement, beispielsweise in der Form eines piezoelektrischen Elements, zugeordnet, das ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das zugehörige Sensorglied 15 einer Spannung ausgesetzt wird. Alternativ kann das Sensorelement in piezoohmscher Ausführung vorgesehen sein, und in diesem Fall tritt eine Änderung im elektrischen Widerstand auf, während eine Spannung am Sensorglied erfolgt.

Die Sensorglieder 15 werden mit der Wand des Rohrs 10 durch eine Kippkopplung in Kontakt gehalten, die aus einem mittleren Block 16 mit einem Gewindeloch besteht, in dem eine von Hand einstellbare Stange 17 sitzt, die ein Druckkissen 18 zum Angreifen am Rohr trägt. Der Block 16 ist gelenkig an gegenüberliegenden Seiten jeweils mit zwei Koppeln 19 verbunden. Die äußere Koppel jedes Paars Koppeln ist gelenkig mit einem der Rahmenteile 14 verbunden. Zu diesem Zweck ist gemäß der Darstellung in F i g. 2 das obere Seitenteil 11 mit einem Einführungsschlitz 20 zur Aufnahme eines Stifts 21 versehen, der die Enden der genannten Koppeln 19 verbindet.

Im Betrieb wird der Stift 21 außer Eingriff mit dem Schlitz 20 gebracht, um ein Anordnen des Wandlers um das Rohr 10 herum zu ermöglichen, und danach wird der Stift 21 in den Schlitz 20 gesetzt, und das Druckkissen 18 wird gegen das Rohr 10 gespannt. Das hat den Effekt, die Flächen 13 und das Sensorglied 15 gegen die periphere Fläche des Rohrs 10 zu ziehen. Jede

Änderung innerhalb des Rohrs 10 bezüglich des Mediumdrucks bewirkt eine Änderung in der Außenabmessung des Rohrs 10, und das wird von dem Sensorglied gemessen und dieses erzeugt ein elektrisches Signal. Die Sensorglieder können elektrisch miteinander verbunden sein, so daß Signale als Folge einer Vibration des Rohrs 10 in der vertikalen Ebene ausgeschaltet werden. Eine Vibration des Rohrs 10 in der waagerechten Ebene hat keinen Effekt, da der Wandler starr am Rohr 10 gespannt ist. Ferner wird eine Dämpfung aufgrund der Tatsache erreicht, daß die Sensorglieder 15 reibend an den Seitenteilen 11 angreifen.
Gemäß der Darstellung in Fig.4 und 5 besteht der

Wandler aus zwei Rahmenteilen 30, 31, die eine solche Form haben, daß ein Hohlraum gebildet wird, durch den sich das Rohr 10 erstrecken kann. Das Rahmenteil 30 ist starr mit zwei Seitenteilen 32 an gegenüberliegenden Seiten verbunden, die jeweils geschlitzt sind, um einen Zugang für das Rohr zu bilden. Darüber hinaus dienen die Schlitze als Führungen für zwei Ohren 33, die an dem zweiten Rahmenteil 31 angeformt sind.

Das zweite Rahmenteil 31 bildet zwei sich nach außen erstreckende Ansätze 34. an denen zwei Klemmschrauben 35 angreifen, die jeweils an zwei Federklammergliedern 36 sitzen. Die Klammerglieder sind gelenkig am ersten Rahmenteil 30 angeordnet, und dabei ist die Anordnung eine solche, daß ein Festziehen der Schrauben 35 eine Bewegung des einen Rahmenteils in Richtung auf das andere bewirkt Die Schrauben werden so voreingestellt, daß die Federklammerglieder eine konstante Kraft zwischen den Rahmenteilen ausüben. Innerhalb des Hohlraums befinden sich zwei Keilglieder 37, die Sensorglieder 38 in piezoelektrische" Ausführung tragen. Die Sensorglieder 38 tragen Druckkissen zum Angreifen am Rohr. Die Keilglieder 37 sind mit schräggesiellten hinteren Flächen zur Anlage an komplementären Flächen an den jeweiligen Rahmenteilen versehen, und darüber hinaus ist jedes Keilglied 37 2Ί mit seitlichen Stiften versehen, die innerhalb von Schlitzen 39 sitzen, welche in die Seitenteile 32 eingeformt sind.

Im Betrieb wird das Rohr dadurch eingesetzt, daß die Rahmenteile getrennt werden, und danach werden sie jo wieder in die ursprüngliche Lage gebracht, und die Federklammern 36 werden in die vorgesehene Lage geklemmt. Mit der Bewegung der Rahmenteile aufeinander zu werden die Keilglieder 37 wegen der Wirkung der schrägen Flächen in Richtung auf das Rohr J5 gedrückt, und die Druckkissen greifen an der Oberfläche des Rohrs an. Die auf das Rohr ausgeübte Kraft wird bestimmt durch die Federklammern 36. Ferner tragen die Rahmenteil 30, 31 Klemmschrauben 40, 41 die an der Oberfläche des Rohrs angreifen. Dabei sind die Wirkungslinien der Klemmschrauben rechtwinklig zu den Wirkungslinien der Keilglieder 38 gelegt. Wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel klemmen die Klemmschrauben 40, 41 den Wandler fest am Rohr an, und durch die Seitenteile wird für eine Dämpfung gesorgt. In Fällen, bei denen eine starke Vibration auftritt und die von den Federklammern ausgeübte Kraft nicht ausreichend sein kann, können die Klammern starr sein, so daß eine starre Befestigung vorgesehen ist. so

Gemäß der Darstellung in F i g. 6, 7 und 8 besteht der Wandler aus zwei U-profilierten Rahmenteilen 43, 44, die an einem Ende durch eine Schraube 45 verbunden sind. Die Schraube bestimmt außerdem die Lage eines Endes eines Sensorgliedes 46, das eine mittlere reduzierte Partie aufweist, die zwischen Blöcken sitzt, von denen einer zur Aufnahme der Schraube 45 mit einem Loch versehen ist und von denen der andere mit einer Ausnehmung V-förmigen Querschnitts versehen ist. Die reduzierte Partie ist mit piezoelektrischen Gleitern oder piezoohmschen Meßgeräten versehen. Am anderen Ende ist ein Block 47 an die Enden der Rahmenteile 43, 44 durch Schrauben angebracht. Der Block ist mit einem Schraubenloch versehen, das eine Einstellgewindeschraube 48 aufnimmt, wobei sich die Schrauben gegen ein Erde eines Blocks legen, der einen Teil eines weiteren Sensorglieds 49 bildet. Der genannte Block ist mit einem Loch zur Aufnahme einer Schraube 50a versehen, die zum Verbinden der beiden Rahmenteile 43, 44 dient, und die Schraube 50a sitzt in Schlitzen in den Verbindungsstegen der Rahmenteile. Der Aufbau des Sensorgliedes 49 ist der gleiche wie der des Sensorglieds 46, und wenn das Rohr 10 zwischen den ausgesparten Blöcken sitzt, wird es an vier Punkten berührt Auf diese Weise erzeugen Änderungen im Rohrdurchmesser als Folge von Meaiumdruckänderungen im Rohr für Spannung in den Sensorgliedern, und damit entsteht ein Signal, das von den Sensorelementen kommt Wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen werden Signale als Folge von Vibrationen des Rohrs in der Ebene der reduzierten Partien der Sensorglieder elektrisch ausgeschaltet

Eine Dämpfung wird dadurch erreicht, daß die Sensorglieder 46,49 mit einem leichten Konus versehen werden, so daß Reibung zwischen den Gliedern und den Wänden der Rahmenteile 43,44 über die gesamte Länge der Sensorglieder 46, 49 hinweg herrscht. Die Spannkraft auf das Rohr 10 wird durch die Einstellung der Schraube 48 bestimmt.

Gemäß Fig. 9 bis 12 besteht der dort gezeigte Wandler aus zwei Rahmenteilen 50,51, von denen jedes im wesentlichen L-förmig ist und jeweils einstückig damit ausgebildete .*wei Sensorglieder 52 hat. Die Sensorglieder 52 sitzen an den Innenseiten der betreffenden Schenkel der Rahmenteile 50, 51 und sind im Querschnitt im wesentlichen quadratisch, wie das in Fig. 12 gezeigt ist. Ferner ist jedes Sensorglied 52 an seinen vier Seiten mit vier piezoelektrischen oder piezoohmschen Sensorelementen versehen, die miteinander verbunden sind, derart, daß im Betrieb durch eine Vibration des Rohrs 10 auf irgendeine Weise erzeugte Signale elektrisch ausgeschaltet werden.

Das Rahmerteil 50 trägt auf seinen gegenüberliegenden Seiten jeweils zwei Seitenteile 53. Die Seitenteile sind mit Schlitzen versehen, um Spielraum für das. Rohr 10 zu schaffen. Die Seitenteile 53 tragen einen Drehbolzen 54, mittels dessen das Rahmenteil 51 gelenkig mit den Seitenteilen 53 und dem anderen Rahmenteil 50 verbunden ist. Ferner trägt jedes Rahmenteil Klammerelemente 55, durch die sich ein Klemmbolzen 56 erstreckt Der Klemmbolzen wird entfernt, um ein Herumlegen des Wandlers um das Rohr zu ermöglichen, und der Klemmbolzen wird wieder eingesetzt und festgezogen, um die Sensorglieder 52 in Anlage an das Rohr 10 zu bringen. Eine Vibration des Rohrs 10 in alle Richtungen wird elektrisch gelöscht, wenn jedoch die axiale Vibration des Rohrs 10 nicht schwerwiegend ist, können die Piezoelemente an den Seiten der Sensorglieder 52, die auf die Seitenteile 53 zeigen, weggelassen werden. Eine Alternativanordnung ist in Fig. 13 gezeigt, bei der die Sensorglieder 52 piezoelektrische Scheiben 57 aufweisen, die in Paaren angeordnet sind und gelöschte Querachsen haben. Eine Dämpfung wird durch reibende Anlage der Sensorglieder 52 über die Rahmenteile 50, 51 an den Seitenteilen 53 erreicht.

Eine weitere Dämpfung kann dadurch erreicht werden, daß die gesamten oder ein Teil der Klemmelemente 55 in lamellierter Konstruktion vorgesehen werHen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Meßwertwandler zur Druckmessung, mit einem aus zwei relativ zueinander verstellbaren Teilen bestehenden Rahmen, mindestens zwei Druckfühlern, deren Endflächen an der Oberfläche eines bei Druckeinwirkung seine Abmessungen ändernden Körper anliegen, und einer Schraubeinrichtung zum Verstellen der beiden Rahmenteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorglieder (15; 37, 38; 46, 49; 52) mit Seitenteilen (11; 32; 53) bzw. Rahmenteilen (43, 44) derart in Reibkontakt stehen, daß kleine dämpfend wirkende Bewegungen der aufeinanderreibenden Teile möglich sind.