DE2531821B2 - Differenzdruck-Meßumformer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Differenzdruck-Meßumformer, im wesentlichen bestehend aus einer Meßzelle mit einer von zwei gegeneinander wirkenden Eingangsdrücken beaufschlagten beweglichen Wand, deren differenzdruckproportionale Verschiebung auf eine mit Dehnungsmeßstreifen bestückte Meßfeder übertragen und in ein elektrisches Signal umgeformt wird.

Bei bekannten Meßzellen von Differenzdruck-Meßumformern ist die bewegliche Wand als Membran oder als Balgboden eines Federbalgs ausgebildet, die mit einer im Innern der Meßzelle angeordneten Biegefeder gekoppelt ist Die elektrischen Anschlüsse der auf der Biegefeder angebrachten Dehnungsmeßstreifen sind aus dem Meßzellengehäuse herausgeführt Zum Schutz der Meßeinrichtung vor dem in vielen Anwendungsfällen aggressiven Meßstoff ist es bei Meßzellen vom sogenannten Zweikammertyp üblich, die Druckräume nach außen durch Vorlagemembrane abzuschließen und sie mit einer nicht kompressiblen Flüssigkeit, beispielsweise Silikonöl, zu füllen. Die Übertragung der auf die Vorlagemembrane wirkenden Eingangsdrücke auf die bewegliche Wand im Innern der Meßzelle erfolgt hydraulisch über die Füllflüssigkeit Bei einer anderen Art von Meßzellen vom sogenannten Einkammertyp sind zwei einander gegenüberliegende Wände der Meßzelle beweglich ausgeführt und mechanisch miteinander gekoppelt Auch bei diesem Typ ist in der Regel eine Füllung mit einer inkompressiblen Flüssigkeit vorgesehen, um die Stabilität der Meßanordnung auch bei hohen Eingangsdrücken zu gewährleisten.

Die Durchführungen der elektrischen Anschlüsse der im Innern der Meßzelle befindlichen Dehnungsmeßstreifen bereiten jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich einer ausreichenden Abdichtung bei hohem statischem Innendruck. Fur besondere Anwendungszwecke sind auch leitende Füllflüssigkeiten vorzusehen, z. B. Wasser, oder flüssige Metallegierungen, wie NaK. In diesen Fällen bedarf es noch eines besonders ausgebildeten Schutzes der Dehnungsmeßstreifen und der Anschlüsse bei in der Meßzelle angeordneten Biegefedern.

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, sind andere Meßzellen von Differenzdruck-Meßumformern bekannt, bei denen der Weg der beweglichen Wand auf einen zweiarmigen Waagebalken übertragen wird, dessen Drehpunkt in einer in der Gehäusewand der Meßzelle angeordneten Membran liegt, die also gleichzeitig zur Abdichtung und Lagerung dient Ein hoher statischer Innendruck verursacht jedoch hier eine

ίο Wölbung der Membran nach außen, was einer Verschiebung des Drehpunkts des Waagebalkens in bezug auf den außen liegenden induktiven, kapazitiven oder pneumatischen Abgriff mit sich bringt

Es besteht demgemäß die Aufgabe, einen Differenz-

druck-Meßumformer zu schaffen, dem die Mängel der bekannten Ausführungen nicht anhaften, d. h, Meßfeder, Dehnungsmeßstreifen und deren Anschlüsse sind so auszubilden und anzuordnen, daß auch bei hohen statischen Innendrücken keine Abdichtungsprobleme auftreten und in der Meßzelle auch elektrisch leitende oder hinsichtlich der Dehnungsmeßstreifen und ihrer

Anschlüsse aggressive Füllflüssigkeiten verwendbar

sind.

Eine Lösung der Aufgabe wird in einem Differenz-

druck-Meßumformer der eingangs genannten Art gesehen, der die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist

Diese Ausführung vereinigt die Vorteile der bekannten Abgriffe, ohne deren Nachteile aufzuweisen. Durch die Möglichkeit, die Biegeplatte bei flüssigkeitsgefüllten Meßzellen in der Wandöffnung druckdicht einzuspannen, ist eine völlige Abdichtung der Zelle auch bei hohem statischem Innendruck möglich, da die Dehnungsmeßstreifen leicht anschließbar auf der Außenfläehe der Biegeplatte angeordnet sind und irgendwelche Durchführungen deshalb nicht benötigt werden. Auch die freie Wahl der Füllflüssigkeit ist gegeben.

Es ist weiterhin möglich, die Dehnungsmeßstreifen auf der Biegeplatte derart anzuordnen und zu schalten, daß bei einer aufgrund des statischen Innendrucks der Meßzelle erfolgten Wölbung der Biegeplatte nach außen kein elektrisches Meßsignal auftritt da die Beanspruchung der Dehnungsmeßstreifen in gleichem Sinne erfolgt und somit keine Verstimmung einer üblichen Meßbrückenschaltung, deren Bestandteile die Dehnungsmeßstreifen sind, verursacht

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel in einer nicht maßstäblichen Prinzipskizze dargestellt und im folgenden beschrieben.

so Die Meßzelle 1 eines Differenzdruck-Meßumformers besteht im wesentlichen aus dem zylindrischen Gehäuse 2, dessen beide Stirnseiten mit gleichartigen Meßmembranen 3 und 3' abgeschlossen sind. Diese Meßmembranen, auf welche von außen die Eingangsdrücke p\ und pi wirken, sind über die Koppelstange 4 mechanisch miteinander verbunden, so daß sie als bewegliche Wand anzusehen sind, deren dem Differenzdruck p\—pi proportionale Auslenkung in ein entsprechendes elektrisches Signal umzuwandeln ist Zu diesem Zweck ist in

einer öffnung 7 der Gehäusewand 2 der Meßzelle 1 parallel zur Verschiebungsrichtung der beweglichen Wand oder hier der Koppelstange 4 als Meßfeder eine vorzugsweise kreisförmige Biegeplatte 6 druckdicht eingespannt An ihrer innen liegenden Fläche und

senkrecht dazu ist im Mittelpunkt ein einarmiger Hebel 5 starr befestigt, dessen anderes Ende in der Mitte der Koppelstange 4 angelenkt ist Auf der außen liegenden Fläche der Biegeplatte 6 sind Dehnungsmeßstreifen 8

angeordnet, die in üblicher und hier nicht gezeichneter Weise zu einer Meßbrücke zusammengeschaltet sind.

Ist z. B. p2>pi, so erfolgt eine differenzdruckproporiionale Auslenkung des an die Meßmembranen 3 und 3' angekoppelten Hebels 5 aus der gezeichneten Nullage nach links und führt zu einer Verbiegung der Biegeplatte 6 in die gestrichelt eingezeichnete Form. Die resultierende, gegensinnige Beanspruchung der Dehnungsmeßstreifen 8 auf der Außenfläche der Biegeplatte 6 führt zu einer in bekannter Weise als elektrische Größe meßbaren Änderung des Dehnungs-' meßstreifen-ivießbrückenabgleichs.

Ist die Meßzelle 1 mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt, wobei, wie aus der Skizze zu ersehen ist, zur Vermeidung von Meßfehlern aus dem Temperaturgang der Füllflüssigkeit das Füllvolumen möglichst klein gehalten ist, so tritt bei hohen absoluten Werten der Eingangsdrücke p\ und pi ein hoher statischer

Innendruck in der Meßzelle 1 auf, welcher die mechanisch als eingespannte Membran anzusehende Biegeplatte 6 mehr oder weniger nach außen wölbt Durch geeignete Anordnung und Schaltung der Dehnungsmeßstreifen 8 auf der Außenfläche der

ίο Biegeplatte 6 wird erreicht, daß bei der gleichsinnigen Belastung der Dehnungsmeßstreifen der DMS-Brükkenabgleich sich nicht ändert, also kein als innendruckabhängige Störgröße anzusehendes elektrisches Meßsignal auftritt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Differenzdruck-Meßumformer, im wesentlichen bestehend aus einer Meßzelle mit einer von zwei gegeneinander wirkenden Eingangsdrücken beaufschlagten beweglichen Wand, deren differenzdruckproportionale Verschiebung auf eine mit Dehnungsmeßstreifen bestückte Meßfeder übertragen und in ein elektrisches Signal umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder als eine in einer Öffnung (7) der Gehäusewand (2) der Meßzelle (1) etwa parallel zur Verschiebungsrichtung der beweglichen Wand (3, 3') angeordnete Biegeplatte (6) ausgebildet ist, an deren innen liegender Fläche und senkrecht zu dieser ein mit der beweglichen Wand gekoppelter einarmiger Hebel (5) starr befestigt ist und daß auf deren außen liegender Fläche die Dehnungsmeßstreifen (8) angeordnet sind.

2. Differenzdruck-Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei flüssigkeitsgefüllter Meßzelle (1) die Biegeplatte (6) in der Öffnung (7) eingespannt ist und diese druckdicht verschließt