DE1275307B - Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale - Google Patents

Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale

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DE1275307B
DE1275307B DEB73212A DEB0073212A DE1275307B DE 1275307 B DE1275307 B DE 1275307B DE B73212 A DEB73212 A DE B73212A DE B0073212 A DEB0073212 A DE B0073212A DE 1275307 B DE1275307 B DE 1275307B
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Germany
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core
pressure
coil carrier
bellows
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DEB73212A
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Milton I Gerstine
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Boeing Co
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    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/023Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using bellows
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0033Transmitting or indicating the displacement of bellows by electric, electromechanical, magnetic, or electromagnetic means
    • G01L9/0036Transmitting or indicating the displacement of bellows by electric, electromechanical, magnetic, or electromagnetic means using variations in inductance

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Description

  • Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale und geht aus von einer bekannten Vorrichtung dieser Art mit einer Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale mit einem Gehäuse, das eine durch eine bewegliche Wand abgeschlossene Kammer aufweist, die eine an der beweglichen Wand befestigte Welle mit einem Kern aufnimmt, der von einem Spulenträger umgeben ist, der für einen Differentialtransformator aus einer an eine Spannungsquelle angeschlossenen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung zur Erzeugung der Ausgangssignale ausgeführt ist, wobei der Spulenträger relativ zum Kern gegen die Kraft einer Feder durch von außen zugängliche Stellschrauben axial einstellbar ist.
  • Bei einer solchen bekannten Vorrichtung durchsetzt der Spulenträger mit einer Welle eine feste Wand der Kammer, die der beweglichen Wand gegenüberliegt. Das Ende dieser nur durch eine Gummiringdichtung gegen Verdrehung gehaltenen Welle ist mit Gewinde versehen, auf das eine Einstellmutter geschraubt ist, die einerseits an einer von der Welle durchsetzten Lagerbuchse anliegt und an deren anderem Ende eine Stellschraube angreift, die in einer an der festen Wand angebrachten Konsole angeordnet ist, um die Einstellmutter in ihrer eingestellten Stellung festzuklemmen. Dabei ist der Spulenträger gegenüber dem Kern verdrehbar. Auch können Ungenauigkeiten der Einstellung durch das unvermeidliche Gewindespiel zwischen Welle und Einstellmutter beim Festklemmen der Einstellmutter mittels der Stellschraube auftreten. Außerdem können Temperatureinflüsse eine Verstellung bewirken. Einen Spulenträger, der gegen die Kraft einer Feder axial einstellbar ist, zeigt diese bekannte Vorrichtung nicht. Eine solche Anordnung ist jedoch bei einer anderen bekannten Meßdose vorgesehen, die an sich einen völlig anderen Aufbau als der Erfindungsgegenstand aufweist und bei der ein mit einem plattenförmigen, an einer Membrane befestigten Anker zusammenwirkender Topfmagnet mittels einer Feinmeßtrommel gegen eine zwischen dem Topfmagnet und der Feinmeßtrommel angeordnete Druckfeder axial verstellbar ist.
  • Die Feinmeßtrommel und die Druckfeder wirken in diesem Fall nicht gegeneinander, sondern gleichsinnig, so daß Temperatureinflüsse ebenso wie bei der zuvor erwähnten Vorrichtung zu einer Verstellung der Vorrichtung führen können.
  • Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Verstellung durch Verdrehung des eine Gewindeverbindung aufweisenden Spulenträgers auf dem Gehäuse durchgeführt wird. Hierbei kann das sich nach einer gewissen Verdrehung einstellende Gewindespiel nicht berücksichtigt werden, und im übrigen führt das Anziehen einer Blockierschraube zur Feststellung der eingestellten Stellung auch zu Reaktionskräften, die die vorherige Einstellung wieder verändern können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die genannten Nachteile beseitigt werden, wobei neben einer robusten Ausbildung und geschützten Unterbringung der empfindlichen Teile eine feinere, spielfreie Einstellung und Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüsse, wie Temperatur, Feuchtigkeit und Verunreinigungen und ferner ein einfacher, leicht zu montierender Aufbau erreicht werden sollen, um eine wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder an der von den Einstellschrauben abgekehrten Seite des unverdrehbar im Gehäuse angeordneten Spulenträgers angeordnet ist.
  • Mit der Erfindung wird ein Gerät geschaffen, das eine äußerst präzise Einstellung bei einfachster Ausbildung und daher wirtschaftlicher Herstellung gestattet und deren mechanisches Gleichgewicht von Temperaturschwankungen oder Spiel an den Einstellungsmitteln nicht beeinflußt wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der Spulenträger mit Transformator und der Kern in einer Aufnahmekammer des Gehäuses ange- ordnet, welche beiderseits durch bewegliche, mit dem den Kern tragenden Schaft verbundene Wände, die Teile von beiderseits symmetrisch angeordneten Druckkammern sind, von dem Druck isoliert sind.
  • Diese Ausführung gestattet, daß die Vorrichtung wahlweise sowohl auf einfache Druckimpulse als auch auf Differentialimpulse ansprechend Verwendung finden kann. Außerdem schließt die Anordnung des Spulenträgers mit Transformator und Kern in einer geschlossenen Aufnahmekammer jegliche Einflüsse durch Feuchtigkeit oder Verunreinigungen, die mit dem unter Druck stehenden Medium mitgeführt werden, aus.
  • In zweckmäßiger Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß jede bewegliche Wand den Boden eines Faltenbalgs bildet, der an einer einen Durchgang zur Druckkammer aufweisenden Trägerplatte befestigt ist, die zusammen mit einer die Seitenwand des Gehäuses bildenden, die Druckkammer aufweisenden Platte am Gehäuse befestigt ist.
  • Um die verschiedenen Teile der Vorrichtung in ihrer Stellung zueinander festzulegen und den Spulenträger unverdrehbar, jedoch axial gleitend zu halten, ist vorgesehen, daß das Gehäuse stellungsbestimmende Stifte aufweist, die sowohl den Spulenträger axial gleitend als auch die Trägerplatten der Faltenbälge und die Seitenwände des Gehäuses in zuzueinander festgelegten Stellungen halten.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Spulenträger gegen die Kraft einer gewellten Ringfeder verstellbar ist.
  • Diese Anordnung einer gewellten Ringfeder gewährleistet einen sich gleichmäßig auf den ganzen Umfang verteilenden Kraftangriff der Feder. Weiterhin trägt sie wesentlich zu einer kompakten Bauweise der Vorrichtung bei.
  • Die Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen klarer verständlich. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der Umwandlervorrichtung, Fig. 2 eine Bodenansicht der Umwandlervorrichtung, in der die beiden Druckanschlüsse gezeigt sind, F i g. 3 einen vergrößerten Schnitt, im wesentlichen nach der Linie III-III in F i g. 1, F i g. 4 einen vergrößerten Schnitt, im wesentlichen nach der Linie IV-IV in F i g. 2, F i g. 5 einen vertikalen Schnitt einer der Gehäusewände mit dem darin angeordneten Druckkanalanschluß, Fig. 6 eine Seitenansicht des mittleren Gehäuseteils, teilweise geschnitten, F i g. 7 eine Draufsicht auf den in F i g. 6 gezeigten mittleren Gehäuseteil, von der linken Seite der Fig. 6 gesehen, wobei die Einführöffnungen für elektrische Leitungen gezeigt sind, F i g. 8 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie VIII-VIII in der F i g. 6, teilweise ausgebrochen, um die Stellungs- und Montagestifte zu zeigen, Fig. 9 eine Stirnansicht einer der Faltenbalgbaugruppen, F i g. 10 eine Seitenansicht der Faltenbalgbaugruppe nach F i g. 9, von der rechten Seite der F i g. 9 gesehen, F i g. 11 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie XI-XI in der F i g. 9, wobei die Lage des Faltenbalges in strichpunktierten Linien gezeigt ist, F i g. 12 eine Draufsicht auf den Spulenträger der Vorrichtung, F i g. 13 eine Seitenansicht des in F i g. 12 gezeigten Spulenträgers, von der rechten Seite der Fig. 12 gesehen, F i g. 14 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie XIV-XIV in der F i g. 12, F i g. 15 einen Teilschnitt, im wesentlichen entlang der Linie XV-XV in der F i g. 12, Fig. 16 eine Endansicht der Spule mit den elektrischen Anschlüssen, F i g. 17 einen senkrechten Schnitt der in Fig. 16 gezeigten Spule, F i g. 18 eine Draufsicht einer gewellten Feder, die zur abgefederten Lagerung des Spulenträgers dient, Fig. 19 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie XIX-xIX in der F i g. 18, Fig. 20 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des auf dem Schaft angeordneten Kerns, in der die Anbringung von Abstandshülsen gezeigt ist, die den Kern relativ zum Schaft in Stellung halten, F i g. 21 ein Schaltbild der Spule.
  • In den Zeichnungen, insbesondere in den Fig. 1 und 2, ist eine Umwandlervorrichtung 10 gezeigt, die zwei Gehäuseendwändel2 aufweist, die an beiden Seiten eines mittleren Gehäuses 14 befestigt sind. Wie aus den F i g. 1 und 4 klar ersichtlich ist, hat jede der Seitenwände 12, die vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind, einen ebenen Abschnitt 16. Die vier Ecken des ebenen Abschnitts 16 sind mit Durchgangslöchern für Befestigungsschrauben 18 versehen, die die Seitenwände 12, Faltenbalgbaugruppen 90 und das Gehäuse 14 miteinander verbinden. Zwischen den vier Schrauben 18 ist auf dem ebenen Abschnitt 16 ein vorspringender, einteilig ausgebildeter Ansatz 20 vorgesehen, der mit einem zum Inneren führenden Druckkanal 34 versehen ist.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erstreckt sich vom Boden der Umwandlervorrichtung 10 zwischen gegenüberliegenden parallelen Seiten der Seitenwände 12 ein verhältnismäßig großer halbkreisförmiger Abschnitt 22, der mit einem Druckeinlaß 24 versehen ist.
  • Wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt, ist der Druckeinlaß 24 mit Innengewinde 26 zur Aufnahme eines Druckanschlusses oder Stopfens versehen.
  • Wie aus F i g. 5 klar ersichtlich, hat jede der Seitenwände 12 eine innere Fläche 28, die an der benachbarten Faltenbalgbaugruppe 90, die zwischen der Seitenwand 12 und dem Gehäuse 14 angeordnet ist, anliegt. In der Fläche 28 ist eine Senkbohrung 30 vorgesehen, die einen Teil der Faltenbalgbaugruppe 90 aufnimmt. Von der inneren Stirnfläche 32 der Senkbohrung30 erstreckt sich der Druckkanal 34 nach außen in das obere Ende des Druckeinlasses 24. Auf diese Weise bilden der Druckeinlaß 24, der Druckkanal 34 und die Senkbohrung 30 eine Reihe miteinander verbundener Durchgänge zur Einführung des Druckes in die Vorrichtung. Da beide Endwände 12 gleich sind, dürfte es klar sein, daß die auf Druck ansprechende Umwandlervorrichtung gemäß der Erfindung zwei derartige, miteinander verbundene Druckdurchgänge aufweist.
  • Obgleich die an den beiden gegenüberliegenden Seiten des mittleren Gehäuses 14 angebrachten Seitenwände 12 im wesentlichen gleich sind (s. F i g. 2 und 4), trägt ein Endverschlußteil ein Paar Einstellschrauben 38. Die Einstellschrauben 38 dienen zur Einstellung des Spulenträgers 62 innerhalb der Vorrichtung 10. Aus den F i g. 1 und 3 ist ersichtlich, daß diese Seitenwand 12 zwei Gewindelöcher 36 aufweist, die nahe den äußersten Kanten des einteilig ausgebildeten Ansatzes 20 vorgesehen sind, um die Einstellschrauben 38 aufzunehmen.
  • In den F i g. 6 bis 21 sind die Einzelteile der Vorrichtung dargestellt. In den F i g. 6 bis 8 ist das mittlere Gehäuse 14 gezeigt, das vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Das Gehäuse 14 ist in der Seitenansicht im wesentlichen quadratisch und weist eine große, sich axial erstreckende kreisförmige Bohrung 40 auf, die eine Kammer zur Aufnahme eines elektrische Ausgangssignale erzeugenden Transformators bildet. Nahe den vier Ecken des Gehäuses 14 sind Gewindelöcher 42 vorgesehen, welche die Befestigungsschrauben 18 aufnehmen, um die Vorrichtungsteile zusammenzuhalten.
  • Zwei kleine Sacklöcher 44 sind in die gegenüberliegenden parallelen Stirnflächen 46 und 48 des Gehäuses 14 gebohrt. In diese Löcher sind Fixierstifte 50 mit Preßsitz eingedrückt. Wenn die Fixierstifte 50 mit Preßsitz in die Löcher 44 eingesetzt sind, stehen sie über die Stirnflächen 46 und 48 nach außen vor, wie dies aus Fig. 7 klar ersichtlich ist. Die Fixierstifte greifen gleitend in ähnliche Löcher 109 (s. Fig. 9) ein, die sich durch die Faltenbalgbaugruppen 90 erstrecken. Auf diese Weise halten die Fixierstifte 50 die Faltenbalgbaugruppen 90 gegenüber dem Gehäuse 14 genau in Stellung.
  • Im Gehäuse 14 sind zwei weitere kleine Löcher 52 vorgesehen, die koaxial ausgerichtet und so angeordnet sind, daß das eine 300 über und das andere 30° unter der Mittellinie liegt, welche der Schnittlinie VIII-VIII der F i g. 6 entspricht.
  • Wie aus Fig. 6 klar ersichtlich, erstrecken sich Löcher 52 von den gegenüberliegenden parallelen Kanten 54 und 56 des Gehäuses 14 und münden radial in der Umfangswand der Bohrung 40. In die Löcher 52 sind Aufnahmestifte 58 mit Preßsitz eingesetzt, die in die Bohrung40 vorstehen, um den Spulenträger in Stellung zu halten. Demgemäß sind beide Löcher 52 diametral zur Bohrung 40 ausgerichtet. Somit sind beide Aufnahmestifte 58 nahe der einen Seite des Gehäuses 14 angeordnet, wie dies in F i g. 8, in der einer der Sifte 58 gezeigt ist, ersichtlich ist. Die äußeren Enden der Sifte 58 sind in den Löchern 52 verstemmt, um einen festen Halt derselben zu gewährleisten.
  • In der Kante 54 des Gehäuses 14 sind vier in gleichen Mittenabständen angeordnete Gewindebohrungen 60 zur Aufnahme elektrischer Anschlüsse vorgesehen, die sich in die Bohrung 40 erstrecken. Die Bohrungen 60 dienen zur Aufnahme hohler elektrischer Anschlüsse zur äußeren elektrischen Verbindung eines innerhalb der VorrichtunglO angeordneten Differentialtransformators.
  • Im zusammengebauten Zustand ist der Spulenträger 62 (s. F i g. 12 bis 14) innerhalb der durch die Bohrung 40 gebildeten Kammer 40 des Gehäuses 14 angeordnet. Der Spulenträger 62 ist vorzugsweise ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und hat eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt.
  • Der Spulenträger 62 besteht aus einem im wesentlichen ringförmigen Körper 64 mit einer äußeren Umfangsausnehmung 66, durch die ein verhältnismäßig dicker kreisförmiger Flansch 68 und ein dünner kreisförmiger Flansch 70 gebildet wird.
  • Vom Innendurchmesser des Körpers 64 erstreckt sich ein einteilig ausgebildeter Steg 72 radial einwärts und ist einteilig mit einer sich axial erstreckenden Nabe 74 verbunden. Die Nabe 74 weist eine sich axial erstreckende Durchgangsbohrung 76 auf. Jede Seite der Nabe 74 ist angesenkt, um gestufte Abschnitte 80 und 81 zu bilden, wie dies aus Fig. 14 klar ersichtlich ist, wobei diese Abschnitte zur Anbringung und Aufnahme der elektrischen Leiter des Transformators dienen.
  • Wie aus F i g. 12 ersichtlich, erstreckt sich ein verhältnismäßig breiter, rechteckiger Schlitz 82 vom äußeren Umfang des Spulenträgers 62 axial und radial einwärts durch die beiden Flansche 68 und 70 und den radialen Steg 72. Der Schlitz 82 endet mit einer Bodenfläche 84, die im wesentlichen mit dem Außendurchmesser der Nabe 74 tangiert. Ein kleiner, sich radial einwärts erstreckender Schlitz 86 verbindet die Bohrung 76 der Nabe 74 mit dem großen Schlitz 82.
  • Wie aus den Fig. 12 und 15 ersichtlich ist, sind zwei einander diametral gegenüberstehende Nuten 88 im Flansch 68 vorgesehen, die sich durch denselben im wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung 76 erstrecken. Wie aus Fig. 12 ersichtlich, erstrecken sich die Nuten 88 durch den Träger 62 und sind unter 300 rechts und links der Mittellinie, die der SchnittlinieXIV-XIV entspricht, angeordnet. Wenn der Spulenträger 62 zusammengebaut in der Bohrung 40 des Gehäuses 14 angeordnet ist, nehmen die Nuten 88 die Stifte 58 auf, welche in die Bohrung 40 des Gehäuses 14 vorstehen. Auf diese Weise bestimmen die Stifte 58 die genaue Stellung des Spulenträgers 62 und gestatten eine Axialbewegung desselben gegenüber dem Gehäuse 14.
  • Die Einzelheiten einer der beiden Faltenbalgbaugruppen 90 sind in den Fig. 9 bis 11 gezeigt. Die Faltenbalgbaugruppe90 weist im wesentlichen drei Teile auf, nämlich eine Trägerplatte 92, einen Faltenbalg 94 und eine bewegliche Wand 96.
  • Die Trägerplatte 92 besteht im wesentlichen aus einem radialen Befestigungsflansch 98 mit einer Bohrung 104 an jeder der vier Ecken zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 18. Auf einer Seite des Flansches 98 ist ein axialer, einteilig ausgebildeter, kreisförmiger Ansatz 100 vorgesehen, der einen radial einwärts gerichteten Flansch 101 aufweist, der eine axiale Bohrung 102 begrenzt. Der Ansatz 100 mit dem Flansch 98 begrenzt einen Innendurchmesser 103 und eine innere Stirnfläche 105 des Flansches 101 zur Befestigung des Faltenbalges 94.
  • Die rechte Stirn- oder Seitenfläche des Befestigungsflansches 98 weist, wie dies aus Fig. 11 ersichtlich ist, eine Senkbohrung 107 auf, die eine maximale Relativbewegung der beweglichen Wand 96 innerhalb eines minimalen Raumes gestattet. Die Senkbohrung 107 einer der Faltenbalgbaugruppen 90 nimmt ebenfalls eine gewellte Feder 124 auf, die federnd am Spulenträger 62 angreift.
  • Der Befestigungsflansch 98 einer der beiden Faltenbalgbaugruppen90 weist zwei Löcher 106 auf, die auf einer Mittellinie angeordnet sind, welche der Schnittlinie XI-XI der F i g. 9 entspricht, wobei diese Löcher als Durchgang für die Einstellschrauben 38 dienen. In dem Befestigungsflansch 98 sind zwei kleine Löcher 109 (s. Fig. 9) zwischen einander gegenüberliegenden Lochpaaren 104 gebohrt. Diese Löcher 109 nehmen die Fixierstifte 50 des Gehäuses 14 auf, um die Faltenbalgzusammenstellungen 90 genau auszurichten.
  • Die bewegliche Wand 96 des Faltenbalges ist telterförmig und verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet und weist einen runden Vorsprung 110 auf, der an seinem offenen Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 112 hat, wie dies aus Fig. 11 deutlich ersichtlich ist. Die tellerförmige bewegliche Wand 96 weist eine sich vom Flansch 112 erstrekkende zylindrische Wandll4 auf, die durch einen Boden 116 abgeschlossen ist. Im Boden 116 ist ein kleines, sich axial erstreckendes Loch 118 vorgesehen, welches die Anbringung eines verstellbaren Schaftes 138 gestattet.
  • Ein Faltenbalg 94 ist zwischen der Stirnfläche 105 des Flansches 101 und der zugekehrten Stirnfläche des Flansches 112, wie aus F i g. 11 ersichtlich, abgedichtet befestigt, beispielsweise durch Löten, Hartlöten, Kleben mittels eines Kunstharzes od. dgl. Der wegen Raummangels in den F i g. 10 und 11 in strichpunktierten Linien angedeutete Faltenbalg 94 ist in den F i g. 3 und 4 voll dargestellt.
  • In den F i g. 18 und 19 ist die gewellte Feder 124 gezeigt, die im wesentlichen Ringform mit einem äußeren Durchmesser 126 und einem inneren Durchmesserl28 aufweist. Wie aus den Fig. 18 und 19 klar ersichtlich ist, weist die Fläche 130 der Feder 124 aufeinanderfolgende, in gleichen Abständen angeordnete konvexe und konkave Wellungen 132 bzw.
  • 134 auf, durch die die gewellte Feder 124 ihr axiales Federungsvermögen erhält. Der Zweck der Feder 124 besteht darin, den Spulenträger 62 federnd gegen die Einstellschrauben 38 zu drücken.
  • Die Einzelheiten der den Schaft 138, die Abstandshülsen 146 und den Kern 144 umfassenden Baugruppe 136 sind in F i g. 20 gezeigt. Der runde Schaft 138 ist aus nichtmagnetischem Material, wie z. B. rostfreiem Stahl, hergestellt und an seinen gegenüberliegenden Enden mit diametralen Schlitzen 140 versehen. Die entgegengesetzten Enden des Schaftes 138 weisen kurze Gewindabschnittel42 zur Aufnahme von Befestigungsmuttern 178 auf (s. F i g. 3 und 4).
  • Ein ringförmiger Weicheisenkern 144 wird durch zwei längliche, ringförmige, nichtmagnetische Hülsen 146 in einer mittleren Stellung auf der Welle 138 gehalten, wobei die nichtmagnetischen Hülsen 146 vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt sind. Die Hülsen 146 liegen an den entgegengesetzten Seiten am Kern 144 an.
  • Fig. 21 zeigt die Einzelheiten eines Differentialtransformators 148, der eine Primärwicklung 150 mit Leitungen 152 und 154 zur Zuführung einer Bezugsspannung zum Transformator aufweist. Symmetrische Wicklungen 156 und 158 bilden die Sekundärwicklungen des Transformators und weisen entsprechende, davon abgehende Leitungen 160 und 162 auf. Obgleich die Primärwicklung 150 und die beiden symmetrisch angeordneten Sekundärwicklungen 156 und 158 in ein und dieselbe zylindrische Spule gewickelt sind, sind die Wicklungenl56 und 158 gegeneinandergeschaltet.
  • Wie aus den F i g. 16 und 17 ersichtlich, weist der Transformator 148 eine mittlere zylindrische Bohrung 164 auf, die zur Aufnahme des Kerns 144 dient. Eine zylindrische Hülse 166, die den Transformator 148 in der Bohrung 76 des Spulenträgers 62 aufnimmt, umgibt den Außendurchmesser der Wicklungen des Transformators 148. Die vier Anschlüsse 152, 154, 160 und 162 gehen von einem Ende des Transformators 148 aus.
  • Die zum Zweck der klaren Darstellung stark vergrößerten F i g. 3 und 4 zeigen die Zusammenstellung der verschiedenen Teile der Fig. 6 bis 21 der Umwandlervorrichtung 10. Der Spulenträger 62 ist innerhalb der Bohrung oder Kammer 40 des Gehäuses 14 angeordnet, wobei die Nuten 88 im Flansch 68 die Stifte 58 gleitend geführt aufnehmen. Auf Grund dieser Anordnung kann der Spulenträger 62 lineare Bewegungen ausführen, ist jedoch gegen Drehbewegungen gesichert.
  • Der Spulenträger 62 ist in der Kammer 40 des Gehäuses 14 so angeordnet, daß der Schlitz 82 zu den elektrischen Anschlußöffnungen 60 hin gerichtet ist.
  • Innerhalb der Bohrung 76 des Spulenträgers 62 sind die Hülse 166 und der Transformator 148 angeordnet, wobei sich die Leitungen 152, 154, 160 und 162 von der linken Seite desselben, wie aus F i g. 4 ersichtlich, erstrecken. Die Leitungen erstrecken sich aufwärts durch den Schlitz 82 und durch die hohlen Anschlüsse 168, die in den Bohrungen 60 des Gehäuses 14 angeordnet sind.
  • In Anlage an der rechten Stirnfläche des Spulenträgers 62 ist, wie in F i g. 4 ersichtlich, eine Scheibe 125 angeordnet, an der die eine Seite der gewellten Feder 124 anliegt. Die gegenüberliegende Seite der gewellten Feder 124 paßt in die Senkbohrung 107 des Befestigungsflansches 98 und greift an der zugekehrten Fläche der benachbarten Faltenbalgträgerplatte 92 an. Die Faltenbalgbaugruppen 90 sind auf jeder Seite des Gehäuses 14 mit zwischengefügten Dichtungsscheiben 172 angeordnet. Die Stifte 50 erstrecken sich durch geeignete Öffnungen in der Dichtungsscheibe 172 und durch die Öffnungen 109 der Faltenbalgträgerplatte 92.
  • Die Baugruppe 136 ist die Bohrung 164 des Transformators 148 durchsetzend angeordnet. Die gegenüberliegenden Enden des Schaftes 138 erstrecken sich durch Öffnungen 118 der beiden beweglichen Faltenbalgwände 96. Eine Scheibe 174 ist zwischen jeder der Faltenbalgwände 96 und den auf dem Schaft 138 aufgenommenen Hülsen 146 angeordnet, um den Abstand des Kernes 144 und der Hülsen 146 auf dem Schaftl38 zu bestimmen. Ein Paar Scheiben 176 ist auf dem gegenüberliegenden Ende der Welle 138 in Anlage an den Wänden 119 der beweglichen Faltenbalgwände 96 angebracht. Der Schaft 138 und die beweglichen Wände 96 sind mittels kleiner Muttern 178, die auf die Gewindeabschnitte 142 des Schaftes 138 aufgeschraubt sind, fest miteinander verbunden, wie dies aus den F i g. 3 und 4 deutlich ersichtlich ist.
  • Die Gehäuseseitenwände 12 sind an den gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsflansche 98 der Faltenb algb augruppen 90 unter Zwischenfügung von Dichtungsscheiben 180 angebracht. O-Dichtungsringe 191 (s. F i g. 3 und 4), die in den Senkbohrungen 30 der Gehäuseseitenwände 12 angeordnet sind, greifen dichtend an den Eckabschnitten des Ansatzes 100 der Faltenbalgträgerplatte 92 zur weiteren zwangläufigen Dichtung an.
  • Die Schrauben 18, die Durchgangslöcher in den Seitenwänden 12 und den Dichtungsscheiben 180 und 172 sowie die Durchgangslöcher 104 durchgreifen, sind in die Gewindelöcher 42 des Gehäuses 14 eingeschraubt, um die ganze Zusammenstellung fest zusammenzuhalten. Die Einstellschrauben 38 sind in die Gewindelöcher 36 eingeschraubt und greifen an der benachbarten Stirnfläche des Spulenträgers 62 an, um lineare Verstellkräfte darauf gegen die Kraft der Feder 124, die an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Spulenträgers 62 anliegt, auszuüben.
  • Während des Betriebes wird die Vorrichtung 10 vorzugsweise in der in F i g. 4 gezeigten Stellung angebracht.
  • Die beiden Druckeinlässe 24 sind mit getrennten Druckquellen verbunden, oder es wird ein Druckeinlaß 24 mit einem Stopfen verschlossen, wobei dann nur ein Druckeinlaß 24 mit einer Druckquelle verbunden ist.
  • Bevor Druck durch die Einlässe 24 der Vorrichtung 10 zugeführt wird, wird die Stellung des Transformators 148 mittels der Schrauben 38 eingestellt.
  • Das heißt, eine Verstellung der Schrauben 38 wirkt sich auf den Spulenträger 62 gegen die Kraft der Feder 124 aus. Wenn die Stellung des Spulenträgers 62 verändert wird, ändert sich ebenfalls die Stellung des Transformators 148 mit Bezug auf den Kern 144.
  • Da der Transformator 148 ein Differentialtransformator ist, sind die Sekundärwicklungen 156 und 158 in Gegenwicklung geschaltet. Der Differentialtransformator 148 weist daher eine elektrische Mittellinie auf, die die Mitte der elektrischen Symmetrie der Wicklungen 156 und 158 darstellt. Wenn somit der Kern 144 durch die elektrische Mittellinie halbiert wird, bewirkt die der Primärwicklung 150 zugeführte Bezugsspannung gleiche, jedoch entgegengesetzte Spannungen in den Wicklungen 156 und 158.
  • Dementsprechend heben sich die Spannungen der Wicklungen 156 und 158 auf, wodurch ein Null-Ausgang des Transformators erzielt wird. Auf diese Weise kann der Ausgang des Differentialtransformators 148 auf Null eingestellt werden, bevor der Umwandlervorrichtungl0 ein äußerer Druck zugeführt wird.
  • Eine von der elektrischen Mittellinie des Differentialtransformators 148 in einer Richtung fortgerichtete Bewegung des Eisenkerns 144 bewirkt eine Spannungszunahme in der Sekundärwicklung, die am nächsten zum Kern 144 liegt. Die Spannung in dieser Wicklung nimmt mit zunehmender Verschiebung des Kernes 144 von der elektrischen Mittellinie des Transformators fortlaufend zu. Wenn beispielsweise der Kern 144, wie in F i g. 21 gesehen, aufwärts zwischen die Primärwicklung 50 und die Sekundärwicklung 158 bewegt wird, nimmt die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung 158 zu. Gleichzeitig nimmt die in die Sekundärwicklung 156 induzierte Spannung ab. Demgemäß erzeugt eine Verschiebung des Kerns 144 aus der elektrischen Mittellinie des Transformators 148 einen Transformatorausgang infolge der Ungleichheit der in den gegeneinandergeschalteten Sekundärwicklungen 156 und 158 induzierten Spannungen. Die Ausgangsgröße des Differentialtransformators 148 ist daher eine Funktion der Verschiebungen des Kernes 144 aus der elektrischen Mittellinie des Transformators.
  • Die Ausgangsspannung des Differentialtransformators 148 weist ein festes Phasenverhältnis zur Eingangsbezugsspannung auf. Das heißt, daß der Ausgang in Phase mit dem Eingang liegt, wenn der Kern 144 zur einen Seite der elektrischen Mittellinie verschoben wird, und daß eine Phasenverschiebung um 1800 zur Bezugsspannung eintritt, wenn der Kern zur anderen Seite der elektrischen Mittellinie verschoben wird.
  • Aus vorstehendem ist klar, daß die in den Sekundärwicklungen erzeugten Spannungen eine Phasenverschiebung um 1800 zueinander aufweisen und daß eine Zunahme bzw. eine Abnahme der Spannungsgröße erfolgt, wenn die Stellung des Kernes 144 verändert wird. Da die in den Sekundärwicklungen 156 und 158 erzeugten Spannungen umgekehrte Vorzeichen aufweisen, ist das Ausgangssignal des Energieumwandlers 148 im wesentlichen gleich der algebraischen Summe derselben.
  • Wenn erst einmal die gewünschte Beziehung zwischen dem Spulenträger 62 und dem Transformator 148 durch Verstellen der Schrauben 38 erzielt ist, kann Druck durch eine oder beide Einlässe 24 zugeführt werden. Der durch die Einlässe 24 zugeführte Druck passiert den Druckkanal 34, die Senkbohrung 30 und die axialen Bohrungen 102 der Faltenbalgträgerplatte 92, um auf die Böden 119 der beweglichen Faltenbalgwände 96 einzuwirken.
  • Wenn nur durch einen Einlaß 24 Druck zugeführt wird, findet eine Bewegung der beweglichen Faltenbalgwand 96 statt, auf die der Druck einwirkt. Diese Bewegung dehnt den zugeordneten Faltenbalg 94 aus und bewirkt eine lineare Bewegung der den Kern aufweisenden Baugruppe 136. Infolgedessen bewegt sich der Kern 144 relativ zu den Wicklungen 150, 156 und 158 des Transformators 148 zur einen oder anderen Seite der elektrischen Mittellinie. Es wird daher vom Transformator 148 ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, wenn der Kern 144 entweder durch Druckeinwirkung auf eine einzige bewegliche Faltenbalgwand 96 oder durch Differentialdruck, wenn der Druck durch beide Einlässe 24 auf beide bewegliche Faltenbalgwände 96 ausgeübt wird, verschoben wird.
  • Es ist weiterhin insbesondere zu beachten, daß die beiden Faltenbalgbaugruppen 90 dazu dienen, den Spulenträger 62, den Transformator 148 und den Kern 144 vollständig von dem durch die Einlässe 24 zugeführten Druck zu isolieren oder abzudichten. Auf diese Weise werden die schädlichen Einwirkungen von Staub, Feuchtigkeit und aggressiven Flüssigkeiten oder Gasen, die durch die Druckimpulse eingeführt werden können, vermieden, so daß sie die Genauigkeit des Transformators 148 nicht beeinflussen können. Durch diese abgedichtete Anordnung und die bevorzugte aufrechte Anbringung der Umwandlervorrichtung 10, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, werden jegliche Feuchtigkeit oder andere Fremdkörper, die durch die Einlässe 24 eindringen können, durch Schwerkraft aus der Umwandlervorrichtung 10 durch die Einlässe 24 wieder ausgetragen.
  • Auf diese Weise ist eine auf Druck ansprechende Umwandlervorrichtung geschaffen, die Druckimpulse in elektrische Ausgangssignale umwandelt. Der Umwandler gemäß der Erfindung ist äußerst kompakt, abgedichtet gegen beschädigende Flüssigkeiten oder Schmutz, feinfühlig und genau und kann leicht zusammengebaut und eingestellt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß der Umwandler gemäß der Erfindung, da das elektrische Ausgangssignal die Eigenschaften aufweist, in seiner Größe veränderlich und in der Phase umkehrbar zu sein, mit Vorteil in Systemen Verwendung finden kann, welche entweder nur eine oder beide Charakteristiken der Ausgangssignale aufnehmen. Das heißt, daß die Größe oder Phase des Ausgangssignals jeweils durch Meßgeräte oder Phasendetektoren od. dgl. abgetastet werden kann. Zusätzlich können sowohl Ausgangsgröße und Phase durch einen phasenempfindlichen Demodulator od. dgl. abgetastet werden. Des weiteren kann die auf Druck ansprechende beschriebene Vorrichtung lediglich als Schalter benutzt werden, um einen äußere Stromkreis od. dgl. zu erregen oder zu entregen.
  • Es wird weiter darauf hingewiesen, daß der auf Druck ansprechende Umwandler gemäß der Erfindung sowohl mit Drücken von Wasser, Luft oder anderen strömenden Medien verwendet werden kann.
  • Es wird betont, daß die den Schaft, die Abstandshülsen und den Kern umfassende Baugruppe 136 auch anders, als speziell beschrieben, ausgebildet sein kann. Das heißt, daß der Kern 144 auf den Schaft 138 geschraubt und der Schaft 138 durch zwei Schäfte ersetzt werden kann, von denen jeder mit einem mit Gewinde versehenen Ende in den Kern 144 eingeschraubt sein kann. Auf diese Weise können die Hülsen 146 und die Scheiben 176 in Fortfall kommen. In diesem Fall werden jedoch Muttern wie die Muttern 178 an beiden Seiten der Faltenbalgköpfe 96 erforderlich sein.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale mit einem Gehäuse, das eine durch eine bewegliche Wand abgeschlossene Kammer aufweist, die eine an der beweglichen Wand befestigte Welle mit einem Kern aufnimmt, der von einem Spulenträger umgeben ist, der für einen Differentialtransformator aus einer an eine Spannungsquelle angeschlossenen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung zur Erzeugung der Ausgangssignale ausgeführt ist, wobei der Spulenträger relativ zum Kern gegen die Kraft einer Feder durch von außen zugängliche Stellschrauben axial einstellbar ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die Feder (124) an der von den Stellschrauben (38) abgekehrten Seite des unverdrehbar im Gehäuse angeordneten Spulenträgers (62) angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (62) mit Transformator und der Kern (144) in einer Aufnahmekammer (40) des Gehäuses (14) angeordnet sind, welche beiderseits durch bewegliche, mit dem den Kern (144) tragenden Schaft (138) verbundene Wände (96), die Teile von beiderseits symmetrisch angeordneten Druckkammern (24) sind, von dem Druck isoliert sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede bewegliche Wand (96) den Boden eines Faltenbalgs (94) bildet, der an einer einen Durchgang (102) zur Druckkammer (24) aufweisenden Trägerplatte (92) befestigt ist, die zusammen mit einer die Seitenwand (12) des Gehäuses (14) bildenden, die Druckkammer (24) aufweisenden Platte am Gehäuse befestigt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) stellungsbestimmende Stifte (50, 53) aufweist, die sowohl den Spulenträger (62) axial gleitend als auch die Trägerplatten (92) der Faltenbälge (94) und die Seitenwände (12) des Gehäuses (14) in zueinander festgelegten Stellungen halten.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (62) gegen die Kraft einer gewellten Ringfeder (124) verstellbar ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 880 953; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 121 343; österreichische Patentschrift Nr. 186 431; französische Patentschrift Nr. 1 220 109; Zeitschrift für angewandte Physik, 1961, S. 430, 431; The Review of Scientific Instruments, 1958, S. 869, 870; Journal of Scientific Instruments, 1960, S. 193 bis 195.
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