DE2360276A1 - Differential pressure converter - has elastic spring membrane between measuring chambers and O-ring seals - Google Patents

Differential pressure converter - has elastic spring membrane between measuring chambers and O-ring seals

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Abstract

The differential pressure converter includes compensated pressure chambers, each of which is connected with a corresponding measuring membrane. Each closure system is provided with an O-ring seal. Attached to the measuring membrane are strain gauge elements, the leads from which are in a channel parallel with the walls of the converter unit. The pressure metering chambers are cylindrical annuli and are of similar size and shape, and are in coaxial juxtaposition. Between the chambers is a separating membrane which has an elastic spring characteristic. The O-rings lie in small reentrant cavities in the seals.

Description

J.G. EckardtAG Stuttgart, den 3. DezemberJ.G. EckardtAG Stuttgart, December 3rd

7000 Stuttgart 50 A-ITr. 3917000 Stuttgart 50 A-ITr. 391

Pragstraße 80-82Pragstrasse 80-82

Betr.: Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Anm.: J.G. Eckardt AGRe: Patent and utility model auxiliary application Note: J.G. Eckardt AG

Dif f eren zdruckumformerDifferential pressure transducer

Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckumformer mit einer in einem Druckmeßkammergehäuse angeordneten und beidseitig mit Druck beaufschlagbaren Meiämembran, deren Ausschlag von einem Biegebalken mit Dehnungsmeßstreifen aufgenommen und in elektrische Werte umgewandelt wird.The invention relates to a differential pressure transducer with a arranged in a pressure measuring chamber housing and on both sides pressurized Meieme membrane, the rash of which is from a Bending beam is recorded with strain gauges and converted into electrical values.

Differenzdruckumformer dieser Art sind bekannt. Sie weisen den Nachteil auf, daß die Meßmembran bei Druckdifferenzen, die größer als der Arbeitsbereich sind, sehr leicht überdehnt werden kann, so daß sowohl die Meßmembran als auch die Bieg'ebalken und die Dehnungsmeßstreifen so weit verformt werden, daß sie unbrauchbar sind. Abhilfe konnte bishör nur dadurch geschaffen werden, daß vor dem Anschluß solcher Differenzdruckumformer genau auf die Höhe der anzulegenden Drücke ge-Differential pressure transducers of this type are known. You wise the disadvantage that the measuring membrane at pressure differences, which are larger than the working area, very easily overstretched can be, so that both the measuring membrane and the Bieg'ebalken and the strain gauges are deformed so much that they are useless. Bishör could only remedy this be created that before connecting such differential pressure transducers exactly to the level of the pressures to be applied

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achtet wurde. Trotzdem konnte der Ausfall der■Differenzdruckumformer bei nicht vorhersehbaren Druckanstiegen nicht vermieden werden.was respected. Nevertheless, the failure of the ■ differential pressure transducer cannot be avoided in the event of unforeseeable increases in pressure.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen Differenzdruckumformer zu schaffen., der auch bei Überlast nicht zerstört wird.The object of the present invention is to avoid these disadvantages and to provide a differential pressure transducer create. that is not destroyed even in the event of an overload.

Die Erfindung, besteht darin, daß das Druckmeßkammergehäuse an einer Überlastmembran beweglich aufgehängt ist, die einen Druckraum in zwei über Anschlußöffnungen mit den von den zu messenden Drücken beaufschlagten Druckkammern verbundene Kompensation sdruckkammern unterteilt, von denen jede .mit einem an die Meßmembran angrenzenden Eaum verbunden ist,und daß an dem Druckmeßkammergehäuse Verschlußeinrichtungen vorgesehen sind, die jeweils einer Anschlußöffnung zugeordnet sind und diese bei außerhalb des Arbeitsbereiches liegenden Druckdifferenzen verschließt. Durch die Erfindung ist das Druckmeßkammergehäuse selbst als Ventilkörper eines beidseitig wirkenden Rückschlagventiles ausgebildet, das in der Art eines Druckschalters bei zu hohen Druckunterschieden wirksam wird und dadurch dafür sorgt, daß sich in den Kompensationsdruckkammern und damit in den Räumen vor der Meßmembran ein Kompensationsdruck ausbilden kann, der wesentlich höher ist als der an seiner zugeordneten äußeren Druckkammer anliegende Druck, so daß die Meßmembran nicht überdehnt werden kann.The invention consists in that the pressure measuring chamber housing is movably suspended from an overload diaphragm, the one Pressure chamber in two compensation connected via connection openings to the pressure chambers acted upon by the pressures to be measured pressure chambers, each of which has a is connected to the measuring membrane adjoining Eaum, and that on the pressure measuring chamber housing closure devices are provided which are each assigned to a connection opening and this closes at pressure differences outside the working range. Through the invention, the pressure measuring chamber housing itself designed as a valve body of a double-sided non-return valve, which is in the art a pressure switch becomes effective when the pressure differences are too high and thereby ensures that there is in the compensation pressure chambers and thus a compensation pressure can develop in the spaces in front of the measuring membrane, which is much higher than the pressure applied to its associated outer pressure chamber, so that the measuring membrane cannot be overstretched.

Die erfindungsgemäße Überlastsicherung- kann in sehr einfacher Weise verwirklicht werden, wenn der Abstand der Verschlußeinrichtungen von den Anschlußöffnungen und die Federcharakteristik der Überlastmembran so aufeinander abgestimmt sind, daß erst bei Überschreiten des Meßbereiches einseitig ein Abschluß der An-The overload protection according to the invention can be very simple Wise realized when the distance of the closure devices from the connection openings and the spring characteristics of the overload diaphragm are matched to one another in such a way that the connection is only terminated on one side when the measuring range is exceeded.

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schlußöffnung eintritt. In einfacher Weise können dann als Verschlußeinrichtungen O-Ringe vorgesehen sein, die auf beiden Stirnflächen eines zylindrischen Druckmeßkammergehäuses angeordnet sind. Die Anschlußöffnungen können bei einer solchen Ausführungsform in ebenen Seitenwänden von zylindrischen Kompensationsdruckkammern münden, wobei sich dann auch noch der Vorteil ergibt, daß die Durchmesser der Kompensationsdruckkammern und des Druckmeßkammergehäuses so aufeinander abgestimmt werden können, daß der zwischen ihnen bestehende Ringspalt als Dämpfungsdrossel wirkt. Dadurch werden unerwünschte Schwingungen der Einrichtung verhindert.final opening occurs. In a simple way, as Closure devices O-rings may be provided on both End faces of a cylindrical pressure measuring chamber housing are arranged. The connection openings can in such a Embodiment in flat side walls of cylindrical compensation pressure chambers open out, which then also has the advantage that the diameter of the compensation pressure chambers and the pressure measuring chamber housing so matched to one another can be that the annular gap existing between them acts as a damping throttle. This will make it undesirable Prevents the device from vibrating.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Äusführungsbeispieles dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment and explained in the following description.

In der Zeichnung ist ein Teil einer Trennwand 1 gezeigt, die auf .beiden Seiten mit Druckräumen 2,3 versehen ist, die Jeweils nach außen hin durch je eine Trennmembran 4 abgeschlossen sind. Diese beiden Druckkammern 2,3 stehen über Anschlußöffnungen 5»6 jeweils mit je einem Kompensktionsdruckraum 7»8 in Verbindung, die gegeneinander durch eine Überlastmembran abgedichtet sind, die fest zwischen den Wandteilen la und 1b der Trennwand 1 gehalten ist. Die Überlastmembran, die an ihrem äußeren Umfang in der Trennwand 1 geschalten ist, ist an ihrem inneren Umfang dicht mit einem Druckmeßkammergehäuse 10 verbunden, dessen Inneres wiederum durch eine Meßmembran.11 in zwei Räume 12,13 unterteilt ist, die jeweils über die öffnungen 14,15 mit den zugeordneten Kompensationsdruckkammern 7 bzw. verbunden sind. Die Druckkammern 2 bzw. 3 und die mit ihnen verbundenen Druckräume sind mit Flüssigkeit gefüllt, so daß die Differenz der auf beide Seiten der Trennwand 1 wirkenden Drücke durch ihre Einwirkung auf die Trennmembranen 4 und des damit"..-·In the drawing, part of a partition wall 1 is shown, which is provided on .both sides with pressure chambers 2,3, each Completed to the outside by a separating membrane 4 each are. These two pressure chambers 2, 3 are available via connection openings 5 »6, each with a compensation pressure chamber 7» 8 connected to each other by an overload diaphragm are sealed, which are firmly between the wall parts la and 1b the partition wall 1 is held. The overload membrane attached to her is connected to the outer circumference in the partition wall 1, is tightly connected at its inner circumference to a pressure measuring chamber housing 10, its interior in turn by a measuring membrane. 11 in two rooms 12,13 is divided, each via the openings 14.15 with the associated compensation pressure chambers 7 or are connected. The pressure chambers 2 and 3 and those connected to them Pressure chambers are filled with liquid, so that the difference between the pressures acting on both sides of the partition wall 1 by their action on the separating membranes 4 and thus "..- ·

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verbundenen Druckanstieges in einem der Räume 12 oder 13 auch eine Auslenkung der Meßmembran 11 bewirkt. Diese Auslenkung wird von einem Biegebalken 16 aufgenommen, der über einen Stößelteil fest an der Membran 11 anliegt.associated pressure increase in one of the rooms 12 or 13 also causes the measuring membrane 11 to deflect. This deflection is absorbed by a bending beam 16, which over a plunger part rests firmly on the membrane 11.

Sowohl die Kompensationsdruckkammern 7 und 8 als auch das Druckmeßkammergehäuse 10 sind zylindrisch ausgebildet und an den Stirnflächen des Druckmeßkammergehäuses sind Absätze 18 angearbeitet, durch die jeweils ein O-Ring 19 auf beiden Seiten des Druckmeßkammergehäuses 10 gehalten ist. Die Anschlußöffnungen 5 und 6 münden in ebene Seitenflächen 20, 21 der Kompensationsdruckkammern 7» 8 und die O-Ringe 19 sind so bemessen, daß sie bei einem Auswandern des Druckmeßkammergehäuses 10 um die Größe des Abstandes a zwischen den O-Ringen 19 und den Seitenflächen 20 bzw. 21 an den Seitenflächen anliegen und somit die Anschluß-Öffnungen 5 bzw. 6 verschließen.Both the compensation pressure chambers 7 and 8 and the pressure measuring chamber housing 10 are cylindrical and paragraphs 18 are worked on the end faces of the pressure measuring chamber housing, by each one O-ring 19 on both sides of the pressure measuring chamber housing 10 is held. The connection openings 5 and 6 open into flat side surfaces 20, 21 of the compensation pressure chambers 7 »8 and the O-rings 19 are dimensioned so that they are at a migration of the pressure measuring chamber housing 10 by the size of the Distance a between the O-rings 19 and the side surfaces 20 and 21 rest on the side surfaces and thus the connection openings Close 5 or 6.

Auf dem Biegebalken 16 sind in nicht näher dargestellter Weise Dehnungsmeßstreifen aufgebracht, die über die Anschlußkabel an eine elektrische Meßeinrichtung angeschlossen sind. Jeder Ausschlag der Meßmembran 11 infolge einer Druckänderung in den Räumen 12 und 13» die durch die Änderung des Druckes in den Druckkammern 2, 3 bewirkt wird, bewirkt also auch eine Auslenkung des Biegebalkens 16 und damit wegen der Dehnung der Meßstreifen auch die Änderung eines elektrischen Signales, das weiterverarbeitet werden kann.On the bending beam 16 strain gauges are applied in a manner not shown, which over the connecting cable are connected to an electrical measuring device. Any deflection of the measuring membrane 11 as a result of a change in pressure in the Spaces 12 and 13 »which are created by changing the pressure in the Pressure chambers 2, 3 is effected, thus also causes a deflection of the bending beam 16 and thus because of the expansion of the measuring strips also the change of an electrical signal that can be further processed.

Während bei den bisher bekannten Differenzdruckumformern die Räume 12 und 13 unmittelbar mit den zu messenden Drücken beaufschlagt waren, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die zu messenden Druckdifferenzen sowohl auf die Uberlastmembran 9 als auch auf die Meßmembran 11 einwirken. Die Überlastmembran 9 ist so dimensioniert, daß sie stabil genug ist, um im Arbeitsbereich des Differenzdruckumformers,While with the previously known differential pressure transducers Spaces 12 and 13 were directly exposed to the pressures to be measured, is provided in the embodiment shown, that the pressure differences to be measured both on the Overload diaphragm 9 and also act on measuring diaphragm 11. The overload diaphragm 9 is dimensioned so that it is stable enough to operate in the operating range of the differential pressure transducer,

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also inddem Bereich., in dem die Meßmembran 11 und der Biegebalken 16 noch einwandfrei arbeiten, ein Anlegen der O-Ringe 19 an einer der beiden Seitenflächen 20 oder 21 zu verhindern. Im Arbeitsbereich arbeitet.die neue Einrichtung daher ebenso exakt wie die bisher bekannten Differenzdruckumformer. Überschreitet die Druckdifferenz in den Räumen vor den beiden Trennmembranen 4 jedoch den Arbeitsbereich, dann wird die Überlastmembran 9 nach einer der beiden Seiten so weit ausgelenkt, daß sich einer der beiden O-Ringe 19 an eine der Seitenflächen 20 und 21 anlegt. Wird beispielsweise der Druck in der Druckkammer 2 so hoch, daß sich der O-Ring 19 an die Seitenwand 21 anlegt, dann ist damit die Anschlußöffnung 6 zu der Druckkammer 3 abgeschlossen. In dem verbleibenden Raum in der Kompensationsdruckkammer 8 und in dem Raum 13 baut sich daher ein Kompensationsdruck auf, der groß genug ist, um ein weiteres Überdehnen ie der Meßmembran 11 zu verhindern. Die neue Ausgestaltung wirkt somit in einwandfreier Weise als eine Überlastsicherung. Wird die Druckdifferenz wieder geringer, so hebt sich der O-Ring 19 von der Seitenwand 21 ab und die Einrichtung arbeitet wieder wie bekannt. Zu dieser Funktion ist es notwendig, daß der Abstand a zwischen den O-Ringen 19 und den Seitenwänden 20 bzw. 21 mit der Federcharakteristik der Überlastmembran 9 abgestimmt wird, so daß ein Anliegen tatsächlich erst dann erfolgt, wenn der Arbeitsbereich der Meßeinrichtung überschritten wird.that is, in the area in which the measuring membrane 11 and the bending beam 16 are still working properly, the O-rings 19 are put on to prevent on one of the two side surfaces 20 or 21. The new facility therefore works just as precisely in the work area like the previously known differential pressure transducers. Exceeds the pressure difference in the spaces in front of the two separating membranes 4 However, the work area, then the overload membrane 9 is deflected so far on one of the two sides that one of the the two O-rings 19 on one of the side surfaces 20 and 21. For example, if the pressure in the pressure chamber 2 is so high that If the O-ring 19 rests against the side wall 21, then that is the case the connection opening 6 to the pressure chamber 3 is closed. In the remaining space in the compensation pressure chamber 8 and in the space 13 therefore builds up a compensation pressure, the is large enough to prevent the measuring membrane 11 from being further overstretched to prevent. The new design therefore works flawlessly Way as an overload protection. If the pressure difference decreases again, the O-ring 19 lifts off the side wall 21 and the facility works again as known. To this Function it is necessary that the distance a between the O-rings 19 and the side walls 20 and 21 is matched with the spring characteristics of the overload diaphragm 9, so that a concern actually only takes place when the working range of the measuring device is exceeded.

Das Druckmeßkammergehäuse 10 ist mit den Drosselöffnungen 14 und versehen, durch die Flüssigkeit von und zu den Kompensationsdruckräumen 7 und 8 strömen kann. Bei plötzlich eintretender überlastung auf einer Seite des Differenzdruckumformers bewirken die Drosselöffnungen 14 und 15, daß in den Druckmeßkammern 12 und der Druck nur verzögert ansteigt und die Heßmembranen vor Zerstörung geschützt sind. Ein Druckstoss trifft zeitlich verzögert in die Meßkammer ein.The pressure measuring chamber housing 10 is with the throttle openings 14 and provided, through the liquid from and to the compensation pressure chambers 7 and 8 can flow. In the event of a sudden overload on one side of the differential pressure transducer, the Throttle openings 14 and 15 that in the pressure measuring chambers 12 and the pressure rises only delayed and the Heßmembranen from destruction are protected. A pressure surge arrives in the measuring chamber with a time delay.

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Claims (1)

Patent- und SchutzansprüchePatent and protection claims Differenzdruckumformer mit einer in einem Druckmeßkammergehäuse angeordneten und beidseitig mit Druck beaufschlagbaren Meßmembran, deren Ausschlag von einem Biegebalken mit Dehnungsmeßstreifen aufgenommen und in elektrische Werte umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmeßkammergehäuse (10) an einer Überlastmembran (9) beweglich aufgehängt ist, die einen Druckraum in zwei über Anschlußöffnungen (5>6) mit den zu messenden Drücken beaufschlagten Druckkammern (2,3) verbundene Kompensationsdruckkammern (7>8) unterteilt, von denen jede mit einem an die Meßmemb.ran (11) angrenzenden Raum (12 bzw. 13) verbunden ist, und daß an dem Druckmeßkammergehäuse (10) 'Verschlußeinrichtungen (19) vorgesehen sind, die jeweils einer Anschlußöffnung (5i6) zu-' geordnet sind und diese bei außerhalb des Arbeitsbereiches liegenden Druckdifferenzen verschließen.Differential pressure transducer with one in a pressure measuring chamber housing arranged and pressurized on both sides Measuring membrane, the deflection of which is recorded by a bending beam with strain gauges and converted into electrical values is converted, characterized in that the pressure measuring chamber housing (10) is movable on an overload diaphragm (9) is suspended, which acted upon a pressure chamber in two via connection openings (5> 6) with the pressures to be measured Pressure chambers (2,3) connected compensation pressure chambers (7> 8) divided, each of which is connected to a space (12 or 13) adjoining the measuring membrane (11), and that at the pressure measuring chamber housing (10) 'closure devices (19) are provided, each of which a connection opening (5i6) to-' are ordered and seal them in the event of pressure differences outside the working range. 2. Differenzdruckumfqrmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) der Verschlußeinrichtungen (19) von den Anschlußöffnungen (5 bzw. 6) und die Federcharakteristik der Überlastmembran (9) so aufeinander abgestimmt sind, daß erst bei Überschreiten des Meßbereiches einseitig ein Abschluß der Anschlußöffnung eintritt.2. Differential pressure converter according to claim 1, characterized in that that the distance (a) of the closure devices (19) from the connection openings (5 or 6) and the spring characteristics of the Overload diaphragm (9) are matched to one another in such a way that a closure on one side only occurs when the measuring range is exceeded the connection opening occurs. 3. Differenzdruckumformer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verschlußeinrichtungen O-Ringe (19) vorgesehen sind, die auf beiden Stirnflächen eines zylindrischen Druckmeßkammergehäuses (10) angeordnet sind.3. Differential pressure transducer according to claims 1 and 2, characterized characterized in that O-rings (19) are used as locking devices are provided, which are arranged on both end faces of a cylindrical pressure measuring chamber housing (10). -7-509824/0426 -7-509824 / 0426 Differenzdruckumformer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die,Stirnflächen mit Absätzen (18) zum Halten der O-Hinge (19) ausgestattet sind.Differential pressure transducer according to Claims 1 to 3, characterized characterized in that the, end faces with shoulders (18) are equipped to hold the O-Hinge (19). 5. Differenzdruckumformer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnungen (5,6) in ebenen Seitenwänden (20,21) von zylindrischen Komprensationsdruckkammern (7»8) münden.5. Differential pressure transducer according to claims 1 to 4, characterized characterized in that the connection openings (5,6) in flat side walls (20,21) of cylindrical compensation pressure chambers (7 »8) open. 6. Differenzdruckumformer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Kompensationsdruckkammern (7,8): und des Druckmeßkammergehäuses (10) so aufeinander abgestimmt sind, daß der zwischen ihnen bestehende Kingspalt als Dämpfungsdrossel dient.6. Differential pressure transducer according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the diameter of the compensation pressure chambers (7, 8): and of the pressure measuring chamber housing (10) are coordinated so that the between them existing Kingspalt serves as a damping throttle. 7. Differenzdruckumformer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßkammer 12 und 13 über Drosselöffnungen 14, 15 mit den Kompensationsdruckkainmern 7 und 8 verbunden sind.7. differential pressure transducer according to claims 1 to 6, characterized characterized in that the pressure measuring chamber 12 and 13 via throttle openings 14, 15 with the compensation pressure chambers 7 and 8 are connected. 509824/0426509824/0426 -χ«-χ « LeerseiteBlank page
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