DE2425177A1 - Druckmesswertgeber mit schwingendem zylinder - Google Patents

Description

DRUCKMESSWERTGEBER MIT SCHWINGENDEM ZYLINDER.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder.

Ein Druckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder, welcher etwas in die Technik eingegangen ist, ist in der US-Patentschrift Nr. 3.021.711 beschrieben. Dieser Messwertgeber umfasst eine Spule für einen Elektromagneten, welcher innerhalb des schwingenden Zylinders angeordnet ist und auf deir ein einzige* diametrale* -Treiberelektromagnet und ein einzigem diametraler Messelektromagnet angeordnet sind, wobei die Elektromagnete senkrecht zueinander und beide quer zur Achse des Zylinders stehen. Dadurch müssen notwendigerweise die elektrischen Verbindungsdrähte, welche die Elektromagnete mit den Verstärkern oder andern ausserhalb des Gerätes angeordneten Schaltkreisen verbinden, durch die Spule nach aussen geführt werden.* ' _ -_ Dies macht es schwer, wenn nicht unmöglich, eine geeignete hermetische Dichtung im schwingenden Zylinder anzubringen, sodass der schwingende Zylinder bei einem Innendruck betrieben werden kann, welcher viel kleiner als der Umgebungsdruck ist. Nicht nur die Drähte selbst erfordern Durchgänge, welche um den Draht abgedichtet werden müssen, aber die Drähte sind normalerweise mit einer organischen Isolierung versehen, welche ihrerseits von sich aus schwer mit einer hermetischen Dichtung, insbesondere über lange Zeitperioden, versehen werden kann. Es ist somit schwer, wenn nicht unmöglich, die Vorrichtung mit einem Vakuum im schwingenden Zylinder zu betreiben, sodass es schwer oder unmöglich wird, die Vorrichtung in einer

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Kompressionsbetriebsart (in welcher der Aussendruck des Zylinders den Innendruck des Zylinders übersteigt) zu betreiben.

Weil j ausserdem nur ein Treiber- und ein Messelektromagnet vorgesehen sind, ist es unmöglich,Betriebsarten mit drei Zipfeln (sechs Knoten) oder eine Betriebsart mit einer ungeraden Zahl von Zipfeln bereitzustellen. Wenn also hohe Drucke in Frage kommen, welche einerdicker ei Zylinderwand bedürfen um dem hohen Druck zu widerstehen, ist die resultierende Änderung in der gewünschten Betriebsart für maximale Druckempfindlichkeit sehr oft nicht möglich.

Desweitern, weil die Elektromagnete fest in der Spule angeordnet sind, wie etwa durch Vergiessen mit Kunststoff oder einem anderen Material, wenn sie einmal darauf angeordnet sind, ist es unmöglich, dieselben zu reparieren oder zu ersetzen ohne eine wesentliche Zerstörung des gesamten Gerätes vorzunehmen. t .

Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass es schwer ist, Gasunter Druck dem Innern des schwingenden Zylinders zuzuführen, weil enge, gewundene Durchgänge vorgesehen sein müssen, welche das Durchströmen des unter Druck stehenden Gases erschweren und welche dazu neigen, blockiert oder verstopft zu werden, wodurch die Vorrichtung weniger zuverlässig und genau gemacht wird. Weil es aber auch schwierig ist ein Vakuum im schwingenden Zylinder vorzusehen, wie es weiter oben beschrieben worden ist, fordert der Einsatz eines solchen Gerätes als Absolutdrucküberwachungsgerät, dass das zu untersuchende Medium dem Mittelpunkt des finders zugeführt wird.

Die vorliegende Erfindung botfeckt^ eirwiDruckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder bereitzustellen, welcher die genannten Nachteile der bekannten Druckmesswertgeber derselben Art nicht aufweist.. und

leicht hermetisch abgedichtet werden kann, hohe Drucke verarbeiten kann und leicht herzustellen und zu reparieren ist.

Nach der Erfindung umfasst ein Druckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder ein Antriebsmittel und Messmittel, welche . Elektromagnete sein können, welche in einem äusseren Zylinder angeordnet sind, der den schwingendenZylinder umgibt und bezüglich desselben hermetisch abgedichtet ist. In weiterer Übereinstimmung mit der Erfindung kann der Druckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder so

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aufgebaut sein, dass die Treiber- und Messmittel entweder jedes für sich oder beide zusammen so angeordnet sind, dass Schwingungs- : arten mit einer ungeraden Anzahl von Zipfeln begünstigt werden.

: Desweitern kann nach der Erfindung ein Temperaturmessfühler fcaib- ; wegs entlang der äusseren Wand des äusseren Zylinders aufgeklebt ; sein, um dadurch eine direkte Messung der Temperatur des Messwert- ; gebers zur Auswertung und Steuerung der Temperaturkompensation i des AusgangssignaIs desselben zu liefern.

; Die Erfindung erlaubt eine vollständige hermetische Abdichtung '■ des Inneren des schwingenden Zylinders. Die Erfindung erlaubt I leichten Zugang, ohne Durchbrechen von hermetischen Dichtungen, ; zu den Treiber- und Messmitteln, wie etwa Elektromagnete,zur Ein-I stellung, Ersetzen.und Reparatur derselben. Die Erfindung umgeht \ auch die Notwendigkeit, elektrische Drähte durch hermetische Dich- ^; tungen hindurchzuführen, wodurch das hermetische Abdichten in.sge-■ samt erleichtert wird.

I Weil die Erfindung,tatsächlich das hermetische Abdichten des In-.. nern des schwingenden Zylinders ermöglicht, unterstützt sie die

Anwendung derselben für den Fall eines im wesentlichen totalen I Vakuums im Innern des Zylinders, wodurch der Zylinder als Absolut-I druckmessfühler in einer Kompressionsbetriebsweise betrieben werj den kann. Dies erleichtert wieder die Wahl der Entwurfsfrequenz ₍ ; um das überlagern von Betriebsweisen in Abhängigkeit vom Druck i zu vermeiden, was wiederum ein Gesamtbetriebsprofil durch den Nenndruckberaich ohne vom Druck abhängige: Sprungsteilen .lief ert.

Der Eingang zum Druckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder ist ^;: leicht mit einer Magnetfalle und einem Sieb zu versehen, um so ; Verunreinigungen, die sonst in den Messwertgebern von der zu über- - wachenden Druckquelle aus eindringen könnten, auszufiltern. Die Erfindung unterstützt Eingänge mit freiem Durchlass zu den Druck-

¹ kammern.

; Durch das Weglassen der engen Spule zur Aufnahme der Elektromagnete im Zylinder eliminiert die vorliegende Erfindung nicht nur eine Quelle von Fehlern durch mechanische Schwingungen, aber sie eliminiert auch die Auflage auf die Grosse des schwingenden Zylinders. Weil die Elektromagnete, welche ausserhalb des Zylinders angeordnet sind, von beliebiger Grosse sein können und auf einem

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Träger beliebiger Grosse angeordnet sein können, kann der schwingende Zylinder einen kleinen Durchmesser haben, wodurch er bei höheren Frequenzen betrieben werden kann und seinerseits weniger auf Niederfrequenzgeräuschschwingungen anspricht. Das Anordnen der Elektromagnete" ausserhalb des Zylinders erlaubt es den äusseren Druckzylinder, welcher die Magnete aufnimmt mit dem gewünschten Durchmesser herzustellen, wobei Bolstücke benutzt werden, um den Abstand zwischen dem äusseren Druckzylinder und dem schwingenden Zylinder zu überbrücken, wodurch die Grosse des äusseren Druckzylinders, welcher die Magnete aufnimmt, im Hinblick auf die Induzierung von Schwingungsgeräusch und anderen Faktoren ausgewählt werden kann. Somit kann die Vorrichtung nach der Erfindung von sich aus weniger anfällig für Fehler als Folge von Schwingungen gemacht werden.

Die Erfindung ermöglicht einen langen, sicheren Betrieb durch Bereitstellung von Fallen an dem Eingang derselben. Die Erfindung ermöglicht desweitern die Durchführung einer Temperaturkompensation durch Einbeziehung eines Temperaturfühlers in einem Punkt desselben und der auf die Betriebstemperatur des Gerätes an- * spricht,ohne dass Dichtungen aufgebrochen werden müssen oder andere störende Einwirkungen auf den Schwingungsbetrieb des Gerätes notwendig sind.

Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform derselben dargestellt ist, beispielsweise beschrieben; In den Zeichnungen sind:

Figur 1 eine Seitenansichtim Schnitt und eine schematische Darstellung des Stromkreises einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung?

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vierzipfelschwingungsbetriebsart (acht Knotenpunkte)j

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Dreizipfelschwingungsbetriebsart (sechs Knotenpunkte);

Figur 4 ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Figur 1} Figur 5 ein Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Figur Ij

Figur 6 eine Darstellung der Frequenzabhängigkeit des Zylinders in Spannungsbetriebsarten; und

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Figur 7 eine Darstellung der Frequenzabhängigkeit des Zylinders in den Kompressionsbetriebsarten.

Der in der Figur 1 dargestellte Druckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder in Übereinstimmung mit der Erfindung umfasst .einen schwingenden Zylinder 10 mit einer zylindrischen, dünnen Wand 12, welche vorzugsweise aus Stahl mit einem wenig von der Temperatur abhängigen Elastizitätsmodul hergestellt sein kann, wie etwa rostfreier Ni-Span-C-Stahl. Das untere Ende des Zylinders 10 weist einen verdickten zylindrischen Teil 14 auf, welcher den Schwingungsknoten an der Basis der dünnen Wand von der Basis des Messwertgebers isoliert^um Dämpfungen zu eliminieren, welche aus den Verbindungen der Metalle resultieren. Das obere Ende des Zylinders 10 umfasst einen verdickten zylindrischen Teil 16, welcher einen Schwingungsknoten am oberen Ende des Zylinders 10 sichert, der mit einer hermetisch abgedichteten Kappe 18, die daran in irgendeiner geeigneten Weise, wie etwa durch eine ringförmige Schweissung 19, festgemacht ist, im Hinbück auf die Schwingungen isoliert ist.

Der schwingende Zylinder ist hermetisch abgeschlossen, etwa mittels einer kreisförmigen Schweissung 22^wOdUrCh eine Kammer 21 mit einer Basis 20 gebildet wird, mit der ein nicht magnetischer äusserer Druckzylinder 24 auch hermetisch abgedichtet sein kann, wie etwa mittels einer kreisförmigen Schweissnaht 26 zwischen der Basis 20 und dem verbreiterten unteren Zylinderteil 28 des äusseren Druckzylinders 24_# Das obere Ende des äusseren Druckzylinders 24 kann einen vergrösserten, zylindrischen Teil 30 umfassen, weil keine Schwingungen des Zylinders 10 im oberen Bereich, welcher von dem vergrösserten Teil desselben gegeben wird, auftreten. Eine obere Fläche 32 des Zylinders erstreckt sich radial nach innen und ist mit einem Aussengewinde 34 und einem Innengewinde 36 an der oberen, zylindrischen Verlängerung 38 versehen. Das Aussengewinde 34 stimmt mit dem Innengewinde einer magnetischen Abschirmdeckplatte 40 und einer Befestigungsmufcter 41 überein, und das Innengewinde 36 nimmt das Gewinde der Eingangsvorrichtung 42 auf. Die Eingangsvorrichtung kann eine mittlere Bohrung 44 umfassen, welche eine Leitung für die Verbindung mit einer Fluidumquelle (nicht dargestellt) darstellt, deren Druckmittelsides Druckmesswertgebers zu überwachen ist. Die Bohrung 44 steht mit einer

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wesentlich grösseren Bohrung 46, in der ein Magnet 48, welcher die Form eines rechten Zylinders mit abgeflachten Seiten haben kann, welche Durchgänge 50 für das Fluidum von der Bohrung 44 zu einer ringförmigen Kammer 52 zwischen dem schwingenden Zylinder 10 und dem äusseren Druckzylinder 24 bilden, in Verbindung. Innerhalb der Bohrung 46 sichert ein ringförmiges Abstandsstück 54 (wie etwa eine Scheibe), dass ein Sieb 56 den Magneten 48 nicht berührt, wodurch ein unbeeinträchtigter Fluidumfluss von der Bohrung 44 zur Kammer 52 möglich wird. Der Magnet 48 zieht magnetisierbare Teilchen an, und das Sieb 56 verhindert den Durchgang von anderen Teilchen in die Kammer 52/ wodurch ein sicherer und genauer Betrieb des Messwertgebers sichergestellt wird.

Ein magnetisches Polstück 60 hoher Permeabilität, welches im ' allgemeinen zylindrisch sein kann, mit einem vetgrösserten oder angeflanschten Teil, ist in einem Lcch in der.Wand des äusseren Druckzylinders 24 angeordnet. Das Polstück 60 hat am Zylinder 10 eine verringerte Grösse,um die Fluidumdämpfung zu verringern, welche eine Funktion der Fläche der Enden der Polstücke istf der vergrösserte Teil verringert den magnetischen Widerstand des . magnetischen Weges. Dieser leitet den magnetischen Fluss zum schwingenden Zylinder 10 durch die Druckkammer 52. Neben dem Polstück 10 ist ein Permanentmagnet angeordnet, welcher vorzugsweise ein Alnico-Magnet sein kann-; Der Magnet 62 ist vorzugsweise dünn und von zylinderischer Form. Der Magnet 62 liefert eine magnetische Vorspannung für die Polstücke 60, wodurch nur Wechselstrom (ohne Gleichstromvorspannung) der Spule 64 zur Erzeugung eines schwingenden magnetischen Flusses durch die Polstücke 60 zur Induzierung von Schwingungen im schwingenden Zylinder 10 zugeführt zu werden braucht. Den Magneten 62 und das Polstück 60 umgibt eine magnetische Spule 64, welche auf einen Spulenkern 66 aufgewickelt ist. Das Polstück 60, der Magnet 62 und der Kern 66 können in geeigneter Weise miteinander verklebt sein, etwa mittels Kitt, sodass der Druck der Schraube 68 gegen den Magneten 62 die gesamte. Anordnung fest gegen den äusseren Druckzylinder andrückt. Die magnetischen Elemente 60 bis 68 umfassen einen Tteibermagneten 70. In der Figur 5 erkennt man einen zweiten Treibermagneten 72, im Aufbau dem Treibermagneten 70 ähnlich, welcher um einen Winkel von 120° verschoben bezüglich des Treibermagneten

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70 angeordnet ist. Es sei bemerkt, dass die Lage des Treibermagneten 70 in der Figur 5 etwas gegenüber der Lage in der Figur 1 gedreht ist. In der Figur 1 erkennt man einen Messelektromagneten 74, im Aufbau dem Treiberelektromagneten 72 ähnlich, mit der Ausnahme, dass er mehr Windungen aufweist, um dadurch eine grössereEmpfindlichkeit zu erhalten. In der Figur 4 erkennt man, dass der Messelektromagnet 74 radial oder diametral gegenüber einem zweiten Messelektromagneten 76 angeordnet ist. Die Elektromagnete 74 und 76 befinden sich auf einem Durchmesser der Zylinder 10, 24, welcher die Winkelhalbierende des Winkels zwischen den Treiberelektromagneten 70, 72 (Figur 5) bildet. Der Zweck

■ dieser Anordnung ist in der Figur 3 dargestellt, in welcher der schwingende Zylinder 10 von einer durchgezogenen Linie dargestellt

: wird und eine gestrichelte Linie 78 eine Dreizipfelschwingung (sechs Knoten) darstellt, welche mit den Elektromagneten 70-76 mit der in den Figuren 4· und 5 dargestellten Anordnung induziert wird. Somit arbeiten die Treibermagneten 70, 72 in Phase (sodass· jeder den magnetischen schwingenden Zylinder 10 im gleichen Augenblick anzieht oder loslässt) aber die Messmagnete 74, 76 arbeiten gegenphasig zueinander, sodass die Spannungen, welche darin induziert werden voneinander in differentieller Weise abgezogen werden können, während gleichzeitig ein Schwingungstyp mit einer ungeraden Anzahl von Zipfeln, welcher in der Figur 3 ein Dreizipfelschwingungstyp (sechs Knoten) ist, bereitgestellt wird. Diese Anordnung sichert auch eine volle Auslöschung des treibenden magnetischen Flusses in beiden Messelektromagneten 74, 76, weil diese symetrisch bezüglich der Treiberelektromagneten 70, 72 angeordnet sind, und weil durch den symetrischen Betrieb der Elektromagnete 70, 72 jede direkte Kopplung entgegengesetzt ist und ausgelöscht ist. Dies ist eine besondere Eigenschaft der Erfindung, welche erlaubt wird durch die Anwendung eines Paares von

. Treiber- und Messelektromagneten 70-76 im Gegensatz zu der Anordnung der US-Patentschrift 3Λ72.711 mit je einem Treiber- und einem Messelektomagneten, welche nur Schwingungstypen mit gerad-' zahliger Zipfelzahl, wie etwa der in Figur 2 dargestellte Vierzipfelschwingungstyp (acht Knoten) erzeugen.

Die Schraube 68, (Figur 1) wird in einen äusseren magnetischen Abschirmzylinder 80, welcher zwischen der magnetischen Schirmabdeckplatte 40 und der Basis 20 des Messwertgebers angeordnet ist,

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eingeschraubt. Der Abschirmzylinder 80 und die Platte 40, die Schraube-68 und der Kern 66, das Polstück 60(und entsprechende Teile der anderen Elektromagneten 72-76), und die Basis 20 des Messwertgebers sind vorzugsweise auf einem hochpermeablen Metall, wie etwa Allegheny Ludlum 4750 Nickelstahl, hergestellt, der eine vollständige magnetische Abschirmung nicht nur für die magnetischen Kreise der Elektromagneten 70-76, sondern auch für den schwingenden Zylinder 10 liefert. Der magnetische Weg für den Antrieb des Zylinders umfasst ein Polstück 60, den umfang des Zylinders 10, das Polstück des Elektromagneten 72 und den Umfang des Zylinders 80, siehe Figur 5; der Zylinder 24 ist aus einem nichtmagnetischen Stahl, wie etwa 18-8 rostfreier Stahl. Dies wird durch Magnetisieren der Polstücke im entgegengesetzten Sinn, siehe Figur 5 erreicht. Dies wird durch die Permanentmagnetisierung der Magnete 62 oder durch Zuführen einer Gleichstromvorspannung an den Antrieb erzeugt, wodurch der Antrieb immer einen Fluss in derselben Richtung erzeugt, welcher um einen Mittelwert schwankt. Die Magnete der Messelektromagnete 73,74 sind in entgegengesetzten Richtungen polarisiert um in ähnlicher Weise einen Umfangsflussweg sicherzustellen.

Ein Temperaturmessfühler, welcher vorzugsweise eine in Durchlassrichtung vorgespannte . Diodenverbindung oder ein anderer bekannter Fühler sein kann, ist an der Aussenwand des äusseren Druckzylinders 24, ungefähr auf halber Länge desselben, mittels Kitt oder in einen anderen geeigneten Weise festgeklebt. Der Temperaturmessfühler liefert ohne Beeinträchtigung der Dichtung der äusseren Druckkammer 52 oder der im schwingenden Zylinder 10 gebildeten Kammer einen genauen Messwert der Temperatur des Messwertgebers, welche die Vereinfachung der Temperaturkompensation des Ausgangssignals des Messwertgebers erlaubt. .Ein Paar Leiter 84, welche an die gegenüberliegenden Enden des Messfühlers 82 angeschlossen sind, laufen frei durch den leeren Raum 85 zwischen dem Abschirmzylinder 84 und dem äusseren Druckzylinder 24 und durch eine öffnung 86 in der Basis 80 zum äusseren Schaltkreis 90; in ähnlicher Weise verbindet ein Leiterpaar 88 die in Reihe geschalteten Treiberelektromagnete 70, 72 mit dem Schaltkreis Zusätzliche öffnungen (wie etwa die öffnung 92 rechts in der Figur 1) sind vorgesehen/um die Durchführung anderer elektrischer Verbindungen mit dem Schaltkreis 90 zu erlauben, wie etwa ein

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Drahtpaar 94, von den in Reihe geschalteten Messelektromagneten 74, 76. Die Messelektromagneten sind über elektrische Leiter 94 mit einem .-Verstärker 98 verbunden, der einen Frequenzgang hat, .welcher mindestens so breit ist wie der Frequenzbereich, welcher • für den erforderlichen Nenndruckbereich des Messwertübertragers erforderlich ist, und dessen Ausgangssignal auf den Leitungen 100, wird den elektrischen Leitungen 88 zum Treiben der Elektromagnete 70, 72 zugeführt. Das Ausgangssignal auf den Leitungen 100 kann auch einem Ausgangswandler 102 zugeführt werden, um die Frequenz des Verstärkerausgangssignals in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln und der Ausgangswandler kann auch eine auf die von den Signalen auf den Leitungen 84 vom Temperaturmessfühler angezeigten Temperatur ansprechende Temperatur und eine Linearisierung des Ausgangssignals umfassen,um auf den Ausgangsleitungen 106 ein temperaturkompensiertes, lineares Ausgangssignal zu erzeugen, welches im Nenntemperaturbereich des Gerätes sehr exakt ist. Der Schaltkreis 90 ist aus dem Stande der Technik bekannt und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung und dient dazu,nur die Verbindungen des Messwertgebers mit äusseren Schaltkreisen zu verdeutlichen. Der Schaltkreis 90 kann vorzugsweise entfernt vom übertrager angeordnet sein und die Montagebasis 104 des Messwertgebers kann Verbindungsstifte für einen Kabelbaum enthalten,um den Messwertgeber mit dem Schaltkreis 90 zu verbinden. Wie bekannt ist können die Signale am Ausgang 106 des tjbertragers dazu benutzt werden,eine geeignete Anzeige des gemessenen Druckes zu treiben, oder können dazu benutzt werden_rmit oder ohne weitere Verstärkung und Veränderung ein Gerät in Abhängigkeit von dem mit dem Messwertgeber gemessenen Druck zu steuern.

Obschon die vorliegende Erfindung den Vorteil hat, dass das Innere des schwingenden Zylinders 10 leicht hermetisch abgedichtet werden kann₍um so ein absolutes Vakuum für einen Relativdruckmesswertübertrager aufrecht zu erhalten, ist erkennbar, dass das Vorsehen der relativ einfachen Basis 20/ durch die keine elektrischen Verbindungen hindurchgehen (im Gegensatz zu dsm oben genannten US-Patent), auch den freien Durchfluss eines unter Druck stehenden Fluidums in die Kammer 21 im Innern des schwingenden Zylinders 10 ermöglicht, womit Differenzdrucke abgelesen werden können. Weil die Kammer 21 ebenso gut wie die Kammer 52 bei irgendeinem Nenndruck betrieben werden kann und weil ein gerader, unbeeinträch-

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tigter Zugang zu jeder dieser Kammern möglich ist, stellt die vorliegende Erfindung einen verbesserten Differenzdruckmessfühler und die Möglichkeit bereit₍diesen wirksam aa betreiben, sowohl mit dem schwingenden Zylinder in Kompression (der Druck im Innern des Zylinders ist niedriger als der Aussendruck) oder mit dem inneren Zylinder 12 unter Spannung (der Druck im Innern des Zylinders 10 ist grosser als der Druck ausserhalb des Zylindern). Dies erlaubt eine grössere Freizügigkeit beim Entwurf, sodass man die Betriebsparameter eines, beliebigen Druckmesswertgebers in Obereinstimmung mit der Erfindung anpassen kann. Die Figur 6 zeigt z.B. eine Kurvenschar der Frequenzabhängigkeit als Funktion des Druckes für verschiedene Schwingungstypen. So ist z.B. ein Vierzipfelschwingungstyp (n = 4) durch die Linie 110 dargestellt, ein Zweizipfelschwingungstyp (n = 2) durch die Linie 112 und ein Dreizipfelschwingungstyp (n~ 3) durch die Linie 114. Um in einem Messwertgeber mit Kennlinien über den Druckbereich -, wie sie in der Figur 6 dargestellt sind, eine maximale Empfindlichkeit zu erhalten, ist es üblich.den Vierzipfelschwinguncpstyp zu wählen, welcher durch die Linie 110 dargestellt ist, weil der die grösste Steigung hat und deshalb die grösste Empfindlichkeit (Frequenz gegen Druck) der drei dargestellten Schwingungstypen liefert. Man kann aber erkennen, dass der Schwingungstyp 110 den. Breizipfelschwingungstyp 114 im Punkte 116 schneidet und dies führt zu einem ungleichmassigen Betrieb bei dem Druck und kann tatsächlich dazu führen, dass die Schwingung ganz aussetzt, sodass die Frequenz in dem Punkt tatsächlich bis auf Null herabgesetzt wird, so wie es durch die Zipfel der Linien 118 dargestellt ist- In ähnlicher Weise kann im Punkt 120 der Vierzipfelschwingungstyp den ZweizipfeJ-schwingungstyp schneiden,wodurch ein weiterer Punkt unregelmässigen Betriebes bewirkt wird,'bei dem die Frequenz auf Null zurückgehen kann oder andere ünregelmässigkeiten in der Empfindlichkeit der Vorrichtung vorliegen können. Die Figur 6 betrifft eine Vorrichtung, welche unter Spannung betrieben worden ist. Die Figur 7 aber betrifft eine Vorrichtung, welche unter Kompression betrieben wurde und es ist leicht erkennbar, dass der Vierschwingungstyp gewählt werden kann_; um Kollisionen mit den beiden anderen Schwingungstypen zu verhindern. Obshon, wie es durch die gestrichelte Linie 122 angedeutet ist, ein weiterer Zweizipfelschwingungstyp den Vierzipfelschwingungstyp durchschneiden kann, ist es normaler-

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weise ganz leicht, das Gerät so zu entwerfen, dass der Zweizipfelr schwingungstyp, welcher durch die Linie 122 dargestellt ist, unterdrückt wird, wodurch der Betrieb mit dem Vierzipfelschwingungstyp ohne irgendwelche Störungen geliefert wird. Diese Betriebsart kann besonders nützlich sein, wenn grosse Druckbereiche erwünscht sind. So zeigt die Figur 7, dass der Kompressionsbetrieb,(wel-ί eher durch den Entwurf der Erfindung möglich ist, welcher aber I schwer erreichbar ist, mit den schlechten hermetischen Abdichtungen nach dem Entwurf obr oben genannten US-Patentschrift) von Vor- : teil sein kann. Andererseits kann der Spannungsbetrieb vorteilhaft sein, um ein Verziehen des Zylinders zu verhindern, wenn der ι Messwertgeber in einer Umgebung betrieben werden kann, wo der : tatsächliche Druck, welcher zugeführt wird, den Entwurfsdruck um I mehr als 100% übeiäteigen kann. Dies ist bedingt durch die Tat- : sache, dass Vorrichtungen, welche unter Spannung betrieben werden, ; typisch einen 20-25fachen Entwurfsdruck ohne Beschädigung, welche

ι permanentes Falten entlang der Knoten der Schwingungen bewirke^., { aushalten können, Vorrichtungen, welche im Kompressionbetrieb ge-I fahren werden, jedoch bereits beim zweifachen Entwurfsdruck Falten ; werfen können. Obschon der Kompressionsbetrieb bei hohem Druck, j wo die Möglichkeit einer weiteren Druckerhöhung über 100% unwahr- ; scheinlich ist, extrem nützlich ist und am vorteilhaftesten sein ί kann, -kann die Anwendung des Spannungsbetriebes bei niedrigem Druck, Vo die Notwendigkeit grosser Druckdifferenzen ohne gegenseitige Störung der Schwingungstypen nicht erkennbar ist und die : Möglichkeit eines hohen Oberdruckes grosser ist, wünschenswert

■ sein. Die Erfindung lässt sich leicht an den Betrieb unter Span-

■ nung als auch an den Betrieb unter Kompression anpassen.

In bestimmten Druckbereichen kann es wichtig sein einen Schwingungstyp mit ungerader Zipfelzahl (wie etwa drei Zipfel, sechs Knoten) zu benutzen; um die eben beschriebene Kollision der Schwingungen zu verhindern. Somit stellt die elektromagnetische Treiber- ; vorrichtung (und die Messvorrichtung) mit zwei Elektromagneten nach der Erfindung eine zusätzliche Entwurfsmöglichkeit bereit. Eine Vielzahl von Treibermitteln, und eine Vielzahl von Messmitteln erlauben somit eine grosse Anzahl von Ausbildungen,um die verschiedenen Schwingungstypen mit gerader und ungerader Zipfelzahl zu ermöglichen, welche mit den bekannten Vorrichtungennicht

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erreichbar waren.

Falls man kein Vakuum in der Kammer 11 des schwingenden Zylinders 10 erwünscht, kann ein Zugang dazu geschaffen werden durch eir?e einfache Leitungsverbindung ähnlich der Eingangsvorrichtung 42, ohne dass man zu befürchten braucht, dass man auf Drähte oder andere Mittel trifft, wie das bei der Vorrichtung entsprechend der Lehre desoben genannten US-Patentes ist.

Ein grosser Vorteil der Erfindung erkennt man gleich aus den Fi-

darin,

guren 1, 4 und 5* Er besteht^dass der aussere magnetische Abschirmzylinder 80 einfach auf die Basis 20 geschraubt oder anderswie lösbar mit ihr verbunden wird, ohne dass dafür eine Dichtung erforderlich wäre. Weil diese Abschirmung 80 leicht entfernt werden kann, nachdem die Schraube 68 und ähnliche Schrauben herausgeschraubt worden sind, erkennt man, dass es eine relativ einfache Sache ist, sich Zugang zu allen Elektromagneten 70-72 zur Einstellung, Reparatur und Ersatz derselben zu verschaffen. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den Anordnungen des Standes der Technik.

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Claims (18)

PATENTANSPRÜCHE

1.) Druckmesswertgeber mit schwingendem Zylinder, gekennzeichnet durch eine Basis (20) , einen an einem Ende geschlossener und am anderen Ende dicht mit der Basis (20) verbundenes, eine erste Druckkammer bildendes schwingenden Zylinder (10), einen an einem Ende wenigstens teilweise geschlossenen und am anderen Ende dicht mit der Basis (20) verbundenen und den schwingenden Zylinder (10) zur Bildung einer zweiten Druckkammer ausserhalb des schwingenden Zylinders umgebenden äusseren Druckzylinder (24), Anschlussmittel (42) für eine der Druckkammern zum Anschliessen der Druckquelle,, deren Druck gemessen werden soll, auf dem äusseren Druckzylinder; (24) angeordnete und den schwingenden Zylinderantreibende Antriebsmittel (70,72) und auf dem äusseren Druckzylinder (24) angeordnete, die Schwingungen des schwingenden Zylinders (10) messende Messmittel (74,76).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schwingende Zylinder (10) aus einem magnetischen Material besteht, dass der äussere Druckzylinder (24) aus einem Material sehr kleiner magnetischer Permeabilität besteht und dass die Antriebsmittel (70,72) und die Messmittel (74,76) Elektromagnete umfassen,und dass Mittel (80) kfeinen magnetischen Widerstandes ausserhalb des Druckzylinders zur Bildung eines Rückschlusses für den magnetischen Fluss durch die Elektromagnete und den schwingenden Zylinder angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel mehrere auf dem umfang des äusseren Druckzylinders (24) angeordnete Elektromagnete umfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel eine gerade Zahl von Elektromagneten umfassen, deren erste Hälfte einen mittleren magnetischenFluss zum

"bereit* schwingenden Zylinder mit einer ersten Polarität/stellt und deren

Hälfte einen mittferen magnetischen Fluss zum schwingenden Zylinder mit einer von der ersten Hälfte bereitgestellten Polarität "entgegengesetzten Polarität bereitstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Mescmittel (74,76) eine Vielzahl um den Umfang des äusseren Druckzylinders (24) angeordnete Elektromagnete umfassen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel eine gerade Anzahl von Elektromagneten sind, deren erste Hälfte einen mittleren magnetischen Fluss zum schwingenden Zylinder mit einer Polarität bereitstellt und deren zweite Hälfte einen mittleren magnetischen Fluss zum schwingenden Zylinder mit einer der von der ersten Hälfte bereitgestellten Polarität entgegengesetzten Polarität bereitstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (70,72) eine:.Gruppe von Elektromagneten umfassen, dass die Messmittel (74,76) eine Gruppe von Elektromagneten umfassen und dass die Elektromagnefce einer Gruppe der Elektromagnete durch einen Winkel voneinander getrennt sind, welcher kleiner ale 180° ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete der zweiten Gruppe von Elektromagneten im wesentlichen symetrisch bezüglich der ersten Gruppe von Elektromagneten angeordnet sind, wodurch die in den Messmitteln von den Treibmitteln erzeugten elektromagnetischen Felder sich gegenseitig aufheben.

9. ■ Vorrichtung nach Anspruch 7_r dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete der einen Gruppe von Elektromagneten so angeordnet sind, dass Schwingungstypen mit ungerader Zipfelzahl möglich sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (70,72) eine Gruppe von Elektromagneten umfassen, dass die Messmittel (74,76) eine Gruppe von Elektromagneten umfassen und dass die Elektromagnefce in einer Gruppe von Elektromagneten voneinander durch einen Winkel getrennt sind, der kein ganzzahliges Vielfaches von 90° ist«

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (70,72) ein Paar Elektromagnete umfassen, dass die Messmittel (74,76) ein Paar Elektromagnete' umfassen, dass die Elektromagnete eines Paares durch einen Winkel voneinander getrennt sind, welcher kein ganzzahliges Vielfaches von 90° ist, dass die Elektromagnete des anderen Paares im wesentlichen symetrisch bezüglich der Elektromagnete des ersten Paares angeordnet slndL, wodurch Schwingungs typen mit ungerader Zipfelzahl

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möglich sind, während die von den Antriebsmittel in den Messmitteln erzeugte/) elektromagnetischenFelder sich gegenseitig aufheben.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (80) niedrigen magnetischen Widerstandes einen den äusseren Druckzylinder (24) umgebenden Abschirmzylinder (80) umfassen, welcher an einem Ende wenigstens teilweise geschlossen ist , und an seinem anderen Ende einen wesentlichen Teil der Basis (2.0) umgibt, wobei die Basis (20) und der magnetische Abschirmzylinder (80) aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität bestehen, wodurch der Abschirmzylinder

(80) und die Basis eine im wesentlichen vollständige magnetische Abschirmung der Elektromagnete und des schwingenden Zylindern bereitstellen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine an der Aussenfläche des äusserer» Druckzylinders (24) etwa in der Mitte dessen Längsausdehnung angeordnete elektronische MessVorrichtung (82) und elektrische Verbindungsleitungen (84), welche durch die Basis (20) zwischen dem äusseren Druckzylinder

(24) und dem magnetischen Abschirmzylinder (80) verlaufen,um die elektrische Verbindung der elektronischen Temperaturmessvorrichtung (82) zu einem Punkt ausserhalb der magnetischen Abschirmung herzustellen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Messmittel (74,76) und die elektromagnetischen Antriebsmittel (70,72) elektrische Leiter umfassen, welche durch die Basis (20) zwischen dem äusseren Druckzylinder (24) und dem magnetischen Abschirmzylinder (80) verlaufen, um eine elektrische Verbindung von den elektromagentischen Mitteln (ß-76) zu einem Punkt ausserhalb der magnetischen Abschirmung herzustellen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine_n zwischen den elektromagnetischen Messmitteln(74,76) und den elektromagnetischen Antriebsmittel^ (70,72) angeordneten Schaltkreis, welcher elektrische Signale in Abhängigkeit von den in den elektromagnetischen Messmitteln (74,76) durch die Schwingungen des schwingenden Zylinders (10) erzeugten magnetischen Veränderungen erzeugt, um eine elektromagnetische Kraft im Zylinder durch die

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elektromagnetischen Antriebsmittel (70,72) zu erzeugen, wodurch der Zylinder (10) einen selbsterregten Schwingungsbetrieb bei einer von dem Druckunterschied über die Wand des schwingenden Zylinders zwischen den beiden Druckkammern bestimmten Frequenz erzeugt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis (90)ausserhalb der magnetischen Abschirmung angeordnet ist und desweitern eine elektronische Temperaturmessvorrichtung (82) auf der Aussenflache des äusseren Druckzylinders (24) etwa in der Mittö der axialen Länge desselben umfasst und dadurch,dass elektrische Verbindungen durch die Basis (20) zwischen dem äusseren Druckzylinder (24) und der magnetischen Abschirmung (80) verlaufen, um eine elektrische Ve:.xaindng zwischen der elektronischen Temperaturmessvorrichtung (80) und dem Schaltkreis (90) herzustellen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis (90) ausserhalb der magnetischen Abschirmung

(80) angeordnet ist, und dadurch_/dasc^; die elektromagnetischen MessmJitel (74,76) und die elektromagnetischen Antriebsmittel (70, 72) einen elektrischen Leiter umfassen, welcher durch die Bai?is

(20) zwischen dem äusseren Druckzylinder (24) und der magnetischen Abschirmung (80) verlauft_t. um eine elektrische Verbindung zwischen den elektromagnetischen Mitteln (70-76) und dem Schaltkreis (90) zu liefern.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (20) innerhalb des äusseren Druckzylinders (24) vollständig fest ist.

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