DE2623994B2

DE2623994B2 - Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät

Info

Publication number: DE2623994B2
Application number: DE2623994A
Authority: DE
Inventors: Heinz Caspar; Felix Kudritzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1980-04-30
Also published as: IT1080860B; DE2623994A1; JPS52146283A; JPS5618890B2; FR2353050A1; GB1567865A; US4104925A; DE2623994C3; FR2353050B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer einem Druck oder einer Druckdifferenz ausgesetzten Membran, die durch ein starr an ihr befestigtes Verbindungselement mit einem Verstellglied verbunden ist, das in einer parallel zur Membranebene verlaufenden Ebene und um eine in dieser Ebene liegende, von dem Verbindungselement entfernte Drehachse schwenkbar angeordnet ist.

Bei einem bekannten Druckdifferenz-Meßgerät dieser Art (DE-AS 11 93 271) ist eine mit dem Differenzdruck beaufschlagte Membran über eine Stoßstange mit einem als Übertragungshebel ausgebildeten Verstellglied verbunden. Die Stoßstange ist dabei in der Membranebene an der Membran befestigt, beispielsweise angeschweißt. Mit dem Übertragungshebel ist die Stoßstange ebenfalls verschweißt. Der Übertragungshebel ist an einem Ende von einer im Gehäuse des bekannten Meßgerätes gelagerten Blattfeder gehalten und führt mit seinem anderen Ende Schwenkbewegungen in einem dem Differenzdruck entsprechenden Ausmaß aus. Schwierigkeiten können sich bei dem bekannten Differenzdruck-Meßgerät mit der Membran ergeben, weil diese bei der Schwenkbewegung des Übertragungshebels von der Stoßstange unsymmetrisch ausgelenkt und dadurch an einzelnen Stellen besonders stark beansprucht wird.

Bei einem anderen bekannten Druckdifferenz-Meßgerät (DE-OS 23 11 733) sind zwei jeweils mit einem höheren und einem niederen Druck beaufschlagte Membrane über jeweils ein Verbindungselement mit einem als Meßfeder wirkenden, federnden Biegerohr verbunden, das mit einem Steuerstab versehen ist. Der Steuerstab führt unter dem Einfluß einer Druckdifferenz um eine fiktive Drehachse eine Schwenkbewegung aus, wobei infolge der starren Verbindung zwischen dem federnden Biegerohr und den Membranen letztere ungleichmäßig ausgelenkt werden. Dies kann zu einer Überbeanspruchung an einzelnen Bereichen der Membranen und zu einem vorzeitigen Anlegen der Membranen an das Membranbett führen, wenn der Abstand zwischen den Membranen und dem Membranbett klein gewählt ist

Es ist ferner eine Meßzelle für niedrige Absolutdrükke bekannt (DE-GM 19 44 518), bei der eine Membran

ίο in der Mitte mit einer Scheibe verschweißt ist Die Scheibe ist über Verbindungsteile mit einer ringförmigen Feder verbunden, die auf der Rückseite eines die Membran tragenden Flansches befestigt ist Die ringförmige Feder dient zur Geradführung der Membran.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckoder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer von einem Druck oder einer Druckdifferenz beaufschlagten Membran vorzuschlagen, bei dem in konstruktiv einfacher und zuverlässiger Weise eine ungleichmäßige Auslenkung der Membran bei einem Verschwenken des Verstellgliedes vermieden ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Druck- oder Druckaifferenz-Meßgerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß das Verbindungselement auf der von dem Verstellglied abgewandten Seite der Membran außerhalb der Membranebene an der Membran befestigt.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät besteht darin, daß allein durch einen aus der Membranebene herausgerückten Befestigungspunkt des Verbindungselementes mit der Membran ungleichmäßige Auslenkungen der Membran bei einer infolge des Druckes oder Druckdifferenz erfolgenden Schwenkbewegung des Verstellgliedes vermieden sind. Ein zusätzlicher Aufwand bei der Fertigung des Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerätes ergibt sich dabei nicht, weil in jedem Fall das Verbindungselement mit der Membran verbunden werden muß. Infolge der durch die erfindungsgemäße Ausbildung vermiedenen ungleichmäßigen Auslenkung der Membran ist es möglich, diese in sehr geringem Abstand vom Membranbett zu lagern, wodurch sich insbesondere bei einem Druckdifferenz-Meßgerät mit zwei Membranen das Füllvolumen zwischen den Membranen verhältnismäßig klein halten läßt. Dies wiederum hat den Vorteil, daß thermische Ausdehnungen des Füllvolumens vernachlässigbar werden, und damit Veränderungen der wirksamen Membranfläche und ihre Auswirkungen vermieden sind. Die Meßgenauigkeit eines erfindungsgemäß ausgebildeten Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerätes ist daher von Temperaturänderungen weitestgehend unabhängig.

Die aufgeführten Vorteile ergeben sich bei jeder Anbringung des Verbindungselementes auf der von dem Verstellglied abgewandten Seite der Membran außerhalb der Membranebene. Besonders wirkungsvoll ist die Befestigung des Verbindungselementes jedoch dann, wenn der Abstand des Befestigungspunktes des Verbindungselementes an der Membran von der Membranebene etwa vier Zehntel des Abstandes der Membranebene von dem Verstellglied beträgt. Bei geringerem oder größerem Abstand des Befestigungspunktes von der Membranebene ist die Wirkung jeweils

b5 etwas geringer.

Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich konstruktiv besonders vorteilhaft anwenden, wenn das Verbindungsglied an einer aus der iviembranebene hervorste-

henden Seite eines mit der Membran verbundenen Mittelteiles befestigt ist

Zur Erläuterung der Erfindung ist in F i g. \ ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgeführten Druckdifferenz-Meßgerätes dargestellt Anhand der F i g. 2 und 3 ist jeweils mittels eines Schemabildes die Wirkung der Befestigung des Verbindungselementes an einer Membran bei dem erfindungsgemäßen Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät gezeigt

Das dargestellte Druckdifferenz-Meßgerät weist unter anderem ein als Meßfeder wirkendes, federndes Biegerohr 1 auf, das in seinem Innern einen als Verstellglied wirkenden Steuerstab 2 enthält An seinem inneren Ende 3 ist der Steuerstab 2 mit einer Durchgangsbohrung 4 versehen, in der Verbindungselemente 5 und 6 beispielsweise durch Schweißen befestigt sind. Die Verbindungselemente 5 und 6 sind mit jeweils einer Membran 7 und 8 über Mittelteile 9 und 10 starr verbunden.

Die Befestigung der Verbindungselemente 5 und 6 an den Membranen 7 und 8 bzw. den Mittelteilen 9 und 10 ist starr und beispielsweise durch Schweißen vorgenommen. Dabei ist die Befestigung jeweils an einem Punkt 11 bzw. 12 der Mittelteile 9 bzw. 10 erfolgt, der in einem Abstand a von der Membranebene 13 bzw. 14 juf der von dem Steuerstab 2 abgewandten Seite lieg ι. Der Abstand a ist stets größer als Null zu wählen. Besonders günstig ist es, wenn der Abstand a vier Zehntel des Abstandes b beträgt, den der Steuerstab 2 von der jo Membranebene 13 aufweist.

Durch außerhalb der Membranebene 13 liegende Befestigungspunkte 11 bzw. 12 ist erreicht, daß sich bei einer Schwenkbewegung des Steuerstabes 2 mit seinem Ende 3 um eine fiktive Drehachse 15 ein unsymmetnsches Auslenken der Membranen 7 und 8 bezüglich ihrer Mittenachse nichi einstellt, und es können sich daher die Membranen 7 und 8 selbst dann nicht einseitig gegen das Membranbett 16 bzw. 17 legen, wenn dieses in einem verhältnismäßig kleinen Abstand von der Membran verläuft.

Zur Erläuterung der vorteilhaften Befestigung der Verbindungselemente an außerhalb der Membranebene liegenden Befestigungspunkten soll auf die F i g. 2 und 3 Bezug genommen werden, in denen jeweils mit gleichen Bezugszeichen ein Verstellglied 30 dargestellt ist, das mit seinem mit einem Verbindungselement 31 verbundenen Ende 32 einem Druck auf eine Membran 33 entsprechend geschwenkt ist In Fig.2 ist das Verbindungselement an einem Mittelteil 34 der Membran 33 auf der dem Verstellglied 30 zugewandten Seite starr befestigt Dies führt zu einer Durchbiegung des Verbindungselementes 31, wie es die F i g. 2 zeigt Es ergibt sich dann eine unsymmetrische Auslenkung der Membran 33, die bei einem kleinen Abstand der Membran von einem Membranbett zum einseitigen Anlegen der Membran und damit zu Meßfehlern führt.

Ist dagegen — wie Fig.3 zeigt — gemäß der Erfindung das Verbindungselement 31 an einem Befestigungspunkt 35 in einem Abstand a von der Membranebene auf der von dem Verstellglied 30 abgewandten Seite der Membran 33 angebracht, dann wird ein durch eine Kraft Kf hervorgerufenes Drehmoment durch ein durch eine weitere Kraft Kv hervorgerufenes weiteres Drehmoment aufgehoben, und die Membran 33 wird nicht einseitig ausgelenkt; die Kraft Kf ist dabei die Kraft, die durch die Auslenkung des Verbindungselementes 31 um den Winkel λ aufgrund der Schwenkbewegung des Verstellgliedes 30 auftritt, während die Kraft Kv die Kraftwirkung des gebogenen Uiid im Befestigungspunkt 35 starr befestigten Verbindungselementes 31 ist.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Druckdifferenz-Meßgerät werden die Membranen 7 und 8 von unterschiedlichen Drücken beaufschlagt, die Druckräumen 18 und 19 über Öffnungen 20 und 21 zugeführt werden. Der Steuerstab 2 wird daher entsprechend der Druckdifferenz auf die Membranen 7 und 8 um den fiktiven Drehpunkt 15 von den Verbindungselementen 5 und 6 gedreht, so daß das äußere Ende 22 des Steuerstabes 2 um einen Weg verschwenkt wird, der der jeweiligen Druckdifferenz entspricht.

Mit der Erfindung wird ein Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer von einem Druckoder einer Druckdifferenz beaufschlagten Membran vorgeschlagen, bei dem durch eine Befestigung eines Verbindungselementes an einem außerhalb der Membranebene liegenden Befestigungspunkt einseitige Auslenkungen der Membran vermieden sind und damit eine höhere Meßgenauigkeit erreichtbar ist.

H^;erzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät mit mindestens einer einem Druck oder einer Druckdifferenz ausgesetzten Membran, die durch ein starr an ihr befestigtes Verbindungselement mit einem Verstellglied verbunden ist, das in einer parallel zur Membranebene verlaufenden Ebene und um eine in dieser Ebene liegende, von dem Verbindungselement entfernte Drehachse schwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (5, 6) auf der von dem Verstellglied (2) abgewandten Seite der Membran (7, 8) außerhalb der Membranebene (13, 14) an der Membran (7,8) befestigt ist

2. Druck- oder Druckdiferrenz-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) des Befestigungspunktes (11, 12) des Verbindungselementes (5, 6) an der Membran (7, 8) von der Membranebene (13, 14) etwa vier Zehntel des Abstandes (b) der Membranebene (13, 14) von dem Verstellglied (2) beträgt.

3. Druck- oder Druckdifferenz-Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (5, 6) an einem aus der Membranebene (13, 14) hervorstehenden, mit der Membran (7, 8) verbundenen Mittelteil (9, 10) befestigt ist.