DE2654003C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit zwei gegeneinander geschalteten Wellrohren zur Differenzdruckmessung, bei der sich die wirksamen Flächen der Wellrohre voneinander unterscheiden, wobei die Druckbeaufschlagung der Wellrohre derart erfolgt, daß der Differenz­ druck lediglich auf die Differenz der sich voneinander unterscheiden­ den wirksamen Flächen der Wellrohre einwirkt, und eine Kompensation der durch den Differenzdruck bestimmten Kraft erfolgt, nach Patent 25 43 924.

Wie im Hauptpatent ausgeführt ist, besteht der Vorteil einer solchen Anordnung insbesondere darin, daß die zu kompensierende Kraft auch bei großer Druckdifferenz klein gemacht werden kann und sich störende Ein­ flüsse, wie Temperaturdehnung und Änderung der wirksamen Wellrohrflä­ chen, auch nur in deren Differenz zwischen den beiden Wellrohren auf die Kraft auswirken.

In Weiterbildung der Anordnung nach dem Hauptpatent wird vorgeschlagen, daß die Wellrohre jeweils an einem Ende festgelegt sind und mit ihrem anderen Ende miteinander und mit dem beweglichen Teil eines elektromagnetischen Kraftgebers und dem beweglichen Teil eines Stellungsgebers verbunden sind, der die Bewegung der Wellrohre in ein elektrisches Steuersignal für den Kraftgeber oder in ein pneu­ matisches Steuersignal für die Wellrohre umsetzt.

Eine derartige Anordnung arbeitet als Umformer eines pneumatischen oder hydraulischen Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt, unter Nutzung des Kompensationsprinzips.

Es sind bereits elektropneumatische Umformer bekannt (Hengstenberg- Sturm-Winkler: Messen und Regeln in der chemischen Technik, 2. Aufla­ ge, Springer-Verlag, 1964, Seite 152, Abb. 87), die ein Wellrohr als Druckgeber, ein Tauchspulsystem als elektromagnetischen Kraftgeber und einen pneumatischen Stellungsgeber aufweisen, die auf einen drehbar gelagerten Hebel wirken.

Es sind des weiteren Druckdifferenzmeßumformer bekannt (Hengstenberg- Sturm-Winkler: Messen und Regeln in der chemischen Technik, 2. Aufla­ ge, Springer-Verlag, 1964, Seite 167, Abb. 104), die als Druckgeber eine von einer Membran unterteilte Druckkammer enthalten, die von den beiden Drücken beaufschlagt wird. Die Membran steht mit zwei Wellrohren gleicher Fläche in Verbindung, von denen eines als Abdichtung für die Durchführung eines beweglichen Elements dient, das an einem drehbar gelagerten Hebel angelenkt ist. Über eine Hebelübersetzung steht die Membran mit einem elektromagnetischen Kraftgeber und mit einem elek­ trischen Stellungsgeber in Verbindung.

Alle diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie, wenn sie zum Umsetzen hoher Drücke ausgebildet sind, ein großes Bauvolumen aufweisen und einen verhältnismäßig hohen Leistungsbedarf haben.

Diese Nachteile sollen durch die Er­ findung beseitigt werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Umformer eines pneumatischen oder hydraulischen Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt zu schaffen, der auch das Umsetzen beider Drücke und einen geringen Leistungsbedarf gestattet und zudem ein kleines Bauvolumen aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist hingegen auch bei einer großen Druckdifferenz zwischen dem umzusetzenden pneumatischen oder hydrauli­ schen Druck und dem Normaldruck die von dem beweglichen Wellrohrenden auf den elektromagnetischen Kraftgeber ausgeübte Kraft klein und somit kann auch die vom Kraftgeber erzeugte Kompensationskraft klein sein. Letzteres hat wiederum zur Folge, daß im Vergleich zu den bekannten Umformern der Kraftgeber mit einer wesentlich geringeren Leistungsauf­ nahme auskommt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die bewegli­ chen Wellrohrenden und den Kraftgeber unmittelbar, das heißt, ohne die Zwischenschaltung einer Hebelübersetzung, miteinander zu verbinden oder eine raumsparende Hebelübersetzung zwischen beiden Gebern anzu­ ordnen. Dadurch kann das Bauvolumen des Umformers im Vergleich zu dem­ jenigen der bekannte Umformer beträchtlich vermindert werden. Ein be­ sonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß sich Änderungen der wirksamen Wellrohrflächen nur in ihren Differenzen zwischen den beiden Wellrohren auf das Meßergebnis auswirken. Die Fol­ ge ist eine wesentlich geringere Abhängigkeit des Meßergebnisses von der Umgebungstemperatur. Schließlich läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung mit geringem Aufwand realisieren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung greifen die Wellrohre mit ihrem beweglichen Ende und der bewegliche Kraftgeberteil an unterschiedlichen Stellen eines drehbar gelagerten Hebelarms an und an einer weiteren, drehpunktfernen Stelle der bewegliche Teil des Stellungsgebers. Auf diese Weise läßt sich die vom Kraftgeber zur Kom­ pensation der von den Wellrohren herrührenden Kräfte aufzuwendende Kraft weiter vermindern.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, an einer drehpunktfernen Stelle des Hebelarms eine Feder angreifen zu lassen. Mit einer solchen Feder, die als Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein kann, können die Kenn­ linien der Wellrohre so verändert werden, daß die wirksame Wellrohr­ fläche über dem Druck konstant bleibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greifen die beweg­ lichen Wellrohrenden, der bewegliche Kraftgeberteil, der bewegliche Stellungsgeberteil und gegebenenfalls die Feder am einen Arm des He­ bels an, während der andere Arm mit einem Gegengewicht versehen ist. Ein solcher Aufbau gestattet ein besonders leichtes Auswuchten des Um­ formers, wodurch dieser auch unempfindlich gegen transversale Be­ schleunigungen wird.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen pneumatisch-elektrischen Umformer und

Fig. 2 einen elektrisch-pneumatischen Umformer.

Bei dem Druck-Strom-Umformer nach Fig. 1 sind in einer Halterung 1 der Druckgeber 2, der Kraftgeber 3 und der Stellungsgeber 4 angeord­ net.

Der Druckgeber 2 besteht aus zwei Wellrohren 5 und 6, deren Enden 7 und 8 an der Halterung 1 befestigt und deren andere Enden 9 und 10 miteinander verbunden sind und über eine Stange 11 an dem Arm 12 des Hebels 13 angreifen. Die Innenräume der Wellrohre 5 und 6 sind vom Normaldruck beaufschlagt, während der von den Wellrohren 5 und 6 und der Halterung 1 gebildete Raum 14 mit dem umzuformenden Drucksignal beaufschlagt ist. Wie ersichtlich, besitzen die Wellrohre 5 und 6 ge­ ringfügig unterschiedliche wirksame Flächen.

Der Kraftgeber 3 enthält einen ferritischen Kern 15 und eine Tauchspu­ le 16, die ebenfalls am Hebel 12 angreift. Die Spule wird von einem Verstärker 17 mit einem solchen Strom beaufschlagt, daß die durch das Tauchspulsystem erzeugte Kraft jeweils gegen die vom Druckgeber 2 her­ rührende Kraft über den Hebel 13 ausgewogen ist. Die entsprechende Steuerung des Verstärkers 17 erfolgt durch den Stellungsgeber 4, der aus einer Spule 18 mit einem am Hebelarm 12 befestigten Tauchanker 19 besteht.

Am Hebelarmende ist eine Feder 20 befestigt, deren anderes Ende an der Halterung 1 festgelegt ist. Mit Hilfe dieser Feder kann die Kennlinie der Wellrohrkombination verändert werden, dergestalt, daß die wirksame Fläche über dem Druck konstant bleibt.

Der Hebel 13 ist im Punkt 21 drehbar gelagert und an seinem anderen Arm 22 mit einem verschieblichen Gegengewicht 23 versehen.

Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker über die Ausgangsleitung 24 ein Stromsignal ab, das proportional dem umzufor­ menden Drucksignal ist.

Der Strom-Druck-Umformer nach Fig. 2 besitzt ein in wesentlichen Punkten gleichen Aufbau wie der zuvor beschriebene Umformer. Auch hier befinden sich in einer Halterung 1′ der Druckgeber 2, der Kraftgeber 3 und der Stellungsgeber 4′, der aus einer Düse 25 und dem als Prall­ platte dienenden Arm 12 des Hebels 13 besteht. Der Stellungsgeber 4′ steuert einen pneumatischen Verstärker 17′, dessen Ausgang 26 mit dem Druckraum 14 in Verbindung steht. Das umzuformende elektrische Strom­ signal wird der Tauchspule 16 des Kraftgebers 3 zugeführt.

Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker am Ausgang 26 ein Drucksignal ab, das proportional dem umzuformenden Stromsignal ist.

Claims (4)

1. Anordnung mit zwei gegeneinander geschalteten Wellrohren zur Dif­ ferenzdruckmessung, bei der sich die wirksamen Flächen der Well­ rohre voneinander unterscheiden, wobei die Druckbeaufschlagung der Wellrohre derart erfolgt, daß der Differenzdruck lediglich auf die Differenz der sich voneinander unterscheidenden wirksamen Flächen der Wellrohre einwirkt, und eine Kompensation der durch den Diffe­ renzdruck bestimmten Kraft erfolgt, nach Patent 25 43 924, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellrohre (5, 6) jeweils an einem Ende (7, 8) festgelegt sind und mit ihrem anderen Ende miteinander und mit dem beweglichen Teil (16) eines elektromagnetischen Kraftgebers (3) und dem beweglichen Teil eines Stellungsgebers (4) verbunden sind, der die Bewegung der Wellrohre (5, 6) in ein elektrisches Steuersignal für den Kraftgeber (3) oder in ein pneumatisches Steuersignal für die Wellrohre (5, 6) umsetzt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Well­ rohre (5, 6) mit ihrem beweglichen Ende und der bewegliche Kraft­ geberteil (16) an unterschiedlichen Stellen eines drehbar gelager­ ten Hebels (13) angreifen und an einer weiteren, drehpunktfernen Stelle des Hebels (13) der bewegliche Teil (19) des Stellungsge­ bers (4).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer drehpunktfernen Stelle des Hebels (13) eine Feder (20) angreift.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Enden der Wellrohre (5, 6), der bewegliche Kraftgeber­ teil (16), der bewegliche Stellungsgeberteil (19) und gegebenen­ falls die Feder (20) am einen Arm (12) des Hebels (13) angreifen und der andere Arm (22) mit einem Gegengewicht (23) versehen ist.