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.The invention relates to an arrangement with two against each other switched corrugated pipes for differential pressure measurement, in which the differentiate effective areas of the corrugated pipes, the Pressurization of the corrugated pipes takes place in such a way that the difference just print on the difference that differ from each other acts on the effective surfaces of the corrugated pipes, and compensation the force determined by the differential pressure, according to 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.As stated in the main patent, there is the advantage of one Arrangement in particular that the force to be compensated for large pressure difference can be made small and annoying on flows, such as temperature expansion and change in the effective corrugated pipe area Chen, only in the difference between the two corrugated pipes impact the force.

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.In further development of the arrangement according to the main patent it is proposed that the corrugated pipes are fixed at one end are and with their other end with each other and with the movable  Part of an electromagnetic force generator and the moving part a position transmitter are connected to the movement of the corrugated pipes into an electrical control signal for the power transmitter or into a tire matic control signal for the corrugated pipes.

Eine derartige Anordnung arbeitet als Umformer eines pneumatischen oder hydraulischen Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt, unter Nutzung des Kompensationsprinzips.Such an arrangement works as a converter of a pneumatic or hydraulic pressure into an electric current and vice versa, using the compensation principle.

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.Electropneumatic converters are already known (Hengstenberg-Sturm-Winkler: measurement and control in chemical engineering, 2nd edition, Springer-Verlag, 1964, page 152, Fig . 87), which use a corrugated tube as a pressure transmitter, a moving coil system as an electromagnetic one Have force transmitter and a pneumatic position transmitter, which act on a rotatably mounted lever.

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.There are also known pressure difference transducers (Hengstenberg-Sturm-Winkler: Measuring and regulating in chemical engineering, 2nd edition, Springer-Verlag, 1964, page 167, Fig . 104), which contain a pressure chamber subdivided by a membrane , which is acted upon by the two pressures. The membrane is connected to two corrugated pipes of the same area, one of which serves as a seal for the passage of a movable element which is articulated on a rotatably mounted lever. The membrane is connected to an electromagnetic force transmitter and an electrical position transmitter via a lever transmission.

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.All these known devices have the disadvantage that if they are designed to implement high pressures, a large volume have and have a relatively high power requirement.

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.These disadvantages are said to be due to the Er be eliminated. It is therefore Object of the invention, a converter of a pneumatic or hydraulic Pressure into an electric current and vice versa to create that too Implement both pressures and one low power consumption allowed and also a small construction volume having.

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.In the arrangement according to the invention, however, is also a large one Pressure difference between the pneumatic or hydraulic to be implemented pressure and the normal pressure that of the movable corrugated tube ends force exerted on the electromagnetic force transducer is small and therefore the compensation force generated by the force transducer can also be small. The latter in turn has the consequence that compared to the known  Transform the power transmitter with a much lower power consumption takes. In addition, there is the possibility of moving Chen corrugated pipe ends and the force transmitter directly, that is, without the Interposition of a lever transmission to connect with each other or to use a space-saving leverage between the two encoders organize. As a result, the construction volume of the converter can be compared to that those of the known converter can be considerably reduced. A be particular advantage of the arrangement according to the invention is that changes in the effective corrugated pipe surfaces only in their differences affect the measurement result between the two corrugated pipes. The fol ge is a significantly lower dependence of the measurement result on the ambient temperature. Finally, the invention Realize arrangement with little effort.

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.According to an advantageous embodiment of the invention, the Corrugated pipes with their movable end and the movable force transmitter part at different points on a rotatable lever arm and the moving part of the Positioner. In this way, the power source to the comm compensation of the forces resulting from the corrugated pipes Reduce power further.

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.It has proven to be advantageous at a point remote from the pivot point to allow the lever arm to engage a spring. With such a feather, which can be designed as a compression or tension spring, the characteristic Lines of the corrugated pipes are changed so that the effective corrugated pipe area above the pressure remains constant.

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. In a preferred embodiment of the invention, the moving Lichen corrugated pipe ends, the movable power transmitter part, the movable Position transmitter part and possibly the spring on one arm of the He bels while the other arm is counterbalanced. Such a construction allows a particularly easy balancing of the order formers, making it insensitive to transverse loading accelerations.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on the drawing, which is partly schematic  Representation contains two exemplary embodiments, explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen pneumatisch-elektrischen Umformer und Fig. 1 shows a pneumatic-electrical converter and

Fig. 2 einen elektrisch-pneumatischen Umformer. Fig. 2 shows an electric-pneumatic converter.

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.In the pressure-to-current converter of FIG. 1 in a holder 1 of the pressure transducer 2, the force detector 3 and the position sensor 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.The pressure transmitter 2 consists of two corrugated tubes 5 and 6 , the ends 7 and 8 of which are fastened to the holder 1 and the other ends 9 and 10 of which are connected to one another and act on the arm 12 of the lever 13 via a rod 11 . The interior of the corrugated pipes 5 and 6 are acted upon by normal pressure, while the space 14 formed by the corrugated pipes 5 and 6 and the holder 1 is acted upon by the pressure signal to be formed. As can be seen, the corrugated tubes 5 and 6 have slightly different effective surfaces.

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.The force generator 3 contains a ferritic core 15 and a plunger 16 , which also acts on the lever 12 . Such a current is applied to the coil by an amplifier 17 that the force generated by the moving coil system is balanced against the force from the pressure transmitter 2 via the lever 13 . The corresponding control of the amplifier 17 is carried out by the position transmitter 4 , which consists of a coil 18 with a plunger armature 19 attached to the lever arm 12 .

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.A spring 20 is attached to the end of the lever arm, the other end of which is fixed to the holder 1 . With the help of this spring, the characteristic of the corrugated tube combination can be changed in such a way that the effective area remains constant over the pressure.

Der Hebel 13 ist im Punkt 21 drehbar gelagert und an seinem anderen Arm 22 mit einem verschieblichen Gegengewicht 23 versehen. The lever 13 is rotatably mounted at point 21 and is provided with a displaceable counterweight 23 on its other arm 22 .

Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker über die Ausgangsleitung 24 ein Stromsignal ab, das proportional dem umzufor­ menden Drucksignal ist. In the balanced state of the converter, the amplifier outputs a current signal via the output line 24 which is proportional to the pressure signal to be converted.

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.The current-pressure converter according to FIG. 2 has the same structure as the previously described converter in essential points. Also here are in a holder 1 'of the pressure transmitter 2 , the force transmitter 3 and the position transmitter 4' , which consists of a nozzle 25 and the plate 12 serving as a baffle arm 12 of the lever 13 . The position transmitter 4 ' controls a pneumatic amplifier 17' , the output 26 of which is connected to the pressure chamber 14 . The electrical current signal to be converted is fed to the moving coil 16 of the force generator 3 .

Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker am Ausgang 26 ein Drucksignal ab, das proportional dem umzuformenden Stromsignal ist.In the balanced state of the converter, the amplifier outputs a pressure signal at output 26 which is proportional to the current signal to be converted.

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.1. Arrangement with two corrugated pipes for differential pressure measurement, in which the effective areas of the corrugated pipes differ from one another, the pressurization of the corrugated pipes being carried out in such a way that the differential pressure acts only on the difference between the different effective areas of the corrugated pipes, and compensation of the force determined by the differential pressure takes place, according to patent 25 43 924, characterized in that the corrugated tubes ( 5, 6 ) are each fixed at one end ( 7, 8 ) and with their other end to one another and to the movable part ( 16 ) of an electromagnetic force transmitter ( 3 ) and the movable part of a position transmitter ( 4 ) are connected, which the movement of the corrugated tubes ( 5, 6 ) in an electrical control signal for the power transmitter ( 3 ) or in a pneumatic control signal for the corrugated tubes ( 5, 6 ) implements. 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). 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the corrugated tubes ( 5, 6 ) with their movable end and the movable force engaging part ( 16 ) at different locations of a rotatably mounted lever ( 13 ) and at a further point remote from the pivot point the lever ( 13 ) the movable part ( 19 ) of the position sensor ( 4 ). 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer drehpunktfernen Stelle des Hebels (13) eine Feder (20) angreift.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that a spring ( 20 ) engages at a point of the lever ( 13 ) remote from the pivot point. 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.4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the movable ends of the corrugated tubes ( 5, 6 ), the movable force transmitter part ( 16 ), the movable position transmitter part ( 19 ) and, if appropriate, the spring ( 20 ) on one arm ( 12 ) of the lever ( 13 ) and the other arm ( 22 ) is provided with a counterweight ( 23 ).