DE2801332A1 - CONVERTER - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wandler nach dein Gattungsbegriff des Anspruches 1. Ganz allgemein bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Präzisions-Meßwandler und insbesondere auf einen speziellen Aufbau solcher Wandler, der die Verwendung in hochkorrosiven Anwendungsfällen gestattet. Unter Präzisionswandlern werden solche Wandler verstanden, die eine Dehnungsmeß- oder eine andere empfindliche Anordnung, wie beispielsweise veränderliche Reaktanzen (kapazitive oder induktive) oder ein Kraftausgleichssystem verwenden, um ein elektrisches Signal proportional zu den angelegten Druck zu bilden* Zum Zwecke der Veranschauiichung der Erfindung sei ein Dehnungsmeßwandler beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Dehnungsmeßwandler beschränkt.The present invention relates to a transducer according to the invention The preamble of claim 1. In general, the present invention relates to precision transducers, and in particular on a special construction of such converters, which allows the use in highly corrosive applications. Precision transducers are those transducers that use a strain gauge or other sensitive arrangement, such as using variable reactances (capacitive or inductive) or a force balancing system to achieve a to form an electrical signal proportional to the applied pressure described a strain transducer. However, the invention is not limited to strain transducers.

Es ist bekannt, daß ein elektrischer Widerstand eine Veränderung erfährt, wenn er einer Dehnung unterworfen wird, und diese Charakteristik kennzeichnet den Betrieb der sog. Dehnungsmeßwiderstände. Bei der Druckmessung von korrosiven Fluiden mit der Dehnungsmeßtechnik ist es üblich, eine flexible Membran außerhalb des Wandlers zu benutzen, die das Gehäuse hermetisch abschließt. Das korrosive Material übt eine Kraft auf eine Seite der Membran aus und ein inertes Fluid, z.B. Silikonöl, auf der anderen Seite der Membran dient der Übertragung des Druckes auf die operativen Teile des Wandlers. Um dem korrosiven Material zu widerstehen, sind die Gehäuseteile und die Membran aus speziellem kostspieligem korrosionsbeständigem Material hergestellt.It is known that an electrical resistance undergoes a change when it is subjected to elongation, and this characteristic characterizes the operation of the so-called strain gauges. When measuring the pressure of corrosive Strain measuring fluids, it is common to use a flexible membrane outside the transducer that covers the housing hermetically seals. The corrosive material exerts a force on one side of the membrane and an inert fluid, e.g. Silicone oil, on the other side of the diaphragm, is used to transfer the pressure to the operative parts of the transducer. In order to withstand the corrosive material, the housing parts and the membrane are made of special expensive corrosion-resistant Material made.

Ausgehend von diesen bekannten Wandlern ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese zumindest teilweise aus billigem Material herzustellen und diese so auszubilden, daß sie au 3-Based on these known transducers, it is the object of the present invention to manufacture them at least partially from cheap material and to design them so that they are

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einandergenommen und zusammengesetzt werden können, ohne daß sie neu geeicht werden müssen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.can be taken together and put together without they need to be recalibrated. This object is achieved according to the invention characterized in claim 1. Further advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims.

Die praktische Ausführung der Erfindung besteht aus einem Dehnungsmeßwandler, mit einem Gehäuse, einer entfernbaren Kappe für das Gehäuse und einer mit dem Gehäuse zwischen der Kappe und dem Gehäuse befestigten Membran, die mit der Kappe eine erste Kammer und mit dem Gehäuse eine zweite Kammer definiert. Das korrosive Fluid, dessen Druck durch den Wandler zu messen ist, wird in die erste Kammer eingeführt und übt einen Druck auf die Membran aus, und ein inertes Fluid wird der zweiten Kammer zugeführt, um Druckänderungen von der Membran auf die aktiven Teile des Wandlers zu übertragen.The practical embodiment of the invention consists of a strain transducer, with a housing, a removable one Cap for the housing and a membrane attached to the housing between the cap and the housing, which membrane is connected to the cap a first chamber and defining a second chamber with the housing. The corrosive fluid, its pressure through the transducer is to be measured, is introduced into the first chamber and applies pressure to the membrane, and an inert fluid becomes the second chamber to transmit pressure changes from the diaphragm to the active parts of the transducer.

Die Kappe und die Membran werden aus korrosionsbeständigem Material hergestellt, während das eigentliche Gehäuse aus einem wenig teuren relativ korrosionsempfindlichen Metall hergestellt werden kann. Wenn sich die Kappe auf dem Gehäuse befindet, so klemmt sie die Randteile der Membran ein. Darüber hinaus ist die Membran mit dem Gehäuse verschweißt und eine O-Ringdichtung ist entlang der inneren Kante der durch die Kappe gebildeten Kammer angeordnet, um zu verhindern, daß das korrosive Fluid zwischen der Verbindung von Kappe und Membran entweicht.The cap and the membrane are made of corrosion-resistant material manufactured, while the actual housing is made of an inexpensive, relatively corrosion-sensitive metal can be. When the cap is on the housing, it clamps the edge portions of the membrane. In addition, is the diaphragm is welded to the housing and an O-ring seal is along the inner edge of the one formed by the cap Chamber arranged to prevent the corrosive fluid from escaping between the junction of the cap and diaphragm.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführimgsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher erläutert.Based on one shown in the figures of the accompanying drawing Exemplary embodiment is the invention in the following explained in more detail.

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Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Dehnungsmeßwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung,1 is a sectional view of a strain transducer according to the present invention.

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Randteil des Wandlers gemäß Fig. 1, der die Art der Abdichtung zeigt.FIG. 2 shows an enlarged partial section through an edge part of the transducer according to FIG. 1, which shows the type of seal shows.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist der Teil des Dehnungsmeßwandlers, auf den sich die vorliegende Erfindung insbesondere bezieht, ganz allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. In seinen Hauptteilen umfaßt der Wandler ein Gehäuse 11, das eine Kammer 12 umschließt und die Wandlerteile enthält, und eine Kappe oder Abdeckung 13, die mit dem Gehäuse mit einer Membran 14 dazwischen befestigt ist. Ein korrosives Fluid von unbekanntem durch den Wandler zu messendem Druck wird in die Kammer 15 der Kappe eingeführt und übt einen Druck auf die Membran aus. Ein inertes druckübertragendes Fluid, z.B. Silikon-Öl, wird über Einlasse 16 und 17 zugeführt, um die Kammer 12 zu füllen und Drücke auf die aktiven Teile des Wandlers 18 zu übertragen, die durch Membranbewegungen erzeugt werden.With reference to the drawing, the part of the strain transducer, to which the present invention relates in particular, indicated very generally by the reference number 10. In its main parts, the transducer comprises a housing 11 which encloses a chamber 12 and contains the transducer parts, and a cap or cover 13 attached to the housing with a membrane 14 therebetween. A corrosive fluid from unknown pressure to be measured by the transducer is introduced into the chamber 15 of the cap and exerts a pressure on the Membrane off. An inert pressure transmitting fluid, e.g., silicone oil, is supplied to chamber 12 via inlets 16 and 17 to fill and to transmit pressures to the active parts of the transducer 18, which are generated by diaphragm movements.

Die obere, die Kappe aufnehmende Oberfläche 19 ist abgedreht und bildet eine ebene Fläche mit Ausnahme einer umlaufenden Nut 20, die sich in diese Fläche erstreckt und sich unmittelbar außerhalb des inneren Bereiches der Oberfläche befindet. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Membran so aufgebaut und dimensioniert» daß sich ihre Randteile im wesentlichen auf der Oberfläche 19 abstützen und daß sie einen umlaufenden konvexen Teil 21 aufweist, der in die Nut 20 paßt.The upper, the cap receiving surface 19 is turned off and forms a flat surface with the exception of a circumferential one Groove 20 which extends into this area and is immediately outside of the inner area of the surface. As can best be seen from FIG. 2, the membrane is constructed and dimensioned in such a way that its edge parts are essentially on the surface 19 and that it has a circumferential convex part 21 which fits into the groove 20.

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Die Kappe 13 weist eine umlaufende abgedrehte Oberfläche 22 auf, die beim Zusammenbau der Kappe mit dem Gehäuse 11 auf der Membran 14 zur Anlage gelangt, wobei die Membran 14 auf der Gehäuseoberfläche 19 aufliegt. Unmittelbar einwärts von der Oberfläche 22 besitzt die Kappe eine umlaufende Schulter 23, die von der Gehäuseoberfläche 19 zu einem noch zu beschreibenden Zweck zurückspringt. Die Kappe besteht vorzugsweise aus einem Material, das im Hinblick auf eine Korrosion einen hohen Widerstand aufweist und besteht beispielsweise aus Monel oder Hastelloy.The cap 13 has a circumferential turned surface 22 which, when the cap is assembled with the housing 11 the membrane 14 comes to rest, the membrane 14 resting on the housing surface 19. Immediately inward from the surface 22, the cap has a circumferential shoulder 23, which extends from the housing surface 19 to a yet to be described Purpose jumps back. The cap is preferably made of a material with a view to corrosion has high resistance and consists, for example, of Monel or Hastelloy.

Die Trennmembran 14 besteht aus einem flexiblen dünnen Metall mit ausgezeichnetem Korrosionswiderstand, z.B. aus Monel oder aus Hastelloy. Zusätzlich zu den üblichen Wölbungen besitzt die Membran ferner einen umlaufenden konvexen Teil 21 in ihrem äußeren Randteil, der zur Aufnahme in die Gehäusenut 20 passend ausgebildet ist. Nachdem die Membran so auf der Gehäuseoberfläche 19 angeordnet ist, werden die Membran und das Gehäuse miteinander durch eine umlaufende Schweißung 24 hermetisch abgedichtet, wobei die Schweißnaht von der Trennut 20 aus gesehen einwärts liegt. Die Schweißung erfolgt beispielsweise durch Widerstandsschweißen oder eine andere geeignete Methode.The separating membrane 14 is made of a flexible thin metal with excellent corrosion resistance, such as Monel or made of Hastelloy. In addition to the usual curvatures, the membrane also has a circumferential convex part 21 in its outer edge part which is designed to fit into the housing groove 20. After the membrane is so on the housing surface 19 is arranged, the membrane and the housing are hermetically sealed to one another by a circumferential weld 24 sealed, the weld seam being inwardly seen from the separating groove 20. The welding takes place, for example by resistance welding or another suitable method.

Im zusammengebauten Zustand befindet sich ein O-Ring 25 auf der Oberfläche der Membran und dieser besitzt solche äußeren Abmessungen, daß er in dem Raum zwischen der Schulter 23 und der Membran passend aufgenommen wird. Die Kappe wird sodann auf der Membran und dem Gehäuse durch ein geeignetes nicht dargestelltes Mittel dichtend verspannt, so daß der O-Ring dazwischen zusammengedrückt wird und die Kammer 15 abdichtet. Nunrehr wird eine inerte druckübertragende Flüssigkeit, z.B.In the assembled state there is an O-ring 25 the surface of the membrane and this has such external dimensions that it is in the space between the shoulder 23 and the membrane is received appropriately. The cap is then not on the membrane and the housing by a suitable one Means shown clamped in a sealing manner, so that the O-ring is compressed between them and the chamber 15 seals. An inert pressure transmitting liquid, e.g.

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Silikonöl, über einen der Anschlüsse 16 oder 17 zugeführt und füllt vollständig die Kammer 12, so daß Bewegungen der Membran eine Druckwelle innerhalb des inerten Mediums erzeugen, die zu den aktiven nicht dargestellten Wandlerteilen übertragen werden. Wenn die Kammer 12 gefüllt ist und die darin eingefangene Luft entfernt worden ist, werden geeignete Einrichtungen in die Anschlüsse 16 und 17 eingesetzt, um das Kammerinnere abzudichten.Silicone oil, supplied via one of the connections 16 or 17 and completely fills the chamber 12, so that movements of the membrane generate a pressure wave within the inert medium, which is transmitted to the active converter parts, not shown will. When the chamber 12 is filled and the air trapped therein has been removed, appropriate facilities are provided inserted into ports 16 and 17 to seal the interior of the chamber.

Im Anwendungsfall wird das korrosive Fluid, dessen Druck zu messen ist, in die Kammer 15 eingeführt, so daß diese gefüllt wird und ein Druck auf die Membran 14 ausgeübt wird. Es ist wichtig, festzustellen, daß das korrosive Fluid nur mit der Kappe 13 und der Membran 14 in Kontakt gelangt, welche beide aus korrosionsbeständigem Material bestehen. Die Abdichtung des Fluids in der Kammer 15 erfolgt durch den O-Ring 25, wodurch das Gehäuse 11 und die anderen Wandlerteile aus weniger kostspieligem Material hergestellt werden können.In the application, the corrosive fluid, its pressure increases is to measure, introduced into the chamber 15 so that it is filled and a pressure is exerted on the membrane 14. It is It is important to note that the corrosive fluid only contacts the cap 13 and membrane 14, which are both consist of corrosion-resistant material. The sealing of the fluid in the chamber 15 takes place by the O-ring 25, whereby the housing 11 and the other transducer parts can be made of less expensive material.

Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Erfindung besteht darin, daß die Kappe 13 entfernt werden kann, ohne daß sich die Eichung des Wandlers verändert. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Trennut 20 den zentralen bzw. aktiven Teil der Membran von den Klemm- und Dichtkräften trennt. Insbesondere erfolgt die Berührung der Kappe und irgendwelcher Sicherungsmittel für die Kappe außerhalb der Schweißnaht 24 und der Trennut 20, so daß der Zusammenbau und der Auseinanderbau die Eichung nicht beeinflussen. Durch das Verschweißen der Membran mit dem Gehäuse bzw. dem Wandler kann fernerhin die Kappe entfernt werden, ohne daß das inerte druckübertragende Fluid verlorengeht. Another advantageous effect of the invention is that the cap 13 can be removed without affecting the calibration of the converter changed. This is due to the fact that the separating groove 20 is the central or active part of the Separates the membrane from the clamping and sealing forces. In particular, the cap and any securing means come into contact for the cap outside the weld 24 and the separation groove 20, so that the assembly and disassembly the Do not influence calibration. By welding the membrane to the housing or the transducer, the cap can also be removed without losing the inert pressure transmitting fluid.

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Claims (1)

D'J'L-iHG.D'J'L-iHG. HELMUT GÖRTZHELMUT GÖRTZ Freir.kiiirt on /Λιίη 70
Schneckenhaus 27 -Tel. 617079Freir.kiiirt on / Λιίη 70
Snail shell 27 -Tel. 617079 12. Januar 1978 GzHz/Ra.January 12, 1978 GzHz / Ra. Gould Inc., Cleveland, Ohio 44108 / V.St.A.Gould Inc., Cleveland, Ohio 44108 / V.St.A. WandlerConverter PatentansprücheClaims 1.) Wandler mit einem hohlen Gehäuse, das eine erste druckübertragende Flüssigkeit aufnimmt, mit einer mit dem Gehäuse befestigten Membran, auf deren eine Oberfläche die erste Flüssigkeit einen Druck ausübt, und mit einer über der Membran mit dem Gehäuse befestigten Kappe, die eine zweite Flüssigkeit enthält, welche auf die andere Oberfläche der Membran einen Druck ausübt, gekennzeichnet durch eine geschlossene umlaufende Schweißnaht (24), die die Membran (14) mit dem Gehäuse (11) in hermetisch abdichtender Weise befestigt; und1.) Converter with a hollow housing, which is a first pressure-transmitting Absorbs liquid, with a membrane attached to the housing, on one surface of which the first Liquid exerts a pressure, and with a cap attached to the housing over the membrane, which has a second Contains liquid which exerts pressure on the other surface of the membrane, characterized by a closed circumferential weld seam (24) which hermetically seals the membrane (14) with the housing (11) Way attached; and einen zusammengepreßten O-Ring (25) zwischen der Kappe (13) und der Membran (14) außerhalb der Schweißnaht (24).a compressed O-ring (25) between the cap (13) and the membrane (14) outside the weld seam (24). Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Membran (14) berührenden Gehäuseteile (19) eine umlaufende Nut (20) aufweisen und daß die Membran (14) eine umlaufende konvexe Ausbuchtung (21) aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie in die Gehäusenut (20) paßt.Converter according to Claim 1, characterized in that the the membrane (14) touching housing parts (19) have a circumferential groove (20) and that the membrane (14) a has circumferential convex bulge (21) which is dimensioned so that it fits into the housing groove (20). 809829/0856809829/0856 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 3. Dehnungsmeßwandler mit einem eine Kammer aufweisenden Gehäuse, wobei in der Kammer ein erstes"druckübertragendes Fluid enthalten ist, das sich in Kontakt mit den aktiven Teilen des Wandlers befindet, und wobei das Gehäuse in einem geschlossenen Weg angeordnete Teile aufweist, die eine mit der Kammer kommunizierende öffnung definieren, mit einer über der Gehäuseöffnung angeordneten Membran, die eine umlaufende Randzone besitzt, welche sich in Kontakt mit den die öffnung definierenden Gehäuseteilen befindet, und mit einer über der Membran auf das Gehäuse aufgesetzten Kappe, die eine mit einem zweiten auf die Membran einwirkenden druckübertragenden Fluid gefüllte Kammer aufweist, dadurch gekennzeichnet,3. Strain transducer with a housing having a chamber, wherein in the chamber a first "pressure-transmitting Fluid is contained that is in contact with the active parts of the transducer, and with the housing in has parts which are arranged in a closed path and which define an opening communicating with the chamber, with a membrane arranged over the housing opening which has a peripheral edge zone which is in contact with the housing parts defining the opening, and with one placed over the membrane on the housing Cap which has a chamber filled with a second pressure-transmitting fluid acting on the membrane, characterized, daß die die öffnung definierenden Gehäuseteile (19) eine umlaufende Nut (20) aufweisen, in die ein umlaufender konvexer Teil (21) der äußeren Membran-Randzone passend eingesetzt ist;that the housing parts (19) defining the opening have circumferential groove (20) into which a circumferential convex part (21) of the outer membrane edge zone is inserted to fit is; daß die die Öffnung definierenden Gehäuseteile (19) und die Membran (14) durch eine umlaufende lineare Verschweißung (24), die einwärts von der Gehäusenut (20) liegt, hermetisch gegeneinander abgedichtet sind;that the housing parts (19) defining the opening and the membrane (14) by a circumferential linear weld (24) lying inward of the housing groove (20) are hermetically sealed from each other; daß die Kappe (13) die Membran-Randzone außerhalb der Nut mit den die Gehäuseöffnung definierenden Gehäuseteilen (19) verklemmt; undthat the cap (13) the membrane edge zone outside of the groove clamped to the housing parts (19) defining the housing opening; and daß ein flexibler O-Ring (25) zwischen der Kappe (13) und der Membran außerhalb des konvexen Teils (21) der Membran zusammengedrückt ist.that a flexible O-ring (25) between the cap (13) and the membrane is compressed outside the convex part (21) of the membrane. 3098 2 9/08563098 2 9/0856 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED