DE2826581B1

DE2826581B1 - Druckkolbenbetaetigtes Druckmessgeraet

Info

Publication number: DE2826581B1
Application number: DE2826581A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Ing Ritzinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1979-12-06
Also published as: US4299129A

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckmeßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei bekannten Druckmeßgeräten dieser Art ist das

ORIGINAL INSPECTED

vom zu messenden Druck verformbare Teil beispielsweise eine Membran, die einen vom zu messenden Druck beaufschlagbaren Druckaufnahmeraum verschließt und deren Zug- und/oder Druckverformung über an geeigneten Stellen der Membran angeordnete Dehnungsmeßstreifen als elektrisches Signal an einer Wheatstone'schen Brücke abgegriffen wird. Da sich eine Membran über ihre gesamte Fläche hinweg in unterschiedlichem Ausmaß verformt, ist bei solch einem Druckmeßgerät die Membran üblicherweise mittig durch beigelegte starre Teller verstärkt. Dies hat jedoch zur Folge, daß der über die Druckkraft zur Zug- und/oder Druckverformung beitragende Membrananteil, der durch die noch verbleibende, nicht durch die starren Teller abgedeckte elastische Kreisringfläche der Membran gebildet ist, nicht exakt bestimmt werden kann und darüber hinaus ebenfalls vom Ausmaß der Auslenkung, d. h. also wiederum von der Größenordnung des zu messenden Druckes abhängig ist. Dies bedeutet, daß die mit den bekannten Geräten der genannten Art erzielbare Druckmessung nicht die erwünschte Linearität aufweist, ganz abgesehen davon, daß das Ansprechvermögen, die Meßempfindlichkeit und die Beeinflußbarkeit durch verschiedene Faktoren, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, zu wünsehen übrig lassen.

Es ist auch schon ein Druckmeßgerät bekannt (DE-OS 21 09 152), bei dem die zu messende Zug- und/oder Druckverformung nicht direkt von der Membran, sondern von einem Federstab abgegriffen wird, der in diesem Fall demgemäß das eigentliche, vom zu messenden Druck verformbare Teil darstellt. Dieser Federstab ist mittig über eine starre Kopplung mit der Membran verbunden und trägt seinerseits die Dehnungsmeßstreifen. Abgesehen davon, daß mit einem solchen Druckmeßgerät keine Differenzdruckmessung, sondern lediglich eine Messung von Absolutdrücken durchgeführt werden kann, weil nur eine einzige, gegen Atmosphärendruck arbeitende Druckaufnahmekammer in Form der als sogenannte Kapselfeder ausgebildeten Membran vorgesehen ist, ist hierbei auch nicht die erwünschte Linearität der Druckmessung gewährleistet, da die beiden verformbaren Flächen der Kapselfeder nicht in sich starre Elemente darstellen, sondern demgegenüber gewellt ausgebildet sind und sich daher naturgemäß mehr oder weniger unkontrolliert ausbiegen. Hinzu kommt auch, daß die Meßempfindlichkeit des bekannten Druckmeßgerätes zu wünschen übrig läßt, weil der mit der Kapselfeder starr gekoppelte Federstab gleichsam einen Vollbalken darstellt, der über seine gesamte Länge ausgebogen wird und dessen Ausbiegung zudem der klassischen Biegelinie folgt, so daß sich über die gesamte Länge des Federstabes zwar eine an sich bekannte, gleichwohl jedoch geometrisch unkontrollierte Verformung mit der Folge einer nicht optimierten Meßempfindlichkeit ergibt.

Es ist zwar schon anderweitig bei Kraftmeßgeräten bekannt (CH-PS 4 17 147), eine zu messende Kraft über ein Meßglied zu erfassen, das an vorbestimmten Stellen definierte Schwächungen aufweist, an denen die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Ein solches Kraftmeßgerät eignet sich jedoch nur zur Messung von Kräften, nicht aber zur Messung von Absolut- oder Differenzdrücken, und zwar schon deswegen nicht, weil keine ausreichend große und damit empfindliche Druckaufnahmefläche vorgesehen ist. Hinzu kommt auch, daß das eigentliche Meßglied durch die zu messenden Kräfte einer kombinierten Stauchung und Querdehnung unterworfen wird, so daß zwar naturgemäß die erwünschte Linearität der Kraftmessung gegeben ist, sich jedoch aufgrund dieses kombinierten Stauch-Querdehnungseffektes bei einer Druckmessung keine ausreichend hohe Meßgenauigkeit bzw. Auflösung ergeben würde. Schließlich ist auch das vorbekannte Kraftmeßgerät, weil die hierauf einwirkenden Kräfte genau senkrecht zum Meßglied aufgebracht werden müssen, äußerst empfindlich gegenüber Querkräften, was die Gefahr von nicht erkennbaren Meßfehlern bedingt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Druckmeßgerät der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, daß es eine Druckmessung mit guter Linearität, unbeeinflußt von Temperaturschwankungen, Toträumen usw., ermöglicht und ein schnelles Ansprechvermögen sowie eine hohe Meßempfindlichkeit aufweist.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, als verformbares Teil ein zu dem durch den Druck beaufschlagbaren eigentlichen Teil gesondert vorgesehenes Element in Form eines speziell ausgebildeten Meßbalkens zu verwenden, der jedoch nicht unkontrolliert verformt, sondern demgegenüber dadurch definiert verbiegbar ist, daß er an vier vorbestimmten Stellen — vorzugsweise symmetrisch zu seiner mittigen Belastung und zweiseitigen Einspannung — definiert verschwächt ist. Auf diese Weise wird durch die an vorbestimmten Stellen auftretende Biegespannungskonzentration und durch die infolge der Durchbiegung des Meßbalkens zusätzlich auftretende Kerbspannung eine erhöhte Oberflächenspannung erhalten.

Im Gegensatz zu einem Vollbalken bildet der erfindungsgemäße Meßbalken bei seiner Ausbiegung eine trapezförmige Biegelinie, da die vollen Balkenabschnitte gegenüber den verschwächten Stellen als quasistarr angesehen werden können. Dadurch konzentriert sich die durch die Druckkraft hervorgerufene Spannung auf die vier Trapezecken bzw. auf die vier gleichsam als Gelenkstellen wirkenden Schwächungsstellen des Meßbalkens, wobei je nach der gewählten Form der Verschwächung die auftretende Kerbspannung eine entsprechende Verstärkung erbringt.

Da sich bei dieser Anordnung auf den einander gegenüberliegenden Flächen der Schwächungsstellen zweimal eine Druckzone und zweimal eine Zugzone ausbildet, ist diese Form des Meßbalkens außerordentlich gut geeignet, mit vier auf einer entsprechenden Fläche angeordneten Dehnungsmeßstreifen eine vollaktive Wheatstone'sche Brücke zu beschälten.

Die vier Dehnungsmeßstreifen werden dabei nahezu gleichen Umweltbedingungen ausgesetzt, da sie auf einer Fläche, nahe zusammen und eventuell auf einem Träger liegen. Es ergibt sich somit eine äußerst stabile Brückenanordnung.

Da das erfindungsgemäße Druckmeßgerät vorzugsweise vollständig symmetrisch ausgebildet ist und zudem aus einem geeigneten Material, z. B. Edelstahl oder Aluminium, hergestellt ist, sind unerwünschte Temperatureinflüsse nahezu oder vollständig ausgeschaltet.

Wenn weiterhin, wie vorzugsweise vorgesehen, zwei als Druckteller ausgebildete Kolben beidseits des Meßbalkens angeordnet sind, sind die beiden Kolben

einschließlich des Meßbalkens zu einer starren Einheit miteinander verbunden, so daß sich eine außerordentlich hohe Meßgenauigkeit in Verbindung mit einer ausgezeichneten Linearität der Druckmessung ergibt.

Diese Vorteile werden dann noch verstärkt, wenn der den Kolben in seinem Druckaufnahmeraum abdichtende Dichtring nicht nur als Dichtung, sondern gleichzeitig auch als eine solche Einrichtung dient, welche die Verschieblichkeit des Kolbens innerhalb des Druckaufnahmeraums ermöglicht. Zu diesem Zweck ist der Dichtring zweiseitig, d.h. einerseits am Kolben und andererseits an der Wand des Druckaufnahmeraums, eingespannt und weist mittig eine durch eine Verschwächung bzw. Taillierung gebildete Walkzone auf. Lediglich diese Walkzone des Dichtrings ist hierbei besonders elastisch, wobei zu diesem Zweck der Dichtring insgesamt aus einem besonders weichen und elastischen Material, beispielsweise Silikonkautschuk, hergestellt ist, d. h. also aus einem Material, das einen wesentlich geringeren Elastizitätsmodul als das Material der den Dichtring umgebenden Teile, insbesondere Kolben und Wand des Druckaufnahmeraums, aufweist.

Wesentlicher Vorteil dieser Art der Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Druckaufnahmeraum ist, daß die vom zu messenden Druck auf den Kolben bzw. den Druckteller ausgeübte Kraft sich fast vollständig am Meßbalken abstützt und nur sehr gering durch die Dichtung beeinflußt wird. Dies bewirkt einerseits der wesentlich geringere Elastizitätsmodul des Dichtungsmaterials gegenüber dem Material der den Dichtring umgebenden starren Teile und andererseits das spezielle Profil des Dichtringes. Zudem ändert sich der wirksame Durchmesser des Kolbens, der ja als starre Platte in Form eines Drucktellers ausgebildet ist, selbst bei voller Kolbenauslenkung, die einige Vio mm beträgt, in nicht meßbarer Weise. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich ebenfalls bei dem erfindungsgemäßen Druckmeßgerät hinsichtlich der Meßgenauigkeit eine außerordentlich gute Linearität, die in bisher nicht erreichter Weise besser als l%o ist. Auch die Reproduzierbarkeit (Hysterese) der Meßgenauigkeit ist l%o und besser, was als ein ausgezeichneter Wert angesehen werden muß. Schließlich läßt sich auch mit dem erfindungsgemäßen Druckmeßgerät eine Temperaturstabilität von bis zu 10ppm/°K, bezogen auf den als Endwert dienenden Nenndruck, erreichen, ganz abgesehen davon, daß aufgrund der speziellen Ausbildung die Überlastbarkeit 200% des Nenndruckes betragen kann. Da schließlich der Meßbereich für Nenndrücke von 0,1 mbar bis 1 bar und mehr reichen kann, läßt sich das erfindungsgemäße Druckmeßgerät mit außerordentlich großem Vorteil bei zahlreichen Anwendungsbereichen zu Messungen von Differenz- und Absolutdrücken in Flüssigkeiten und Gasen mit minimalem Totvolumen einsetzen, d. h. also beispielsweise in der Strömungsmechanik für Sondenrichtungsmessung, Wirbelvermessung, in der Aerodynamik für Kraftfahrzeugvermessungen, Windkanalmessungen, wobei Geschwindigkeitsmessungen bis unter 10 cm/s möglich sind, in der Medizin für Blutdruck-, Atemdruck- und Lungenvolumenmessungen, in der Raumfahrt für Spacelabexperimente, in der Verfahrenstechnik für Drucksystemregelungen, Grenzwertgeber, Dichtungsprüfgeräte, Leckwarngeräte, Fernübertragung bei geringen Drücken, usw.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in F i g. 1 das Druckmeßgerät in Draufsicht und

F i g. 2 im Querschnitt gemäß Linie H-II nach F i g. 1; F i g. 3 vergrößert in Seitenansicht den Meßbalken;
Fig.4 schematisch in Seitenansicht die durch den verformten Meßbalken gebildete trapezförmige Biegelinie;

Fig.5 eine der zur zweiseitigen Einspannung des Meßbalkens dienenden Klemmen in Seitenansicht und F i g. 6 in Rückansicht;
F i g. 7 im Querschnitt den Dichtungsring und

ίο F i g. 8 in Vorderansicht den den Meßbalken umgreifenden Bügel mit den beiden Verbindungszapfen für die Druckteller.

Wie aus der Zeichnung, insbesondere aus Fig.2 ersichtlich, weist das dargestellte Druckmeßgerät zur

is mechanisch-elektrischen Messung von Absolut- oder Differenzdrücken in Flüssigkeiten und Gasen als durch den zu messenden Druck verformbares Teil einen Meßbalken 1 auf, der zweiseitig mit seinen Enden in jeweils einer in einem Träger 2 gehaltenen Klemme 3 eingespannt ist. Der Meßbalken 1 ist mittig in noch zu beschreibender Weise belastbar und dadurch ausbiegbar, wobei zu diesem Zweck im Meßbalken 1 zu dessen definierter Auslenkung an vier vorbestimmten Stellen zwischen den Meßbalkenenden Schwächungsstellen 4 vorgesehen sind. Diese sind symmetrisch sowohl zum Balkenmittelpunkt als auch zu den beiden endseitigen Einspannstellen des Meßbalkens angeordnet, so daß sie dadurch bei dem ursprünglich einen vollen Querschnitt aufweisenden Meßbalken 1 vier Gelenkstellen bilden und diesen in die Lage versetzen, sich unter der Einwirkung einer entsprechenden Druckkraft Fin der aus F i g. 4 ersichtlichen Weise mit einer trapezförmigen Biegelinie auszubiegen, wobei die jeweils zwischen den Schwächungsstellen 4 liegenden Abschnitte des Meßbalkens 1 quasi-starr bleiben.

Die beidseits des Meßbalkens 1 einander gegenüberliegend symmetrisch zu dessen Längsmittelebene angeordneten Schwächungsstellen 4 sind als querschnittlich teilkreisförmige Ausnehmungen ausgebildet, die sich über die volle Breite des Meßbalkens 1 erstrecken. Hierbei sind an den Schwächungsstellen 4, und zwar beidseits des Meßbalkens 1, Dehnungsmeßstreifen 5 angebracht, die jedoch in der aus F i g. 2 und 4 ersichtlichen Weise beim dargestellten Ausführungsbeispiel nur bei denjenigen Schwächungsstellen 4 vorgesehen sind, die beidseits des Mittelpunktes des Meßbalkens 1 liegen.

Wie schon erwähnt, sind die beiden Enden des Meßbalkens 1 in Klemmen 3 eingespannt, die ihrerseits am Träger 2 festgelegt und gegen diesen mittels jeweils einer als Spannschraube dienenden Zylinderschraube 6 verspannt sind. Jede der beiden Klemmen 3 weist querschnittlich etwa die Form eines U-Profils (F i g. 5) auf, dessen beide Schenkel 7 zwischen sich das zugeordnete Ende des Meßbalkens 1 festklemmen und dessen Quersteg 8 zur Festlegung am Träger 2 dient.

Zu diesem Zweck besitzt jede Klemme 3 an ihrem Quersteg 8 außenseitig eine konkave Fläche 9, die mit ihrem Rand der Innenumfangsfläche des Trägers 2 anliegt und dadurch ermöglicht, daß dann, wenn die Klemme 3 durch die den Träger 2 von außen durchsetzende und in eine Gewindebohrung der Klemme 3 eingreifende Spannschraube 6 am Träger 2 festgelegt ist, die Klemme 3 sowohl am Träger 2 verspannt als auch in ihren Klemmzustand versetzt ist, in der sie mit ihren beiden Schenkeln 7 das zugeordnete Ende des Meßbalkens 1 zwischen sich einspannt Wie leicht einzusehen, verringert sich beim Anziehen der

10

15

Spannschraube 6 die Wölbung der konkaven Klemmfläche 9, so daß dadurch die Klemmenschenkel 7 zum Zweck des Verspannens des Meßbalkens 1 aufeinander zugedrückt werden.

Wie besonders deutlich aus F i g. 2 ersichtlich, weist der Träger 2 die Form eines Ringes auf, an dessen Innenumfangsfläche diametral einander gegenüberliegend die die beiden Enden des Meßbalkens 1 einspannenden Klemmen 3 mittels der Spannschrauben 6 gehalten sind. Der demgemäß hohle Innenraum des Trägerringes 2 ist sowohl oberseitig als auch unterseitig durch einen dem Trägerrand aufliegenden Deckel 10 verschlossen, der am Trägerring 2 mittels in regelmäßigem Umfangsabstand voneinander angeordneter Zylinderschrauben 11 befestigt ist. In jedem Deckel 10 ist sowohl ein Druckaufnahmeraum 12 als auch ein hierin verschieblicher Kolben 13 angeordnet.

Jeder Druckaufnahmeraum 12 steht über eine entsprechende radial verlaufende Bohrung 14 mit einem seitlich herausgeführten Druckanschluß 15 in Verbindung, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die beiden Druckanschlüsse 15 des oberen und unteren Druckaufnahmeraums 12 genau übereinander, d.h. in der durch die Längsmittelachse des Druckmeßgerätes definierten Ebene liegen.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, besitzt jeder Druckaufnahmeraum 12 eine wesentlich geringere Höhe als
Durchmesser, so daß dadurch das Totvolumen und die
Beeinflußbarkeit insbesondere durch Temperaturschwankungen außerordentlich minimiert sind und das 30 Dadurch werden
Druckmeßgerät ein schnelles Ansprechvermögen aufweist.

Der im Druckaufnahmeraum 12 angeordnete Kolben 13 ist als Druckteller in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise ausgebildet, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die beiden oberseitig bzw. unterseitig des Meßbalkens 1 liegenden Druckteller 13 mit diesem Meßbalken 1 zu einer starren Einheit verbunden sind. Dies ist dadurch erreicht, daß sich jeder starr zudem genau definierte — Verschieblichkeit des Drucktellers 13 zu ermöglichen, weist der Dichtring 23 in dem zwischen seinen beidseits eingespannten Enden liegenden freien Bereich eine Walkzone 24 auf, die durch eine beidseitige Schwächungsstelle bzw. Taillierung des Dichtringes 23 gebildet ist und demgemäß die Verschiebung des Drucktellers 13 im Druckaufnahmeraum 12 zuläßt. Zu diesem Zweck besteht der Dichtring 23 auch aus einem Material, vorzugsweise Silikonkautschuk, das einen wesentlich geringeren Elastizitätsmodul als das Material der den Druckaufnahmeraum 12 begrenzenden Teile, d. h. also im wesentlichen Druckteller 13 und Deckel 10 einschließlich Trägerring 2, aufweist. Versuche haben gezeigt, daß trotz der beim Dichtring 23 gebildeten Walkzone 24 dieser Dichtring 23 eine außerordentlich hohe Lebensdauer von beispielsweise fünf Jahren oder mehr besitzt. In jedem Fall ist durch diese Ausbildung gewährleistet, daß sich der Druckteller 13 bei vollständiger Abdichtung praktisch nur an einer genau bestimmten Stelle, nämlich der Walkzone 24 des Dichtrings 23, verschieben kann.

Sämtliche Teile des beschriebenen Druckmeßgerätes — beim dargestellten Ausführungsbeispiel bis auf die Spannschrauben 6 und selbstverständlich die Dehnungs-

meßstreifen 5 — sind aus einem Werkstoff gefertigt und derart angeordnet bzw. ausgebildet, daß das Druckmeßgerät in jeder möglichen Richtung, d. h. also sowohl zu seiner Längsmittelebene als auch Quermittelebene, symmetrisch bzw. rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Dadurch werden mit Sicherheit sämtliche unerwünschten Einflüsse, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, minimiert wenn nicht sogar vollständig ausgeschaltet.
Wie schließlich noch aus F i g. 1 ersichtlich, weist das Druckmeßgerät, dessen Trägerring 2 zur Materialverringerung bzw. zur Aufnahme von Signalverarbeitungselektronik, wie Verstärker, Digitalanzeige, Akku-Stromversorgung etc. segmentartige Ausnehmungen in seiner Wand aufweist, an einer Seite einen Steckan-

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Druckanschluß 15 mit einem Absolut- oder Differenzdruck beaufschlagt wird, wird demgemäß der jeweils durch den Druck beaufschlagte Druckteller 13 gleichförmig in Richtung des Meßbalkens 1 verschoben, wobei sich die Walkzone 24 des Dichtrings 23 entsprechend

rusHebiidete~Drucktener 13 über einen mittig mit ihm 40 schluß 25 zum Anschluß für die von den Dehnungsmeß-

verbundenen Zapfen 16 am Meßbalken 1 abstützt. Zu streifen 5 oder der Elektronik kommenden Signalle.tun-

diesem Zweck sind die beiden Zapfen 16 in der aus gen auf. ,„.··· , · ,„

Fig 8 ersichtlichen Weise einstückig mit einem Bügel Wenn das Druckmeßgerat in einem oder in den

17 verbunden, der den Meßbalken 1 umgreift bzw. eine beiden Druckaufnahmeräumen 12 über den jeweiligen

mittige Ausnehmung 18 aufweist, die vom Meßbalken 1 durchsetzt wird. Der Meßbalken 1 ist mittig über einen Spannstift 19 mit dem Bügel 17 verbunden. Die beiden vom Bügel 17 wegragenden Zapfen 16 greifen jeweils

an ihrem anderen Ende in eine Buchse 20 ein und sind o.~,.— ,":,' V-, -t. "j 1 t \a a

dort mittels eines Gewindestiftes 21 festgelegt. Die so verformt. Da der Druckteller 13 über den Zapfen 16 und

Buchse 20 greift ihrerseits, fest mit dieser verbunden, in den Bügel 17 starr mit der Mitte des Meßbalkens 1

eine mittige Fassung 22 des Drucktellers 13 ein, so daß verbunden ist, wird auch der Meßbalken 1 entsprechend

e 6 „ , „ _{ίβΓ hierdurch auf ihn} aufgebrachten Kraft F ausgelenkt

und beispielsweise in die Form der trapezförmigen Biegelinie gemäß Fig.4 gebracht, wobei in Fig.4 die Darstellung selbstverständlich der Deutlichkeit halber übertrieben gewählt ist. Bei einer solchen Ausbiegung des Meßbalkens 1 verbleiben die zwischen den

Dichtring Zi vorgesenen ist, aer emc ^.cm=, Schwächungsstellen 4 liegenden Balkenabschnitte quavererößert in Fig.7 dargestellte Ausbildung aufweist. 60 si-starr, während die Schwächungsstellen 4 eine genau Dieser Dichtring 23 ist nämlich mit seinem inneren Ende definierte Auslenkung des Meßbalkens 1 - gleichsam -- - · · · ■ -.- — -■— gelenkartig — ermöglichen. Die hierbei an den

Schwächungsstellen 4 des Meßbalkens 1 auftretenden Kerb- und Biegespannungen beanspruchen die Deh-

auf diese Weise die Verbindung der beiden Druckteller 13 mit dem Meßbalken 1 zu einer starren Einheit gewährleistet ist.

Jeder Druckteller 13 ist abgedichtet verschieblich in seinem zugeordneten Druckaufnahmeraum 12 geführt bzw. gehalten, wobei zu diesem Zweck jeweils ein Dichtring 23 vorgesehen ist, der eine spezielle,

bzw. inneren Umfangsrand in einer entsprechenden Ringnut des Drucktellers 13 eingespannt bzw. dort festgelegt und mit seinem äußeren Ende bzw. äußeren

LJmfa"ng^Osrand" zwischen Deckel 10 und Trägerring 2 65 nungsmeßstreifen 5 auf Zug und/oder Druck, so daß sich festgeklemmt Dadurch ist in jedem Fall eine vollständi- dadurch das von den Dehnungsmeßstreifen 5 gelieferte ⁶ - - -~ ···-■- ^J— Signal in üblicher Weise, beispielsweise an einer

Wheatstone'schen Brücke, abgreifen läßt.

909 549/463

ge Abdichtung des Drucktellers 13 gegenüber dem Druckaufnahmeraum 12 gewährleistet. Um auch die —

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmeßgerät zur mechanisch-elektrischen Messung von Absolut- oder Differenzdrücken, bei dem die Zug- und/oder Druckverformung eines vom zu messenden Druck verformbaren Teils über Dehnungsmeßstreifen oder dgl. als elektrisches Signal abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vom zu messenden Druck verformbare Teil ein zweiseitig mit seinen Enden in einem hohlen Träger (2) eingespannter, die Dehnungsmeßstreifen (5) tragender Meßbalken (1) ist, der zur definierten Auslenkung an vier vorbestimmten Stellen zwischen seinen Enden Schwächungsstellen aufweist und mittig mit wenigstens einem abgedichtet verschieblich in einem Druckaufnahmeraum (12) angeordneten, durch den zu messenden Druck beaufschlagbaren, in sich starren Kolben (13) fest verbunden ist.

2. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

3. Druckmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zu seiner Längsmittelebene und/oder Quermittelebene symmetrisch ausgebildet ist.

4. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Schwächungsstellen (4) des Meßbalkens (1) symmetrisch sowohl zum Balkenmittelpunkt als auch zu den Einspannstellen des Meßbalkens (1) angeordnet sind.

5. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungsstellen (4) des Meßbalkens (1) als querschnittlich teilkreisförmige Ausnehmungen ausgebildet sind, die sich über die volle Breite des Meßbalkens (1) erstrecken.

6. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungsstellen (4) beidseits des Meßbalkens (1) einander gegenüberliegend symmetrisch zu dessen Längsmittelebene angeordnet sind.

7. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schwächungsstellen (4) des Meßbalkens (1) die Dehnungsmeßstreifen (5) angeordnet sind.

8. Druckmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (5) beidseits des Meßbalkens (1) angeordnet sind.

9. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Meßbalkens (1) in Klemmen (3) eingespannt sind, die ihrerseits am Träger festgelegt und gegen diesen verspannt sind.

10. Druckmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemme (3) querschnittlich etwa die Form eines U-Profils aufweist, dessen beide Schenkel (7) zwischen sich das zugeordnete Ende des Meßbalkens (1) festklemmen und dessen Quersteg (8) am Träger (2) festgelegt ist.

11. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) die Form eines Ringes besitzt, an dessen Innenumfangsfläche diametral einander gegenüberliegend die eingespannten Enden des Meßbalkens (1) gehalten sind.

12. Druckmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerring (2) zur Materialverringerung segmentartige Ausnehmungen in seiner Wand aufweist.

13. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemme (3) an ihrem Quersteg (8) außenseitig eine mit ihrem Rand der Innenumfangsfläche des Trägers (2) anliegende konkave Fläche (9) aufweist und durch eine den Träger (2) von außen durchsetzende Spannschraube (6) sowohl am Träger (2) festgelegt

ι ο als auch in ihren Klemmzustand versetzt ist

14. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Trägers (2) durch einen dessen Umfangsrand aufliegenden und hieran befestigten Deckel verschlossen ist, in dem der Druckaufnahmeraum (12) mit dem verschieblichen Kolben (13) angeordnet ist

15. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß der Kolben als starrer Druckteller (13) ausgebildet ist der sich über einen mittig mit ihm verbundenen Zapfen (16) am Meßbalken (1) abstützt.

16. Druckmeßgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (16) mit dem Meßbalken (1) über einen diesen umgreifenden Bügel (17) verbunden ist.

17. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) im Druckaufnahmeraum (12) durch einen Dichtring

(23) gehalten ist, dessen beide innere sowie äußere Enden im Kolben (13) und im Deckel (10) bzw. Träger (2) eingespannt sind.

18. Druckmeßgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (23) aus einem Material, vorzugsweise Silikonkautschuk, besteht, das einen wesentlich geringeren Elastizitätsmodul als das Material der den Druckaufnahmeraum (12) begrenzenden Teile (10,13) aufweist

19. Druckmeßgerät nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (23) in dem zwischen seinen beidseits eingespannten Enden liegenden freien Bereich eine durch eine Schwächungsstelle bzw. Taillierung gebildete Walkzone

(24) aufweist, welche die Verschiebung des Kolbens (13) im Druckaufnahmeraum (12) zuläßt

20. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei beidseits des Meßbalkens (1) angeordnete und mit diesem zu einer starren Einheit verbundene Kolben (13) aufweist.

21. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen seine sämtlichen Teile aus gleichem Material (z. B. Aluminium) bestehen.

22. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnahmeraum (21) einen seitlich herausgeführten Druckanschluß (15) aufweist.

23. Druckmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnahmeraum (12) eine wesentlich geringere Höhe als Durchmesser aufweist.