DE3436184C1 - Überdrucksicherung für Druckmeßsysteme - Google Patents

Description

• Der Druck des Gaspolsters wird zweckmäßigerweise geringfügig über den maximal vorgesehenen Meßdruck angesetzt, damit Volumendehnungen durch Temperaturschwankungen nicht zu einer zu frühzeitigen Begren- zung führen. Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß unterhalb des eingestellten Druckes des Gaspolsters keinerlei Verfälschungen des in die Druckmittlerflüssigkeit übertragenen Meßdruckes erfolgen, daß aber oberhalb des eingestellten Gasdruckes die Druckmittlerflüssigkeit in das Volumen des Gaspolsters ausweichen kann und somit auch überlastungsempfindliche Drucksensoren keinen Schaden nehmen können.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen mit einer Überdrucksicherung versehenen Druckmittler in einem gemeinsamen Gehäuse gemäß der Erfindung in normaler Arbeitsstellung, F i g. 2 eine Darstellung der Anordnung nach F i g. 1 bei Überdruck, und F i g. 3 eine Schnittzeichnung einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der die Überdruck sicherung getrennt angeordnet ist Das in den F i g. 1 und 2 in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen dargestellte Druckmeßsystem mit integrierter Überdrucksicherung besteht aus einem Grundkörper 1, auf dem beidseitig je ein Abschlußdeckel 2 bzw. 3 dicht abschließend befestigt ist Der Grundkörper 1 weist auf beiden Seiten je ein Membranbett 11 bzw. 12 auf, die durch einen Verbindungskanal 13 miteinander verbunden sind. Über jedem Membranbett ist je eine Arbeitsmembran 5 bzw. Überdruckmembran 6 angeordnet, deren Form mit der Oberfläche des zugehörigen Membranbettes übereinstimmt, um eine wirkungsvolle Abstützung zu erreichen. Mit dem Verbindungskanal 13 ist ein quer liegender Verbindungskanal 14 verbunden, der einerseits zu einer Öffnung 15 führt, in der ein Drucksensor 4 eingesetzt ist, und andererseits mit einer Einfüllöffnung 16 verbunden ist, die nach Einfüllen einer Druckmittlerflüssigkeit 8 verschlossen wird.
• Der (in der Zeichnung) untere Abschlußdeckel 2 trägt einen Druckanschluß 21, dem die Meßflüssigkeit 7 zugeführt wird, deren Druck gemessen werden solL Oberhalb der Überdruckmembran 6 befindet sich ein Gaspolster 9, das durch Einfüllen eines Gases mit bestimmtem Druck durch eine Einfüllöffnung 17 erzeugt wird; die Einfüllöffnung 17 wird anschließend verschlossen.
• Nachfolgend soll die Funktion der erfindungsgemäßen Überdrucksicherung in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 beschrieben werden.
• Die vom Druckanschluß 21 kommende Meßflüssigkeit 7 trifft auf die untere Seite der Arbeitsmembran 5, die sich entsprechend durchbiegt und den gleichen Druck auf die Druckmittlerflüssigkeit 8 überträgt, deren Druck wiederum von dem Drucksensor 4 gemessen wird. Die Überdruckmembran 6 wird hingegen durch den Druck des Gaspolsters 9 belastet und liegt an dem Mebranbett 12 an, solange der Druck der Meßflüssigkeit 7 und damit der Druckmittlerflüssigkeit 8 den Druck des Gaspolsters 9 nicht überschreitet Der Gasdruck des Gaspolsters 9 ist zweckmäßigerweise auf etwa 10% oberhalb des maximalen Meßbereiches des Druckmeßsystems eingestellt, um einerseits innerhalb des Meßbereiches keine Druckverfälschungen zu bewirken und andererseits eine gewisse Sicherheit gegen Volumenänderungen aufgrund von Temperaturschwankungen zu gewährleisten.
• Überschreitet der Druck in der Meßflüssigkeit 7 jedoch den Druck des Gaspolsters 9, so hebt sich die Überdruckmembran 6 von dem Membranbett 12 ab und weicht nach oben aus. Hierdurch wird bewirkt, daß der Drucksensor 4 keinen höheren Druckbelastungen ausgesetzt wird. Steigt der Druck in der Meßflüssigkeit 7 weiter an, so stützt sich die Arbeitsmembran 5 irgendwann auf dem Membranbett 11 ab.
• Während die Überdrucksicherung nach den F i g. 1 und 2 integral mit dem Druckmeßsystem kombiniert ist, zeigt F i g. 3 eine Anordnung, bei der der Druckmittler und die Überdrucksicherung in getrennten Gehäusen angeordnet und durch eine Rohrleitung miteinander verbunden sind. Der Druckmittler besteht wiederum aus einem Grundkörper 10 mit einem Membranbett 11 für eine Arbeitsmembran 5 und einem Abschlußdeckel 20. Einem Druckanschluß 21 wird die Meßflüssigkeit 7 zugeleitet. Die auf der anderen Seite der Arbeitsmembran 5 stehende Druckmittlerflüssigkeit 8 gelangt zu einem Druckmesser 40, der eine C-förmige Meßfeder 41 aufweist Solche Druckmesser sind allgemein bekannt.
• Diese Kombination aus Druckmittler und Druckmesser ist über eine Rohrleitung 33 mit einer entfernt angeordneten Überdrucksicherung 30 verbunden. Diese Überdrucksicherung besteht wiederum aus einem mit einem Membranbett 12 versehenen Grundkörper 31, auf dem ein Abschlußdeckel 32 befestigt ist Eine Überdruckmembran 6 trennt die von der Verbindungsleitung 33 kommende Druckmittlerflüssigkeit 8 von dem Gaspolster 9. An dem Druckmesser 40 ist noch eine verschließbare Einfüllöffnung 42 für die Druckmittlerflüssigkeit 8 und in dem Abschlußdeckel 32 eine Einfüllöffnung 34 für das Gas des Gaspolsters vorgesehen.
• Die Vorrichtung nach F i g. 3 arbeitet in der gleichen Weise wie die Vorrichtungnach den F i g. 1 und 2; sie hat den VorteiL daß konventionelle Druckmeßsysteme nachträglich mit einer über die Rohrleitung 33 angeschlossenen Überdrucksicherung 30 versehen werden können.
• Statt der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Arbeitsmembran 5 bzw Überdruckmembran 6 können auch andere Trennfolien wie zum Beispiel Balgmembranen, Kapselfedern oder Membranbalglieder eingesetzt werden. Als Druckmittlerflüssigkeit wird zweckmäßigerweise Silikonöl verwendet - Leerseite -

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Überdrucksicherung für Druckmeßsysteme mit einer Arbeitsmembran, deren eine Seite mit einem Druckmeßanschluß in Verbindung steht und sich bei Überschreiten eines bestimmten Grenzdruckes gegen den Meßdruck auf einem Membranbett abstützt und deren andere Seite über eine Druckmittlerflüssigkeit mit einem Druckmesser in Verbindung steht gekennzeichnet durch eine Überdruckmembran (6), deren eine Seite mit einem Gaspolster (9) in Verbindung steht und sich hiergegen auf einem Membranbett (12) abstützt, und deren andere Seite mit der Druckmittlerflüssigkeit (8) in Verbindung steht 2 Überdrucksicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Druck des Gaspolsters (9) geringfügig über dem maximal vorgesehenen meß druck liegt 3. Überdrucksicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß Druckmittler (5, 11) und Überdrucksicherung (6, 12, 9) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind 4. Überdrucksicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet. daß in dem gleichen Gehäuse (1,2, 3) ein Drucksensor(4) angeordnet ist 5. Überdrucksicherung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Grundkörper (1) mit auf einander gegenüberliegenden Seiten liegenden Membranbetten (11, 12), die durch Verbindungskanäle (13) miteinander verbunden sind 6. Überdrucksicherung nach Anspruch 5. gekennzeichnet durch zwei im wesentlichen gleich ausgebildete Abschlußdeckel (2, 3) auf beiden Seiten des Grundkörpers(1).

   7. Überdrucksicherung nach Anspruch 1 oder 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Druckmitter (5,11) und Überdrucksicherung ( in getrennten Gehäusen angeordnet und durch eine die Druckmittlerflüssigkeit (8) führende Rohrleitung (33) miteinander verbunden sind 8. Überdrucksicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmittler (5,11; 10.20) und Druckmesser (40) eine Einheit bilden.

   Die Erfindung betrifft eine Überdrucksicherung für Druckmeßsysteme mit einer Arbeitsmembran, deren eine Seite mit einem Druckmeßanschluß in Verbindung steht und sich bei Überschreiten eines bestimmten Grenzdruckes gegen den Meßdruck auf einem Membranbett abstützt. und deren andere Seite über eine Druckmittlerflüssigkeit mit einem Druckmesser m Verbindung steht Bei derartigen Druckmeßsystemen wird der zu messende Druck nicht direkt einem Druckmesser oder Drucksensor zugeführt sondern dies erfolgt mittels einer den Meßdruck auf eine Druckmittlerflüssigkeit übertragenden Trenn-Membran, um zum einen die unter Umständen agressive Meßflüssigkeit von dem Druckmesser bzw. Drucksensor fernzuhalten und zum anderen Vorkehrungen gegen Überlastung des Druckmessers oder Drucksensors treffen zu können Doch auch diese zwischengeschaltete Membran muß gegen Drucküberlastungen geschützt werden, die wesentlich über dem Meßbereich liegen Eine solche Überlastungssicherung ist z. B. aus der US-PS 38 08 890 und der DE-OS 1947533 bekannt und erfolgt durch ein die Membran gegen den Meßdruck abstützendes Membranbett, das der Form der Membran angepaßt ist Sobald ein bestimmter Druck überschritten wird, legt sich die Membran an die Form des Membranbettes an und kann sich nicht mehr weiter durchbiegen.

   Eine Druckbegrenzung wird hier erst dann erreicht, wenn das Volumen unter der Arbeitsmembran restlos von dem angeschlossenen Druckmesser aufgenommen wird und sich die Membran auf dem Membranbett abstützt Das Arbeitsvolumen des Druckmessers muß also auf die aufzunehmende Menge an Druckmittlerflüssigkeit abgestimmt werden. Eine Einstellung des Volugens, das der Druckmesser aufnehmen muß, erfolgt bei der Anordnung nach der DE-OS 1947 533 durch einen das Volumen unter der Arbeitsmembran verändernden, verstellbaren Kolben Werden jedoch Druckaufnehmer bzw. Druckmesser verwendet die nur ein sehr geringes Arbeitsvolumen aufweisen, wie z. B. piezo-resistive Systeme, so führt auch ein noch so kleines, aufzunehmendes Volumen der Druckmittlerflüssigkeit unter der Arbeitsmembran zu Überlastungen des Druckmessers, bevor eine Anlage an dem Membranbett erfolgt Aus der FR-PS 761 812 ist es außerdem bekannt, in Druckmittlersystemen ein Gaspolster zur Übertragung eines Meßwerkes heranzuziehen.

   Schließlich ist aus der DE-AS 12 33 644 en Temperatur-Regelsystem bekannt, das ein Ausdehnungsgefäß (Wärmefühler), einen Arbeitszylinder zur Betätigung eines Ventiles oder dergleichen und ein Sicherheitsorgan mit Gaspolster zur Vermeidung von Über lastungen aufweist Zusätzlich ist eine Vorrichtung zur Verstellung der Solltemperatur vorgesehen, die mit einem das Flüssigkeitsvolumen verstehenden Verstellbalg arbeitet. Da es bei dieser Vorrichtung darauf ankommt, abhängig von der gemessenen Temperatur den Kolben eines Arbeitszylinders zu verstellen, kann und muß dieser mit einem Druckmesser vergleichbare Arbeitszylinder eine verhältnismäßig große Volumenmenge aufnehmen, um zu einer entsprechenden Arbeitsbewegung zu führen, ehe eine Überlastung eintritt.

   Soll also bei einem Druckmeßsystem der gattungsgemäßen Art ein Druckmesser verwendet werden, der ein Arbeitsvolumen von praktisch gleich Null aufweist, so versagen die bisher bekannten Maßnahmen.

   Die Einstellung des Volumens der Druckmittlerflüssigkeit derart, daß zwar der volle Meßbereich unverfälscht übertragen wird, oberhalb dieses Meßbereiches jedoch die Grenzwerte für die Drucksensoren mit kleinem Arbeitsvolumen nicht überschritten werden, ist sehr kritisch und wird bei größeren Arbeitstemperaturbereichen praktisch unmöglich.

   DerErfindungliegtdieAufgabe zugrunde, eine Überdrucksicherung für Druckmeßsysteme vorzuschlagen, bei der eine wirksame Begrenzung gegen Überdruck stattfindet ohne daß die Einstellung des Grenzdruckes oberhalb des Meßbereichsendes kritisch ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Überdruckmembran, deren eine Seite mit einem Gaspolster in Verbindung steht und sich hiergegen auf einem Membranbett abstützt, und deren andere Seite mit der Druckmittlerflüssigkeit in Verbindung steht.