DE8130130U1

DE8130130U1 - "Zeigermeßgerät"

Info

Publication number: DE8130130U1
Application number: DE19818130130
Authority: DE
Original assignee: Klaus Fischer Mess- und Regeltechnik & Co Kg 4902 Bad Salzuflen De GmbH
Current assignee: Klaus Fischer Mess- und Regeltechnik & Co Kg 4902 Bad Salzuflen De GmbH
Priority date: 1981-10-15
Filing date: 1981-10-15
Publication date: 1991-01-31

Description

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DlpMng. Dr.-lng. HEINZ NICKELS · Dlpl.-Phys. LORENZ HANEWINKEL PATENTANWXLTE Detmolder Straße 26 - 4800 Bielefeld 1

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Klaus Fischer, techn. Meß- und Schaltgeräte, Bielefelder Str. 37a, D-4902 Bad Salzuflen 5

* Druckmeßgerät zur Bestimmung von überdruck,

Unterdruck und Differenzdruck,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmeßgerät 7ur Bestimmung von überdruck, Unterdruck und Differenzdruck, bestehend aus einam zweiteiligen, zu einer Einheit zusammengesetzten Druckgehäuse aus Metall mit aufgesetztem Zeigerwerk und mit einer zwischen beiden Gehäusehälften liegenden Meömembrane.

Druckmeßgeräte oder Manometer mit Membranmeßwerken sind allgemein bekannt. Sie werden zur Bestimmung der Drücke von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen herangezogen. Unterschieden wird dabei zwischen den unmittelbaren und mittelbaren Druckmoßgeräten.

Als unmittelbare Druckmeßgeräte sind Flüssigkeitssäulen und Kolbenmanometer bekannt. Die Arbeitsweise der mittelbaren Manometer hingegen beruht auf dem Vergleich

mit einem unmittelbaren Druckmeßgerät.

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Zu den mittelbaren, d.h, indirekten, also sichtbedürftigen Druckmeßgeräten gehören die hydrostatischen Druckmesser« wie z.B. Schwinsmermanometer, Gefäßwaagen_# Ringwaagen und Tauchkörpe:-druckmesser« weiterhin die elastischen Druckmesser, wi^ Rohrfeder*- und Meirbrandruckmesser. Der Gegenstand vorliegunder Erfindung betrifft einen solchen Membrandruck-) messer, mit welchem sowohl ein Differenzdiuck gegen

über einem beliebigen Druck als Bezugsgröße als auch ein überdruck oder Unterdruck gegenüber dem atmospärischen Druck als Bezugsgröße gemessen werden kann.

Es sind Druckmanometer bekanntgeworden, die mit sogenannter schlapper Membrane arbeiten. Für die Messung niedriger Drücke wird dabei eine Ledermembrane und für die Messung hoher Drücke eine mit Nylon imprägnierte Membrane benutzt. Eine derartige Membrane innerhalb der beiden Gahäusehälften des Meßgerätes montiert, 1st auf beiden Seiten von einer dünnen Metallschei- -. be unterstützt und im Ringspalt zwischen Einspannung

und Außenwand der Unterstützungsecheiben gewellt. Die Membrane wirkt als Kolben, wobei die Gegenkraft von einer Wendelfeder erzeugt wird, deren Stellung auf einen Zeiger übertragen wird. Bei z»B· einer Differenzdruckbestimmung wirken im durcksicheren Gehäuse dl« beiden Drücke, von denen der eine die Bezugsgröße iet, auf die beiden Seiten der Membrane· Die Stellung der Wendelfeder wird nach außen auf das Zeigermeßwerk, z.B. magnetisch, übertragen·

Der Nachteil der bekannten Manometer mit Membranmeßverk ist darin zu sehen, daß die Meßgeräte jeweils nur für sehr eng begrenzte Druckmeßbereiche geeignet sind· Eine Umstellung ein und desselben Gerätes _k für höhere oder niedrigere Druokmessungen ist ohne

ein Auswechseln der Meßmembrane vielfach nicht möglich.

In Kenntnis dieser Mängel hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, ein Druckmeßgerät zu offenbaren, welches schnell und -einfach ohne Austausch der Meßmembrane zum Messen höherer oder niedrigerer Drücke durch einfache, leicht zu handhabende und genau arbeitende Mittel eingerichtet werden kann und den Meßbereichsuefeng der bekannten Meßgeräte gleicher Klasse erheblich übersteigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemiiß durch die kennzeichnenden Merkmale des gaten<ffi\spruches 1 gelöst, wobei r noch, die in den Unteransprüchen aufgeführten Gestal

tungemerkmale vorteilhafte Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.

Das Erfindungsgegeastand erstreckt sieh nicht nur auf die Merkmale der einseinen Ansprüche, sondern auch auf deren Kombination.

Das erfindungagemäße Druckmaßyerät ist in vorteilhafter weise alt einem mit einer Maeaeabra&e »uaameenwirkaodan Meßbereichübertragun^s- und Einetellverk ausgestattet, welche« dia Hubbawogungan dar Meßmembrane 9a« nau und feinfühlig auf das Zeigerwerk überträgt

welches In dem Übersetzungsverhältnis zum Ausschlag des Zeigerwerkes hin stufenlos einstellbar ist. Dieses Ubertragungs- und Einstellwerk kann bei einer Ausführung für die verschiedenen Meßbereiche eingesetzt werden und ermöglicht eine Veränderung der Meßbereiche am fertigen Druckmeßgerät und ohne Eingriff In das Meßeystem von außen her»

Ein weiterer Vorteil liegt In der günstigen Anordnung und Ausbildung der Meßmembrane, die In ihrer Meßbewegung feinfühlig mit dem Ubertragungs- und Einstellwerk zusammenwirkt und ohne Austausch gegen eine andere Membrane für die verschiedensten Drücke ausgelegt ist, so daß dieses Druckmeßgerät einen vielseitigen Einsatz und hohen Gebrauchswert hat.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend beschrieben und zeichnerisch dargestellt· Es zeigern

Fig. 1 ein Druckmeßgerät mit Meßmembrane zur Differenzdruckbestimmung in der Vorderansicht und im Schnitt;

Fig. 2 ein Gehäuseoberteil des Druckmeßgerätee in der Seitenansicht}

Fig. 3 im Halbschnitt das Gehäuseoberteile in der Ansicht von unten;

Fig. 4 das Gehäuseoberteil in der Draufsicht; Fig. 5 ein Gehäuseunterteil des Druckmefigerätes

nach Fig. 1 in der Ansicht von oben;

Fig. 6 eine Meßmembrane in der Draufsicht; Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch ein an

dem Gehäuseoberteil angeordnetes Meßbereichübertragungs- und Einstellwerk rait zugeordnete» Zeigerwerk, wobei das Zeigerwerk um 90° vordreht dargestellt iat.

Das la Fig· 1 gezeigte Druckmeögerät alt Membranmeßwerk zur Besteimmung von Druckdifferenzen ist mit 1 bezeichnet und weist ein zweiteiliges Gehäuse 2, bestehend aus einen Gehäuseunterteil 2a (Fig· S) und Gehäuseobetteil 2b (Fig bis 4), aus Metall auf· Beide Gehäuseteil »lad lösbar zu

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einer Einheit miteinander durch Schraubenbolzen 2c verbunden« Mit 3 ist ein Zeigermeßwerk zur Anzeige des jeweiligen Differenzdruckes bezeichnet, das oberhalb des Gehäuses 2 angeordnet und mit einem Instrumentenanzeiger 3a versehen ist. Funktionell steht das Zeigerwerk 3 mit einer zwischen den beiden Gehäueehälften 2a, 2b klemmend angeordneten, separaten Meßmembrane 5(Fig. 1 und 6) Über ein Kupplungsteil 6 in Wirkverbindung und wird über wine Nullpunktverstelleinrichtung 7 (Fig. 2 und 4) justiert.

Die zwischen den beiden Gehäuseteilen 2a, 2b Klemmend mittels der Schraubenbolzen 2c gehaltene Mefimembrane 5 ist kreisrund als Schlaffmembrane ausgebildet und besteht aus einer dünnen Membranhaut 5a. aus elastischem Kunststoff, die beidseitig zentrisch mit festen Stützplatten 5b kleineren Durchmessers versehen und von dies^en klemmend gehalten ist. Die ebenfalls kreisförmigen, &lgr; festen Stützplatten 5b sind durch auf einem Teilkreis

angeordnete Verbindungsmittel 5c, vorzugsweise Niete od. dgl«, miteinander verbunden und halten die Membrane 5a klemmend zwischen sich. Diese Verbindungsmittel 5c können gleichzeitig zur Lagesicherung von Druckfedern 4, welche die Mößaeabrane S beidseitig gegen die Gehäusehälftea (vergl. Fig« 1) - Gehäuseunterteil und -oberteil 2a bzw* 2b ~ abstützen« dienen* Entsprechend dem zu wählenden Meßbereich, für den das Druckluftgerät 1 ausgelegt wer« den soll, können zwei oder mehrere Druckfedern 4 auf jeder Seite der Meßmeabrane 5 vorgesehen sein* Bei dem

hier gezeigten Ausführungsbeispiel wirken auf jeder Seite vier Druckfedern 4 auf die zwischen den beiden Gehäusehälften 2a, 2b schwingende, elastische Meßmembrane 5 ein, deren Membranhaufe 5a randseitig umlaufend mit Ausnehmungen 5 versehen ist. Die Anordnung der Ausnehmungen 5d entspricht der für das Zusammenhalten des Gehäuses 2 getroffenen Anordnung der Schraubenbolzen 2c, wobei dieselben 2c durch diese Ausnehmungen 5d gesteckt sind· Die beiden kreisförmig ausgebildeten Gehäusehälften 2a, 2b sind hierfür mit entsprechenden Bohrungen 2d versehen.

Für die Aufnahme der Halterung der Druckfedern 4 innerhalb det Gehäuses 2 des Druckmeßgerätes 1 weist sowohl das Gehäuseunterteil 2a als auch das Gehäuseoberteil 2b jeweils auf seiner der Meßmembrane 5 zugewandten Seite im Innern eine Vielzahl eine zentrisch ringförmige Ausnehmung bildendenden, senkrechten Bohrungen ö für die Aufnahme und Lagesicherung der Druckfedern 4 auf. Die Bohrungen 8 sind zahnkreisförmig angeordnet, derart, daß Bohrung an Bohrung grenzt. Der Bohrungsdurchmesser ist dabei etwas größer als der Außendurchmesser der Druckfedern 4 gewählt. Entsprechend dieser Anordnung der Bohrungen 8 sind die Verbindungsmittel 5c auf den Stützplatten 5b der Meßmembrane 5 verteilt.

Ar-ch ist es vorteilhaft, die Stützplatten 5b außenseitig mit die Federn 5 lagefixiert aufnehmenden Nocken 5c zu versehen, so daß die Membranhaut 5a unter loser Klemmung zwischen den stüt*platten 5b liegt und rajtfseitig zwischen den Gehäuseteilen 2a, 2b klemmend festgelegt ist·

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Im montierten Zustand wird das Druckmeßgerät über die Anschlüsse 9a, 9b mit den Druckleitungen, deren Druck überwacht werden soll, verbunden. Ein über das DrucL-meßgerät 1 nach Art eines Steckringes geschobenes, mit z.B. in nicht dargestellter Weise durch Schrauben gesichertes Außengehäuse 10 mit stirnseitiger Instrumentenscheibe 11 schirmt das Gerät mit den empfindlichen Meß-' einrichtungen gegen äußere Einflüsse ab. Anstelle der

runden Gehäuseausführung kann selbstverständlich auch jede andere Gehäuseausführung für Wandbefestigung, Schalttafeleinbau oder ein eckiges Profilgehäuse mit Frontrahmen od. dgl» treten.

Der mit der Erfindung insbesondere erzielte Vorteil gegenüber dem Bekannten ist darin zu sehen, daß die spezifische Belastung der Meßmembrane sehr klein gehalten werden kann, wodurch das Gerät unempfindlich gegen überdruck wird. Die Anzahl und Verteilung der als Meßbereichsfedern fungierenden, separaten Druck-( federn 4 in den Bohrungen der Gehäusehälften ist ohne

Schwierigkeiten schnell und einfach bestimmbar, so daß das Druckmeßgerät praktisch auf jeden gewünschten Druckmeßbereich ausgelegt werden kann.

Es versteht eich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellt Aueführungsbeispiel beschränkt ist. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, könnte anstelle von elastischem Kunststoff als Werkstoff für die Memoranhaut je nach Fall auch Leder oder Gummi treten. Weitere Möglichkeiten auch hinsichtlich der Wahl der Rauaformen der

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einzelnen, zu einer lösbäten Instrumenteneinheit zusasmengefaßten Bauteile sind denkbar. Dies gilt gleichermaßen bei der Verwendung des Meßgerätes als überdruck- oder Unterdruckmanometer.

Das in Fig« 7 deutlich dargestellte Meßbereich-Ubertragungs- und Einstellwerk 12 ist seitlich am Gehäuse 2, vorzugsweise dem Gehäuseoberteil 2b, angeordnet und steht über das Kupplungsteil 6 mit der Meßmembrane 5 in Wirkverbindung, so daß die Hubbe- «rogungen der Meßmembrane 5 durch dieses ubertragungs- und Einstellwerk 12 auf das Zeigerwerk 3 übertragen werden·

Dieses Werk 12 besitzt eine in einem am Gehäuseoberteil 2b befestigten Halter 15 drehbar gelagerte und durch eine Bohrung 16 im Oberteil 2b fassende Meßwelle 12, die mit ihrer Längsachse mindestens nahezu parallel zur Membranebene verläuft und an ihrem im ( ) Oberteil 2b liegenden Wellenende mit dem Kupplungs-

* teil 6 bewegungsmäßig verbunden ist. Durch dieces

Kupplungsteil 6 wird die Hubbewegung der Meßmembrane 5 in eine axiale Drehbewegung der Meßwelle 13 umgesetzt.

Auf der Meßwelle 13 ist ein Anlenkstift 14 bewegungsmäßig gelagert, der bei der Meßwellendrehung eine um die MeBwellenlängsachse erfolgende Verschwenkung (also senkrecht zur Zeichnungsblattebene zum Betrachter hin und von diesem weg) durchführt und dabei auf einen Mitnahmestift 17 des Zeigerwerkes 3 einwirkt.

Das in Fig. 7 gezeigte Zeigerwerk 3 ist um 90 verdreht dargestellt, so daß in Wirklichkeit die Schwenkachse 18 des Zeigerwerkes 3 in Zeichnungsblattebene verläuft und somit parallel ium Anlenketi~t 14 steht. Der Mitnahmestift 17 ist mit einem Zahnsegment 19 bew^gungsstarr verbunden und mit diesem um die Schwenkachse 18 schwenkbar" gelagert. Das Zahnsegment 19 wirkt ) auf ein Zahnrad 20 ein, welches mit dem Zeiger 3a ver

bunden ist und diesen somit in die jeweilige Meßanzeige bringt.

Der Anlenkstift 14 liegt mit seinan» freien Längenendbereich kraftschlüssig an dam Mitnahmestift 17 des Zeiger&eßwerkes 3 an und ist mit seinem anderen Längenende durch ein Lager 21 auf der Meßwelle 13 in Wellenlängsrichtung stufenlos verschiebbar und mit dieser verdrehbar verbunden. Die stufenlose Verschiebung des Anlenkstiftes 14 auf der Meßwelle 13 dient zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Meßwellenver-&lgr; drehung und Zeigerausschlag.

Für die Aiilenkstiftverstellung (-verschiebung) ist eine parallel zur Meßwelle 13 verlaufende Stellspindel 22 vorgesehen, die in das Lager 21 des Anlenkstiftes 14 eingeschraubt ist und in einem zweiten, die Meßwelle 13 drehbar aufnehmenden Lager 23 lagert und die mit dem Anlenkstift 14 und den beiden Lagern 21, 23 um die Meßwelle mit dem Anlenkstift 14 verschwenkbar vorgesehen ist. Um die Meßwelle 13 ist ein sich zwischen beiden Lagern 21, 23 abstützendes Federelement 24, vorzugsweise Druckfeder

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(Schraubenfeder), angeordnet/ die den Anlenkstift 14 mit seinen Lager 21 spielfrei in der eingestellten Stellung hält, d.h./ ein ungewolltes Verschieben des Anlenkstiftes 14 mit seinem Lager 21 auf der Meßwelle 13 verhindert.

Die Meßbewegung ditfees Meßsystems 12 wird durch die C Meßwelle 13 nach außen übertragen« indem die Meßwelle

13 bei der Hubbewegung der Membrane 5 (übersetzt durch das Kupplungsteil 6) eine Drehbewegung erhält und dabei den Anlenketift 14 mitnimmt/ der dann um die Meß» wellenlängsachse zu einer oder zur anderen Richtung hin verschwenkt und über den Mitnah-mestift 17 der Zeiger 3a betätigt/ dessen Ausschlag den Meßwert anzeigt.

Mit Hilfe der Stellspindel 22 kann der Anlenk&tift 14 auf der Meßwelle 13 stufenlos verschoben werden/ so daß das gewünschte Übersetzungsverhältnis eingestellt werden kann. Durch das Federelement 24 ist der Anlenkstift 14 s in jeder eingestellten Lage spielfrei gehalten und so

mit bewegungssicher und genau mit der Meßwellenbewegung gekuppelt.

Durch diesesttbertragungs- und EineteAlwerk 12 ist eine Veränderung der Meßbereiche am fertigen Meßgerät einfach₍ schnell und genau Möglich, was von aufien ohne Eingriff in .das Möfteystem erfolgen kann, indem die Sfcellepindel 22 von außen durch die Haube 10 zugänglich ist· Dieses Werk 12 ist bei einer Ausführung für verschiedene Meßbereiche einsetzbar·

In Fig· 1 ist das übertragungs- und EinstellverJc 12 in strich-punktierten Linien dargestellt und zeigt seine Anordnung und Verbindung mit der Membrane b und dem Zeigerwerk 3·

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1^&lgr;> te-g-ff-b fa/nsprüche

1· Druckmeßgerät zur Bestimmung von überdruck, Unterdruck und Differenzdruck, mit einem zweiteiligen, zu einer Einheit zusammengesetzten Druckgehäuse aus

Metall mit aufgesetztem Zeigerwerk und mit einer zwischen beiden Gehäusehälften liegenden Meßmembrane 5, dad urch gekennzeichnet, daß die Meßmembrane (5) über ein Kupplungsteil (6) mit einem am Gehäuse (2) seitlich angeordneten Meßbereich-Ubertragungs- und Einstellwerk (12) in Wirkverbindung steht, welches eine in Abhängigkeit von der Membranhubbewegung vordrehbare Meßwelle (13) und einen damit bewegungsmäßig verbundenen, bei Meßwellenverdrehung eine Verschwenkung durchführenden und diese Verschwenkbewegung auf das Zeigerwerk (3) übertragenden Anlenkstift (14) aufweist, der auf der Meßwelle (13) in MsUenlängsrichtung zur Einstellung des Ubersetzungs-Q Verhältnisses stufenlos verschiebbar und einstellbar

gelagert ist.

2· Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwelle (13) Bit ihrer Längsachse mindestens nahezu parallel sur Meßmembranebene angeordnet und in einem vorzugsweise am Gehäusepberteil (2b) befestigten Halter (15) drehbar gelagert ist sowie mit ihrem mit dem Kupplungsteil (6) in. Verbindung stehenden Längenendbereich durch eine Bohrung (16) im Gehäueeoberteil (2b) in das Gehäuse (2) hineinfaßt.

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3. Druckmeßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit eier Meßwelle (13) um ihre Längsachse schwenkbare Anlenkstift (14) mit einem Lager (21) auf der Meßwelle (13) in Meßwellendrehrichtung bewegungsstarr und in Meßwellenlängsrichtung stufenlos verschiebbar gelagert ist.

4. Druckmeßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Lager (21) des Anlenkstiftes (14) eine mit ihrer Längsachse parallel zur Meßwelle (13) verlaufende Stellspindel (22) zur Anlenkstiftverschiebung auf der Meßwelle (13) drehbar aufnehmenden Lager (23) gehalten und mit dem Anlenkstift (14) und den beiden Lagern (21,23) um die Meßwellenlängsachse verschwenkbar ist.

5. Druckmeßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a -

■&lgr; durch gekennzeichnet, daß um die Meß

welle (13) zwischen beiden Lagern (21, 23) ein den Anlenkstift (14) in der jeweils eingestellten Stellung spielfrei haltendes Federelement (24), Vorzugs« weise Druckfeder, angeordnet ist.

&bgr;. Druckmeßgerät nach den Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der elastischen Meßmembrane (5) zencriech angeoxd nete, kreisförmige und in sich steife Stützplatten (Sb) vorgesehen sind, auf die die Druckfedern (4) als Meßbereichsfedern einwirken» die in auf zentri-

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sehen Kreisringen angeordneten Bohrungen (8) der beiden Gehäuseteile (2a, 2b) auswechselbar gehalten sind·

7. Druckmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen 8 zahnkreisförmig angeordnet sind, derart, daß Bohrung an Bohrung grenzt.

8. Druckmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen, festen Stützplatten (5b) entsprechend der Anordnung der Bohrungen (8) in den beiden Gehäusehälften (2a,2b) außenseitig angeordnete Nocken (5c), die in ihren Abmessungen dem Innendurchmesser der separaten Druckfedern (4) entsprechen·, aufweisen.

9. Druckmeßgerät nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen, festen Stützplatten (5b) die elastische Membranhaut (5a) der Heßmembrane (5) klemmend haltern, wobei die Membranhaut (5a) selbst zwischen den beiden Gehäusehälften (2a, 2b) durch Klemmmittel, wie Schraubenbolzen (2c), gehaltert ist.

10. Druckmeßgerät nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Meßmembrane (5) in Form einer Schlaffmembrane aus Kunststoff, Leder oder Gummi ausgebildet ist.