DE9213240U1 - Kalibriervorrichtung für Fluiddruckmeßgeräte - Google Patents

Description

Armaturen und Meßgeräte GmbH

Umgehungsstraße 25

6450 Hanau am Main

Beschreibung Kalibriervorrichtung für Fluiddruckmeßeeräte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kalibriervorrichtung für Fluiddruckmeßgeräte. Bei Fluiddruckmeßgeräten, die in Fluidleitungsnetzen wie Gasleitungen, Wasserleitungen, Dampfleitungen u. ä. oder in Kesselanlagen eingesetzt sind, kann sich im Laufe der Zeit infolge der Verhältnisse am Einsatzort oder infolge Alterung eine Änderung des angezeigten Werts bei gleichem Druckwert ergeben. Wenn die Kenntnis des genauen Druckwerts am jeweiligen Einsatzort von Bedeutung ist, muß das jeweilige Fluiddruckmeßgerät von Zeit zu Zeit neu kalibriert werden. Bei der Kalibrierung wird der vom jeweiligen Meßgerät angezeigte Druck mit dem von einem genau arbeitenden Meßgerät angezeigten Druck als Referenzwert verglichen. Sind Abweichungen in den Meßwerten vorhanden, dann wird das jeweils geprüfte Druckmeßgerät neu eingestellt, wobei die Anzeigewerte der beiden Druckmeßgeräte übereinstimmen müssen. Zur Druckmessung werden vielfach Druckmeßwertumformer verwendet, die den jeweils gemessenen Druck in eine elektrische Größe umsetzen, die auch für die Fernmessung geeignet ist. Die Druckmeßwertumformer können zusätzlich Zeiger und eine Skala aufweisen. Bei Druckmeßwertumformern ist dann z. B. die Stromstärke ein Maß für den Druck.

Der Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, eine Kalibriervorrichtung für Fluiddruckmeßgeräte zu entwickeln, mit der gegebenenfalls am Aufstellungsort des jeweiligen Fluiddruckmeßgeräts ein gemessener Istdruckwert und der vom Fluiddruckmeßgerät ermittelte Referenzdruckwert schnell und einfach miteinander verglichen werden können.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse, das mit einem Anschlußstutzen für die Verbindung mit einem Anschlußstück an einem Druckerzeuger versehen ist, ein genauer piezoresistiver Druckmeßwertumformer angeordnet ist, mit dem eine Auswertelektronik verbunden ist, der eine digitale Anzeigeeinheit nachgeschaltet ist, und daß das Gehäuse einen Eingang für von einem Fluiddruckmeßgerät ausgehende druckproportionale Signale aufweist, der mit der Auswertelektronik verbunden ist, der eine weitere digitale Anzeigeeinheit für die vom Fluiddruckmeßgerät erzeugten Meßwerte nachgeschaltet ist. Diese Kalibriervorrichtung wird zugleich mit dem Fluiddruckmeßgerät vom Druck des Fluids beaufschlagt. Der vom genauen piezoresistiven Druckmeßwertumformer gemessene Referenzdruckwert wird am gleichen Gerät wie der vom zu kalibrierenden Fluiddruckmeßgerät gemessene Istdruckwert digital angezeigt. Die beiden Druckwerte können daher besonders schnell miteinander verglichen werden. Falls eine Justierung des Fluiddruckmeßgeräts notwendig ist, kann während der Justierarbeiten der gemessene Druck fortlaufend mit demjenigen des genauen Druckmeßwertumformers verglichen werden, so daß sofort erkennbar wird, wann die Justierarbeit beendet werden muß. Durch die digitale Anzeige ist es möglich, Ablesefehler zu vermeiden.

Am Gehäuse ist insbesondere ein Eingang für die Betriebsspannung der Auswertelektronik vorgesehen. Die Kalibriervorrichtung kann daher am Aufstellungsort von den gleichen Spannungsversorgungsgerät gespeist werden wie das zu kalibrierende Druckmeßgerät, so daß der Aufwand für die Betriebsspannung vermindert wird.

Vorzugsweise ist die Auswertelektronik mit einer RS 232-Schnittstelle versehen, die über eine galvanische Trennung an einen Rechner anschließbar ist. Die Meßwerte des genauen piezoresistiven Druckmeßwertumformers und des zu kalibrierenden Fluiddruckmeßgeräts können daher an einen auch entfernt vom Meßort aufgestellten Rechner übertragen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswertelektronik auf verschiedene Meßbereiche umschaltbar. Die Umschaltung kann auch vom Rechner über die RS 232-Schnittstelle erfolgen. Innerhalb des durch den piezoresistiven Druckmeßwertumformer festgelegten maximalen Meßbereichs können wahlweise einzelne Meßbereiche so

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ausgewählt werden, daß ihre jeweiligen Endwerte mit dem höchsten Anzeigewert der jeweiligen Anzeigeeinheit übereinstimmen.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform ist im Gehäuse ein Temperaturfühler vorgesehen, der über eine Auswertelektronik mit der RS 232-Schnittstelle verbunden ist. Mit dieser Vorrichtung kann die bei der Druckmessung vorhandene Temperatur festgestellt werden.

Die Kalibrierung bewirkt nur für eine bestimmte Temperatur Übereinstimmung bezüglich der Meßwerte. Da Druckaufnehmer oft bei sehr unterschiedlichen Temperaturverhältnissen arbeiten, ist die Kenntnis der Temperatur, bei der kalibriert wurde, von Bedeutung.

Bei einer besonders günstigen Ausführungsform ist der genaue piezoresistive Druckmeßwertumformer mit der Auswertelektronik und einer Anzeigeeinheit in einem mit einem Fluidanschluß versehenen Gehäuse angeordnet, das wenigstens zwei weitere Drucksensoren aufweist, die für unterschiedliche Druckbereiche bemessen sind, wobei bis auf den für den höchsten Druckbereich bemessenen Drucksensor vor den Drucksensoren Überdruckschutzvorrichtungen angeordnet sind, die jeweils bei einem vorgegebenen Druck, der etwa gleich dem Endwert des Meßbereichs des nachgeschalteten Drucksensors oder größer als der Endwert ist, den Drucksensor vom Fluidanschluß absperren, und wobei den Drucksensoren eine, eine weitere Anzeigeeinheit steuernde Signalauswertanordnung nachgeschaltet ist, die das Ausgangssignal desjenigen Drucksensors erfaßt, der angesprochen hat und einen gegenüber anderen, ebenfalls Ausgangssignal führenden den höheren Meßbereich hat.

Mit dieser Vorrichtung kann der Fluiddruck in einem weiten Druckbereich an einer Anschlußstelle geprüft werden, ohne daß nacheinander verschiedene Druckmeßgeräte an einer Anschlußstelle angebracht werden müssen. Zugleich kann festgestellt werden, ob die Drucksensoren noch richtig kalibriert sind.

Ein Fluiddrucküberprüfungsgerät, mit dem Fluiddrücke in einem weiten Meßbereich ohne den lästigen Anschluß verschiedener Meßgeräte mit unterschiedlichen Meßberei-

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chen geprüft werden können, ist an sich aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 91 07 015 bekannt.

Die oben beschriebene Kalibriervorrichtung wird zweckmäßigerweise mit den in diesem Gebrauchsmuster beschriebenen Bauteilen für die Fluiddrucküberprüfung in einem tragbaren Gerät wie einem Koffer integriert. Dieses Gerät hat insbesondere einen weiteren Eingang für von einem externen Fluiddruckmeßgerät ausgegebene druckproportionale Signale, der mit der Auswertelektronik verbunden ist, die bei Einspeisung eines Signals über den Eingang ausgangsseitig auf die weitere Anzeigeeinheit umschaltbar ist.

Diese Vorrichtung ermöglicht wahlweise die Anzeige von Meßwerten der Drucksensoren im Gerät selbst oder eines externen Fluiddruckmeßgeräts in Verbindung mit der Anzeige des Meßwerts des hochgenauen Druckmeßwertumformers.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der folgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kalibriervorrichtung für Fluiddruckmeßgeräte und ein Fluiddruckmeßgerät auf einer Prüfdruckerzeugungseinrichtung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten Kalibriervorrichtung,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Koffers mit einer Kalibriervorrichtung und anderen Einrichtungen für die Fluiddruckprüfung.

Eine Kalibriervorrichtung (10) weist ein zylindrisches Gehäuse (12) aus Edelstahl auf, das einen Anschlußstutzen (14) enthält, mit dem die Kalibriervorrichtung (10) an eine Einrichtung (16) zur Erzeugung von Referenzdrücken angeschlossen wird.

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An die Einrichtung (16) ist auch ein zu kalibrierendes Fluiddruckmeßgerät (18) angeschlossen, das eine Zeigeranzeige (19) und eine elektronische Signalgebung hat. Im Inneren des Gehäuses (12) befindet sich eine nicht dargestellte Leitung, die zu einem hoch genauen, piezoresistiven Druckmeßwertumformer (20) verläuft.

Die mit dem Fluid in Berührung kommenden Teile der Kalibriervorrichtung (10) bestehen z. B. aus Edelstahl oder Messing. Dem Druckmeßumformer (20) ist eine Auswertelektronik (22) nachgeschaltet, an die eine erste digitale Anzeigeeinheit (24) angeschlossen ist, die mit einer zweiten digitalen Anzeigeeinheit (26) in Verbindung steht. Die beiden Anzeigeeinheiten (24), (26) sind mehrstellige LED-Anzeigen.

Die Anzeigegenauigkeit beträgt z. b. 0.08 % vom Meßbereichssendewert. Der Druckmeßwertumformer (20) ist für einen bestimmten Druckbereich von z. B. 0 bis 20 bar ausgelegt. An den Druckmeßwertumformer (20) ist ein Verstärker (28) angeschlossen, dem ein Analog-Digital-Umsetzer (30) nachgeschaltet ist, der die Anzeigeeinheit (24) über ein Versorgungsgerät speist.

Neben dem Verstärker (28) und dem Analog-Digital-Umsetzer (30) ist eine Steuerlogik (32), z. B. in Form eines Prozessors, Bestandteil der Auswerteinheit (22). Die Kalibriervorrichtung (10) weist an ihrer Rückseite einen in Fig. 2 schematisch dargestellten, elektrischen Eingang (34) für elektrische Signale von Druckaufnehmern, Drehwinkelmeßumformern etc. auf, die druckproportionale Ströme im Bereich von 0/4 ....20 Ma oder Spannungen im Bereich von 0...5 V/10 V mit Frequenzen von z. B. 5 bis 15 Hz ausgeben.

In der Auswertelektronik (22) ist dem Eingang (34) ein Verstärker (36) nachgeschaltet, an dem ein Analog-Digital-Umsetzer (38) angeschlossen ist, der die Anzeigeeinheit (26) speist. Die Analog-Digital-Umsetzer (30), (38) sind mit der Steuerlogik (32) verbunden, die eine RS 232-Schnittstelle (40) für den Anschluß externer Geräte, z. B. eines Rechners, aufweist. Die Kalibriervorrichtung (10) hat an ihrer Rückseite einen weiteren, in Fig. 2 mit (42) bezeichneten elektrischen Eingang für die Betriebsspannung.

Mit der Steuerlogik (32) läßt sich der Meßbereich der Kalibriervorrichtung (10) ein-32378B/01.10.1992/S1

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stellen. Es sind &zgr;. B. vier Meßbereiche frei wählbar. Die Meßbereichseinstellung kann von einem Rechner aus über die RS 232-Schnittstelle (40) erfolgen.

Über den Betriebsspannungseingang (42) wird die Kalibriervorrichtung (10) und darüberhinaus auch das zu kalibrierende Fluiddruckmeßgerät (18) mit Betriebsspannung versorgt. Die Kalibriervorrichtung (10) und das Fluiddruckmeßgerät (18) sind über ein Kabel (44) miteinander verbunden, über das die Meßsignale und die Betriebsspannung übertragen werden. Die Kalibriervorrichtung (10) ist weiterhin über ein Kabel (46) an den schematisch in Fig. 1 dargestellten Rechner (48) angeschlossen. Der RS 232-Ausgang ist galvanisch von der Auswertelektronik (22), z. B. mittels Optokoppeln getrennt.

In der Kalibriervorrichtung (10) ist eine Aufnahmevorrichtung für einen Temperaturfühler vorgesehen, der in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und mit (50) bezeichet ist. Der Temperaturfühler ist an die Steuerlogik (32) anschließhar. Im Rechner (48) ist Software gespeichert, mittels der die Bereichsumschaltung gesteuert wird. Weiterhin läßt sich mit der Software der gemessene Temperaturwert abrufen.

Die vom piezoresistiven Druckmeßwertumformer (20) erzeugten Meßsignale werden nach Analog-Digital-Umsetzung auf der Anzeigeeinheit (24) als Referenzdruck dargestellt. Die vom Fluiddruckmeßgerät (18) erzeugten Meßsignale werden nach Analog-Digital-Umsetzung auf der Anzeigeeinheit (26) dargestellt. Die vom Fluiddruckmeßgerät (18) stammenden Meßwerte können als Istwerte betrachtet werden, während auf der Anzeigeeinheit (24) Referenz- oder Solldruck angegeben wird. Die Druckwerte sind nebeneinander oder untereinander sichtbar. Bei der Justierung des Fluiddruckmeßgeräts (18) läßt sich der jeweilige Meßwert schnell und leicht erkennen. Die Justierarbeit kann daher sofort beendet werden, wenn die angezeigten Meßwerte übereinstimmen.

Im Rechner (48), bei dem es sich um einen Personalcomputer bzw. einen Laptop-Rechner handeln kann, wird der Istdruck des Prüflings mit Hilfe von Software verarbeitet, um z. B. ein Prüfprotokoll zu erstellen. Das Prüfprotokoll wird beispielsweise nach den Regeln der Eichordnung erstellt, nach der eine Druckzeitreihe in vorgegebenen zeitlichen Abständen gemessen wird.

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Bei dem Druckmeßwertumformer (20) handelt es sich vorzugsweise um Präzisions-Referenzdruckaufnehmer, der z. B. piezoresistiv oder nach der Dehnungsmeßstreifenmethode arbeitet, mit einer Meßspanne von 0 - 19,999 bar, 0 - 199,99 bar und 0 - 1999,9 bar.

Eine Kalibriervorrichtung der oben beschriebenen Art kann auch integraler Bestandteil eines Fluiddrucküberprüfungsgeräts sein, das in Fig. 3 dargestellt ist. Ein Fluiddrucküberprüfungsgerät ist in dem deutschen Gebrauchsmuster 9 107 015 beschrieben und enthält einen Fluidanschluß (52), an den in einem Gehäuse (54), das vorzugsweise als Koffer ausgebildet ist, nicht dargestellte Drucksensoren angeschlossen sind, die für unterschiedliche Druckbereiche bemessen sind. Vor den Drucksensoren sind Überdruckschutzvorrichtung angeordnet, die jeweils bei einem vorgegebenen Druck, der etwa gleich dem Endwert des Meßbereichs des nachgeschalteten Drucksensors oder größer als dieser Endwert ist, den Drucksensor vom Fluidanschluß (52) absperrt.

Den Drucksensoren ist eine nicht dargestellte Signalauswertanordnung nachgeschaltet, die das Ausgangssignal desjenigen Drucksensors erfaßt und für die Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung aufbereitet, der angesprochen hat und gegenüber anderen, ebenfalls Ausgangssignale führenden Drucksensoren den höheren Meßbereich hat.

Das Gehäuse (54) weist ein Bodenteil (56) und einen Deckel (58) auf. Im Bodenteil (56) ist ein Stück unterhalb des Rands (60) der Öffnung eine Platte (62) angeordnet, die Aussparungen (64), (65), (66) enthält, an die drei Anzeigeeinheiten (68), (70), (72) mit Sichtfenstern angrenzen. Die Anzeigeeinheit (68) zeigt den von einem ausgewählten Drucksensor im Gehäuse (54) gemessenen Druck an. Die Anzeigeeinheit (70) entspricht der Anzeigeeinheit (24) und ist einer in Fig. 3 nicht dargestellten Auswertelektronik nachgeschaltet, die den gleichen Aufbau hat wie die Auswertelektronik (22).

Im Gehäuse (54) sind mehrere dem hochgenauen, piezoresistiven Druckmeßwertumformer (20) entsprechende Druckmeßwertumformer vorhanden, der ebenfalls mit dem Fluidanschluß (52) verbunden ist. Die Anzeigeeinheit (72) ist für die Temperaturanzeige eines im Gerät (54) angeordneten, nicht dargestellten Temperaturfühlers bestimmt. Über die Oberfläche der Platte (62) ragen Handgriffe (74), (76) von Absperrventilen

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hinaus. Weiterhin sind in einer Reihe untereinander Anschlußbuchsen (78), (80), (82), (84) je für einen Analogausgang, einen Betriebsspannungsanschluß für ein externes Fluiddruckmeßgerät, das einen Akkumulator im Gehäuse lädt, die RS 232-Schnittstelle und ein Ladegerät vorgesehen. Ein Taster (86) für die Ein-, Ausschaltung des Fluiddrucküberprüfungsgeräts ist in der Platte (62) eingebaut. Auf der Platte (62) ist auch das Schema des Fluiddrucküberprüfungsgeräts dargestellt.

Ferner sind Anschlüsse (88) für Masseleitungen von anderen Geräten vorgesehen. In einer größeren Aussparung (90) ist ein Halter (92) mit einer Pumpe oder zwei Pumpen für die Erzeugung von Druckluft vorgesehen, die als Referenzdruck erzeugt werden kann.

Ein weiterer Eingang (94) ist für die Einspeisung von elektrischen Signalen eines externen Fluiddruckmeßgeräts vorgesehen. Der Eingang (94) ist an die oben erwähnte Auswertelektronik angeschlossen. Ein Schalter (96) in der Platte (62) ist für die Umschaltung der Anzeigeeinheit (68) auf die Auswertelektronik oder die Signalauswertschaltung der Drucksensoren im Gerät bestimmt.

Die in Fig. 3 gezeigte Kalibriervorrichtung kann in verschiedenen, auswählbaren Betriebsarten arbeiten. In einer ersten Betriebsart wird sie als Fluiddrucküberprüfungsgerät verwendet, wobei neben dem auf der Anzeigeeinheit (68) dargestellten Druckwert auf der Anzeigeeinheit (70) der genaue Druckwert des Präzisions-Druckmeßwertumformers dargestellt wird. Es ist daher möglich, die Einstellung der Drucksensoren im Gerät zu überprüfen und diese, falls notwendig zu justieren.

In der zweiten Betriebsart wird ein externes Fluiddruckmeßgerät mit dem Eingang (94) verbunden, wobei die Anzeigeeinheit (68) für die Darstellung der Istdruckwerte des externen Fluiddruckmeßgeräts dient. Der vom Präzisions-Druckmeßwertumformer gemessene Druck wird als Referenzwert auf der Anzeigeeinheit (70) dargestellt. Der Fluidanschluß (52) ist dabei an die gleiche Druckquelle angeschlossen wie das externe Fluiddruckmeßgerät.

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Claims (7)

Dipl.-Phys. Dr. H.-H. Stoffregen Seite 1 Patentanwalt-European Patent Attorney Armaturen und Meßgeräte GmbH Umgehungsstraße 25 Hanau am Main Schutzansprüche Kalibriervorrichtung für Fluiddruckmeßgeräte

1. Kalibriervorrichtung für Fluiddruckmeßgeräte,
dadurch gekennzeichnet,

daß in einem Gehäuse (12), das mit einem Anschlußstutzen (14) für die Verbindung mit einem Anschlußstück eines Druckerzeugers versehen ist, ein genauer piezoresistiver Druckmeßwertumformer (20) angeordnet ist, mit dem eine Auswertelektronik (22) verbunden ist, der eine digitale Anzeigeeinheit (24) nachgeschaltet ist, und daß das Gehäuse (12) einen Eingang (34) für von einem Fluiddruckmeßgerät (18) ausgehende druckproportionale Signale aufweist, der mit der Auswertelektronik (22) verbunden ist, der eine weitere digitale Anzeigeeinheit (26) für die vom Fluiddruckmeßgerät erzeugten Meßwerte nachgeschaltet ist.

2. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß am Gehäuse (12) ein Eingang (42) für die Betriebsspannung der Auswertelektronik (22) und des Fluiddruckmeßgerätes vorgesehen ist.

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3. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Auswertelektronik (22) mit einer RS 232-Schnittstelle versehen ist, die eine galvanische Trennung aufweist.

4. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auswertelektronik (22) auf verschiedene Meßbereiche umschaltbar ist.

5. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet,

daß im Gehäuse (12) ein Temperaturfühler vorgesehen ist, der über die Auswertelektronik (22) an die RS 232-Schnittstelle anschaltbar ist.

6. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der genaue piezoresistive Druckmeßwertumformer mit der Auswertelektronik und einer Anzeigeeinheit in einem mit einem Fluidanschluß (52) versehenen Gehäuse (54) angeordnet ist, das wenigstens zwei weitere Drucksensoren aufweist, die für unterschiedliche Druckbereiche bemessen sind, daß bis auf den für den höchsten Druckbereich bemessenen Drucksensor vor den Drucksensoren Überdruckschutzvorrichtungen angeordnet sind, die jeweils bei einem vorgegebenen Druck, der etwa gleich dem Endwert des Meßbereichs des nachgeschalteten Drucksensors oder größer als der Endwert ist, den Drucksensor vom Fluidanschluß (52) absperren, und daß den Drucksensoren eine, eine weitere Anzeigeeinheit (68) steuernde Signalauswertanordnung nachgeschaltet ist, die das Ausgangssignal desjenigen Drucksensors erfaßt, der angesprochen hat und einen

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gegenüber anderen, ebenfalls Ausgangssignale führenden Drucksensoren den höheren Meßbereich hat.

7. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß am Gehäuse (54) ein Eingang (95) für druckproportionale elektrische Signale eines externen Fluiddruckmeßgeräts vorgesehen ist, daß dem Eingang die Auswertelektronik nachgeschaltet ist und daß die weitere Anzeigeeinheit (68) wahlweise mit der Auswertelektronik oder der Signalauswertanordnung der Drucksensoren verbindbar ist.

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