DE3204242C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differenzdruckmeßgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein solches Differenzdruckmeßgerät ist aus der US-PS 40 30 365 bekannt. Bei diesem bekannten Meßgerät ist in der Druckkammer eine Membran als Drucksensor angeordnet, und diese Membran unterteilt die Kammer in eine Niederdruckkammer, in der der Magnet angeordnet ist, und eine gegenüberliegende, mit einem Hochdruckanschluß verbundene Hochdruckkammer. Dieses Meßgerät arbeitet zuverlässig in Differenzdruckbereichen bis zu etwa 2 bar.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Differenzdruckmeßgerät zu schaffen, welches in der Lage ist, auch Druckdifferenzen zuverlässig anzuzeigen, die etwa eine Größenordnung höher liegen, wobei der Gesamtaufbau des Druckmeßgeräts erhalten bleiben soll und lediglich ein anderer Drucksensor Verwendung findet.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die spezielle Gestaltung des Bourdonrohres ermöglicht es, diesen Drucksensor auch bei einem gattungsgemäßen Druckmeßgerät in der in der US-PS 40 30 365 vorgesehenen Druckkammer unterzubringen, wobei lediglich der Hochdruckanschluß mit dem Bourdonrohr und nicht mit der unter der Membran liegenden Kammer zu verbinden ist.

Es ist durch die US-PS 33 38 101 zwar bereits ein Druckmesser bekannt, bei dem als Drucksensor ein Bourdonrohr vorgesehen ist. Dieses ist schraubenlinienförmig aufgewickelt und an beiden Enden abgedichtet, wobei eines der Enden fixiert ist und das Rohr selbst ist in einer langgestreckten Kammer eingeschlossen. Das freie Ende des Bourdonrohrs trägt einen Magneten, der längs eines linearen Bewegungspfads verschoben wird, wenn die Druckdifferenz zwischen dem abgedichteten Inneren des Bourdonrohrs und dem Strömungsmittel innerhalb der Kammer geändert wird. Diese Anordnung eine erhebliche axiale Baulänge, die einen Einbau in die relativ flache Druckkammer des gattungsgemäßen Geräts ausschließt.

Bei einem in der DE-OS 23 29 490 beschriebenen Bourdon- Manometer-Werk ist ein bogenförmig gekrümmtes Bourdonrohr an beiden Enden schwenkbar angelenkt, wobei das eine Ende direkt das Meßwerk beeinflußt. An dieser Stelle steht das Bourdonrohr mit einem spiralförmig gefertigten Kapillarrohr in Verbindung, über das die Druckzuführung erfolgt. Das Kapillarrohr bremst dabei das Meßwerk, während bei dem gattungsgemäßen Differenzdruckmeßgerät der Antrieb der Zeigerwelle berührungslos über den Magnetfluß erfolgt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Erfindung wird ferner erreicht, daß ein erheblicher Zeigerausschlag möglich wird. Wenn die Niederdruckkammer des Meßgeräts an eine Niederdruckquelle und das Bourdonrohr an eine Hochdruckquelle angeschlossen werden, dann wird das Rohr proportional zur Druckdifferenz ausgelenkt und verschiebt den Magneten in Längsrichtung der Schraubwendelachse parallel zu dieser in der gemeinsamen Ebene. Die Wandstärke des Bourdonrohrs, das Ausmaß der Abflachung, die Spulengröße und die Zahl der Spulenwindungen können verändert werden, um einen gewünschten Ausschlag bei bestimmten Druckdifferenzen für den freien Arm des Rohrs der Bourdonfeder zu erreichen. Die Bogenbewegung des freien Rohrendes bei vollem Skalenausschlag kann relativ klein sein und beispielsweise im Bereich zwischen 5 und etwa 7° liegen, was zu einer langen Lebensdauer beiträgt. Wenn der Niederdruckraum des Meßgeräts entlüftet wird, ergibt sich ein Meßgerät für Einzeldrücke, wobei die Hochdruckquelle gegenüber dem äußeren atmosphärischen Druck gemessen wird, was praktisch wiederum auf eine Differenzdruckmessung hinausläuft.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines Differenzdruckmeßgeräts,

Fig. 2 eine Rückansicht bei abgenommenem Deckel, betrachtet in Richtung der Pfeile 2-2 gemäß Fig. 4, wobei der Bourdon-Rohraufbau ersichtlich ist,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 3-3 gemäß Fig. 4, wobei die Gehäuseabdeckung, das Ziffernblatt und der Zeiger sowie der Ziffernblattträger und weitere zugeordnete Teile entfernt sind, so daß man den Magnet und die Schraubenwendel in ihrer Arbeitsstellung schematisch dargestellt sieht, und wobei die Druckwand im Schnitt gezeichnet ist,

Fig. 3A eine schematische Ansicht des Bourdon-Rohres, des hiervon getragenen Magnetstützarms und des Magneten, entsprechend der Darstellung in Fig. 2, jedoch in größerem Maßstab,

Fig. 3B eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht mit einer abgewandelten Ausführungsform der Schraubwendel,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 5 einen Schnitt des Meßgerätegehäuses, geschnitten nach der Linie 5-5 gemäß Fig. 3,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht, geschnitten nach der Linie 6-6 gemäß Fig. 3,

Fig. 7 eine Ansicht der oberen bzw. der inneren Seite der Grundplatte, betrachtet in Richtung der Pfeile 7-7 gemäß Fig. 4,

Fig. 8 eine Teilansicht des Magneten mit seinem Lagerträger, der seinerseits an dem vom Bourdon-Rohr getragenen Arm abgestützt ist, wobei diese Darstellung in größerem Maßstab gezeichnet ist,

Fig. 9 eine Seitenansicht zu Fig. 8, woraus Magnet und zugeordnete Teile erkennbar sind.

In den Fig. 1 und 4 ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein das Differenzdruckmeßgerät bzw. der Druckmesser bezeichnet. Dieser Druckmesser weist ein Gehäuse 12 mit einem Gehäuseteil 14 auf, an dessen Vorderseite ein Deckelglas 16 angeordnet ist, durch das die Skalenplatte 20 mit dem Zeiger 19 sichtbar ist. Dieser Zeiger hat die Form einer Schneide 22. Die Skalenplatte 20 weist eine geeignete Skala 21 mit Null-Markierung 23 in der Mitte auf (diese Null-Markierung kann natürlich relativ zur Skala 21 verschoben sein, je nach der Anwendung).

Auf der Rückseite des Gehäuseteils 14 ist ein Deckel 24 aufgesetzt, der einen Teil des Gehäuses 12 bildet. Der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 sind als getrennte Gußteile hergestellt und sie können durch Schrauben 26 verbunden werden, die durch Öffnungen 27 des Deckels geführt und in Gewindeöffnungen 29 des Gehäuseteils eingeschraubt sind. Das Deckelglas 16 ist, wie bei 28 in Fig. 4 dargestellt, über einen Gewindering am Gehäuse befestigt.

Der Gehäuseteil 14 und der Deckel 24 entsprechen in ihrem Aufbau den entsprechenden Teilen gemäß der US-PS 40 30 365 und der Gehäuseteil 14 und der Deckel 24 sind so gestaltet, daß ein Druckraum 32 gebildet wird, wobei der Gehäuseteil 14 und der Deckel 24 so ausgebildet sind, daß der Druckraum 32 an die Differenzdrücke anschließbar ist, die vom Druckmesser zu bestimmen sind. Der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 sind so ausgebildet, daß sie ringförmige Ausnehmungen 25 und 30 besitzen, in die ein geeigneter O-Dichtungsring 31 eingelegt werden kann, um die beiden Teile gegeneinander abzudichten.

Im Druckraum 32 befindet sich ein Bourdon-Rohr-Sensor 34, der aus einem schraubenlinienförmig aufgewickelten Bourdon-Rohr 35 besteht, welches mit einem Ende 36 an einer Lagerplatte 37 verankert ist, die am Gehäuseteil 14 durch Schrauben 38 festgelegt ist. Das Rohr 35 ist mit seinem Ende 36 an die Druckmesserkanäle angeschlossen, die mit der Hochdruckquelle zu verbinden sind, indem geeignete Leitungen 39 und 39A Anwendung finden, und an seinem freien Ende 36A ist das Rohr 35 abgedichtet und trägt auslegerartig einen Tragarm 40, dessen freies Ende einstellbar einen Magneten 42 über ein Traglager 44 abstützt. Der Sensor 34 weist außerdem einen einstellbaren Überdruckanschlag 45 auf, der von der Platte 37 getragen wird und auf den Magnetträgerarm 40 ausgerichtet ist. Der Druckraum ist in geeigneter Weise mit der Niederdruckquelle des Druckmessers zu verbinden, so daß Änderungen von Hochdruck und Niederdruck jeweils zu einer radialen Expansion und Kontraktion des Rohres 35 um die Achse 122 führen, um die das Rohr aufgewickelt ist, und dies führt zu einem Bogenausschlag des freien Endes 36A, wodurch der Magnet 42 bewegt wird, der über den Arm 40 von dem Ende der Rohrfeder getragen wird. Wenn der Druckmesser als Einzeldruckmesser Verwendung findet, dann wird der Druckraum 32 nach der Atmosphäre hin entlüftet, wobei das Rohr 35 in gleicher Weise arbeitet, um eine Bewegung des Magneten 42 in Vertikalrichtung gemäß Fig. 4 herbeizuführen.

Der Druckmesser 10 weist außerdem eine Schraubenwendel 50 auf, die um ihre Längsachse 51 im Trägerrahmen 52 drehbar ist, der von einem "Wishbone"-Ausleger gebildet ist, wie dies in den US-PSen 38 62 416 und 40 30 365 beschrieben ist. Dieser Trägerrahmen 52 ist mit seinen Armen 54, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, auslegeartig montiert, um die Schraubwendel 50 in vertikaler Richtung gemäß Fig. 4 im Gehäuseteil 14 drehbar zu lagern. Die Schraubwendel 50 kann einen einzigen Gang oder einen Doppelgang aufweisen, wie dies in den US-PSen 40 11 759 und 40 30 365 beschrieben ist.

Der Zeigerarm 22 ist in geeigneter Weise an der Schraubwendel 50 so befestigt, daß bei Drehung der Schraubwendel 50 um ihre Längsachse 51 der Zeiger 22 über die Skalenplatte 20 läuft, um auf der Skala eine Differentialdruck- Ablesung zu liefern. Die Schraubwendel 50 bewegt sich auf diese Weise, wenn der Magnet 42 eine nach oben oder nach unten (gemäß Fig. 4) gerichtete Bewegung unter dem Einfluß der Differentialdrücke in dem Bourdon-Rohr 35 bzw. im Druckraum 32 durchführt oder wenn der Trägerrahmen 52 relativ zu dem Gehäuseteil 14 durch eine Nullabgleichsvorrichtung 53 eingestellt wird, um den Zeiger 22 auf die Null-Markierung 23 einzustellen.

Der Gehäuseteil 14 definiert eine Druckwand 60, die teilweise die Druckkammer 32 begrenzt. Die Druckwand 60 definiert einen langgestreckten Kammerabschnitt bzw. eine Ausnehmung 62, in der das Bourdon-Rohr 35, sein Trägerarm 40 und der Magnet 42 angeordnet sind, wenn sie in Arbeitsstellung befindlich sind. Die Wand 60 quer zur Ausnehmung 62 hat eine U-förmige Gestalt (Fig. 5) und definiert demgemäß Seitenabschnitte 65 und 65A, und in der Nähe der Schraubwendel 50 befindet sich auf die Druckseite eine Vertiefung 63 zur Anpassung an den Magneten 42.

Benachbart zu der Vertiefung 63 definiert die Druckwand 60 einen speziell ausgebildeten Kreuzwandabschnitt 64, der, wie aus Fig. 2 und 6 ersichtlich ausgebildet ist und eine äußere konkav abgerundete Ausnehmung 66 bildet, in der die Schraubwendel 50 liegt. Der Wandabschnitt 64 innerhalb der Ausnehmung 62 und demgemäß innerhalb des Druckkammerabschnitts 62 definiert eine kovex-ebene Ausnehmung 67, in die der Magnet 42 einsteht, um mit der Schraubwendel 50 zusammenzuwirken. Die Vertiefung 67 wird durch im Abstand zueinander angeordnete konvex gekrümmte Eckabschnitte 67A auf beiden Seiten eines flachen Abschnitts 67B definiert, dem der Magnet 42 gegenüber steht.

Wie aus den Fig. 2, 4 und 6 ersichtlich, erstrecken sich die Vertiefungen 66 und 67 in Längsrichtung parallel zur Achse 51 der Schraubwendel 50. Die Vertiefungen 66 und 67 gestalten die Druckwand so, daß ein ungelochtes Segment 70 mit Filmdicke gebildet wird, das als Magnetfluß-Fenster wirkt, durch das der Magnetfluß des Magneten 42 mit der Schraubwendel 50 zusammenwirkt, um deren Lage einzustellen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Druckwandsegment 70 voll integral mit der Druckwand 60, die um das Segment 70 herum verläuft, hergestellt. Die Druckwand 60 in der Nähe der Basis des Segments 70 geht integral in den zurückspringenden Teil 70 über, der durch das Gehäuseteil 14 definiert ist, um den Arbeitsraum 73 zu schaffen, in den die Schraubwendel 50 und die zugeordneten Teile zu liegen kommen. Die Vertiefung 66 ist vorzugsweise so gestaltet, daß sie nicht mehr als ungefähr eine Hälfte des Umfangs der Schraubwendel 50 einschließt.

Die Deckelplatte 24 ist mit zwei Entlüftungsöffnungen 27A ausgestattet, die auf entsprechend angeordnete Entlüftungsöffnungen 29A des Gehäuseteils 14 ausgerichtet sind und über die jeweiligen Gehäuseöffnungen 77 den Raum 79 entlüften, der von dem Deckel 16 abgeschlossen ist und in dem die Schraubwendel 50 oder 50A läuft. Demgemäß dreht sich die Schraubwendel 50 oder 50A unter den Druckbedingungen, die außerhalb des Meßgeräts 10 herrschen, und nicht in Abhängigkeit von Drücken, denen das Meßgerät zum Zwecke der Differenzdruckmessung ausgesetzt wird.

Außerdem ist der Magnet 42 in Form eines Rechteckkörpers ausgebildet, der zwei gegenüberliegende Polflächen 72 und 74 besitzt (Fig. 8), die eben ausgebildet sind. Die Ebenen der Polflächen 72 und 74 des Magneten liegen parallel zur Achse 51 der Schraubwendel 50. Der Magnet 42 ist so magnetisiert, daß eine Magnetachse 76 gebildet wird, die senkrecht zu den jeweiligen Polflächen 72 und 74 verläuft und durch die die magnetischen Kraftlinien des Magneten orientiert sind. Der Magnet 42 ist so gelagert, daß seine Magnetachse 76 im wesentlichen rechtwinklig die Drehachse 51 der Schraubwendel schneidet. Die Magnetpolfläche 72, die auf die Schraubwendel hin gerichtet ist, kann entweder ein Südpol oder ein Nordpol des Magneten sein und die Polfläche 74 ist jeweils von entgegengesetzter Polarität.

Natürlich bestehen Gehäuseteil 14, Gehäusedeckel 24 und Schraubring 282 aus nicht-magnetischem Material, beispielsweise aus Aluminium oder Messing oder Legierungen, die nicht magnetisch sind. Der Träger 44 besteht zweckmäßigerweise aus Aluminium.

Die Schraubwendel 50 gemäß Fig. 4 definiert einen einzigen schraubenlinienförmig verlaufenden Rand 80. Gemäß Fig. 4 besteht die Schraubwendel 50 aus einem zylindrischen Spindelabschnitt 82 mit einem einzigen schraubenlinienförmig verlaufenden Flansch 84, der den schraubenlinienförmigen Rand 80 bildet. Die Schraubwendel 50 besteht aus geeignetem magnetischem Werkstoff, beispielsweise aus Stahl. Die Schraubwendel kann jedoch auch zweigängig ausgebildet sein, wie bei der Schraubwendel 50A in Fig. 3B dargestellt, wodurch zwei schraubenlinienförmig verlaufende Ränder 80 gebildet werden.

Die Schraubwendel 50 oder 50A und der Magnet 42 sind so angeordnet, daß die Ränder 80 der Schraubwendel etwa 1,5 mm von der Polfläche 72 entfernt liegen. Das dazwischenliegende Druckwandsegment 70 hat eine mittlere Dicke zwischen etwa 0,76 mm und 1mm. Demgemäß liegt die magnetische Polfläche 72 innerhalb der Vertiefung 67, dicht benachbart zu dem ebenen Abschnitt 67B der Druckwand, und letztere besitzt Breitenabmessungen, die die entsprechenden Breitenabmessungen des Magneten 42 etwas überschreiten (gemäß der Ansicht nach Fig. 1 bis 3B).

Wie in den US-PSen 40 11 759 und 40 30 759 beschrieben, ist der Flansch 84 der Schraubwendel 50 um 360° geführt, um einen Massenausgleich zu bewirken. Die magnetischen Flußlinien, die aus der Polfläche 72 des Magneten austreten, werden im Flansch 84 konzentriert und infolge der unmittelbaren Nachbarschaft und infolge des Massenausgleichs und weil kein zweiter Flansch vorhanden ist, der die magnetischen Feldlinien ableitet, ist die magnetische Kopplung zwischen Schraubwendel und Magnet singulär wirksam. Die Schraubwendel 50A, die dem Magnetpol 72 zugeordnet ist, hat eine Orientierung wie in den US-PSen 36 45 140 und 38 62 416 beschrieben.

Die Nulleinstellvorrichtung 53 umfaßt einen Ausleger 107, der am Rahmen 52 befestigt ist (Fig. 4) und in den eine Einstellschraube 109 eingeschraubt ist. Der Träger 111 besitzt einen Fuß 113, der am Gehäuseboden 71 anliegt, und zwar ausgerichtet auf die Drehachse 51 der Schraubwendel 50, wie in der US-PS 40 30 365 beschrieben.

Wenn eine Differenzdruckmessung erforderlich ist, werden Hochdruck- und Niederdruckanschlüsse des Meßgeräts mit Hochdruckquelle bzw. Niederdruckquelle verbunden, so daß zwischen Bourdon-Rohr 35 und Druckkammer 32 ein Differentialdruck zustande kommt, was zur Folge hat, daß sich das Rohr 35 unter der Druckdifferenz verbiegt, welche zwischen Rohr und Kammer 32 aufgebaut wird. Hierdurch bewegt sich das Rohrende 36A proportional auf einem Kreisbogen, um den Magneten 42 im wesentlichen linear parallel zur Schraubwendelachse zu verschieben, wodurch eine entsprechende Drehbewegung der Schraubwendel über die Magnetkupplung zwischen Magnet 42 und Schraubwendel 50 oder 50A zustande kommt.

Das Rohr 35 und der Arm 40 sind relativ zu der Schraubwendel 50 oder 50A und dem Gehäuse 12 so orientiert, daß die Achse 51 der Schraubwendel und die Magnetachse 76 in der gleichen Ebene liegen, in der der Trägerarm 40 liegt, wobei die Magnetachse 76 die Schraubwendelachse 51 schneidet (vgl. Fig. 1 und 2). Der Rohrträgerarm 40 liegt etwa normal relativ zur Schraubwendelachse 51 (Fig. 4). Wenn sich das Bourdon-Rohr 35 unter dem Differenzdruck über einen relativ kleinen Bogenabschnitt bewegt, beispielsweise über weniger als 10°, dann ergibt sich ein voller Skalenausschlag über die Länge der Skala 21 des Skalenblatts 20. So bleibt die Magnetachse 76 des Magneten 42 immer im wesentlichen normal zur Schraubwendelachse 51, wobei eine im wesentlichen lineare Bewegung des Magneten parallel zur Schraubwendelachse 51 zustande kommt. Der minimale Ausschlag des Rohrs 35, der erforderlich ist, um einen vollen Skalenausschlag zu erreichen, gewährleistet eine minimale Abnutzung des Rohrs 35 und eine entsprechend lange Lebensdauer des Meßgeräts 10.

Da der magnetische Fluß den Flansch 84 der Schraubwendel in geringem Abstand zu der Magnetpolfläche 72 zu halten sucht, erfolgt, wie aus den Fig. 3, 4 und 8 hervorgeht, eine Drehbewegung der Schraubwendel 50 oder 50A, wenn sich der Magnet 42 in Längsrichtung bewegt, wodurch sich die Lage des Zeigers gegenüber der Skalenplatte 20 infolge der Magnetkupplung ändert.

Die Drücke in der Druckkammer 32 sind vollständig gegenüber der Schraubwendel 50 oder 50A abgeschirmt, während gleichzeitig durch die Proportionierung der Druckwand 70 eine Übertragung der Flußlinien möglich wird, so daß die gewünschte magnetische Kopplungszustand kommt. Die Filmdickenabmessungen der Druckwand 70 sind möglich infolge der Ausbildung der Vertiefungen 66 und 67 und der Verbindung, die das Wandsegment 70 mit der Druckwand 60 hat. Die Formgebung der Teile führt dazu, daß der Wandabschnitt 70 unter den Drücken innerhalb der Kammer 34 ausgebogen wird, wodurch eine unzweckmäßige Beanspruchung des magnetischen Fensters der Druckwand vermieden wird. Wie erwähnt, arbeitet die Schraubwendel 50 oder 50A unter atmosphärischen Druckbedingungen außerhalb des Meßgeräts 10 mit minimaler Reibung und höchster Empfindlichkeit.

Wenn der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 aus Aluminium hergestellt sind, dann kann der Gehäuseteil 14 Drücken bis zu 69 bar widerstehen. Wenn man hochfeste Legierungen, beispielsweise Manganbronze oder Aluminiumbronze benutzt, dann können noch höhere Gesamtdrücke aufgenommen werden.

Wenn die Vorrichtung als Einzeldruckmesser arbeitet, dann wird die Druckquelle an das Bourdon-Rohr 35 angeschlossen, während die Druckkammer 32 offengelassen wird oder auf sonstige Weise gegenüber der Atmosphäre entlüftet wird. Das Rohr 35 dehnt sich dann in der gleichen Weise wie beschrieben aus, um eine Einzeldruckanzeige auf der Skala 20 zu liefern, die gegen den atmosphärischen Druck gemessen wird.

Der Gehäuseteil 14 und die Deckelplatte 24 sind in geeigneter Weise wie aus der Zeichnung ersichtlich geformt, wobei vorzugsweise die Formgebung durch Gießen erfolgt. Diese Bestandteile können mit geeigneten Verstärkungsstegen oder dergleichen versehen sein, um die gewünschte strukturelle Integrität zu erhalten.

Bei dem dargestellten Druckmesser sind Hochdruck- und Niederdruckanschluß an der hinteren Deckelplatte 24 ausgebildet und die Deckelplatte ist mit geeigneten Schraubanschlüssen 100 (Fig. 4 und 7) versehen, von denen jeder mit einem Niederdruckkanal 102 in Verbindung steht, der wiederum mit der Druckkammer 32 über die Öffnungen 104 und eine gemeinsame zentrale Öffnung 105 in Verbindung steht. In gleicher Weise steht eine Schraubfassung 106 direkt mit der jeweiligen Hochdruckleitung 108 in Verbindung, die wiederum mit einer entsprechend angeordneten Leitung 108A im Gehäuseteil 14 verbunden ist. Für jede Leitung 108A ist der Gehäuseteil 14 mit einem Kreuzkanal 108B versehen, der nach der Druckkammer 32 führt, wobei die jeweiligen Kanäle 108B mit einem geeigneten Fitting 108C ausgestattet sind, mit denen die Leitungen 39 und 39A verbunden sind, um die Hochdruckquelle an die Rohrfeder anzuschließen. Die Leitungen 39 und 39A bestehen aus einem flexiblen Metallschlauch 110, sind an ihren Enden 112 mit dem jeweiligen Anschluß 108C leckfrei verbunden, und ihre anderen Enden 114 sind in geeigneter Weise mit dem Anschluß 116 verbunden, der von der Lagerplatte 37 getragen wird, wodurch eine leckfreie Verbindung mit dem Rohr 35 hergestellt wird.

Die Kanäle 108A sind mit ihren Enden, die auf die Kanäle 108 ausgerichtet sind, zentral in der jeweiligen Ausnehmung 115 angeordnet, von denen jede einen O-Ring aufnimmt (nicht dargestellt), um diese Strömungsmittelverbindungskanäle zwischen der Deckelplatte 24 und dem Gehäuseteil 14 abzudichten.

Die Anschlüsse 100 und 106 und die Leitungen, die sie durch den Druckraum 32 verbinden, und der Rohrfederaufbau 35 sind paarweise angeordnet, um ein Spülen beim Aufbau des Instruments zu ermöglichen, wie dies beispielsweise in der US-PS 40 30 365 beschrieben ist. Wenn das Instrument gespült ist, indem die Fassungen 100 und 106 auf der jeweiligen Seite des Instruments (oben für Luft oder Gas, unten für Flüssigkeiten) mit den jeweiligen Niederdruck- bzw. Hochdruckquellen verbunden werden, können die anderen Anschlüsse auf der anderen Seite des Instruments in geeigneter Weise abgedichtet werden, wobei konische Schraubstopfen und Dichtmittel benutzt werden, die nicht dargestellt, aber von herkömmlicher Ausbildung sind. Statt dessen können natürlich auch beide Gruppen von Anschlüssen mit den jeweiligen Druckquellen nach dem Spülen verbunden werden.

Bei Benutzung als Einzeldruckmesser wird die Druckquelle mit dem Anschluß 106 an der zugeordneten Seite des Instruments verbunden (oben für Luft oder Gas, unten für Flüssigkeiten) und der Anschluß 100 an jener Seite des Instruments wird nach der Atmosphäre hin entlüftet. Nach dem Spülen werden die Anschlüsse 100 und 106 auf der anderen Seite des Instruments normalerweise abgedichtet, wie oben beschrieben. Die Entlüftung kann dadurch erfolgen, daß der Anschluß 100 offengelassen wird, jedoch ist es zweckmäßiger, diesen Anschluß 100 mit einer Leitung zu verbinden, die nach außen oder nach einem anderen sicheren Raum führt. Dadurch wird dem Sicherheitsbedürfnis bezüglich Explosionsgefährdung Rechnung getragen für den unwahrscheinlichen Fall, daß die Rohrfeder 35 bricht und das betreffende Gas oder die Flüssigkeit austreten kann. Natürlich können auch beide Anschlüsse 106 mit der Druckquelle verbunden werden und beide Anschlüsse 100 können entlüftet werden.

Der Trägerrahmen 52 für die Schraubwendel ist vorzugsweise von der in der US-PS 38 62 416 beschriebenen Bauart. Vorzugsweise wird die Schraubwendel 50 zwischen einem festen Lager 230 und einem einstellbaren Lager 232 geführt. Die Fußabschnitte 54 des Rahmens sind durch Schrauben 233 an Gehäusesockeln 229 festgelegt (Fig. 5). Die Skalenträgerplatte 20 ist am Rahmen durch nicht dargestellte Befestigungsmittel festgelegt und es können Zeigeranschläge 235 (Fig. 1) benutzt werden. Der Trägerrahmen 52 ist so angeordnet und ausgebildet, daß er, wenn er sich in Arbeitsstellung befindet, eine Federvorspannwirkung auf den Nulleinstellträger 111 ausübt und ihn gegen den Gehäuseaufbau 71 vorspannt.

Dem Trägerrahmen 52 ist die Nulleinstellvorrichtung 53 zugeordnet, die im einzelnen in der US-PS 40 30 365 beschrieben ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Ausleger 107 einen langgestreckten Lagerteil 240 auf, dessen nicht dargestellte Endabschnitte am Rahmen 52 durch Schrauben 244 festgelegt sind. In dem Winkelstück 240 ist in dem abgewinkelten Teil 246 ein Schraubgewindeloch 248 angebracht, in das die Schraube 109 eingeschraubt ist.

Der Nulleinstellträger 111 besitzt einen Abschnitt 250, der allgemein eben ausgebildet ist und ein mittleres Loch aufweist, um ein rechteckiges Fenster 252 zu definieren, durch das das abgewinkelte Teil 246 des Auslegers 107 zur Aufnahme der Schraube 109 vorsteht.

Der Träger 111 definiert zwei obere und untere Ansätze 254 und 256, die rechtwinklig zum Teil 250 und demgemäß parallel zueinander angeordnet sind. Das untere Ende 258 der Schraube 109 ist mit seinem unteren Gewindeabschnitt 260 in eine Lageröffnung 262 des Ansatzes 256 eingeschraubt, während das obere Ende 264 des Gewindeabschnitts 260 ohne Gewinde in einer Führungsöffnung 266 des Ansatzes 254 läuft.

Der Fuß 113 des Trägers 111 ist mit diesem einstückig über einen Verbindungsabschnitt 270 hergestellt. Zweckmäßigerweise liegt der Fuß 113 benachbart zur Achse 51 der Schraubwendel 50 oder 50A und er liegt am Gehäuseaufbau 71 an.

Das Bourdon-Rohr 35 selbst besteht aus einem Material, welches für jenen Zweck geeignet ist, beispielsweise aus Berylliumkupfer. Es können auch Rohre aus anderen Materialien, beispielsweise aus Inconel, Phosphorbronze oder rostfreiem Stahl, benutzt werden. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel besteht das Rohr 35 aus einem Berylliumkupferrohr mit einem Außendurchmesser von 3,175 mm und einer Wandstärke von 0,127 mm. Wenn eine solche Rohrfeder im Druckmesser 10 eingesetzt ist, dann kann dieser eine Druckdifferenz bis zu 2,07 bar anzeigen. Wenn das Rohr 35 aus dem gleichen Material und mit gleichem Außendurchmesser eine Wandstärke von 0,229 mm aufweist, dann kann hiermit ein Meßgerät aufgebaut werden, welches eine Druckdifferenz von 13,8 bar messen kann. So kann die Wandstärke der Rohrfeder 35 geändert werden, um unterschiedliche Meßbereiche erfassen zu können.

Wie in der Zeichnung angegeben, weist das Rohr 35 eine Seitenwand 120 auf, die vor der Behandlung im Querschnitt kreisförmig ist; jedoch bei der Bearbeitung des Rohres und der Herstellung der Rohrfeder wird das Rohr zunächst abgeflacht, so daß die Hauptsache des Rohres grob gesagt vier- bis fünfmal so groß ist wie die Nebenachse. Dann wird das Rohr schraubenlinienförmig um eine zentrale Achse 122 aufgewickelt bis zu einer Spulengröße, die für praktische Zwecke geeignet ist, und die Rohrfeder besitzt dann einen Außendurchmesser 12,7 mm und 15,88 mm. Bei Verwendung eines Rohres aus Berylliumkupfer hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Rohr 35 etwa 2 ½ Windungen aufweist, um den gewünschten Ausgang unter Differenzdrücken zu erhalten, wenn die Bohrung 124 des Rohres an die Hochdruckquelle angeschlossen wird und die Gehäusekammer 32 an die Niederdruckquelle. Hierbei ergibt sich ein Winkelausschlag zwischen 5 und ungefähr 7° am Ausgangsende 36A des Rohres 35, und dies liefert einen vollen Skalenausschlag des Zeigers 22 über der Skala 21 der Skalenplatte 20 über Magnet 42 und Schraubwendel 50 oder 50A.

Jedoch können Wanddicke des Rohres 35, seine abgeflachten Dimensionen, der Durchmesser der sich ergebenden Rohrspule und die Zahl der Windungen der Spule verändert werden, um den gewünschten Ausgang bei einem bestimmten Differenzdruck zu erhalten.

Das Ende 36 des Rohres 35 ist an der Lagerplatte 37 leckdicht über einen Anschluß 116 verankert, wodurch die Leitungen 39 und 39A frei mit dem festen Ende 36 des Rohres 35 verbunden sind. Das Rohr 35 ist an seinem freien Ende 36A in geeigneter Weise dichtend abgeschlossen und daran ist das Ende 43A des Magnetträgerraums 40 befestigt, und diese Teile sind in geeigneter Weise durch Verlötung oder dergleichen verbunden.

Der Trägerarm 40 besteht aus einer Stange 126 rechteckigen Querschnittes, die gleitbar am Ende 43 den Magnetlagerausleger 44 mir Reibungssitz aufnimmt, der seinerseits den Magneten 42 haltert.

Der Trägerausleger 44 weist gemäß Fig. 8 und 9 einen Magnethalter 130 und einen Tragarmlagerabschnitt 132 auf, die einstückig aus einem Aluminiumband oder dergleichen hergestellt sind und die aus Fig. 8 und 9 ersichtliche Form aufweisen. So ist der Auslegerabschnitt 130 mit vorstehenden Seitenwänden 134 und 136 sowie einem Steg 138 ausgestattet, zwischen denen der Magnet 42 sitzt, wobei die Seitenwände 134 und 136 obere Flanschabschnitte 140 und 142 aufweisen, die gegen die Oberseite des Magneten 42 so anliegen, daß er auf dem Ausleger 44 festgehalten wird. Der Magnet 42 kann in seiner Lage durch Verklebung oder durch Reibungssitz gehalten werden, und zwar an der Stelle, wie sie aus Fig. 8 und 9 ersichtlich ist.

Der Abschnitt 132 des Auslegers 44 weist einen Stegabschnitt 144 und abgebogene Seitewände 146 und 148 auf, die so proportioniert sind, daß Endflansche 152 und 153 (Fig. 3A) gebildet werden, die so umgebogen sind, daß sie einander entgegengesetzt gerichtet sind, um eine Fassung 154 zu bilden, die reibungsschlüssig das freie Ende 43 des Trägerarms 40 in der aus Fig. 8 und 9 ersichtlichen Weise aufnimmt.

Die Stegabschnitte 138 und 144 des Auslegers 44 sind miteinander durch einen Überbrückungsabschnitt 156 verbunden, der mit einer geeigneten Verstärkungsrippe 158 versehen sein kann. Der Ausleger 44 ist an seinem Stegabschnitt 144 in geeigneter Weise mit Öffnungen 160 versehen, damit eine gewisse Flexibilität gegeben ist.

Der Magnet 42 besteht aus einem geeigneten Material mit hoher Güte, beispielsweise aus Samariumkobalt, welches gesintert ist. Dabei ist ein Material zu bevorzugen, welches eine magnetische Güte von 111 412 bis 143 244 TA/m (14 bis 18 Millionen Gauß · Oersted) aufweist.

Der Überdruckanschlag 45 weist eine Schraube 164 auf, die in die Lagerplatte 37 auf den Trägerarm 40 ausgerichtet so eingeschraubt ist, daß sie mit ihrem den Anschlag bildenden Ende 166 auf das Ende 43A des Tragarms 40 ausgerichtet ist. Die Schraube 164 ist in ein Muttergewinde 168 eingeschraubt, das in der Trägerplatte 37 angeordnet ist, und die Schraube weist einen Schraubenzieherschlitz 170 auf.

Wenn die Rohrfeder in der beschriebenen Weise montiert ist, dann wird die Lagerplatte 37 an den jeweiligen Gehäusestegen 172 und 174 festgelegt, wobei geeignete Schrauben 38 benutzt werden, die in Verbindung mit Unterlegscheiben 176 benutzt werden. Die Lagerplatte 37 ist mit Schlitzen 178 ausgestattet, durch die der Schaft der Schrauben 38 hindurchtritt, um am Gehäuseteil 14 angeschraubt werden zu können, wodurch eine Einstellung des Rohrfederaufbaus 34 als Ganzes möglich wird, um das Meßgerät 10 eichen zu können. Die Stege 172 und 174 sind auf beiden Seiten der Druckwandausnehmung 62 angeordnet.

Unter der Annahme, daß der Gehäuseteil die Schraubwendel 50 oder 50A und die zugeordneten Teile aufweist, kann das Meßgerät vor Anbringung des Deckels 24 geeicht werden, indem der Rohrfederaufbau 34 als Ganzes entweder näher an die Schraubwendel herangeführt oder weiter von dieser entfernt wird, während die Schrauben 38 lose bleiben. So kann der Rohrfederaufbau quer zur Mittelachse 122 verschoben werden, die, wie in der Zeichnung ersichtlich, im wesentlichen senkrecht zu der gemeinsamen Ebene von Schraubwendelachse 51 und Magnetachse 76 verläuft.

Wenn der Rohrfederaufbau nach der Schraubwendel hin verschoben wird, dann wird der Weg des Zeigers 22 bei einem gegebenen Druckdifferentialeingang vermindert und ebenso der Bogenausschlag des Zeigerendes 36A.

Umgekehrt wird der Weg des Zeigers 22 bei gegebener Druckdifferenz vergrößert, wenn der Rohrfederaufbau 34 von der Schraubwendel entfernt wird, so daß auch der Bogenausschlag seines Endes 36A vergrößert wird.

Die Gleitlagerung des Auslegers 44 am Ende 43 des Trägerarms 40 ermöglicht eine Einstellung des Auslegers relativ zu dem Arm 40, um die Polfläche 72 des Magneten mit optimalem Abstand gegenüber der Schraubwendel festzulegen, nachdem der Rohrfederaufbau an der gewünschten Stelle justiert ist.

Das Deckelglas 16 weist eine Durchsichtscheibe 280 aus transparentem Material auf und wird durch einen Klemmring oder einen Gewindering 282 gehaltert, der bei 28 auf dem Gehäuseteil 14 aufgeschraubt ist. Der Flansch 284 des Gewinderings 282 wirkt gegen einen Flansch 286 der Abdeckscheibe, um diese gegen einen Dichtungsring 288 zu verspannen, der seinerseits einer Dichtungsoberfläche 290 des Gehäuseteils 14 anliegt.

Die Nulleinstellschraube 109 besitzt einen Gewindeabschnitt 260, der einen Innensechskant 264 aufweist, in den ein Sechskantendabschnitt 291 der Spindel 292 einsteht. Letztere erstreckt sich in eine zylindrische Bohrung 294, die in dem Abdeckorgan 280 angeordnet ist. Die Spindel 292 ist mit einem Kopfteil 296 versehen, der, wie bei 298 angedeutet, genutet ist, um einen O-Dichtungsring 300 aufzunehmen, der dichtend in die Bohrung 294 einpaßt. Der Kopf 296 weist außerdem einen Schraubendreherschlitz 302 auf, um den Zeiger 22 auf den Nullpunkt 23 einzustellen, indem die Lage der Schraubwendel relativ zu dem Magneten durch Drehen der Schraube 109 geändert wird, was eine Bewegung des Auslegers 107 und der Schraubwendel in Längsrichtung zur Folge hat.

Der Gehäuseteil 14 ist mit einem Gewindeloch 310 kegelstumpfförmiger Gestalt versehen, um die Druckkammer 32 zugänglich zu machen. Das Loch 310 ist durch einen Gewindestopfen 312 verschlossen, der das Gehäuse an diesem Loch 310 abdichtet. Wenn nur eine der Gewindebohrungen 100 und 106 mit der Druckquelle verbunden wird, dann muß das andere Loch natürlich durch geeignete Dichtungsstopfen abgedichtet werden.

Der Druckmesser ist sowohl zur Messung von Differenzdrücken als auch zur Messung von Einzeldrücken geeignet und er kombiniert die Fähigkeit der Differenzdruckmessung mit einer langen Lebensdauer der Rohrfeder, wobei eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Genauigkeit der Bewegungsübertragung gewährleistet sind.

Der Druckdifferenzfühler und die Vorrichtung, die die Schraubwendel in Bewegung versetzt, sind vollständig gegenüber der Schraubwendel abgedichtet, so daß die Schraubwendel und der von ihr getragene Zeiger unter Umgebungsdruck arbeiten können, wenn das Meßgerät als Differenzdruckmesser Anwendung findet.

Die Erfindung vermeidet Getriebe und Getriebeabnutzung sowie ein Spiel und der Sensor ist unempfindlich gegen Abnutzung und ergibt keine Fehlfunktion bei Druckimpulsen und Vibrationen. Durch geeignete Dimensionierung und Bemessung der Rohrfeder und ihre Anordnung gegenüber der Schraubwendel können Differenzdrücke von 138 bar und mehr gemessen werden.

Claims (7)

1. Differenzdruckmeßgerät mit einem einer Skala zugeordneten Zeiger, mit einem Hochdruckanschluß und einem Niederdruckanschluß, über die die den Differenzdruck definierenden Drücke einem Drucksensor zuführbar sind, der in einer Druckkammer angeordnet ist und dort einen Permanentmagneten in Abhängigkeit der Differenzdruckänderungen hinter einem nichtferromagnetischem Fenster einer den Druckraum nach außen abschließenden Trennwand verschiebt, hinter der eine ferromagnetische Schraubwendel mit ihrer den Zeiger tragenden Achse parallel zur Magnetverschiebung gelagert ist, wobei der Abstand des Permanentmagneten zum Fenster und der Schraubwendel bzw. zur Zeigerachse einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der mit dem Niederdruckanschluß (310) versehenen Druckkammer (32) ein Bourdonrohr (35) als Drucksensor angeordnet ist, daß das Bourdonrohr (35) einen schraubenlinienförmig aufgewickelten Abschnitt (120) und einen abgewickelten Arm (40) aufweist, der an seinem geschlossenen Ende (36A) den Permanentmagneten (42) trägt und daß das Bourdonrohr an seinem zum Hochdruckanschluß (110) hin offenen Ende (36) in der Druckkammer (32) von einem Lager (37) getragen wird, das relativ zur Zeigerachse (84) einstellbar ist.

2. Differenzdruckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (42) auf dem Arm (40) des Bourdonrohr (35) in Längsrichtung einstellbar ist, um den Permanentmagneten in einem vorbestimmten Abstand von der Schraubwendel fixieren zu können, wenn das Bourdonrohr (35) relativ zur Achse der Schraubwendel eingestellt wird.

3. Differenzdruckmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (42) eine ebene Polfläche (72) aufweist, die nach der Schraubwendel (50) hin gerichtet ist, daß die ebene Polfläche (72) parallel zur Achse (51) der Schraubwendel (50) verläuft, und daß der Permanentmagnet (42) eine Magnetachse (76) definiert, die senkrecht zu der Polfläche (72) verläuft.

4. Differenzdruckmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überdruckanschlag (45) vom Lager (37) getragen wird, der in der Nähe des Arms (40) des Bourdonrohrs (35) angeordnet ist und auf die der Achse des Bourdonrohrs (35) und dem linearen Bewegungspfad des Permanentmagneten (42) gemeinsame Ebene ausgerichtet ist.

5. Differenzdruckmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruckanschlag (45) eine Stellschraube (164) aufweist, die von dem als Platte ausgebildeten Lager (37) getragen wird und auf den Arm (40) ausgerichtet ist.

6. Differenzdruckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsrand des Flansches (84) der Schraubwendel (50) und die Polfläche (72) des Permanentmagneten (42) in einem gegenseitigen Abstand von etwa 1,5 mm angeordnet sind.

7. Differenzdruckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubwendel (50) über Ausleger montiert ist, die eine Nulleinstellbewegung in Längsrichtung der Achse relativ zu dem Wandaufbau ermöglichen.