DE1761403U

DE1761403U - DIFFERENTIAL PRESSURE MEASURING DEVICE.

Info

Publication number: DE1761403U
Application number: DEA8510U
Authority: DE
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1956-05-12
Filing date: 1956-05-12
Publication date: 1958-02-13

Description

Differenzdruckmeßgerät.Differential pressure meter.

Die Neuerung betrifft Differenzdruckmeßgeräte, insbesondere solehe, bei denen eine durch den Differenadruck erzeugte Kraft nach einem Kompensationsverfahren ausgewogen und durch eine elektrisehe Größe (Strom, Spannung) dargestellt wird und in denen die durch den Differenzdruck erzeugte Kraft an einem im Innern der Druckräume befindlichen Fühler (Kolben, Membran, Schwimmer auf einer Sperrflüssigkeit) auftritt und durch die Wandung der Druckräume hindurch auf eine außerhalb der Druckräume gelegene Kraftmeßeinrichtung übertragen wird. Es war bisher üblich, diese Kraft mit Hilfe von Wellen oder Hebeln, welche in elastische Teile der Wand. welche meistens die Gestalt von toreionselaetischen oder biegeelastischen Rohren, Wellrohrkörpern oder Membranen hatten, eingebettet werden, aus den Druckräumen nach außen zu übertragen. The innovation concerns differential pressure measuring devices, especially those in which a force generated by the differential pressure according to a compensation process balanced and represented by an electrical quantity (current, voltage) and in which the force generated by the differential pressure acts on one inside the pressure chambers located sensor (piston, membrane, float on a barrier liquid) occurs and through the wall of the pressure chambers to one outside of the pressure chambers located force measuring device is transmitted. It was customary to use this force so far with the help of shafts or levers, which are in elastic parts of the wall. which mostly the shape of torsion-elastic or flexible pipes, corrugated pipe bodies or membranes had to be embedded, to be transferred from the pressure chambers to the outside.

Derartige Einrichtungen zur Kraftübertragung durch die Druckraumwandungen hindurch haben Nachteile. Bei mechanischer Verschiebung bzw. Drehung des die durchzuführende Kraft leitenden Gliedes treten Kräfte, die von den elastischen Teilen der Wand herrühren, auf, welche sich der zu messenden Kraft überlagern. In der Regel tat die Größe dieser Kräfte praktisch nicht zu kontrol- lieren und sie stören deshalb die Messung in einem oft nicht mehr tragbaren Maß. Besondere dann sind die genannten störenden Kräfte unkontrollierbar, wenn das elastische Teil der Wand, in welches das die zu messenden Kräfte leitende Glied eingebettet ist, zufälligen Einflüssen, z.B. schwankenden Betriebstemperaturen oder schwankenden Drucken im Innern der Druckräume unterliegt.Such devices for power transmission through the pressure chamber walls have disadvantages. In the event of a mechanical displacement or rotation of the member which conducts the force to be carried out, forces occur which originate from the elastic parts of the wall and which are superimposed on the force to be measured. In As a rule, the magnitude of these forces was practically beyond control. and they therefore interfere with the measurement to an often unacceptable level. In particular, the aforementioned disturbing forces are uncontrollable if the elastic part of the wall, in which the member that conducts the forces to be measured is embedded, is subject to random influences, e.g. fluctuating operating temperatures or fluctuating pressures inside the pressure chambers.

Der Neuerung lag u.a. die Aufgabe zugrunde, die im Innern der Druckräume am Differenzdruckfühler erzeugte Kraft auf eine solche Weise auf die Kraftmeßeinrichtung außerhalb der Druckräume zu übertragen, daß die oben genannten Nachteile vermieden sind.The innovation was based, among other things, on the task inside the pressure rooms force generated at the differential pressure sensor in such a way on the force measuring device outside of the pressure rooms too transferred that the above disadvantages are avoided.

Außerdem bestand die Aufgabe, die durch den Differenzdruck verursachten Kräfte mit Hilfe eines nach einem Kompensationverfahren arbeitenden Kraftmeßwerkee so durch eine elektrisehe Größe, vorzugsweise durch einen elektrischen Strom, ab- zubilden. daß der Wert dieser Große gleichzeitig ein Maß für den Durchfluß durch eine Rohrleitung ist, durch welchen der Differenzdruck in bekannter Weise mit Hilfe einer Staueinrichtung (Venturirohr, Meßblende) verursacht ist.In addition, the task consisted of reducing the forces caused by the differential pressure with the help of a force measuring mechanism that works according to a compensation process by an electrical variable, preferably by an electrical current. to build. that the value of this greatness is at the same time a measure of is the flow through a pipeline through which the differential pressure is caused in a known manner with the aid of a dam (venturi tube, orifice plate).

Die an erster Stelle stehende Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb und außerhalb des Druckraumes Stellglieder angeordnet sind, welche mit Organen versehen sind, durch welche sie mittels durch die Wandungen der Druckräume hindurch wirkender magnetischer Kräfte so aneinander gefesselt sind, daß die Bewegungen des außerhalb des Druckraumes angeordneten Stellgliedes (Außenglied) den Bewegungen des innerhalb des Druckraumes angeordneten Stellgliedes (innenglied) entsprechen. Die Organe, zwischen welchen die fesselnden magnetischen Kräfte wirken sollen, sind neuerungsgemäß an den genannten Gliedern angebrachte permanente Magnete in Kombination miteinander oder in Kombination mit Weicheisenankern. Das Innenglied kann selbst das den Differenzdruck fehlende Organ bzw. ein starr mit ihm verbundene Teil sein, es kann aber auch ein mit diesem durch Getriebemittel gekoppeltes Organ sein. Neuerungsgemäß erfolgt dann die Kopplung des Innengliedes an das den Differenzdruck fühlende Organ über ein Getriebe, durch welches die Kraft am Innenglied gegenüber der Kraft am Differenzdruckfühler untersetzt ist. Sinn dieser Maßnebme ist, auch große am Differenzdruckfühler auftretende Kräfte der Messung durch die außerhalb der Druckräume vorhandene Kraftmeßeinrichtung zugänglich zu machen, ohne die magnetische Kupplung - darunter sei die Gesamtheit der an der Fesselung von Innenglied und Außenglied durch magnetische Kräfte beteiligten Organe verstanden - unförmig groß gestalten zu müssen.The first object is achieved according to the invention in that actuators are arranged inside and outside the pressure chamber, which are provided with organs through which they are tied to one another by means of magnetic forces acting through the walls of the pressure chambers so that the movements of the outside of the pressure chamber arranged actuator (outer member) correspond to the movements of the actuator arranged inside the pressure chamber (inner member). The organs between which the captivating magnetic forces are supposed to act are, according to the invention, permanent magnets attached to the mentioned members in combination with one another or in combination with soft iron anchors. The inner member itself can be the organ lacking the differential pressure or a part rigidly connected to it, but it can also be an organ coupled to it by transmission means. According to the innovation, the inner member is then coupled to the organ that senses the differential pressure via a transmission through which the force on the inner member is reduced to the force on the differential pressure sensor. The sense of this measure is also large on the differential pressure sensor To make occurring forces of the measurement accessible by the force measuring device outside the pressure chambers without having to make the magnetic coupling - including the entirety of the organs involved in the restraint of the inner member and outer member by magnetic forces - bulky.

Es seien zunächst an Hand von Abbildungen Ausführungsbeispiele der Neuerung erläutert. Abbildung 1 zeigt eine Anordnung, bei welcher eine einem Wirkdruck entsprechende Kraft außerhalb des Druckraumes gemessen wird. Der Wirkdruck ist durch den Durchfluß eines fluiden Mediums durch das mit der Meßblende 2 versehene Rohr 1 verursacht und wird von der Membran 3 erfüllt.First of all, with reference to figures, exemplary embodiments of the Innovation explained. Figure 1 shows an arrangement in which a differential pressure corresponding force is measured outside the pressure chamber. The differential pressure is through the flow of a fluid medium through the tube provided with the measuring orifice 2 1 and is fulfilled by the membrane 3.

Dem Wirkdruck entsprechend drückt die Membran mit einer ihm entsprechenden Kraft gegen den mittels des Federbandes 4 gelagerten zweiarmigen Hebel 5 (Innenglied). Um diese Kraft zwecks Messung mit dem Dynamometer 8 auch an dem bei 6 gelagerten Hebel 7 (Außenglied) zur Verfügung zu haben, sich an den Hebeln 5 und 7 neuerungsgemäß die Magnete 9 und 10 angebracht, welche passend gepolt so einander gegenüberstehen, daß durch die Wandung hindurch magnetische Kräfte wirksam sind, durch welche die Hebelenden hinreichend kräftig aneinander gefesselt sind.According to the differential pressure, the membrane presses with a pressure corresponding to it Force against the two-armed lever 5 (inner link) mounted by means of the spring band 4. To measure this force with the dynamometer 8 also on the one stored at 6 Lever 7 (outer link) available to use levers 5 and 7 according to the new version the magnets 9 and 10 attached, which are appropriately polarized so that they face each other, that through the wall magnetic forces are effective through which the Lever ends are tied together with sufficient strength.

Eine andere Ausführungsart der Neuerung zeigt Abbildung 2. Hier umklammert der am Außenglied 7 angebrachte permanente Magnet 12 einen am Innenglied 5 angebrachten Körper 13, welcher ebenfalls ein Passend gepolter Magnet oder ein Weicheisenanker sein kann.Another embodiment of the innovation is shown in Figure 2. Clasped here the permanent magnet 12 attached to the outer link 7, a permanent magnet 12 attached to the inner link 5 Body 13, which is also a suitably polarized magnet or a soft iron armature can be.

Die weiteren Bezifferungen der Abbildung 2 beziehen sich auf identische Teile der Anordnung nach Abbildung 1.The other numbers in Figure 2 refer to identical ones Parts of the arrangement according to Figure 1.

In gewissem Maße kann, insbesondere wenn es sich um die Messung großer Kräfte handelt, eine gewisse Elastizität der magnetischen Kopplung zwischen dem Innenglied und dem AuBenglied störend in Erscheinung treten* Diese Elastizität ist prinzipiell vergleichbar der Elastizität, welche auch an mechanischen Übertragungsgliedern bei Belastung mit großen, zu Deformationen führenden Kräften in Erscheinung treten kann. Um die Elastizität der magnetischen Kupplung weitgehend auszuschalten, ohne dies durch unförmige Dimensionierung der die magnetische Kopplung bewirkenden Organe zu tun, wird neuerungsgemäß die zu messende Kraft im Innern des abgeschlossenen Raumes in Richtung vom den Difforenadruck fehlenden Organ (Membran 3) zur magnetischen Kopplung des Innengliedes an das Außvnglied mit Hilfe eines passenden Getriebes untersetzt. In den Ausführungsbeispielen nach den Abbildungen 1 und 2 können diese neuerungsgemäßen Kraftuntersetzungen bereits durch die passende Bemessung der Hebelarme des Innengliedes 5 bewirkt sein. Neuerungsgemäß können aber auch weitere zusätzliche Mittel, welche eine Kraftuntersetzung bewirken, vorhanden sein, beispielsweise das in dem Ausführungsbeispiel nach Abbildung 4 zwischen die Membran 19 und den Hebel 12 geschaltete aus den Hebeln 10 und 11 bestehende Kraftuntersetzungsgetriebe.To some extent it can, especially if the measurement is large Acts, a certain elasticity of the magnetic coupling between the forces Inner link and outer link appear disturbing * This elasticity is in principle comparable to the elasticity, which is also found in mechanical transmission links when exposed to large forces leading to deformations can. In order to largely switch off the elasticity of the magnetic coupling without this through the shapeless dimensioning of the organs causing the magnetic coupling to do, the force to be measured becomes according to the new within the closed Space in the direction of the organ (membrane 3) lacking the differential pressure to the magnetic one coupling of the inner link to the outer link with the aid of a suitable Gear reduction. In the exemplary embodiments according to Figures 1 and 2 these force reductions according to the innovation can already be achieved through the appropriate dimensioning the lever arms of the inner member 5 be effected. According to the innovation, however, others can also additional means which cause a force reduction, be present, for example that in the embodiment of Figure 4 between the membrane 19 and the Lever 12 switched from the levers 10 and 11 power reduction gear.

Das Auefihrunsbeispiel nach Abbildung 4 läßt noch weitere bisher nicht besprochene Neuerungsmerkmale erkennen. Durch das Ausführungsbeispiel nach Abbildung 4 wird die Aufgabe gelöst einen Durchfluß durch eine Rohrleitung durch einen elektrischen Strom so darzustellen, daß die Stromstärke und der Durchfluß einander proportional sind. Dabei wird in bekannter Weise der Durchfluß durch die in der Rohrleitung angebrachte Blende 18 gestaut und der sogenannte Wirkdruck an der Membran 19 in eine Kraft umgesetzt, welche über das die Hebel 10 und 11 enthaltende Untersetzungsgetriebe und die aus den Teilen 23 und 24 bestehende magnetische Kupplung aus dem Druckraum nach außen übertragen wird. Es ist ein induktiver Geber mit der Ankerspule 26 und ein in Gestalt eines Tauohepulsysteme ausgeführter elektrodynamischer Kraftgeber mit der Tauchapule 28 und der Feldepule 29 vorhanden.The execution example according to Figure 4 does not yet allow any more Recognize discussed innovation features. By the embodiment according to the illustration 4, the object is achieved a flow through a pipeline by an electrical To represent current in such a way that the current strength and the flow are proportional to one another are. The flow through the pipe installed in the pipeline is determined in a known manner Orifice 18 jammed and the so-called effective pressure on the membrane 19 converted into a force, which via the reduction gear containing the levers 10 and 11 and the out the parts 23 and 24 existing magnetic coupling from the pressure chamber to the outside is transmitted. It is an inductive transmitter with the armature coil 26 and one in shape a Tauohepulsystem executed electrodynamic force transmitter with the immersion coil 28 and the field coil 29 are available.

Das zur magnetischen Kupplung gehörige Organ 24, der Anker 26 des induktiven Gebers und die Tauchepule 28 des elektrodynamischen Kraftgebers sind mit Hilfe von Hebeln neuerungsgemäß zu einer starren Einheit (Außenglied) miteinander verbunden. Neue- rungagemäß sind die Feldspule 29 und die Tauohspule 28 hinter- einander geschaltet und sie werden von dem gleichen Strom gespeist, welcher dem Ausgang des elektronischen Verstärkers 27 entnommen wird. Der Verstärker wird durch Spannungen oder Ströme gesteuert, welche in der Ankerapule 26 des induktiven Abgriffe ihren Ursprung haben. Der den elektrodynamischen Kraftgeber durchfließende Strom durchfließt gleichzeitig das galvanometrische Anzeigeinstrument 30, das Registriergerät 31 sowie gegebenenfalls einen Regler 32* Zwischen den Spulen 28 und 29 ist bekanntlich eine Kraft wirksam. welche dem Quadrat des hindurchfließenden stromes proportional ist. Bei passender Schaltung kompensiert die zwischen den Spulen 28 und 29 wirksame Kraft die vom Wirkdruck herrührende Kraft, welche bekanntlich dem Quadrat des Durchflusses proportional ist. Demna-ch sind abbildende Strom und Durchfluß einander proportional. Bei der Ausführung gemäß Abbildung 4 erfolgt die Betätigung das induktiven Abgriffe mit der Ankerapule 26 neuerunggemäß durch das Außenglied. Grundsätzlich konnte man die Ankerapule 26 des induktiven Gebers auch den Stellungen eines im Innern des Druckraumes befindlichen Gliedes gesondert nachführen. Die gesonderte Nachführung könnte durch eine zweite magnetische Kupplung betätigt werden. Zur näheren Erläuterung sei Abbildung 3 betrachtete Hierin ist mit 3 eine Membran bezeichnet, durch welche ein Differenzdruck, etwa ein durch einen Durchfluß verursachter Wirkdruok in eine Kraft umgesetzt wird, welche über den Hebel 5 und die aus den Organen 9 und 10 bestehende magnetische Kupplung auf einen außerhalb des Druckraumes gelegenden Hebel 7 Übertragen wird, an welchem die Tauohspule eines die kompensierende Kraft liefernden elektrodynamischen Kraftgebers befestigt zu denken tat* Es ist nun noch ein weiteres Hebelpaar 14 und 15 vorhanden, welehe durch die aus den Organen 16 und 17 bestehende Kupplung gekoppelt ist. Der Anker des induktiven Gebers ist am Hebel 15 befestigt zu denken. Eine solche Anordnung hätte den Vorteil, daß, da die aus den Organen 16 und 17 bestehende Kupplung jeweils nur die geringen den induktiven Geber betätigten Kräfte zu übertragen hätte, die Membran 3 auch beim Anliegen höherer Differenzdrucke durch die kompensierende Kraft viel näher an ihre Nulllage herangeführt wird, als wenn die Anker des induktiven Gebers ebenfalls am Hebel 7 befestigt oder von diesem betätigt wäre, was den Vorteil hat, daß auch an dieser Membran mögliche durch elastische Hysteresis verursachte Störkräfte weitgehend eliminiert sind.The organ 24 belonging to the magnetic coupling, the armature 26 of the inductive transmitter and the immersion coil 28 of the electrodynamic force transmitter are newly connected to one another to form a rigid unit (outer member) with the aid of levers. New- According to the information, the field coil 29 and the rope coil 28 are behind switched to one another and they are fed by the same current which is taken from the output of the electronic amplifier 27. The amplifier is controlled by voltages or currents which originate in the armature coil 26 of the inductive tap. The current flowing through the electrodynamic force transmitter simultaneously flows through the galvanometric display instrument 30, the recording device 31 and possibly a controller 32 *. It is known that a force is effective between the coils 28 and 29. which is proportional to the square of the current flowing through it. With a suitable circuit, the force acting between the coils 28 and 29 compensates for the force resulting from the effective pressure, which is known to be proportional to the square of the flow. Accordingly, the imaging current and flow are proportional to each other. In the embodiment according to Figure 4, the inductive tapping with the armature coil 26 is actuated by the outer member, according to the innovation. In principle, the armature coil 26 of the inductive transmitter could also be tracked separately to the positions of a member located in the interior of the pressure chamber. The separate tracking could be operated by a second magnetic clutch. For a more detailed explanation, Figure 3 is considered. Here, 3 denotes a membrane through which a differential pressure, such as an active pressure caused by a flow, is converted into a force which is generated via the lever 5 and the magnetic coupling consisting of the organs 9 and 10 a lever 7 located outside the pressure chamber is transferred, to which the rope coil of an electrodynamic force transducer delivering the compensating force is attached to think is. The armature of the inductive transmitter is to be thought of as being attached to the lever 15. Such an arrangement would have the advantage that, since the coupling consisting of organs 16 and 17 would only have to transmit the small forces actuated by the inductive transmitter, the compensating force would bring the membrane 3 much closer to its zero position even when higher differential pressures were applied is as if the armature of the inductive transmitter were also attached to the lever 7 or actuated by this, which has the advantage that possible interference forces caused by elastic hysteresis are largely eliminated on this membrane.

Neuerungsgemäß befinden sich die Organe aller magnetischen Kupplungen, welche innerhalb des Druckraumes vorhanden sein müssen, am Ende von Hebelarmen, welche im Innern rohrförmiger Erweiterungen des Druckraumes angeordnet sind, Schutz&napräche < According to the innovation, the organs of all magnetic couplings, which must be present within the pressure chamber, are located at the end of lever arms, which are arranged inside tubular extensions of the pressure chamber, Protection & napräche <

Claims

Protection claims 1) DifferensBuckmegsräte, in which one by the difference- Pressure-induced force on an inside of the pressure chambers

Existing actuator (inner member) (5) is transmitted and in which this force is transmitted to a one located outside the pressure chambers, in particular according to a compensation process, and the force is transmitted by an electrical variable (current, Voltage) representing the force measuring device Actuator (outer element) (7) is transmitted, thereby recognizing

shows that the outer member is tied to the inner member only by a magnetic coupling acting through the pressure chamber wall.

2) differential pressure measuring device according to claim 1, characterized in that that the magnetic coupling using permanent magnets in combination with each other or in combination with soft iron anchors.

3) Fifferenzdruckmeßgerät according to claim 1, in which on the differential pressure sensor (Piston, membrane, float on a barrier fluid) (3, 19) a tangible force in the interior of the pressure chambers located link (inner link) is slid, marked by a gear arranged between the differential pressure sensor and this link, by which the force on this link compared to the force on the differential pressure sensor is squat.

4) differential pressure measuring device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the inner member has the shape of a lever, the arm of which is inside a tubular extension of the pressure arranged in the room and at the end of which the magnetic

tables bondage to the outer member necessary organ z. B. a magnet (9) or a soft iron anchor (13) is located.

5) differential pressure measuring device according to claim 1, characterized. that the compensating force is controlled as a function of the position of the outer member a will.

6) Differential pressure measuring device according to one of the preceding claims as Differential pressure transducers in flow measuring devices, in which the flow rate is through a electrical variable (current, voltage) is shown, characterized in that a compensator is used, which is one to the square of the electrical Size proportional compensating force supplies, 7) differential pressure meter according to claims 1,5 and 6, characterized) that for the delivery of the compensating Force a moving coil system is used, whose moving coil (28) and excitation coil (29) are connected in series that as a source for the Tauehspulsystem feed the electric current representing the flow an electronic amplifier (27) it is provided that an inductive amplifier is used to control the electronic amplifier The transmitter is used and that the armature of the inductive transmitter (26) and the plunger coil (28) is rigidly connected to the outer link.