DE2351940A1

DE2351940A1 - Druckmessonde

Info

Publication number: DE2351940A1
Application number: DE19732351940
Authority: DE
Inventors: Wilbur Hyde Frazel
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Technologies Inc
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1973-10-16
Publication date: 1974-05-02
Also published as: CA982848A; AU6136073A; FR2203074B1; JPS4975186A; AR197827A1; SE395188B; DE2351940C3; US3821897A; BR7308102D0; DE2351940B2; IT994328B; FR2203074A1; GB1408805A

Description

GENERAL-iSlGNAL CORPORATION

■"280 Park Avenue New York, N.Y./V.St.A.

Unser Zeichen: G 1336

Druckmeßsonde

Die Erfindung betrifft Druckmeßsonden.

Bei der Messung einer Flüssigkeitsströmung in einer Rohrleitung ist es allgemein üblich, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Druckunterschiedes in das Rohr einzubauen, wie z.B. ein Venturirohr, das eine Durchflußbestimmung einer Flussigkeitsmenge ermöglicht, in-dem ein Druckunterschied gemessen wird. Der konstruktive Aufbau des Venturirohres und anderer ähnlicher Vorrichtungen sowie deren Funktionstheorie sind bekannt. Um die sich in der Einrichtung zur Erzeugung eines Druckunterschiedes aufbauenden Drücke zu messen, werden im allgemeinen Druckmeßbohrungen in die Wandung der Vorrichtung gebohrt, welche mit dem Innenraum an zwei bestimmten Punkten in Verbindung stehen, die im Einlaufbereich und im Düsenbereich angeordnet sind. Im allgemeinen- führen Rohrleitungen von diesen Druckanschlußstellen zu einer außerhalb liegenden zweiten Vorrichtung, die den Druckunterschied anzeigen und/oder in analo-

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ge Signale umwandeln kann, die pneumatischer, elektrischer Art usw. sein können.

Wenn die durch die Rohrleitung strömende Flüssigkeit absetzbare Feststoffe enthält, wie z.B. im Falle von Abwasser, Schlamm, Abrieb usw., dann treten häufig Schwierigkeiten auf, weil die offenen Druckanschlüsse und die an diese angeschlossenen Rohre eventuell mit Ansammlungen von Festkörperteilen derart verschmutzt werden können, daß die Meßgenauigkeit für die Druckmessung beeinflußt werden kann. Es wurden viele Einrichtungen vorgeschlagen, die sich mit dieser Schwierigkeit beschäftigen, die aber meist nur sehr langsam wirken und die Ansammlung von Schmutzstoffen nicht vollständig unterbinden. Andere Vorrichtungen, die in der Lage sind, eine Anhäufung von Schmutzteilen in den Anschlußstellen und Leitungen zu verhindern, müssen ununterbrochen überwacht und gewartet werden, damit eine entsprechende Funktionsweise aufrechterhalten wird und beeinflussen den gemessenen Druck und damit die Meßgenauigkeit der Vorrichtung unterschiedlich. Die erfindungsgemäße Druckmeßsonde ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer in einer Gehäusewandung angeordneten elastischen Membran, einem in dem Gehäuse angeordneten innenliegenden Hohlraum, wobei wenigstens ein Teil der Innenfläche der Membran mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht, einem in einer Wandung des Gehäuses angeordneten Flüssigkeitszulauf, der mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht, einem in einer Wandung des Gehäuses angeordneten Druckanschluß für die austretende Flüssigkeit, der mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht, einem Flüssigkeitsablaufanschluß, der mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht und mit Einrichtungen zur Veränderung des durch Hohlraum strömenden Flüssigkeitsstromes.

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Die erfindungsgemäße Druckmeßsonde ist eine Vorrichtung die mit einem Kräftegleichgewicht arbeitet und dafür sorgt, daß ein genaues Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft, die von dem auf die Außenseite der Meßmembran wirkenden Flüssigkeitsdruck erzeugt wird, plus der inneren Kraft der Druckfeder und der Kraft des innerhalb des Gehäuses herrschenden und auf die Innenseite der Meßmembran v/irkenden Druckes geschaffen wird. Eine Einstellung ist derart vorgenommen, daß, wenn sich die Meßmembran genau in ihrer neutralen Lage befindet, die Prallfläche in ihrer Arbeitsstellung in der Nähe der Düse derart angeordnet ist, daß der Flüssigkeitsstrom durch die Düse hindurch überwacht wird. Der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Gehäuses ist eine Funktion des Druckes der Flüssigkeit, welche zur Drosselbohrung gefördert wird, und der Druckverlust an der Drosselbohrung wird durch die Abmessungen der Drosselbohrung und durch die Größe des Flüssigkeitsdurchsatzes bestimmt. Wenn dLe Prallfläche die Düse verschließt, d.h., daß die Flüssigkeitsströmung stark gehemmt ist, dann ist der F3.üssigkeitsdurchsatz durch die Drosselbohrung klein und damit ebenso der Verlust an der Drosselbohrung, und der in dem Gehäuse herrschende Druck ist hoch und entspricht annähernd dem Flüssigkeitsförderdruck. Wenn sich die Prallfläche von der Düse weiter entfernt befindet, dann ist die Behinderung der Strömung gering; der Strömungsdurchsatz durch die Drosselbohrung höher, so daß der Verlust an der Drosselbohrung , daher größer und der in dem Gehäuse herrschende Druck niedriger ist und kleiner als der Flüssigkeitsförderdruck wird. Der Förderdruck und der Ausgangsdruck üben außerdem einen Haupteinfluß auf den Gehäusedruck aus, wobei dieser Einfluß von dem vorgegebenen Spiel zwischen der Prallfläche und der Düse abhängt.

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In einem Gleichgewichtszustand ist die Flüssigkeitsmenge, die infolge der Lage von der Prallfläche zur Düse durch die Drosselbohrung strömen kann, gerade ausreichend, um in · dem Gehäuse einen Druck aufzubauen, der den gemessenen Druck plus den der Kraft der Vorspannfeder entsprechenden Druck genau ausgleicht. Wenn der gemessene Druck zunimmt, dann kommt das System außer Gleichgewicht und das Spiel zwischen der Prallfläche und der Düse nimmt etwas ab, so daß die Flüssigkeitsströmung gehemmt wird und dadurch der in dem Gehäuse herrschende Druck um einen genügenden Betrag ansteigt, so daß sich wieder ein Gleichgewichtszustand einstellt. Der erforderliche neue Flüssigkeitsdruck in dem Gehäuse wird durch eine kleine Abnahme des Spieles zwischen der Prallfläche und der Düse erreicht. Mit anderen Worten heißt das, daß die Prallfläche eine neue etwas gegenüber der Düse veränderte Lage einnimmt.

Die im Einlaufbereich angeordnete Druckmeßsonde mißt den Leitungsdruck, und die im Düsenbereich angeordnete Sonde mißt den Leitungsdruck vermindert um den Druckunterschied. Von Interesse ist der Unterschied zwischen den beiden gemessenen Drücken. Die Meßgenauigkeit, die mit diesen neuen Druckmeßsonden erzielbar ist, ist wesentlich größer als die Meßgenauigkeit, die von einer Druckmeßvorrichtung bisher verlangt wurde. Nur weil die Konstruktion der Sonde sich ein einziges physikalisches Gebiet, nämlich den Druck, zunutze macht und eine einzige stirnseitige Membran verwendet, ist die Vorrichtung in der Lage, die Messungen so erfolgreich durchzuführen. In diesem Fall ist eine .automatische Abtastung im Verhältnis 1:1 möglich, da eine einzige Membran der Flüssigkeit auf der Außenseite und der Flüssigkeit auf der Innenseite den gleichen

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Wirkbereich darbietet. Es ist deshalb keine Eichung erforderlich. Die Empfindlichkeit und die Genauigkeit des Druckausgleiches sind nicht von der Größe des gemessenen Druckes abhängig.

Damit die insoweit beschriebene Sonde einem zunehmenden Druck, der auf die Außenseite der Membran einwirkt, folgen kann, ist es notwendig, daß die Prallfläche eine neue, etwas dichtere Lage gegenüber der Düse einnimmt. Dieser Anteil der Lageänderung führt unabhängig von seiner Größe in Verbindung mit der Kraft der Druckfeder, der durch die Elastizität der Membran hervorgerufenen Federkraft, der Wirkflächenänderung der Membran und den änderungen in der Reaktionskraft des Flüssigkeitsstromes auf die wieder eingestellte Prallfläche zu Druckänderuxigen innerhalb der Sonde, die im wesentlichen, aber nicht genau den außerhalb der Sonde erfolgenden Druckänderungen entsprechen. Bei sehr genauen Druckänderungswiedergaben ist dieser Fehler insbesondere in den Fällen nicht zulässig, in denen sich der gemessene Druck beträchtlich ändert. Bei einem vorgegebenen Förder- und Austrittsdruck, vorgegebenen Abmessungen für die Drosselbohrung und die Düse und einer vorgegebenen Lage der Prallfläche .in Bezug auf die Düse innerhalb des Drosselbereiches liegt der Druck innerhalb der Sonde bei einem mittleren Wert zwischen dem Förderdruck und dem Austrittsdruck. Wenn daher sowohl der Förderdruck als auch der Austrittsdruck um genau denselben vorgegebenen Betrag geändert werden, dann ändert sich der mittlere Druck ebenfalls um genau den gleichen vorgegebenen Betrag, ohne daß irgendeine Änderung in der Lage der Prallfläche gegenüber der Düse erforderlich wäre, da der Druckabfall in dem System und daher die Flüssigkeitsströmung durch das System und der Druck-

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abfall an der Drosselbohrung konstant bleiben. Durch eine Änderung des Förder- und Austrittsdruckes im Verhältnis 1:1 zu den Austrittsdruckänderungen der Sonde kann erreicht werden, daß letztere den Druckenderungen folgen, die auf die Außenflächen der Membran einwirken, ohne daß irgendwelche dauernden Lageänderungen der Prallfläche und damit zusammenhängende Fehler auftreten. Der Ausgangsdruck der Sonde wird als Steuerdruck für ein Paar durch die Flüssigkeit gesteuerter Regulatoren verwendet, wobei ein Regulator den Flüssigkeitsdruck an der stromauf gelegenen Seite der Drosselbohrung in dem Flüssigkeitszulauf der Sonde erhält und wobei der andere Regulator den Flüssigkeitsdruck am Flüssigkeitsablaufanschluß erhält, in welchen die Düse einmündet. Der von der Förderflüssigkeit beaufschlagte Regulator ist federbelastet und hält seinen Ausgangsdruck (Eingangsdruck der Drosselbohrung} immer um einen bestimmten Wert über dem Steuerdruck. In gleicher Weise ist der von der austretenden Flüssigkeit beaufschlagte Regulator federbelastet und hält seinen Eingangsdruck (Ausgangsdruck der Düse) immer um einen bestimmten Wert unter dem Steuerdruck. Beide Regulatoren steuern die Flüssigkeitsströmung derart, daß diese Regulierung eingehalten wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung . ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus'führungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen.:

Fig.l eine schematische Darstellung von einem Paar Druckmeßsonden, deren Membranen in Bohrungen eingesetzt sind, die entsprechend am Einlauf und im Düsenbereich eines Venturirohres angeordnet sind?

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Fig.2 eine Teilschnittansicht, in welcher zu erkennen ist, wie die Druckmeßsonde in der Bohrung in der Wandung des Venturirohres befestigt ist;

' Fig.3 einen Querschnitt durch die Druckmeßsonde;

Fig.3A eine vergrößerte Stirnseitenansicht der Druckmeßsonde mit der darin angeordneten Membran und

Fig.4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckmeßsonde.

In der Fig.l sind zwei Druckmeßsonden IO schematisch dargestellt, die an der Außenwandung eines Venturirohres 20 befestigt sind. Eine Sonde könnte im Einlaufbereich des Venturirohres und die andere Sonde im Düsenbereich angeordnet sein. In der Fig.2 ist eine Möglichkeit der Befestigung der einzelnen Sonden am Venturirohr dargestellt. Es ist in der Figur zu erkennen, daß an der Außenfläche der Wandung 22 des Venturirohres in dem Bereich, in welchem die Druckmeßsonde befestigt werden soll, ein Anguß 21 vorgesehen ist. Der Anguß 21 ist von seiner Spitze bis zur Innenfläche 23 des Venturirohres durchgebohrt, und diese innere Bohrung erweitert sich zu einer äußeren Bohrung 24 mit einem größeren Durchmesser. Der Durchmesser der inneren Bohrung entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des Zapfens der Druckmeßsonde. Ein Teil der äußeren Bohrung 24 ist mit einem Gewinde 25 ausgestattet, in welcheseine Dichtungsbuchse 28 eingeschraubt wird. Die Buchse 28 ist mit einer Bohrung 29 versehen, deren Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser eines Teiles der Druckmeßsonde entspricht, welcher

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durch die Bohrung 29 hindurchgreift. In dieser Bohrung ist eine Ringnut 30 angeordnet, die zur Aufnahme eines O-Ringes 32 dient, so daß eine druckdichte Abdichtung zur Verhinderung einer Leckage zwischen dem Sondenkörper und der Dichtungsbuchse hindurch nach außen geschaffen wird. Die Einsetztiefe der in die innere Bohrung 26 eingesetzten Membran der Sonde ist so gewählt, daß die Oberfläche der Membran mit der inneren Oberfläche des Rohres gerade in einer Ebene liegt. Die Sonde wird dann in dieser Lage mittels einer Arretierschraube 34 festgelegt.

Eine andere Sonde wird auf gleiche Weise an den zweiten vorbeschriebenen Druckmeßpunkt in dem Venturirohr installiert. Mit Hilfe dieser sehr genau arbeitenden, an zwei geeigneten Punkten des Venturirohres angeordneten Druckübertragungseinrichtungen wird eine zweite Vorrichtung, die an diese Sonden angeschlossen ist, mit genauen Druckwerten versorgt, und es erfolgt keine Verschmutzung zusätzlicher Vorrichtungen und/oder der Anschlußrohre durch die in der Rohrleitung strömende Flüssigkeit.

Eine mögliche Konstruktion einer Druckmeßsonde ist in den Fig.3 und 3A dargestellt und soll als Grundlage für eine Erklärung der Funktion der Meßsonde dienen. Die Meßsonde 10 hat ein abgedichtetes Gehäuse 13 mit einem inneren Hohlraum 14, in welchem die beweglichen Teile der Sonde angeordnet sind. Eine Quelle mit einer unter einem geeigneten Druck stehenden Flüssigkeit ist an einen sich in dem Gehäuse befindlichen Flüssigkeitszuiauf 15 angeschlossen. Die Druckflüssigkeit tritt durch eine Drosselbohrung 15a in die Sonde ein und strömt in den Innenraum 14 der Sonde. Der Hohlraum 14 wird außerdem von dem nach außen führenden Druckanschluß 16,

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den Innenwandüngen 17 der Sonde, der Membran 18 und dem Flüssigkeitsablaufanschluß 19 begrenzt. Die Membran ist in geeigneter Weise an einem Läufer 40 befestigt, in welchen ein Läuferschaft 41 eingeschraubt ist. Die Membran, der Läufer und der Läuferschaft bewegen sich als Einheit in Abhängigkeit von dem Druckunterschied auf den beiden Seiten der Membi-an. Der Läuferschaft besitzt eine solche Länge, daß die Stirnfläche 48 des freien Endes des Schaftes, die von der Schaftführung 44 zentriert wird, sich in der Nähe der Fläche der Austrittsdüse 46 befindet, wenn die Membran ihre Neutralstellung einnimmt (so daß ihre Außenfläche vollständig flach ist).

Wenn die Stirnfläche des Läuferschaftes 41 die Düse berührt, dann unterbricht sie den Durchtritt der Flüssigkeit von dem Sondenhohlraum zum Flüssigkeitsablaufanschluß 19. Wenn der Läuferschaft von der Düse abgehoben wird, dann erfolgt ein Flüssigkeitsdurchgang. Die effektive Größe des Durchlasses und infolgedessen der Widerstand gegenüber der Flüssigkeitsströmung hängen von der Größe des Spieles zwischen dem Läuferschaftende und der Düse ab. Die Stirnfläche des Läuferschaftes bildet eine Prallfläche 48, die gegen die Düse 46 arbeitet. Die Funktion einer Düse und einer Düsenklappeneinheit ist an sich bekannt.

Im nachfolgenden soll die Funktion der Druckmeßsonde beschrieben werden.Zunächst wird folgende Bedingung angenommen:

1. Der Flüssigkeitsförderdruck ist wesentlich größer als der zu messende Druck, welcher auf die Außenfläche der Membran wirkt?

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2. der Druck der austretenden Flüssigkeit ist wesentlich kleiner als der zu messende Druck;

3. die Druckfeder 49, die sich zwischen dem Membranläufer 4O und der Läuferschaft führung 44 erstreckt, ist so ein-r gestellt, daß sie keine Kraft auf die Membran ausübt, wenn sich diese in ihrer neutralen Lage befindet.

Beim Zustand I, bei welchem sich die Sonde im Gleichgewichtszustand befindet, ist der in der Sonde herrschende Druck im wesentlichen gleich dem außerhalb der Sonde herrschenden Druck, so daß die auf die sich in ihrer Neutralstellung befindlichen Membran herrschenden Kräfte genau ausgeglichen sind. In dieser.Neutralstellung der Membran nimmt die Prallfläche 48 gegenüber der Düse 46 eine solche Lage ein, daß der Druck erzeugt wird, der innerhalb der Sonde herrscht.

Im Zustand II wird angenommen, daß der auf die Außenfläche der Membran wirkende Druck zunimmt. Da_die Flächen nicht mehr genau ausgeglichen sind, neigt die Prallfläche dazu, sich näher an die Düse heranzubewegen. Wenn dies geschieht, dann nimmt der Einfluß zu, der auf den durch das System und durch die Düse hinausströmenden Flüssigkeitsstrom einwirkt, und der innerhalb der Sonde herrschende Druck nimmt entsprechend zu. Ein neuer Gleichgewichtszustand wird erreicht, wenn, der innerhalb der Sonde herrschende Druck wieder im wesentlichen dem außerhalb der Sonde herrschenden Druck entspricht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Prallfläche etwas auf die Düse zubewegt werden muß, damit ein neuer höherer Druck innerhalb der Sonde erzeugt wird. Jedoch kann diese dauernde Lageänderung wegen der extremen Empfindlichkeit des inner-^ halb der Sonde herrschenden Druckes auf die Lage der Prall-

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fläche nur einen kleinen Bruchteil eines lOOOstel inch ausmachen·

Im Zustand III fällt der außerhalb der Membran 18 herrschende Druck ab, und die Prallfläche 48 bewegt sich von der Düse 46 etwas weg in eine neue Position gegenüber der Düse. Hierdurch wird ein neuer niedrigerer Druck innerhalb der Sonde geschaffen, der im wesentlichen dem neuen niedrigeren Druck außerhalb der Sonde entspricht.

Auf diese Weise folgen die Druckänderungen innerhalb der Sonde und in irgendeinem an die Sonde angeschlossenen blind auslaufenden System den Druckänderungen, die auf die Außenfläche der Membran einwirken.

In der vorstehenden Beschreibung wurde die Funktionsweise erläutert, bei welcher die Druckfeder keine Kraft auf die Membran ausübt. Es soll nun-der Zustand beschrieben werden, bei welchem die Druckfeder derart eingestellt ist, daß sie die Membran 18 nach innen zieht. Bei einem ausgeglichenen Zustand der auf die Innenseite und die Außenseite der Membran wirkenden Drücke ist das System nicht mehr genau ausbalanciert, da der Federkraft keine Kraft entgegenwirkt. Die Bewegung der Prallfläche in Richtung auf die Düse nimmt daher zu, bis eine zusätzliche Druckzunahme innerhalb der Sonde erzeugt wird, die auf die Wirkfläche der Membran einwirkt und eine zusätzliche Kraft erzeugt, die die Federkraft ausgleicht. Nun besteht ein neues Gleichgewicht, und der innerhalb der Sonde herrschende Druck gleicht den außerhalb der Sonde herrschenden Druck plus die durch die Zugkraft der Feder erzeugte Kraft aus. Da die Federzugkraft im wesentlichen

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konstant ist, folgt daraus, daß der innerhalb der Sonde herrschende Druck immer um einen konstanten Betrag größer ist als der außerhalb der Sonde herrschende Druck. Jedoch sind Druckänderungen innerhalb der Sonde im wesentlichen immer gleich den Druckänderungen außerhalb der Sonde.

In der vorstehenden Beschreibung der Funktionsweise wurde hervorgehoben, daß es notwendig ist, daß die Prallfläche eine etwas dichtere neue Lage gegenüber der Düse einnimmt, damit die Sonde einem zunehmenden Druck folgt, der auf die Außenseite der Membran wirkt. Dieser Anteil der Lageänderung führt unabhängig von seiner Größe in Verbindung mit der Kraft der Druckfeder, der durch die Elastizität der Membran hervorgerufenen Federkraft, der Wirkflächenänderung der Membran und den Änderungen in der Reaktionskraft des Flussigkeitsstromes auf die wiedereingestellte Prallfläche zu Druckänderungen innerhalb der Sonde, die im wesentlichen aber nicht genau den außerhalb der Sonde erfolgenden Druckänderungen entsprechen. Bei sehr genauen Druckänderungswiedergaben ist dieser Fehler insbesondere in den Fällen nicht zulässig, in denen der gemessene Druck sich beträchtlich ändert.

Bei einem vorgegebenen Förder- und Austrittsdruck, vorgegebenen Abmessungen für die Drosselbohrung und die Düse und einer vorgegebenen Lage der Prallfläche in bezug auf die Düse innerhalb des Drosselbereiches liegt der Druck innerhalb der Sonde bei einem mittleren Wert zwischen dem Förderdruck und dem Austrittsdruck. Wenn sowohl der Förder- als auch der Austrittsdruck um genau denselben, vorgegebenen Betrag geändert werden, dann ändert sich der mittlere Druck ebenfalls um genau den gleichen vorgegebenen Betrag, ohne daß irgendeine Änderung in der Lage der Prallfläche gegenüber der Düse

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erforderlich wäre, da der Druckabfall in dem System und daher die Flüssigkeitsströmung durch das System und der Druckabfall in der Drosselbohrung konstant bleiben. Durch eine Änderung des Förder- und Austrittsdruckes im Verhältnis 1:1 zu den Austrittsdruckänderungen der Sonde kann erreicht werden, daß letztere den Druckänderungen folgen, die auf die Außenfläche der Membran einwirken, ohne daß irgendwelche dauernden Lageanderungeη der Prallfläche und damit zusammenhängende Fehler auftreten. Wie in der Fig.l zu erkennen ist,wird der Austrittsdruck B der Sonde als Steuerdruck für ein Paar flüssigkeitsgesteuerte Regulatoren 60 und 62 verwendet. Der Regulator 60 erhält den Flüssigkeitsdruck am Flüssigkeitszulauf 15 der Sonde, und der Regulator 62 erhält den Flüssigkeitsdruck am Flüssigkeitsablaufanschluß 19 der Sonde. Der Regulator 60 wird von einer Feder mit der Federkonstante C₁ beaufschlagt, so daß sein Ausgangsdruck immer um einen bestimmten Anteil über dem Steuerdruck gehalten wird. In gleicher Weise wird der Regulator 62 für den Austrittsdruck mittels einer Feder mit einer Federkonstante C^ beaufschlagt, damit sein Eingangsdruck immer um einen bestimmten Anteil unter dem Steuerdruck liegt. Die Steuerflüssigkeit für die beiden Regulatoren fließt derart, daß diese Regulierung erfüllt wird. Die Konstruktion und das Betriebsverhalten der Regulatoren, deren Funktion im Voranstehenden beschrieben wurde, sind bekannt, und die Regulatoren sind im Handel erhältlich. Deshalb soll die Beschreibung ihrer Funktion nicht im einzelnen ausgeführt werden.

Das in der Fig.1 zweifach gezeigte Druckmeßsondensystem erzeugt einen Ausgangsdruck, dessen Änderungen den an der Aus- ■· senflache der Membran 18 anliegendem Druckänderungen im Verhältnis 1:1 folgen. Im Gleichgewichtszustand handelt es sich

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um eine genau wirkende Ausgleichsvorrichtung, da kein Fehler auftritt, der der gemessenen Druckgröße proportional ist. Die Genauigkeit ist unendlich groß. Das System kann so vorgespannt sein, daß ein um irgendeinen konstanten Betrag größerer oder niedrigerer Ausgangsdruck als der gemessene Druck erzielt wird. Die Ansprechgeschwindigkeit der Sonde ist eine Funktion der Drosselbohrung und der Abmessungen der Düse, die einen maximalen Druckanstieg bzw. Druckabfall innerhalb der Sonde und irgendeinen angeschlossenen blind auslaufenden Systems erzeugt . . .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Druckmeßsondenkonstruktion ist in der Fig.4 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel tritt die For der flüssigkeit jn. die Sonde durch die Düse 146 ein und tritt durch die Drosselbohrung 115a aus. Eine zu dem Vorangehenden ähnliche Analyse zeigt, daß die Funktion dieser Sonde derjenigen Sonde entspricht, die in der Fig. 3 gezeigt ist und bei welcher die Förderflüssigkeit durch die Drosselbohrung 15a eintritt und durch die Düse 46 austritt. Es sei darauf hingewiesen, daß die in der Fig.4 gezeigte Düsenprallfläche in umgekehrter Weise wie die in der Fig.3 gezeigte Fläche arbeitet, indem eine nach innen gerichtete Zentrierbewegung der Membran 145 zu einer Fortbewegung der Prallfläche 14 8 von der Düse sorgt und nicht zu einer auf die Düse zugerichtetenBewegung. Das in der Fig.4 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt außerdem einen federbelasteten, einstellbaren Schaft 154, der an einem Ende der vorgespannten Feder 149·befestigt ist. Eine Schutzkappe 156 deckt das Ende des. federbelasteten, einstellbaren Schaftes, ab. Die übrigen Bauteile der Wechseldruckmeßsonde sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der .im Zusammenhang mit der Fig.3 beschriebenen Sonde, wobei die Bezugszei-

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chen der in der Fig.4 dargestellten Bauteile jeweils um die Zahl 1OO vergrößert sind.

Während sich die vorangehende Beschreibung auf die Verwendung der Druckmeßsonde in Verbindung mit einem Venturirohr bezieht, durch welches eine verunreinigte Flüssigkeit geleitet wird, ist es selbstverständlich; daß die Sonde auch in allen übrigen Fällen verwendet werden kann, in denen ein Druck gemessen werden soll, insbesondere in den Fällen, in denen genaue Ergebnisse erforderlich sind. Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Druckmeßsonde zum Messen des Niveaus in Parsha'll Gerinnen, Überläufen, Kennison Ausströmöffnungen usw. oder in Tanks, Reservoiren, Rohrgerüsten und Bohrungen usw. verwendet werden. Sie kann für die Druckmessung, Niveaumessung, Strömungsmessung usw. von gefährlichen Strömüngsmedien ebenso wie von Festkörper aufnehmenden Flüssigkeiten eingesetzt werden. Viele andere Anwendungsfälle sind möglich und in der Praxis ausführbar.

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Claims

G 1336

Patentansprüche

'( Ij Druckmeßsonde g.ekennzei chnet durch ein Gehäuse mit einer in einer Gehäusewandung angeordneten elastischen Membran (18)/ einem in dem Gehäuse angeordneten innenliegenden Hohlraum (14), wobei wenigstens ein Teil der Innenfläche der Membran mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht, einem in einer Wandung des Gehäuses angeordneten Flüssigkeitszulauf (15), der mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht, einem in einer Wandung des Gehäuses angeordneten Druckanschluß (16) für die austretende Flüssigkeit, der mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht, einem Flüssigkeitsablaufanschluß (19), der mit dem innenliegenden Hohlraum in Verbindung steht, und mit Einrichtungen (46,48) zur Veränderung des durch den Hohlraum strömenden Flüssigkeitsstromes.
2. Druckmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenfläche der Membran (18) im wesentlichen mit der äußeren Fläche der Gehäusewandung fluchtet.

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3. Druckineßsonde nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , <äaß eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Membran vorspannbar ist.
4. Druckmeßsonde nach Anspruch 3/ dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Vorspannung der Membran (18) einen Läufer (40) aufweist, der auf der Innenseite der Membran befestigt ist.

5. Druckmeßsonde nach Anspruch 4, dadurch ge kenn zeichnet , daß eine Spannfeder (49) vorgesehen ist, deren eines Ende an dem Läufer (40) und deren anderes Ende an einer Federverankerung (44) befestigt ist.

6. Druckmeßsonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (40) mit einem Schaft (41) ausgestattet ist, der innerhalb der Spannfeder (49) nach unten reicht und durch eine in der Federverankerung (44) angeordnete Führungsbohrung hindurchgreift.

7. Druckmeßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn ze i chnet, daß die Einrichtung zur Änderung der Flüssigkeitsströmung durch den Hohlraum eine Prallfläche (48) und eine Austrittsdüse (46) aufweist.

8. Druckmeßsonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Prallfläche (4.8) an dem unteren Ende des Läuferschaftes (41) angeordnet ist, so daß sie durch eine Aufwärtsbewegung oder Abwärtsbewegung

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den durch die Düse (46) hindurchgehenden Flüssigkeitsstrom verändert.

9. Druckmeßsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das untere Ende des Läufers (14o) durch eine zur Zentrierung dienenden Membran (145) hindurchgreift, an welcher er befestigt ist.

10. Druckmeßsonde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß an dem unteren Ende des Läufers (140) eine Spannfeder (149) befestigt ist und daß eine Einrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Spannfeder vorgesehen ist.

11. Druckmeßsonde nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Änderung der Flüssigkeitsströmung durch den Hohlraum eine Prailfläche aufweist, die den durch eine in dem Flüssigkeitszulauf (15) angeordnete Drosselbohrung (15a) eintretenden Flüssigkeitsstrom hemmt.

12. Druckmeßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regulator (6O) für den Flüssigkeitszulauf vorgesehen ist, der mit dem Flüssigkeitszulaufanschluß (15) verbunden ist, und daß ein Regulator (62) für den Flüssigkeitsaustrittsdruck vorgesehen ist, der mit dem Flüssigkeitsablaufanschluß (19) verbunden ist.

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13. Druckmeßsonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung vorgesehen ist,

. die den Druckanschluß (16) für die austretende Flüssig-

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keit mit jedem Regulator (60,62) verbindet, so daß dadurch für jeden Regulator ein Steuerdruck vorgesehen ist.

1.4. Druckmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenfläche der Membran in eine Anschlußbohrung einer Flüssigkeitsströmungsleitung • eingesetzt ist und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels welcher ein Druckausgleich des auf den gegenüberliegenden Flächen der in der Sonde angeordneten Membran wirkenden Druckes.erzielbar ist, um den Ausgangsdruck zu messen.

15. Anordnung von einem Paar Druckmeßsonden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die flexible Membran einer ersten Druckmeßsonde (10) mit ihrer Außenseite in eine sich im Einlaufbereich eines Venturirohres befindliche Anschlußbohrung eingesetzt ist und daß die flexible Membran einer zweiten Druckmeßsonde (10) mit ihrer Außenfläche in eine sich, in dem Düsenbereich des Venturirohres befindliche Anschlußbohrung eingesetzt ist, wobei beide Außenflächen der flexiblen Membranen im wesentlichen mit der Innenfläche (23) des Venturirohres fluchten.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckmeßsonde mit einer Einrichtung zum Ausgleich des auf den gegenüberliegenden Seiten der flexiblen Membran wirkenden Druckes ausgestattet ist, damit der Ausgangsdruck jeder Sonde abgelesen werden kann.

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