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Druckdifferenzmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckdifferenzmesser,
vorzugsweise für Anlagen mit niedrigem Betriebsdruck und großen Durchflußmengen.
Dabei wird vorausgesetzt, daß der betriebsmäßige Verbrauch kleiner Mengen des Betriebsmittels
für den Meßzweck zulässig ist und das Betriebsmittel keine aggressiven Eigenschaften
gegenüber den beweglichen Organen der Meßeinrichtung besitzt.
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Es handelt sich um einen Druckdifferenzmesser, bei dem eine Plattenmembran
auf ihren beiden Seiten von den unterschiedlichen Drücken vor und hinter der in
einer Rohrleitung eingebauten Meßblende o. dgl. beaufschlagt wird. Werden hierbei
die Bewegungen der Meßmembran wie iiblich durch eine in einer Stopfbüchse abgedichtete
Stange nach außen geführt, so beeinflußt die auftretende Reibung das Meßergebnis.
Es ist bekannt, zur Vermeidung dieses Nachteils die herauszufiihrende Stange mit
einer zweiten Membran zu verbinden, die einerseits vom Atmosphären druck beaufschlagt
wird und an ihrer der angeschlossenen Stange zugekehrten Seite einen Druckraum umschließt,
in dem durch ein auf der Stange sitzendes Steuerorgan die an der eigentllichen Meßmembran
wirksame Druckdifferenz dadurch als Anzeigedruck eingestellt wird, daß dem Druckraum
der Abtastmembran eine neue Menge seines Druckmittels zugeführt oder überschüssiges
Druckmittel aus ihm abgeführt wird. Dieses Druckmittel ist von dem die Druckräume
der Platteninembran erfüllenden Betriebsmittel getrennt.
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Die Verwendung einer besonderen Hilft flüssigkeit für die Beaufschlagnng
der Abtastmembran ist unter den eingangs genannten Voraussetzungen überflüssig und
nachteilig, weil damit ein vermehrten baulicher Aufwand und eine ständige Wartung
verbunden ist.
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Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zur
Einstellung der Druckdifferenz im Druckraum der Abtastmembran das Betriebsmittel
selbst benutzt wird, indem dieses von der dem höheren Druck ausgesetzten Seite der
Meßrnembran über die Stangensteuerung in den Druckraum der Druckdifterenzabtastmembran
geleitet wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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Abb. 1 zeigt eine Ausführungsform mit einem Stenerstangenschieber.
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In die Rohrleitung I für das Betriebsmittel ist eine Meßblende 2
eingebaut. Der Anschluß 3 vor der Meßblende tin Strömungsrichtung des Betriebsmittels)
ist mit dem linksseitigen Druckraum 4 und der Anschluß 5 hinter der Meßblende mit
dem rechtsseitigen Druckraum 6 der Druckdifferenzmeßmem bran 7 verbunden. Diese
Meßmembran ist ebenso wie die Druckdifferenzabtastmembrau 8 druckdicht in das Gehäuse
g eingebaut. Beide Membranen sind durch die hohlzylindrische Stange 10 starr miteinander
verbunden.
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Außerdem trägt die- Meßmembran 7 an ihrer rechten Seite noch einen
Fülirungszapfen 11, der vermöge seiner dem äußeren Durchmesser der Steuerstange
10 entsprechenden Querschnittsbemessung gleich große Druckflächen an beiden Membranen
in allen drei Druckräumen des Systems sichert. Die Abtastmembran 8 ist auf ihrer
linken Seite dem äußeren Atmosphärendruck ausgesetzt. Die hohlzylindrische Stange
10 ist als Steuerorgan für die Einstellung der Druckdifferenz in dem Raum 12 hinter
der Abtastmembran 8 ausgebildet. Diese Steuerung wird durch die Bohrungen 13 am
rechten Ende und durch die Bohrungen 14 am linken Ende der Steuerstange 10 sowie
durch einen Austrittssteuerraum 15 für das bei der Steuerung überschüssige Betriebsmittel
gebildet. An den Raum 12 hinter der Abtastmembran 8 ist der Druckanzeiger I6 angeschlossen.
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Die Bohrungen I3 und 14 und die Steuerflächen rechts und links neben
dem Auslaßsteuerraum 15 in der Gehäuseführung der Steuerstange 10 sind so angeordnet
und abemessen, daß sich für die beschriebene Einrichtung folgende Betriebsweise
ergibt. Durch die Anschlußleitungen 3 und 5, die entsprechend weit bemessen sind,
tritt das Betriebsmittel in die Meßräume 4 und 6 ein und überträgt die vor und hinter
der Meßblende 2 herrschenden unterschiedlichen Drücke auf je eine Seite der Meßmembran
7. Die Druckdifferenz wirkt infolgedessen auf die Steuerstange 10, die nach rechts
geschoben wird.
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Dadurch werden die zunächst noch in der Stangenführung abgedeckten
Öffnungen 13 freigelegt, so daß ein Teil des im Raum 4 stehenden Betriebsmittels
in den Hohlraum der Steuerstange 10 und weiter durch die Offzungen 14 in den Druckdifferenzabtastraum
12 eintreten kann. Überschreitet der Druck im Raum I2 die an der Steuerstange 10
wirlisame Druckdifferenz, dann wird die Steuerstange 10 nach links geschoben und
die Öffnungen 13 treten wieder in die Gehäuseführung der Steuerstange 10 ein. Ist
anschließend daran der Druck im Raum I2 noch immer höher als die an der Steuerstange
10 wirksame Druckdifferenz, dann schiebt sich die Steuerstange 10 noch weiter nach
links, so daß die Öffnungen I3 in den Bereich des Auslaßsteuerraumes I5 kommen.
In dieser Stellung kann der höhere Druck aus dem Raum 12 durch die Öffnungen 14
nach dem Auslaß-Steuerranm 15 und von da ins Freie entweichen.
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In dieser Weise stellt sich durch kleine Verschiebungen der Steuerstange
Io in dem Raum 12 ein Druck eine, der stets mit der an der Meßblende 2 herrschenden
Druckdifferenz übereinstimmt. Der im Druckdifferenzabtastraum 12 herrschende Druck
kann alsdann am Druckmesser 16 abgelesen oder gegebenenfalls auch unmittelbar an
einem Gesdl'vindigkeitsmesser angezeigt werden. Die Steuerung erfordert zum Einstellen
der Druckdifferenz im Raum 12 nur ganz kleine axiale Bewegungen der Steuerstange
10. Dadurch wird der Fehler, der durch die Steifheit der beiderseits an die Steuerstange
10 angeschlossenen elastischen Membranen verursacht wird, sehr klein.
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Es ergibt sich infolgedessen eine sehr hohe Nfeßgenauigkeit oder,
falls diese in kleinen Grenzen gehalten werden kann, ein kleiner Durchmesser der
Membranen 7, 8 und damit des ganzen Meßgerätes. Die Führung der Steuerstange 10
im Gehäuse 9 kann, da es an dieser Stelle auf absolute Dichtheit nicht ankommt,
praktisch reibungsfrei gehalten werden.
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In Sollderfällen, insbesondere bei sehr geringen Drücken. kann die
Steuerung für die Einstellung der Druckdifferenz durch Drosselkörper erfolgen, die
von einer führungsfreien Steuerstange mittelbar oder unmittellbar verstellt werden.
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Ahb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel dazu.
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Der Druckraum 4 und 6 ist, wie bei dem ersten Beispiel, durch die
Leitungen 3 und 5 mit den Anschlüssen an der Meßblende 2 verhunden. Die Meßmembran
7 sowie die Abtastmembran S sind im Gehäuse 9 in bekannter Weise reibungsfrei aufgehängt
und durch die Zugstange 10 miteinander verbunden. Die Zugstange Io geht durch eine
Öffnung II der Trennwand zwischen liammer 4 und 12 hindurch, ohne die Wand zu berühren.
Auf der Zugstange 10 ist der Drosselkegel I3 hefestigt.
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In der Kammer 12 ist eine weitere Öffnung I5 vorgesehen, die ins Freie
führt. Vor der Öffnung 15 befindet sich der Drosselkörper 14, der über den Hehel
I7 mit der Zugstange 10 in Verbindung steht. An die Kammer I2 ist der Druckmesser
16 angeschlossen.
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Die Drosselkörper I3 und 14 sind in solcher
Weise
angeordnet, daß sich folgende Betriebsweise ergibt. Das Betriebsmittel tritt durch
die Verbindungsleitungen 3 und 5 in die Meßkammern 4 und 6 ein und überträgt die
vor der Meßblende 2 herrschenden Drücke auf je eine Seite der Meßmembran 7. Die
Druckdifferenz wirkt infolgedessen auf die Zugstange 10, die nach rechts gezogen
wird. Dadurch gibt der Drosselkörper I3 eine größere Öffnung frei, es tritt also
mehr Betriebsmittel aus der Kammer 4 in die Kammer 12. Gleichzeitig wird der Drosselkörper
14 weiter in die Öffnung 15 hineingeschoben. Infolgedessen tritt jetzt weniger Betriebsmittel
aus der Kammer 12 ins Freie. Die Folge davon ist, daß der Druck in der Kammer 12
zunimmt.
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Übersteigt dieser Druck die auf die Meßmembran 7 wirkende Druckdifferenz,
dann wird die Zugstange nach links gezogen. Dadurch verengt sidh der Querschnitt
in der Offnung 11, und der Querschnitt der Öffnung 15 wird vergrößert. Das hat wiederum
zur Folge, daß der Druck in der Kammer 12 sinkt. In dieser Weise stellt sich der
Druck in dem Raum 12 derart ein, daß er stets mit der an der Meßblende 2 auftretenden
Druckdifferenz übereinstimmt. Dieser Druck kann, wie im ersten Beispiel angegeben,
alsdann an dem Druckmesser 16 abgelesen werden.
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Ein Teil des Betriebsmittels strömt dauernd durch die Zuleitung 3,
Meßkammer 4, Öffnung II, Druckkammer 15 ins Freie. Diese Strömung des Druckmittels
kann bei geringen Betriebsdrücken so klein gehalten werden, daß keine nennenswerten
Mengen verlorengehen.
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Die freien Querschnitte der Zuleitung 3 sowie der Steueröffnungen
II und 15 können so gewählt werden, daß keine nennenswerten Druckunterschiede zwischen
der Meßkammer 4 und dem Raum vor der Meßblende auftreten. Da außerdem keine gleitende
Reibung der Steuerteile auftritt, ist ein hoher Grad der Meßgenauigkeit zu erreichen.