DE102014005409A1

DE102014005409A1 - Druckmittler mit Adapter

Info

Publication number: DE102014005409A1
Application number: DE102014005409.8A
Authority: DE
Inventors: Udo Hörning; Albrecht Kalisch; Heiko Kern; Horst WEIS-SCHNEIDER; Thomas BERBERICH
Original assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Current assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2015-10-15
Also published as: US20150292972A1; CN104977120A; US9766148B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmittlersystem, welches mit einem Druckübertragungsmedium gefüllt ist, wobei das Druckmessgerät mit seinem Anschlussgewinde in einen Verbindungsdapter eingeschweißt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmittlersystem bestehend aus einem Druckmessgerät mit einem Messelement, aus einem Flansch mit einer Sensormembran und einem Verbindungsadapter, wobei die Druckübertragung von einer Prozess-Seite über die Messmembran und über eine Druckmittlerflüssigkeit über den Adapter auf den Drucksensorpfad mit dem Messelement bewerkstelligt wird, und wobei der Adapter auf dichtende Montage mit gewindetragenden Druckanschlüssen von Druckmessgeräten optimiert ist.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige dichtende Ankopplung für Standard-Druckmessgeräte an Druckmittler zu schaffen. Hierzu sind bisher Druckmessgeräte zum Einsatz gekommen, bei denen der Druckmessgeräteanschluss zur dichtenden Verbindung, insbesondere Schweißung extra hergestellt werden musste.
Dies soll mit einem neuen Adapter optimiert werden und zwar so, das auch Druckmessgeräte mit Gewindeanschluss über einen Adapter dichtend – insbesondere per Schweißung – mit dem Druckmittler verbunden werden können.
Insbesondere soll durch eine besondere Ausgestaltung eine einfache Entlüftung und Füllung möglich sein. Diese Aufgaben werden mit einem Aufbau gelöst, wie in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung beruht auf dem Ansatz, dass ein konstruktiver Adapter geschaffen werden soll, bei dem kostengünstig vorhandene Standard-Messgeräte mit Gewindeanschlüssen in den Adapter robust und sicher sowie dichtend per Schweißung eingebracht werden können.
Insbesondere eine Entlüftung und Füllung soll schnell und sicher auch in Bezug auf Hinterschnitte im eingeschweißten Gewindebereich möglich sein.
Des Weiteren bildet sich ein Depot an Druckmittlerflüssigkeit mit besonderen Eigenschaften aus.
Erfindungsgemäß weist hierzu der Druckmittler auf:
ein Druckmessgerät, bestehend aus einem Messelement in Form eines Bourdonrohrs, einer Membran oder einem alternativen elastischen Messelement,
sowie einer angeschlossenen Auswerteeinrichtung, welche Druckwerte auf einer Anzeige anzeigt,
einen Anschlussbereich aus dem der Drucksensorpfad herausgeführt ist, welcher mit einem Gewinde versehen ist. Die Anzeige kann hierbei mechanisch mit Werk und Zeiger sowie einem Zifferblatt realisiert sein, oder auch vollelektronisch mit Abgriff der Bewegungen oder Dehnungen am Messelement.
Ein Abschnitt des Gewindes wird im erfindungsgemäßen Adapter aufgenommen, indem dieser Adpater eine vertiefte Öffnung angeformt hat, welcher sich an der Außengeometrie des Gewindes orientiert und maßlich entsprechend mit etwas Übermaß so ausgeformt ist, dass das Anschlussgewinde des Druckmessgeräts eingesteckt und festgeschweißt werden kann. Hierbei wird die Gewindezone in einem Abschnitt stofflich vorzugsweise per WIG – Schweißung unter Inertgas Atmosphäre dichtend verbunden.
In einem anderen Schritt der Montage wird oder wurde der Adapter mit dem Membranmessflansch ebenfalls dichtend – vorzugsweise per Schweißung verbunden. Dies kann je nach Erfordernissen vorher oder nachher geschehen.
In jedem Falle enthält der Adapter auch eine Öffnung zum Entlüften und dann anschließender Füllung mit der Druckübertragungsflüssigkeit.
Mittels der Druckübertragungsflüssigkeit – meist ein Öl – kann dann ein an der Membran anliegender Prozessdruck über den Kanal durch den Adapter zum Druckmessgerät geleitet werden, ohne dass das Messmedium die Mess-Sensorik, den Sensorpfad verunreinigen kann.
Da durch die Schweißung ein Gewindeabschnitt zum Adapter so eingeschlossen wird, dass dieser schwer zu Entlüften oder zu Befüllen ist, wird dieser durch erfindungsgemäße, freigemachte Kanäle verbessert fluidisch erreicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt den Querschnitt eines Druckmittlersystems in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
Das Druckmittlersystem 1.1 besteht aus einem Druckmessgerät 2, mit einem gewindeförmigen Druckanschluss 3, welcher im Adapter 4 dichtend festgeschweißt ist.
Der Adapter weist insbesondere Kühlrippen 5 auf, welche eine Temperatur von der Prozessseite ”P” in Richtung Messgerät reduziert. Hierzu ist der Adapter 3 des Weiteren zum Prozess mit einer Verlängerungszone 6 versehen, welche insbesondere durch eine Isolierungszone 7 hindurchfährt und eine Druckverbindung zur Messmembrane 8 am Messflansch 9 herstellt. Der Messflansch weist des Weiteren auf einen Messraum 10, welcher von der Membran abgeschlossen wird, sowie eine Bohrung 11, welche in Richtung Adapter 4 auf der membranabgewandten Seite aus dem Messflansch 9 heraus geführt ist.
Auf dieser Seite ist der Adapter 4 vorzugsweise über eine Vertiefung 12 zum Messflansch 9 orientiert und über eine Schweißung 13 dichtend fixiert.
Der Druckpfad 14 des Adapters 4 kann somit eine fluidische Verbindung vom Messraum 10 über die Bohrung 11 zum Drucksensorpfad 15 des Druckmessgeräts 2 herstellen.
Der Drucksensoranschluss 3, welcher mit einem Außengewinde 16 versehen ist, wird hierbei im Adapter 4 aufgenommen und mit einer Schweißung 17 dichtend fixiert
2 zeigt den Querschnitt eines Druckmittlersystems 1.2 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung, wobei das Druckmessgerät 2.2 mit einem Messelement in Form einer Membran 20 und einer elektronischen Auswertung 21 versehen ist, welche das Messsignal über ein Stecker/Kabel 22 zu einer Messwarte oder externen Anzeige weitergibt.
Das Messgerät weist hierzu weiterhin auf, ein Gehäuse 23, welches dichtend mit dem Druckanschluss verbunden ist, welcher vorzugsweise einen äußeren Sechskant 24 aufweist. Unterhalb des Sechskants schließt sich der Druckanschlussbereich an, welcher mit einem konischen Gewinde 16.2 versehen ist und in einer konischen Ausnehmung 25 des Adapters 4 aufgenommen wird. Nach der umlaufenden Schweißung 17.2 ist das Druckmessgerät 2.2 zum Adapter mechanisch fixiert, gleichzeitig ist eine druckdichte Verbindung zwischen dem Drucksensorpfad 15.2 und dem Druckpfad 14.2 des Adapters 4 hergestellt.
Des Weiteren weist der Adapter 4 eine Füllbohrung 30 auf, durch welchen der Druckpfad zu entlüften, zu vakuumisieren und mit einer Druckmittlerflüssigkeit zu füllen ist. Die Öffnung kann hiernach mit Stift 31 und per Schweißung 32 dichtend verschlossen werden.
Zusätzlich weist der Adapter eine formschlüssige Freimachung 40 auf, zur Ausrichtung und Fixierung während Montage und Verschweißen. Vorzugsweise ist diese als Bohrung ausgeführt und kann von einem Haltestift 41 angefahren werden.
3 zeigt den Querschnitt eines Adapters in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
Hierbei ist der Druckanschlussbereich 3 des Druckmessgeräts 2.3 vorzugsweise mit einem konischen ¼ Zoll NPT Gewinde 16.3 versehen, welcher in der konischen Ausnehmung 25 des Adapters 4 aufgenommen wird, indem die Gewindeabschnitte teilweise am Konus anliegen.
Durch entsprechende Ausgestaltung der Maße bleibt dann ein unterer Raum 18 unterhalb des Gewindeanschlusses frei. Die konische Ausnehmung 25 wird in Form eines geformten Kanals 19 so erweitert, dass die Gewindegänge 16.3 bei Befüllung mit einem Druckmittleröl über die Füllöffnung 30 erreichbar sind. Hiernach wird die Öffnung mit einem Stift 31 verschlossen und verschweißt. Eine vertiefte Zone 33 rund um die Füllbohrung 30 ermöglicht hierbei dichtendes Verschweißen, ohne nach außen über den Außendurchmesser des Adapters 4 etwas aufzutragen.
Nach der umlaufenden Schweißung ist das Druckmessgerät zum Adapter auch hier mechanisch fixiert, gleichzeitig ist eine druckdichte Verbindung zwischen dem Adapter und dem Druckpfad des Messgeräts hergestellt.
4 zeigt den Querschnitt eines Adapters in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
Hierbei ist der Druckanschlussbereich 3 des Druckmessgeräts 2.3 vorzugsweise mit einem konischen 1/2 Zoll Gewinde 16.3 versehen, welcher in der konischen Ausnehmung 25 des Adapters 4 aufgenommen wird, indem die Gewindeabschnitte teilweise am Konus anliegen.
Durch entsprechende Freifräsung 18.2 im unteren Bereich der konischen Freimachung 25 ist unterhalb des Gewindeanschlusses ein Kanal frei, welcher über die zusätzlich ausgefrästen Kanäle 19 die Gewindeabschnitte erreicht.
Bei Befüllung mit einem Druckmittleröl werden die Hinterschnitte, Gewindeabschnitte 16.3 unterhalb der Schweißung 17.3 gut erreicht.
Des Weiteren entsteht hierdurch ein Depotraum für Druckmittlerflüssigkeit, welcher durch seine Entfernung zur Prozesstemperatur eine kompensierende Wirkung auf die Druckübertragungskennlinie des Druckmittlers bewirkt.
Vorzugsweise ist die formschlüssige Freimachung 40 zur Ausrichtung und Fixierung während Montage sowie der Befüllung auf der selben Achse orientiert, wie die Füllbohrung 30.
Vorzugsweise ist die Füllbohrung mit einem Stöpsel 34 verschließbar, welcher durch Aufweitung mit einer eingepressten Kugel die Füllbohrung dichtend ohne Verschweißung verschließt.
In Richtung Mess-Membran ist hierbei vorzugsweise auch eine Messleitung 45 mittels eines Adapters 46 eingeschweißt.
5 zeigt den Querschnitt eines Messflansches 9.1 mit einer Messmembrane 8.1, an welcher die Messleitung 45 kommend vom Adapter 4 mittels eines Verbindungsstücks 47 und zweier Schweißungen 48 und 49 dichtend befestigt ist.
6 zeigt den Adapter 4 in einer perspektivischen Ansicht vor Aufnahme des Druckanschlussbereichs 3 des Druckmessgeräts 2.4 mit seinem angeformten Sechskant 24.
Das konische Gewinde wird hierbei in der konischen Ausnehmung 25 des Adapters 4 aufgenommen.
Durch entsprechende Freifräsung 18.3 im unteren Bereich der konischen Freimachung 25 ist unterhalb des Gewindeanschlusses zumindest ein Kanal frei, welcher über die zusätzlich ausgefrästen Kanäle 19.1 und 19.2 die Gewindeabschnitte 16.4 über den Druckpfad 14.4 erreicht.
Die Aufnahme des Adapters für den Gewindeabschnitt des Druckmessgeräts gewährleistet mit der senkrechten 19 und/oder waagrechten Kanalverbindung 18.3 somit eine fluidische Verbindung zum Druckpfad des Adapters.
Der Druckpfad 14.4 des vorzugsweise aus Edelstahl hergestellten Adapters hat hierbei einen Bohrungsdurchmesser von vorzugsweise 0,5–2,0 mm.
7 zeigt den Querschnitt eines Adapters 4 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Hierbei ist der Druckanschlussbereich 3 des Druckmessgeräts 2.5 vorzugsweise mit einem metrischen Gewinde 16.3 versehen, welcher in einer zylindrischen Ausnehmung 25.1 des Adapters 4 aufgenommen wird, indem die Gewindeabschnitte teilweise an der Wandung des Zylinders anliegen, aber etwas Spiel für die Montage haben. Durch entsprechende Freimachungen bleibt dann ein unterer Raum 18.2 unterhalb des Gewindeanschlusses vorzugsweise einseitig frei.
Eine weitere senkrechte Ausnehmung wird in Form eines geformten oder gefrästen Kanals 19 so erweitert, dass die Gewindegänge 16.5 bei Befüllung mit einem Druckmittleröl über die Füllöffnung 30 erreichbar sind.
Hiernach wird die Öffnung mit einem Stift 31 verschlossen und verschweißt. Eine vertiefte Zone 33 rund um die Füllbohrung 30 ermöglicht hierbei wieder dichtendes Verschweißen, ohne nach außen über den Außendurchmesser des Adapters 4 etwas aufzutragen.
Nach der Verschweißung der Füllöffnung wird diese vorzugsweise mit einem selbstklebenden Typenschild oder Aufkleber versehen und gegen Verschmutzung abgedeckt.
8 zeigt ein Druckmessgerät 2.6, welches an seinem Druckanschluss 3.6 dazu vorbereitet ist, mit einem Adapter verschweißt zu werden.
Das Druckmessgerät besteht aus dem Gehäuse 23.6, welches oben mit einem Edelstahlsechskant 53.6 verschweißt ist, welcher in einer zentralen Ausnehmung mit einem Steckanschluss 22.6 umspritzt ist und eingepresste Kontakte 54.6 zur Kontaktierung der innenliegenden Auswertung des Sensorelements trägt. Das Gehäuse ist an seinem unteren Ende mit einem Bund oder Sechskant 24.6 verschweißt, welcher einen ersten Absatz 56 und einen zweiten Absatz 55 angeformt hat. Mit einem dieser Absätze wird das Druckmessgerät auf den Adapter bündig aufgesetzt und sodann dort umlaufend mit einem der umlaufenden Absätze verschweißt.
Der mit einem Gewinde 16.6 versehene Druckanschluss 3.6 des Druckmessgeräts 2.6 taucht hierbei dann vollständig in den Adapter ein, und hat zur besseren Entlüftung, Vakuumisierung oder Füllung der Gewindeabschnitte an seinem Gewinde partielle Abflachungen oder Ausnehmungen 50, welche durch Prägewerkzeuge 51 spanlos oder Fräsung spanend angeformt sind.
Diese Ausnehmungen sind vorzugsweise an 3 Stellen am Umfang des Gewindes angebracht.
Die Erfindung ist nicht durch oder auf die gezeigten Ausgestaltungen beschränkt, sondern es sind weitere Ausgestaltungen möglich.

Claims

Druckmittlersystem bestehend aus einem Druckmessgerät, mit einem elastischen Messelement, vorzugsweise in Form eines Bourdonrohrs, einer Membran oder einem anderem elastischem Messelement, sowie einer angeschlossenen Auswerteeinrichtung, welche Druckwerte auf einer Anzeige anzeigt, wobei das Druckmessgerät einen Druckanschluss aufweist, welcher mit einem Außengewinde versehen ist, sowie aus einem Adapter, welcher das Druckmessgerät mit einem Messanschluß samt Messmembrane verbindet, und wobei über eine Druckpfad des Adapters eine fluidische Druckverbindung zwischen Messmembran und Messelement hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass, der Adapter zumindest auf einer Seite eine Ausnehmung hat, welche einen Gewindeabschnitt des Druckmessgeräts aufnimmt und wobei der Gewindeabschnitt mit dem Adapter per umlaufender Schweißung verbunden ist.
Druckmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der Gewindeabschnitt des Druckmessgeräts konisch ist und in einer konischen Ausnehmung des Adapters gelagert ist.
Druckmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, der Adapter Kühlrippen angeformt hat oder einen längeren Isolierabschnitt aufweist.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Druckanschluss des Druckmessgeräts mit einem Bund versehen ist, welcher auf dem Adapter aufsitzt oder eingesteckt ist und welcher mit dem Adapter verschweißt ist.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Adapter eine Füllöffnung aufweist, welche vorzugsweise mit Stift oder Stöpsel verschlossen ist und zusätzlich vor Verschmutzung mit einem Schild oder Aufkleber abgedeckt ist.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Adapter eine Ausnehmung vorzugsweise in Form einer Bohrung auf seinem Umfang angeformt hat, welche zur Aufnahme und Ausrichtung während der Montage geeignet ist oder dass die Füllbohrung des Adapters auf selbiger Höhe oder Achse oder entgegengesetzt orientiert ist, wie die Ausnehmung zur Montage.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Aufnahme des Adapters für den Gewindeabschnitt des Druckmessgeräts mit einem senkrechten oder waagrechten Kanal versehen ist, welcher in Verbindung mit dem Druckpfad des Adapters steht.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Druckpfad des Adapters einen Bohrungsdurchmesser von vorzugsweise 0,5–2,0 mm hat oder der Adapter komplett aus Edelstahl hergestellt ist.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Druckanschluss des Druckmessgeräts abschnittsweise Abflachungen auf seinem Gewindeabschnitt aufweist, welche vorzugsweise angeprägt, gefräst oder nachträglich angeformt sind.
Druckmessgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, das Anschlussgewinde des Druckmessgeräts ein ¼ Zoll oder ½ Zoll Gewinde ist, welches vorzugsweise konisch geformt ist.