带有集成低压指示器的密度监测器
阅读说明：本技术 带有集成低压指示器的密度监测器 (Density monitor with integrated low pressure indicator ) 是由 雷莫·哈尔比尔 阿希姆·帕尔克 于 2019-03-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于监测气体室(20)中的气体密度的密度监测器(10)。密度监测器(10)包括具有第一测量装置(24)和第二测量装置(28)的测量装置(12),两个测量装置(24；28)连接在一起。第一测量装置(24)设计成测量相对于大气的第一压力范围(62),且第二测量装置(28)设计成测量绝对的第二压力范围(64)。密度监测器(10)还包括设计成指示两个压力范围(24；28)的指示装置(50)。密度监测器(10)还包括设计成驱动指示装置(50)的可移动驱动元件(48),其中两个测量装置(24；28)中的至少一个设计成移动驱动元件(48)以驱动指示装置(50),其中指示装置(50)包括设计成指示两个压力范围(62,64)的指示元件(58)。(The invention relates to a density monitor (10) for monitoring the density of a gas in a gas chamber (20). The density monitor (10) includes a measuring device (12) having a first measuring device (24) and a second measuring device (28), the two measuring devices (24; 28) being connected together. The first measuring device (24) is designed to measure a first pressure range (62) relative to the atmosphere, and the second measuring device (28) is designed to measure an absolute second pressure range (64). The density monitor (10) further comprises an indicating device (50) designed to indicate the two pressure ranges (24; 28). The density monitor (10) further comprises a movable drive element (48) designed to drive the indicator device (50), wherein at least one of the two measuring devices (24; 28) is designed to move the drive element (48) to drive the indicator device (50), wherein the indicator device (50) comprises an indicator element (58) designed to indicate the two pressure ranges (62, 64).)
技术领域
本发明涉及一种用于监测气体室中的气体密度的密度监测器。
背景技术
例如，从TrafagAG的公司小册子“SF6气体监测”和2011年10月的印刷票据H7643b中已知这样的密度监测器。在此，在测量波纹管上设置有分隔元件，在该测量波纹管的内部具有基准体积。测量波纹管的一端是固定的，在测量波纹管的另一端设置有所述分隔元件。如果所述气体体积中的压力相对于基准体积增加，这将导致分隔元件移动。驱动挺杆形式的驱动元件固定到分隔元件，其作为指示装置的指示元件致动相对于刻度移动的指针。指针显示相应的气体密度。
如从上述公开中已知的，密度监测器特别用于监测气体绝缘开关设备的绝缘气体(通常为SF6)的密度。主要任务是对系统的温度补偿填充压力进行密切监测和显示。这是通过精确的基准室测量机构和相关的高分辨率参考刻度来实现的。然而，这具有由于高分辨率而限制测量范围的缺点。
如果需要测量，例如用于运输等，比由要被监测的气体室内的高分辨率主刻度指示的压力更低的压力范围，则必须提供具有更低分辨率的附加测量机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种密度监测器，其允许更宽范围的应用。
该目的通过用于监测气体室中的气体密度的密度监测器来实现。在从属权利要求中说明了本发明的具有有用的和非无效的进一步发展的有利设计。
本发明提供一种用于监测气体室中的气体密度的密度监测器。密度监测器包括具有第一测量装置和第二测量装置的测量装置，其中所述第一测量装置和所述第二测量装置联接在一起。第一测量装置布置成相对于大气测量第一压力范围。术语“相对”特别是指测量相对压力。在相对压力的情况下，相对于大气或环境的压力(尤其是空气压力)来测量压力。在海平面处的平均大气压力是1013.25mbar。第一压力范围优选为低压范围。例如，低压范围包括-300和620kPa之间的压力值。术语“测量第一压力范围”特别是指第一测量装置被配置为记录第一压力范围内的压力值或压力。第二测量装置构造成测量第二压力范围，该第二压力范围在绝对值上高于第一压力范围。术语“测量第二压力范围”特别是指第二测量装置被配置为记录第二压力范围内的压力值或压力。优选地，第二压力范围是操作压力范围或高压范围。例如，操作压力范围包括在620kPa和高于700kPa之间的压力值。特别地，这两个测量装置(第一测量装置和第二测量装置)以这样的方式耦合在一起或彼此连接，使得第一压力范围可以相对于大气测量或记录，并且此后第二压力范围可以连续地或顺序地以绝对值测量或记录。术语“绝对”是指测量绝对压力。绝对压力特别地是相对于真空中的压力(零压力)的压力。密度监测器还包括指示装置，该指示装置构造成指示第一压力范围和第二压力范围。此外，密度监测器包括可移动驱动元件，该可移动驱动元件被设计成驱动或控制指示装置，其中两个测量装置中的至少一个被配置成移动驱动元件以便驱动指示装置。此外，指示装置包括指示元件，该指示元件被设计成指示两个压力范围。优选地，驱动元件作用在指示装置上，以便移动指示元件。指针可以布置在包括指示两个压力范围的刻度的显示区域上。指针可相对于刻度移动，以指示压力范围。为此目的，指示装置可以包括测量机构。驱动元件可作用在指示装置的测量机构上，使得指针可移动，尤其是依赖于所测量的或所记录的压力而移动。
通过将第一测量装置和第二测量装置联接在一起，可以在同一指示装置上指示或示出两个压力范围(第一压力范围和第二压力范围)。因此，不需要附加的指示装置。此外，通过将两个测量装置(第一测量装置和第二测量装置)联接在一起，可以记录两个彼此不同的压力范围，并用单个指示装置指示它们。因此，密度监测器具有特别高的分辨率和特别宽的测量范围，这使得密度监测器的应用范围特别广泛。
一有利的实施例提供了第二测量装置被设计成以温度补偿的方式测量第二压力范围。术语“测量”特别是指确定或检测或记录。术语“温度补偿”尤其被理解为抵消不期望的温度影响的措施，特别是其目的是温度的改变不会导致密度监测器的反应的改变或密度监测器的损坏。术语“温度补偿”特别是指温度补偿区。温度补偿区尤其是温度误差或温度系数适用的温度区。温度补偿允许密度监测器特别准确且可靠地操作。
密度监测器的一个优选设计包括指示装置，该指示装置可由驱动元件驱动并且包括指示元件，该指示元件相对于指示装置的显示区域移动。刻度优选地示出第一压力范围和特别是与第一压力范围相邻的第二压力范围。驱动元件和指示元件以这样的方式设置和/或设计，使得当止动件被抓持和释放时，指示元件位于低压区和高压区之间。
另一有利的实施例规定，指示装置还包括设有字符和/或刻度的显示区域，指示元件和/或字符和/或刻度包括磷光或荧光材料。换句话说，指示元件和/或字符和/或刻度可以由磷光或荧光材料形成。术语“磷光”尤其是在用可见UV光照射后的黑暗中的物质的余辉性质。磷光材料通常可以是具有扰乱晶体晶格结构的外来物质的小混合物的晶体。通常使用第二组金属的硫化物以及锌，并加入少量重金属盐，例如具有痕量重金属盐的硫化锌。术语“荧光”特别是指在通过电子跃迁激发物质之后不久的光的自发发射。荧光和磷光都是发光的形式，也可以称为冷光，是光物理过程。荧光的特别特征在于，它在照射结束后迅速停止，主要是在百万分之一秒内。另一方面，在磷光的情况下，余辉可能持续几秒钟到几个小时。磷光或荧光材料尤其提高了指示装置的可读性，由此提高了密度监测器的可靠性。
有利地，第二测量装置具有第二可移动分隔元件，该第二可移动分隔元件被设计成将待填充有基准压力的封闭的基准体积与气体室分隔，所述第二分隔元件被布置在第二测量波纹管上，该第二测量波纹管将基准体积与气体室分隔。以相应的方式，第二测量装置也可以称为基准室测量机构。例如，第二分隔元件可以设计为分隔壁，特别是设计为可移动的分隔壁。术语“波纹管”特别是指由预定材料制成的管，其以手风琴的方式可收缩或可折叠。术语“可移动”特别是指第二分隔元件以可滑动或可移动的方式被保持或支撑。
一种有利的改进方案提供了第一测量装置包括第一可移动分隔元件，该第一可移动分隔元件构造成将气体室与另一空间分隔，第一可移动分隔元件设置在将气体室与所述另一空间分隔的第一测量波纹管上，并且第一分隔元件和第二分隔元件可相对于彼此运动，并由止动件限制，使得一个分隔元件可相对于另一个分隔元件运动到由止动件限制的程度。例如，第一分隔元件和第二分隔元件可以设计成分隔壁，特别是设计成可移动的分隔壁。术语“波纹管”特别是指由预定材料制成的管，该管能够以手风琴的方式收缩或折叠。术语“可移动”特别是指第二分隔元件以可滑动或可移动的方式被保持或支撑。术语“空间”特别是指预定或定界的区域或具有定界或预定扩展的体积。术语“止动”特别是指物体可以移动或移位的位置。该止动具有的优点是，第一测量装置和第二测量装置可以特别简单且可靠地、特别是机械地联接在一起。
优选的是，驱动元件联接到第一可移动分隔元件或第二可移动分隔元件以用于共同移动。特别优选地，止动件限制第一可移动分隔元件和联接的第二驱动元件相对于第二可移动分隔元件的运动。通过将驱动元件布置在两个分隔元件之一上或将驱动元件联接到两个分隔元件之一上，驱动元件可以特别容易且可靠地移动。
有利地，第二可移动分隔元件布置在第二测量波纹管上，该第二测量波纹管将基准体积与气体室分隔，和/或第一可移动分隔元件布置在第一测量波纹管上，该第一测量波纹管将气体室与另外的空间或另外的室分隔。特别优选地，第一测量波纹管和第二测量波纹管彼此同心地布置。优选地，基准体积中的基准压力高于另一空间中的压力和/或另一空间的环境压力。
优选的是，第二测量波纹管包括外波纹管和内波纹管，所述外波纹管和内波纹管在它们之间限定基准体积。换句话说，第二测量波纹管可以包围基准体积。优选地，第一测量波纹管布置在第二测量波纹管的内波纹管内。换句话说，第一测量波纹管优选地被第二测量波纹管围绕，特别是被第二测量波纹管的内波纹管围绕。这种布置的优点在于，一方面特别简化了第一测量装置和第二测量装置的耦合，另一方面可以减小测量装置的尺寸。
优选的是，驱动元件包括驱动挺杆，该驱动挺杆驱动或移动指示装置的指示元件，特别是指针。换句话说，驱动元件可以以这样的方式作用在指针上，使得结果可以实现或执行指针的旋转。此外，驱动挺杆或驱动元件可以设置在第一测量波纹管的内部和/或第二测量波纹管的内部。换句话说，驱动挺杆或驱动元件可以容纳在第一测量波纹管和/或第二测量波纹管中。
有利的并且尤其是可替代的实施例规定，第一测量装置具有用于测量第一压力范围的压力膜。优选地，压力膜被设计成驱动指示装置，特别是通过压力膜的行程。换句话说，压力膜的行程可以用于驱动指示装置。特别地，压力膜作用在可移动的驱动元件上，以便驱动指示装置。所述“压力膜”被理解为特别是柔性或弹性膜。所述“膜”优选为经受拉力或压力的二维或薄层材料。压力膜允许特别容易且可靠地记录第一压力范围。压力膜优选地联接到第二分隔元件或设置在第二分隔元件上，第二分隔元件也可称为基准室底部。附加地或替代地，压力膜可以设置在第一分隔元件上，该第一分隔元件也可以称为低压底部。
有利地并且特别地，在替代实施例中，第一测量装置包括用于测量第一压力范围的管状弹簧。换句话说，第一测量装置也可以称为管状弹簧测量机构。术语“管状弹簧”特别是指用于测量压力差的测量元件。特别地，管状弹簧是以圆形、螺旋形或螺旋方式盘绕的扁平金属管。当压力施加到弹簧上时，弹簧倾向于弯曲打开。例如，管状弹簧的弹簧端部的行程变化可通过拉杆传递到测量机构，并可转化为指针轴的旋转。优选地，指示装置的小齿轮联接到管状弹簧，使得当测量第一压力范围时，径向运动被传递到指示装置，并且该径向运动被转换成指针的旋转运动，以便指示第一压力范围。优选地，测量机构的小齿轮连接到管状弹簧。这允许径向运动在低压范围内，特别是在第一压力范围内被传递到测量机构，该径向运动然后被转换为指针的旋转运动。“小齿轮”被理解为驱动另一个齿轮的齿轮，该齿轮尤其大于小齿轮。
优选地，管状弹簧特别是流体地联接到气体室。管状弹簧可以例如经由通道联接或链接或连接到气体室。特别地，管状弹簧或通道部分地布置在气体室内部。通过至少部分地布置在气体室内部，管状弹簧适于记录第一压力范围的一个或多个压力或压力变化。
有利的并且尤其是可替换的实施例提供了第一测量装置包括用于测量第一压力范围的压力单元。压力单元或压力膜也可称为无液气压计。在无液气压计中，由金属板，特别是薄金属板制成的罐状空心体，可以因压力而变形。在罐中存在预定的压力，该压力通过温度补偿金属片的弹性模量的变化。该变形通过机构传递到驱动元件，该变形在压力上升时为压缩，在压力下降时为膨胀。指示装置优选地包括传动元件，该传动元件被配置为接收无液气压计的垂直运动并将该垂直运动转换成指示元件的旋转运动以指示第一压力范围。传动元件例如被设计为销。以有利的方式，测量机构可以经由两个销接收垂直运动，并且可以将这些垂直运动转换成指针的旋转运动。在这种情况下，可以将一个销分配给无液气压计，并将附加销分配给驱动元件。优选地，无液气压计与气体室耦合，尤其是流体耦合。例如，无液气压计可以经由通道耦合或链接到气体室。特别地，无液气压计或通道部分地布置在气体室内部。通过气体室内的无液气压计的这种部分布置，无液气压计适于记录第一压力范围的压力或多个压力或压力变化。
密度监测器的优选设计创造了一种测量装置，利用该测量装置，一方面，可以在开关设备的操作期间以高分辨率和高精度监测气体室内的气体的密度，另一方面，可以监测额外的压力范围，尤其是低压范围，例如在开关设备的运输或填充期间。
这优选地利用具有简单构造的可靠机械装置来完成。特别地，低压范围和较高压力范围都可以通过共同的指示元件来指示。
本发明还包括测量装置，该测量装置包括第一测量装置和第二测量装置，其中所述第一测量装置和所述第二测量装置特别是机械地耦合在一起。第一测量装置被设计用于测量相对于大气的第一压力范围。第二测量装置被设计用于测量第二压力范围，该第二压力范围在绝对值上高于第一压力范围。
本发明还包括根据本发明的测量装置的进一步发展。这些进一步的发展包括已经在根据本发明的密度监测器的进一步发展的上下文中描述的特征，因此将不再重复其描述。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的一个示例性实施例，其中附图示出为：
图1是密度监测器的优选设计的示意图；
图2示出了图1的包括第一测量装置和第二测量装置的密度监测器的测量装置的放大的细节；
图3示出了图2的测量装置，示出了与待监测的开关设备的气体室连通的空间；
图4示出了图2的测量装置，突出显示了基准体积；
图5示出了图2的测量装置，突出了用于低压测量的第一测量装置；
图6是密度监测器的另一优选设计的示意图；
图7是密度监测器的又一优选设计的示意图；以及
图8是密度监测器的另一优选设计的示意图。
具体实施方式
以下描述的设计示例代表本发明的优选实施例。在这些设计示例中，所描述的实施例的部件均示出了本发明的各个特征，这些特征被彼此独立地考虑并且构成本发明的进一步发展，这些特征也彼此独立并且因此单独地或者以不同于所示出的特征的组合而成为本发明的一部分。此外，所描述的实施例还可以通过上面已经描述的本发明的其它特征来补充。
附图中相似的或具有相似功能的元件用相同的附图标记表示。
图1示出了密度监测器10的一个实施例，其包括测量装置12。在图2中以放大的比例再一次示出了测量装置12。
密度监测器10具有用于连接到系统16的系统侧压力连接件14。系统16将被充满气体并且必须监测其气体密度。系统16例如是高压开关系统、高压转换器、高压管线、开关设备和/或变压器。在系统16中存在系统气体18，系统气体18经由所述压力连接件14与密度监测器10的壳体中的系统气体室或气体室20流体连通，密度监测器10的壳体也可称为传感器壳体22。换句话说，系统16和气体室20经由所述压力连接件14彼此流体连接。
测量装置12至少部分地(这意味着完全地或部分地)容纳或接收在传感器壳体22中。测量装置12包括在图5中突出显示的第一测量装置24和在图4中突出显示的第二测量装置28。第二测量装置28填充有基准气体26。第一测量装置24被设计成测量第一压力范围，尤其是在相对方面。第二测量装置28被配置为测量第二压力范围，特别是以绝对值和/或以温度补偿的方式。
第二测量装置28包括第二测量波纹管30。第二测量波纹管30在一端固定，在此固定在基准室盖32上。第二测量波纹管30在其另一端部上具有基准室底部34。基准室底部34可以形成为第二分隔元件35，特别是形成为第二分隔壁。
第二测量波纹管30具有外波纹管36和内波纹管38。外波纹管36、内波纹管38、用作第二分隔元件35的基准室底部34以及基准室盖32包围基准室或基准空间，该基准室或基准空间作为基准体积将填充有基准气体26的预定基准压力。
以相应的方式，第二测量装置28也可以称为基准室测量机构。
第一测量装置24具有第一测量波纹管40。该第一测量波纹管40特别地设计为低压波纹管42。
第一测量波纹管40与第二测量波纹管30同心地布置。换句话说，第二测量波纹管30可以包围第一测量波纹管40。特别地，低压波纹管42布置在内波纹管38内。在一端，第一测量波纹管40也是固定的，例如在基准室盖32的区域中。
在另一端，第一测量波纹管40包括设计为第一分隔元件44的低压底部46，其特别是可移动的。第一分隔元件44联接到驱动元件48，驱动元件48的运动经由传动装置传递到指示装置50。
在所示的实施例中，驱动元件48包括例如形式为开关杆的驱动挺杆。以这种方式，驱动元件48联接到第一可动分隔元件44，用于联合运动。
由基准室底部34形成的第二分隔元件35和由低压底部46形成的第一分隔元件44可以在有限的程度上相对于彼此移动。该运动在一个方向上受到上止动件52的限制，而在另一个方向上受到例如驱动器54形式的附加止动件的限制。当在图2中向上移动时，通过驱动器54，第一可移动分隔元件44可以沿着驱动元件48(例如开关杆)移动。
开关杆以与开头提到的TrafagAG公司的“SF6气体监测”公司手册中所公开相同的方式设计。据此，密度监测器壳体56(压力计壳体)中的开关杆可以在其移动时致动开关(未示出)。此外，通过在设有刻度60的显示区域上移动指示装置50的指针58，开关杆能够致动指示装置50。
刻度60具有第一压力范围62和第二压力范围64，第一压力范围62可被设计为低压指示器，第二压力范围64可被设计为高分辨率主刻度或高压指示器。第一压力范围62和第二压力范围64并排地布置，尤其是彼此相邻地布置。
指示元件58(即指针)和/或显示区域上的字符和/或刻度60上的字符包括磷光或荧光材料。换句话说，指示元件58(即指针)和/或显示区域上的字符和/或刻度可以由磷光或荧光材料制成。
因此，密度监测器10被设计用于监测气体室20(与系统16流体连通)中的气体密度，并且包括第一可移动分隔元件44和第二可移动分隔元件35。第二可移动分隔元件35将待填充有处于预定基准压力的基准气体26的封闭基准体积(见图4)与图3中突出显示的气体室20分隔开。第二可移动分隔元件44将气体室20与另一空间分隔开。该另一空间可以对环境开放，因此处于环境压力下。
第一分隔元件44可以相对于第二分隔元件35运动到有限的程度。该相对运动通过至少一个止动件52、54来限制。机械地驱动指示装置50的驱动元件48联接到分隔元件中的一个，在这种情况下联接到第一分隔元件35。
下面将更详细地说明密度监测器10的操作。
为了通过刻度60和指针58连续呈现整个压力范围(第一压力范围62和第二压力范围64)，提供了两个测量装置24、28(见图2)。
两个测量装置24、28一个接一个地被致动。该范围从通过第一测量装置24的致动对第一压力范围62的低压的指示经由通过特别高分辨率的第二测量装置28对第二压力范围64的指示，测量装置24、28经由相同的开关杆作用在指示装置50的测量机构上，其将行程转换成指针58的旋转运动。
将第二测量装置28的高精度与从开始引用的公司手册中已知的密度监测器进行比较。
只要填充在第二测量装置28的基准室中的基准气体具有比系统16中的填充更高的压力，则首先中断经由第二测量装置28的力流。
开关杆仅通过第一测量装置24致动，该第一测量装置24包括第一测量波纹管40、在开关杆和低压底部46之间的驱动器54、低压底部46和用于低压的上止动件52。因此，通过第一测量装置24向上推动开关杆。
当系统气体18达到与基准室中的基准气体26相同的压力或比基准气体26更高的压力时，基准室收缩，并且经由驱动器54产生朝向开关杆的力流。第一测量装置24被拉动，使得开关杆继续向上移动并到达第二压力范围64的区域。此时显示温度补偿开关点设置范围。
下面将描述具体使用示例。
第二测量装置28包括基准室盖32、基准室的外波纹管36、基准室底部34、基准室的内波纹管38和驱动器54。例如在600kPa rel下填充由此形成的基准体积。
例如，如果系统16被运输到目的地，则密度监测器10的用户以例如200kPa rel填充其系统16。该值(即200kPa rel.)显示在指示装置50的显示区域上，特别是密度监测器10的刻度60上。一旦用户在目的地安装了其系统，就用系统气体压力(例如，680kPa.rel.)填充该系统。在填充过程中，通过第一测量装置24，显示区域50上的可读压力增加到600kParel.，至此，通过第二测量波纹管36用相同的压力计数器填充的基准气体26达到压力。一旦第二气体室20中的压力高于基准室中的压力(基准气体26)，基准室底部34就被驱动器54向上推动，并且通通过沿着第一测量装置24的拉动，开关杆将承担第二测量装置28的行程，第二测量装置28也可以称为高分辨率参考腔室测量机构。
图6示出了密度监测器10的另一优选设计。第一测量装置24具有代替第一测量波纹管40的压力膜68。与图1至图5所示的设计变型不同，使用压力膜68来代替集成的低压波纹管，即第一测量波纹管40，该压力膜68也相对于大气进行测量。代替低压波纹管的行程，压力膜68的行程用于呈现第一压力范围62或低压范围。机械耦合和操作原理与图1至图5所示的设计变型中的相同。
图7示出了密度监测器10的另一优选设计。测量装置24具有代替第一测量波纹管40的管状弹簧70。两个测量装置，即第一测量装置24以及第二测量装置28，第一测量装置24包括相对测量的管状弹簧70，第二测量装置28经由测量机构66(尤其是包括驱动器段)机械地联接。
只要填充在第二测量装置28中的基准气体具有比系统16中的填充更高的压力，通过第二测量装置28到测量机构66的力流被最先中断。测量机构66仅通过管状弹簧70经由相对测量系统(即，第一测量装置24)偏转，并且经由测量机构66的径向驱动器段发生在刻度60上的显示。一旦系统气体达到与基准室相同的压力或比基准室更高的压力，基准室就收缩，并且通过作用在测量机构66的轴向驱动器上的开关杆产生行程运动，特别是平移行程运动。为此，构造为开关杆的驱动元件48可以与第二测量装置28的第二分隔元件35联接。由于第二测量装置28的较高灵敏度，第一测量装置24被超越，并且管状弹簧70到测量机构66的力流被中断。换句话说，低压测量系统由于基准室测量系统的较高灵敏度而被超越，并且管状弹簧70到测量机构66的力流被中断。因此，第二测量装置28仅在主刻度的高分辨率区域中，即在温度补偿的开关点设定范围或第二压力范围64中作用在测量机构66上。在这种情况下，管状弹簧70特别是流体地联接到气体室20。特别地，管状弹簧70部分地布置在气体室20内。
下面将更详细地描述具体的示例性实施例。
由基准室盖32、也可称为外部基准室波纹管的外部波纹管36、基准室底部34、也可称为内部基准室波纹管的内部波纹管38以及驱动器54开关杆组成的第二测量装置28在600kPa的绝对压力下被填充。运输时，客户将系统以200kPa rel.充满。由于与测量机构66的机械耦合，现在通过第一测量装置24在密度监测器10的显示区域的刻度60上示出200kParel.的值，该第一测量装置24也可以被称为相关的管状弹簧测量系统。一旦顾客在目的地安装了其系统16，他就用他的系统气体压力在680kPa的绝对压力下填充该系统。在填充过程中，指示装置50上的可读压力通过管状弹簧测量系统增加到600kPa。到目前为止，已填充相同压力的基准室与该压力相反。一旦系统压力高于基准室中的压力，第二测量装置28(也可以称为基准室测量系统)的压缩就引起开关杆的向上偏移，并且测量机构66经由轴向驱动器移动。同时，向管状弹簧驱动器的力流被中断。因此，在系统16的操作条件下，压力以绝对值呈现在刻度60上，并且由基准室测量系统进行温度补偿。
图8示出了密度监测器10的另一优选设计。代替第一测量波纹管40，第一测量装置24包括压力单元72。与图7所示的实施例不同，管状弹簧70由也相对于大气测量的压力单元72代替。与测量机构66的机械联接通过传动元件轴向地进行。例如，传动元件可以是销。优选地，压力单元72特别是流体地联接到气体室20。特别地，压力单元72部分地布置在气体室20内。为此，设计为开关杆的驱动元件48可以与第二测量装置28的第二分隔元件35联接。其余功能与在图7的上下文中描述的功能相同。只要填充到第二测量装置28中的基准气体具有比系统16中的填充更高的压力，通过第二测量装置28到测量机构66的力流被最先中断。测量机构66仅借助于压力传感器72通过系统相对测量、也就是第一测量装置24偏转，并且显示在刻度60上。当系统气体达到等于或大于基准室的压力时，基准室收缩，并且经由开关杆产生作用在测量机构66的轴向驱动器上的行程运动，尤其是平移行程运动。由于第二测量装置28的较高灵敏度，第一测量装置24被超越，并且压力单元72到测量机构66的力流被中断。因此，第二测量装置28仅在主刻度的高分辨率区域中，即在温度补偿的开关点设定范围或第二压力范围64中作用在测量机构66上。
总之，本发明公开了一种包括指示器的用于相对和绝对测量的组合气体密度监测器。
需要两个不同的测量系统或测量装置，以确保用一个刻度和一个指针连续显示整个压力范围。第一次，两个测量系统机械耦合，以便连续地显示相对于大气的较低压力，然后以绝对值显示系统的工作压力范围，并通过高分辨率基准室测量系统通过单个测量机构进行温度补偿。
根据优选实施例，密度监测器包括通过利用磷光或荧光字符的刻度和显示元件或诸如指示器的指示元件来组合地呈现整个压力范围。
根据一种有利的设计，两个测量系统从较低的压力经由高分辨率的基准室测量系统沿轴向被相继地致动，具有经由同一开关杆到测量机构的行程，该测量机构将行程转换为指针的旋转。保持了基准室测量系统的高精度。
只要填充到基准室测量系统中的基准气体具有比系统的填充更高的压力，通过基准室测量系统的力流被最先中断。开关杆仅通过低压测量系统向上推动，该低压测量系统由低压波纹管、驱动器变速杆/低压和上止动器低压组成。当系统气体达到等于或大于基准室的压力时，基准室收缩，并且经由驱动器变速杆/低压产生到开关杆的力流。拉动低压测量系统，使开关杆进一步向上移动，到达高分辨率主刻度区域，即温度补偿开关点设置范围。
与该设计变型不同，在另一替代实施例中，可以使用压力膜代替集成的低压波纹管，该低压波纹管也相对于大气进行测量。替代低压波纹管的行程，压力膜片的行程用于显示低压范围。机械耦合和工作原理保持不变。
在另一替代实施例中，管状弹簧用于较深或较低压力范围。这两个测量系统，即用于相对测量的管状弹簧和基准室测量系统，经由包括径向驱动器段的特定测量机构机械地耦合在一起。只要填充到基准室测量系统中的基准气体具有比系统中的填充更高的压力，通过基准室测量系统到测量机构的力流动被最先中断。测量机构仅通过管状弹簧经由系统相对测量而偏转，并且经由测量机构的径向驱动器段显示在刻度上。当系统气体达到等于或大于基准室的压力时，基准室收缩，并且经由开关杆产生作用在测量机构的轴向驱动器上的平移行程运动。由于基准室测量系统的较高灵敏度，低压测量系统被超越，并且管状弹簧到测量机构的力流被中断。因此，基准室测量系统仅在主刻度的高分辨率区域内，即在温度补偿开关点设置范围内，作用于测量机构。
基准室测量系统由基准室盖、外基准室波纹管、基准室底部、内基准室波纹管和驱动开关杆组成，填充压力为600kPa(绝对压力)。运输时，客户将系统在200kPa rel下充满。由于与测量机构的机械耦合，密度监测器的指示器现在通过相关的管状弹簧测量系统显示刻度上的值，200kPa rel.。一旦客户在目的地安装了他的系统，他就用其680kPa绝对压力下的系统气体压力填充它。在填充过程中，显示器15上可读的压力通过管状弹簧测量系统升高到600kPa abs.。到目前为止，充满相同压力的基准室与压力相反。一旦系统压力高于基准室内的压力，基准室测量系统的压缩就会导致开关杆向上偏移，测量机构通过轴向驱动器移动，同时向管状弹簧驱动器的力流被中断。因此，在系统的操作状态下，压力以绝对值示出并且由基准室测量系统进行温度补偿。
两个测量系统、相对测量的管状弹簧和基准室测量系统通过测量机构机械地结合在一起，该测量机构尤其包括径向驱动器段。只要填充到基准室测量系统中的基准气体具有比系统中的填充更高的压力，就中断通过基准室测量系统到测量机构的力流。测量机构仅通过管状弹簧通过系统相对测量而偏转，并通过测量机构的径向驱动元件显示在刻度上。当系统气体达到等于或大于基准室的压力时，基准室收缩，并且通过作用在测量机构的轴向驱动器上的开关杆产生平移行程运动。由于基准室测量系统的较高灵敏度，低压测量系统被超越，并且管状弹簧到测量机构的力流被中断。因此，基准室测量系统仅在主刻度的高分辨率区域内，即在温度补偿开关点设置范围内，作用于测量机构。
在另一替代实施例中，单独的压力膜或压力单元用于低压范围。与包括管状弹簧的设计变型不同，使用压力单元代替管状弹簧，其也相对于大气进行测量。与测量机构的机械联接经由第二驱动器(例如销)轴向地发生。所有其他功能保持不变。
附图标记列表
10 密度监测器
12 测量装置
14 压力连接件
16 系统
18 系统气体
20 气体室
22 传感器壳体
24 第一测量装置
26 基准气体
28 第二测量装置
30 第二测量波纹管
32 基准室盖
34 基准室底部
35 第二分隔元件
36 外波纹管
38 内波纹管
40 第一测量波纹管
42 低压波纹管
44 第一分隔元件
46 低压底部
48 驱动元件
50 指示装置
52 止动件
54 驱动器
56 密度监测器壳体
58 指针
60 刻度
62 第一压力范围
64 第二压力范围
66 测量机构
68 压力膜
70 管状弹簧
72 压力单元
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