DE102015122750A1

DE102015122750A1 - Method for producing a hydraulic diaphragm seal and hydraulic diaphragm seal

Info

Publication number: DE102015122750A1
Application number: DE102015122750.9A
Authority: DE
Inventors: Jonas Conradt; Patrick Doria; Ulrich Buder
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-06-29

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Druckmittlers (100b) umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Trennmembranronde (120); Bereitstellen eines Druckmittlerkörpers (110), wobei der Druckmittlerkörper (110) einen Druckkanal (114) und eine Oberfläche mit einem korrugierten Membranbett (112) aufweist, wobei der Druckkanal (114) in einer Druckkanalöffnung im Bereich des Membranbetts (112) mündet; Positionieren der Trennmembranronde (120) über dem Membranbett (112); Fügen der Trennmembranronde (120) mit dem Druckmittlerkörper (110) entlang einer umlaufenden Fügestelle (122) unter Bildung einer Druckmittlerkammer zwischen der Trennmembranronde und dem Druckmittlerkörper; Schirmen (126) eines Bereichs der dem Membranbett (112) abgewandten Oberflächen der Trennmembranronde (120), welcher Bereich eine orthogonale Projektion der bei Druckkanalöffnung auf die Trennmembranronde (120) überdeckt; und Abprägen der Kontur des Membranbetts mit Ausnahme des abgeschirmten Bereichs auf die Trennmembranronde (120) zum Präparieren der Trennmembran (128), wobei das Abprägen die pneumatische oder hydraulische Druckbaufschlagung der Trennmembranronde mit einem Prägedruck von der dem Membranbett abgewandten Seite der Trennmembranronde umfasst.A method for manufacturing a pressure transmitter (100b) comprises the following steps: providing a separation membrane blank (120); Providing a pressure center body (110), the pressure center body (110) having a pressure channel (114) and a surface with a corrugated membrane bed (112), the pressure channel (114) opening in a pressure channel opening in the region of the membrane bed (112); Positioning the separation membrane blank (120) over the membrane bed (112); Joining the separation membrane blank (120) to the diaphragm seal body (110) along a circumferential joint (122) to form a diaphragm seal between the separation membrane blank and the diaphragm housing body; Shielding (126) a portion of the surfaces of the separation membrane blank (120) facing away from the membrane bed (112), which region overlies an orthogonal projection of the pressure membrane aperture on the separation membrane blank (120); and impressing the contour of the membrane bed except the shielded area on the Trennmembranronde (120) for preparing the separation membrane (128), wherein the embossing comprises the pneumatic or hydraulic pressure impaction of Trennmembranronde with an embossing pressure from the membrane bed side facing away from the Trennmembranronde.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Druckmittlers und einen hydraulischen Druckmittler.The present invention relates to a method for producing a hydraulic diaphragm seal and a hydraulic diaphragm seal.

Hydraulische Druckmittler umfassen einen Druckmittlerkörper und eine Trennmembran, die mit dem Druckmittlerkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle unter Bildung einer Druckmittlerkammer zwischen der Trennmembran und dem Druckmittlerkörper druckdicht verbunden ist.Hydraulic diaphragm seals comprise a diaphragm seal body and a diaphragm which is pressure-tightly connected to the diaphragm seal body along a peripheral joint to form a diaphragm seal between the diaphragm and the diaphragm seal body.

Eine der Trennmembran zugewandte Oberfläche des Druckmittlerkörpers in der Druckmittlerkammer weist ein korrugiertes Membranbett auf, an dem die Trennmembran abgeprägt ist.A surface of the diaphragm seal body facing the diaphragm in the pressure transmitter chamber has a corrugated membrane bed on which the diaphragm is stamped.

Die Trennmembran soll eine hysteresefreie Übertragung eines auf sie wirkenden Mediendrucks in die Druckmittlerkammer über einen spezifizierten Temperatureinsatzbereich des Druckmittlers gewährleisten. Diesem Zweck dienen eine geringe Materialstärke der Trennmemnbran und deren spezifische Formgebung die durch Abprägen der Form des Membranbetts erzielt wird.The separation membrane is intended to ensure a hysteresis-free transfer of a medium pressure acting on it in the pressure mediator chamber over a specified temperature range of the pressure transmitter. This purpose is served by a low material thickness of the Trennmemnbran and their specific shape which is achieved by stamping off the shape of the membrane bed.

Der Druckmittler weist weiterhin einen Druckkanal auf, der in die Druckmittlerkammer mündet, um einen auf die Trennmembran einwirkenden Druck mittels einer Übertragungsflüssigkeit zu übertragen.The pressure transmitter further has a pressure channel which opens into the pressure mediator chamber to transmit a pressure acting on the separation membrane pressure by means of a transmission fluid.

Gattungsgemäße Druckmittler und Herstellverfahren sind beispielsweise beschrieben in den Offenlegungsschriften DE 101 52 681 A1 , DE 101 62 044 A1 , DE 102 57 124 A1 , DE 10 2005 027035 A1 , DE 10 2008 033 337 A1 und DE 10 2010 002 854 A1 .Generic diaphragm seals and manufacturing methods are described for example in the published patent applications DE 101 52 681 A1 . DE 101 62 044 A1 . DE 102 57 124 A1 . DE 10 2005 027035 A1 . DE 10 2008 033 337 A1 and DE 10 2010 002 854 A1 ,

Druckmittler in hygienischen Applikationen unterliegen spezifischen Anforderungen hinsichtlich der mit einem Medium in Kontakt stehenden Oberflächen. Die zu erfüllenden Anforderungen sind in der ASME-BPE spezifiziert. Hier werden sowohl eine Edelstahloberfläche als auch eine Ausformung dieser Oberfläche ohne Hinterschnitte oder Bereiche, in denen sich Medien ablagern könnte, gefordert. Eine entsprechend hygienetaugliche Oberfläche kann grundsätzlich durch Trennmembranen realisiert werden, die Edelstahl aufweisen, und idealer Weise frontbündig montiert sind.Diaphragm seals in hygienic applications are subject to specific requirements with regard to the surfaces in contact with a medium. The requirements to be met are specified in the ASME BPE. Here, both a stainless steel surface and a shaping of this surface without undercuts or areas in which media could be deposited, required. A suitably hygienic surface can in principle be realized by separating membranes, which have stainless steel, and are ideally mounted flush-mounted.

Bezüglich der Hygieneanforderungen kann jedoch der Druckkanal, der gewöhnlich im Zentrum des Membranbetts in die Druckkammer mündet ein Problem bereiten. Die Mündung des Druckkanals in die Druckmittlerkammer weist fertigungstechnisch bedingt einen typischen Durchmesser von ca. 1 mm auf. In der Kombination von geringer Membrandicke und Edelstahl als Membranmaterial mit der Formgebung der Trennmembran durch Abprägen eines Membranbetts mittels eines hydraulisch oder pneumatisch erzeugten Drucks von beispielsweise nicht weniger als 200 bar ergibt sich somit eine Membranform, bei der nicht nur das Membranbett, sondern auch die Kanalmündung als relativ scharfkantig abgegrenzte Vertiefung in die Trennmembran übertragen wird. Diese Vertiefung in der Trennmembran ermöglicht Ablagerung von einem Medium, wodurch der Sensor ggf. seine Eignung für hygienische Applikationen verliert. Dieses Problem wird heute durch Prägen mit einem Prägekissen gelöst, das im Bereich der Durchgangsbohrung des Membranbetts eine Freistellung aufweist. Dieser Prozess ist allerdings aufgrund des direkten Festkörper-Festkörper-Kontakts zwischen Prägekissen und Trennmembran und der Änderung der Materialeigenschaften des Prägekissens über die Zeit deutlich schwieriger zu beherrschen ist als das hydraulische oder pneumatische Prägen.With regard to hygiene requirements, however, the pressure channel, which usually discharges into the pressure chamber in the center of the membrane bed, can pose a problem. The mouth of the pressure channel in the diaphragm seal has manufacturing technology due to a typical diameter of about 1 mm. In the combination of low membrane thickness and stainless steel membrane material with the shape of the separation membrane by embossing a membrane bed by means of a hydraulically or pneumatically generated pressure of, for example, not less than 200 bar thus results in a membrane shape, in which not only the membrane bed, but also the channel mouth is transferred as a relatively sharp-edged indentation in the separation membrane. This depression in the separation membrane allows deposition of a medium, whereby the sensor may lose its suitability for hygienic applications. This problem is today solved by embossing with a stamping pad, which has an exemption in the region of the through hole of the membrane bed. However, this process is much more difficult to control over time due to the direct solid-solid contact between embossing pad and separating membrane and the change in the material properties of the embossing pad than the hydraulic or pneumatic embossing.

Es ist daher der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellung von Druckmittlern bereitzustellen und einen Druckmittler, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt ist.It is therefore the object of the present invention to provide an improved method for the production of pressure transmitters and a pressure transmitter, which is manufactured by the method according to the invention.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß dem Unabhängigen Patentanspruch 1 und den Druckmittler gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11.The object is achieved by the method according to the independent claim 1 and the pressure transmitter according to independent claim 11.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Druckmittlers umfasst die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer Trennmembranronde;
Bereitstellen eines Druckmittlerkörpers, wobei der Druckmittlerkörper einen Druckkanal und eine Oberfläche mit einem korrugierten Membranbett aufweist, wobei der Druckkanal in einer Druckkanalöffnung im Bereich des Membranbetts mündet;
Positionieren der Trennmembranronde über dem Membranbett;The method according to the invention for producing a pressure transmitter comprises the following steps:
Providing a separation membrane blank;
Providing a pressure-medium body, wherein the pressure-medium body has a pressure channel and a surface with a corrugated membrane bed, wherein the pressure channel opens in a pressure channel opening in the region of the membrane bed;
Positioning the separation membrane blank over the membrane bed;

Fügen der Trennmembranronde mit dem Druckmittlerkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle unter Bildung einer Druckmittlerkammer zwischen der Trennmembranronde und dem Druckmittlerkörper;
Schirmen eines Bereichs der dem Membranbett abgewandten Oberflächen der Trennmembranronde, welcher Bereich eine orthogonale Projektion der bei Druckkanalöffnung auf die Trennmembranronde überdeckt; und
Abprägen der Kontur des Membranbetts mit Ausnahme des abgeschirmten Bereichs auf die Trennmembranronde zum Präparieren der Trennmembran, wobei das Abprägen die pneumatische oder hydraulische Druckbaufschlagung der Trennmembranronde mit einem Prägedruck von der dem Membranbett abgewandten Seite der Trennmembranronde umfasst.
Joining the Trennmembranronde with the diaphragm seal body along a peripheral joint to form a diaphragm seal between the Trennmembranronde and the diaphragm seal body;
Shielding a portion of the surfaces of the separation membrane blank facing away from the membrane bed, which region overlies an orthogonal projection of the pressure membrane opening onto the separation membrane blank; and
Stamping the contour of the membrane bed, with the exception of the shielded area, onto the separating membrane blank for preparing the separating membrane, the stamping effecting the pneumatic or hydraulic pressure impact of the separating membrane blank with an embossing pressure of the side facing away from the diaphragm bed of Trennmembranronde comprises.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Abschirmen das Anbringen eines Abdeckelements an der Trennmembranronde umfasst, welches den Bereich insbesondere vollständig überdeckt.In one development of the invention, the shielding comprises attaching a cover element to the separating membrane blank, which completely covers the region in particular.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Anbringen des Abdeckelements mittels Kleben oder Löten, insbesondere mittels eines Weichlots.In a further development of the invention, the attachment of the cover by gluing or soldering, in particular by means of a soft solder.

In einer Weiterbildung der Erfindung, weist das Abdeckelement eine größere Steifigkeit als der abgeschirmte Bereich der Trennmembranronde auf und wird durch eine Beafschlagung mit dem Prägedruck nicht plastisch verformt.In a further development of the invention, the cover member has a greater rigidity than the shielded region of the Trennmembranronde and is not plastically deformed by a Beafschlagung with the embossing pressure.

In einer Weiterbildung der Erfindung bewirkt das Anbringen des Abdeckelements mittels Kleben oder Löten eine Abdichtung des abzuschirmenden Bereichs gegen den Prägedruck.In a development of the invention, the attachment of the cover element by means of gluing or soldering effects a sealing of the area to be shielded against the embossing pressure.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Anbringen des Abdeckelements durch Vorspannen des Abdeckelements gegen den abzuschirmenden Bereich Trennmembranronde, wodurch der abzuschirmende Bereich gegen den Prägedruck geschützt ist.In a further development of the invention, the attachment of the cover is carried out by biasing the cover against the shielded area Trennmembranronde, whereby the shielded area is protected against the embossing pressure.

In einer Weiterbildung der Erfindung bringt das Vorspannen des Abdeckelements den abgeschirmten Bereich der Trennmembranronde am Membranbett zur Anlage.In one embodiment of the invention, the biasing of the cover brings the shielded portion of Trennmembranronde on the membrane bed to the plant.

In einer Weiterbildung deer Erfindung wird nach dem Abrägen die Beaufschlagung der Trennmembran mit dem Prägedruck beendet, wobei anschließend das Abdeckelement entfernt wird.In a further development of the invention, the impacting of the separating membrane with the stamping pressure is ended after the stamping, wherein the cover element is then removed.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann das Abdeckelement sowohl vor dem Fügen der Trennmembranronde mit dem Druckmittlerkörper als auch vor dem Fügen der Trennmembranronde mit dem Druckmittlerkörper an der Trennmembranronde angebracht werden, wenn dieses Anbringen durch Löten oder Kleben erfolgt.In a development of the invention, the cover element can be attached to the separating diaphragm blank both before joining the separating membrane blank to the diaphragm seal body and before joining the separating membrane blank to the diaphragm seal body, if this attachment takes place by soldering or gluing.

In eine rWeiterbildung der Erfindung erfolgt das Vorspannen des Abdeckelements gegen den abzuschirmenden Bereich Trennmembranronde nach dem Fügen der Trennmembranronde mit dem Druckmittlerkörper.In a further development of the invention, the pretensioning of the cover element against the region to be shielded is carried out by separating membrane blank after the separation membrane blank has been joined to the diaphragm seal body.

Der erfindungsgemäße Druckmittler ist insbesondere durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich, er umfasst: eine Trennmembran; und einen Druckmittlerkörper, wobei die Trennmembran entlang einer umlaufenden Fügestelle druckdicht mit dem Druckmittlerkörper verbunden ist, so dass zwischen dem Druckmittlerkörper und der Trennmembran eine Druckmittlerkammer (7; 17) ausgebildet ist, wobei der Druckmittlerkörper in der Druckmittlerkammer ein Membranbett mit einer kurrugierten Kontur aufweist, wobei der Druckmittler ein Druckkanal aufweist, der in einer Kanalöffnung der Druckmittlerkammer mündet, wobei die Kanalöffnung von dem Membranbett umgeben ist, wobei die Trennmembran eine Kontur aufweist, die durch hydraulisches bzw. pneumatisches Abprägen einer Trennmembranronde an dem Membranbett zu präparieren ist, wozu die Trennmembranronde mit einem Prägedruck zu beaufschlagen ist, wobei die Kanalöffnung eine solche Form aufweist, dass die Beaufschlagung des Bereichs der Trennmembranronde, der beim Abprägen der Trennmembranronde am Membranbett die Kanalöffnung abdeckt, mit dem Prägedruck eine erste plastische Verformung des Bereichs bewirken würde, die eine maximale erste Tiefe (T1) aufweist, wobei erfindungsgemäß der Bereich keine oder eine geringere plastische Verformung als die erste plastische Verformung aufweist, deren Tiefe T2 weniger als die Hälfte insbesondere weniger als ein Viertel und bevorzugt weniger als ein Achtel und besonders bevorzugt weniger als ein Schzehntel der ersten Tiefe beträgt.The diaphragm seal according to the invention is obtainable in particular by the method according to the invention, comprising: a separating membrane; and a diaphragm seal body, wherein the separation diaphragm is pressure-tightly connected to the diaphragm seal body along a peripheral joint, so that a diaphragm seal chamber (between the diaphragm seal body and the diaphragm) 7 ; 17 ), wherein the pressure medium body in the pressure mediator chamber has a membrane bed with a curved contour, wherein the pressure transmitter has a pressure channel which opens into a channel opening of the pressure mediator chamber, wherein the channel opening is surrounded by the membrane bed, wherein the separation membrane has a contour by means of hydraulic or pneumatic stamping of a separating membrane blank onto the membrane bed, to which the separating membrane blank is to be subjected with an embossing pressure, wherein the channel opening has such a shape that the admission of the area of the separating membrane blank, the embossing of the separating membrane blank on the membrane bed, the channel opening covering, with the embossing pressure would cause a first plastic deformation of the area having a maximum first depth (T1), wherein according to the invention, the area has no or less plastic deformation than the first plastic deformation whose depth T2 little it is more than half, in particular less than a quarter and preferably less than one-eighth, and more preferably less than one-tenth of the first depth.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Prägedruck nicht weniger als 200 bar.In one embodiment of the invention, the embossing pressure is not less than 200 bar.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Prägedruck nicht mehr als 500 bar.In one embodiment of the invention, the embossing pressure is not more than 500 bar.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Kanalöffnung einen Durchmesser von nicht weniger als 0,5 mm insbesondere nicht weniger als 0,8 mm auf.In a development of the invention, the channel opening has a diameter of not less than 0.5 mm, in particular not less than 0.8 mm.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Kanalöffnung einen Durchmesser von nicht mehr als 3 mm insbesondere nicht mehr als 2 mm und bevorzugt nicht mehr als 1,5 mm auf.In a development of the invention, the channel opening has a diameter of not more than 3 mm, in particular not more than 2 mm and preferably not more than 1.5 mm.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Trennmembran einen metallischen Werkstoff, insbesondere Edelstahl auf, wobei die Trennmembran aus einer Trennmembranronde gefertigt ist, die eine Materialstärke von nicht mehr als 150 µm, insbesondere nicht mehr als 75 µm, und bevorzugt nicht mehr als 50 µm aufweist.In one development of the invention, the separating membrane to a metallic material, in particular stainless steel, wherein the separation membrane is made of a Trennmembranronde having a material thickness of not more than 150 .mu.m, in particular not more than 75 .mu.m, and preferably not more than 50 microns ,

Weitere Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen. Es zeigt:Further advantages and aspects of the invention will become apparent from the dependent claims, the description of the embodiments and the drawings. It shows:

1a: Eine Schnittansicht eines Druckmittlers nach dem Stand der Technik, vor dem Prägen der Trennmembran; 1a : A sectional view of a prior art diaphragm seal prior to embossing the separation membrane;

1b: Eine Schnittansicht eines Druckmittlers nach dem Stand der Technik, nach dem Prägen der Trennmembran; 1b : A sectional view of a prior art chemical sealer after embossing the separation membrane;

2a: Eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckmittlers, vor dem Prägen der Trennmembran; 2a : A sectional view of a first embodiment of a pressure transmitter according to the invention, before the embossing of the separation membrane;

2b: Eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckmittlers, nach dem Prägen der Trennmembran; 2 B : A sectional view of a first embodiment of a pressure transmitter according to the invention, after embossing the separation membrane;

3a: Eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckmittlers, vor dem Prägen der Trennmembran; 3a : A sectional view of a second embodiment of a pressure transmitter according to the invention, before the embossing of the separation membrane;

3b: Eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckmittlers, nach dem Prägen der Trennmembran; 3b : A sectional view of a second embodiment of a pressure transmitter according to the invention, after embossing the separation membrane;

4a: Eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckmittlers, vor dem Prägen der Trennmembran; und 4a : A sectional view of a third embodiment of a pressure transmitter according to the invention, before the embossing of the separation membrane; and

4b: Eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckmittlers, nach dem Prägen der Trennmembran; 4b : A sectional view of a third embodiment of a pressure transmitter according to the invention, after the embossing of the separation membrane;

Der in 1a gezeigte Druckmittler 400a in einer ersten Fertigungsstufe nach dem Stand der Technik umfasst einen zylindrischen Druckmittlerkörper 410 aus Stahl der an einer Stirnseite ein Membranbett 412 mit eine rotationssymmetrischen Kontur aufweist. In der Mitte der Membranbetts 412 mündet ein Druckkanal 414 in einer Kanalöffnung. Der Druckmittler 400a umfasst weiterhin eine Trennmembranronde 420 mit einer Stärke von beispielsweise 50 µm die entlang einer umlaufenden Fügestelle 422 mit dem Druckmittlerkörper 420 verbunden ist.The in 1a shown diaphragm seal 400a in a first manufacturing stage according to the prior art comprises a cylindrical diaphragm seal body 410 made of steel, which at one end is a membrane bed 412 having a rotationally symmetrical contour. In the middle of the membrane bed 412 opens a pressure channel 414 in a canal opening. The diaphragm seal 400a further comprises a separation membrane blank 420 with a strength of for example 50 μm along a circumferential joint 422 with the diaphragm seal body 420 connected is.

Wie in 1b dargestellt, wird der Druckmittler 400b in einer zweiten Fertigungsstufe dadurch erhalten, dass eine Trennmembran 424 durch Abprägen der Kontur des Membrnbetts 412 auf die Trennmembranronde präpariert wird. Hierzu wird die Trennmembranronde mit einem Druck von mehr als 200 bar gegen das Membranbett 412 gedrückt. Dabei wird jedoch auch die Kontur der Kanalöffnung des Druckkanals 414 auf die Trennmembran 424 abgeprägt, so dass diese in ihrem Zentrum eine Vertiefung 426 aufweist, in welcher sich im Messbetrieb ggf. ein Medium anlagern kann, wodurch die Eignung des Druckmittlers für hygienische Anwendungen beeinträchtigt ist.As in 1b shown, the pressure transmitter 400b obtained in a second manufacturing stage characterized in that a separation membrane 424 by impressing the contour of the membrane bed 412 is prepared on the Trennmembranronde. For this purpose, the Trennmembranronde with a pressure of more than 200 bar against the membrane bed 412 pressed. However, this also the contour of the channel opening of the pressure channel 414 on the separation membrane 424 imprinted, so that these in their center a depression 426 has, in which, if necessary, a medium can accumulate in the measuring operation, whereby the suitability of the diaphragm seal is impaired for hygienic applications.

Das in 2a gezeigte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmittlers 100a in einer ersten Fertigungsstufe nach dem Stand der Technik umfasst einen zylindrischen Druckmittlerkörper 110 aus Stahl der an einer Stirnseite ein Membranbett 112 mit eine rotationssymmetrischen Kontur aufweist. In der Mitte der Membranbetts 112 mündet ein Druckkanal 114 in einer Kanalöffnung. Der Druckanal 114 erstreckt sich in der vorliegenden Darstellung nur bis zu einer Kammer im Druckmittlerkörper, in der ein (hier nicht dargestelltes) Drucksensorelement zu angeordnet ist, welches über den Druckkanal mit einem zu messenden Druck zu beaufschlagbar ist. Gleichermaßen kann sich der Druckkanal durch den Druckmittelerkörper erstrecken, um einen hydraulischen Pfad, beispielsweise in Form einer Kapillarleitung anzuschließen, über den der Druck zu einem entfernten Drucksensorelement zu übertragen ist. Der Druckmittler 100a umfasst weiterhin eine Trennmembranronde 120 mit einer Stärke von beispielsweise 50 µm die entlang einer umlaufenden Fügestelle 122 mit dem Druckmittlerkörper 120 verbunden ist.This in 2a shown first embodiment of a pressure transmitter according to the invention 100a in a first manufacturing stage according to the prior art comprises a cylindrical diaphragm seal body 110 made of steel, which at one end is a membrane bed 112 having a rotationally symmetrical contour. In the middle of the membrane bed 112 opens a pressure channel 114 in a canal opening. The pressure channel 114 extends in the present representation only up to a chamber in the diaphragm seal body, in which a (not shown here) pressure sensor element is arranged, which can be acted upon via the pressure channel with a pressure to be measured. Likewise, the pressure channel may extend through the pressure center body to connect a hydraulic path, for example in the form of a capillary line, via which the pressure is to be transmitted to a remote pressure sensor element. The diaphragm seal 100a further comprises a separation membrane blank 120 with a thickness of for example 50 microns along a circumferential joint 122 with the diaphragm seal body 120 connected is.

Im Zentrum der Trennmembranronde 120 ist mittels einer Fügeschicht 124 eine Metallscheibe 126 in einer Stärke von mehr als 500 µm als Abdeckelement fixiert. Die Metallscheibe 126 weist einen Durchmesser auf, der mindestens das Anderthalbfache des Durchmessers der Kanalöffnung des Druckkanals 114 beträgt, wobei das Zentrum der Kanalöffnung mit dem Zentrum der Metallscheibe 126 fluchtet.In the center of the separation membrane blank 120 is by means of a bonding layer 124 a metal disk 126 fixed in a thickness of more than 500 microns as a cover. The metal disc 126 has a diameter which is at least one and a half times the diameter of the channel opening of the pressure channel 114 is, with the center of the channel opening with the center of the metal disc 126 flees.

Wie in 2b dargestellt, wird der Druckmittler 100b in einer zweiten Fertigungsstufe dadurch erhalten, dass eine Trennmembran 128 durch Abprägen der Kontur des Membranbetts 112 auf die Trennmembranronde präpariert wird. Hierzu wird die Trennmembranronde mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druck von mehr als 200 bar gegen das Membranbett 112 gedrückt. Das Abdeckemelement verhindert, dass die Kontur der Kanalöffnung des Druckkanals 114 auf die Trennmembran 128 abgeprägt wird. so dass diese in ihrem Zentrum keine Vertiefung aufweist. Die Eignung des Druckmittlers für hygienische Anwendungen bleibt somit bestehen.As in 2 B shown, the pressure transmitter 100b obtained in a second manufacturing stage characterized in that a separation membrane 128 by impressing the contour of the membrane bed 112 is prepared on the Trennmembranronde. For this purpose, the Trennmembranronde with a pneumatic or hydraulic pressure of more than 200 bar against the membrane bed 112 pressed. The Abdeckemelement prevents the contour of the channel opening of the pressure channel 114 on the separation membrane 128 is imprinted. so that it has no depression in its center. The suitability of the diaphragm seal for hygienic applications thus remains.

Nachdem das Prägen abgeschlossen ist, wird das Abdeckelement wieder entfernt, indem die Fügestelle 124, welche beispielsweise einen Weichlot oder einen Kleber aufweist, aufgeschmolzen bzw. mit Lösungsmitteln gelöst wird.After the embossing is completed, the cover is removed again by removing the joint 124 which has, for example, a soft solder or an adhesive, is melted or dissolved with solvents.

Das in 3a gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmittlers 200a in einer ersten Fertigungsstufe nach dem Stand der Technik umfasst einen zylindrischen Druckmittlerkörper 210 aus Stahl der an einer Stirnseite ein Membranbett 212 mit eine rotationssymmetrischen Kontur aufweist. In der Mitte der Membranbetts 212 mündet ein Druckkanal 214 in einer Kanalöffnung. Der Druckanal 214 erstreckt sich in der vorliegenden Darstellung nur bis zu einer Kammer im Druckmittlerkörper, in der ein (hier nicht dargestelltes) Drucksensorelement zu angeordnet ist, welches über den Druckkanal mit einem zu messenden Druck zu beaufschlagbar ist. Gleichermaßen kann sich der Druckkanal durch den Druckmittelerkörper erstrecken, um einen hydraulischen Pfad, beispielsweise in Form einer Kapillarleitung anzuschließen, über den der Druck zu einem entfernten Drucksensorelement zu übertragen ist. Der Druckmittler 200a umfasst weiterhin eine Trennmembranronde 220 mit einer Stärke von beispielsweise 50 µm die entlang einer umlaufenden Fügestelle 222 mit dem Druckmittlerkörper 220 verbunden ist.This in 3a shown second embodiment of a pressure transmitter according to the invention 200a in a first manufacturing stage according to the prior art comprises a cylindrical diaphragm seal body 210 made of steel, which at one end is a membrane bed 212 having a rotationally symmetrical contour. In the middle of the membrane bed 212 opens a pressure channel 214 in a canal opening. The pressure channel 214 extends in the present illustration, only up to a chamber in the diaphragm seal body in which a (not here represented) pressure sensor element is arranged, which can be acted upon via the pressure channel with a pressure to be measured. Likewise, the pressure channel may extend through the pressure center body to connect a hydraulic path, for example in the form of a capillary line, via which the pressure is to be transmitted to a remote pressure sensor element. The diaphragm seal 200a further comprises a separation membrane blank 220 with a thickness of for example 50 microns along a circumferential joint 222 with the diaphragm seal body 220 connected is.

Der Druckmittler 200a ist in einer Halterung 240 angeordnet, an der sich eine Spannfeder 224 abstützt, mit welcher ein metallisches Abdeckelement 226 gegen die Trennmembranronde 220 vorgespannt ist, wobei das Abdeckelement 226 das Zentrum der Trennmembranronde 220 gegen das Zentrum Des Membranbetts 212 drückt, so dass das Zentrum der Trennmembranronde 220 dort anliegt und die Kanalöffnung überdeckt. Eine der Trennmembranronde 220 zugewandte Unterseite des Abdeckemelments weist eine zumindest entlang eines umlaufenden Randbereichs eine hinreichend glatte und gratfreie, insbesondere polierte, Oberfläche auf, um eine Metall-Metall-Dichtung gegen die Trennmembranronde 220 auszubilden, die das Zentrum der Trennmembranronde vor dem Prägedruck schützt. Das Abdeckelement 226 weist einen Durchmesser auf, der mindestens das Anderthalbfache, insbesondere mindestens das Doppelte, bevorzugt mindestens das Vierfache des Durchmessers der Kanalöffnung des Druckkanals 214 beträgt, wobei das Zentrum der Kanalöffnung mit dem Zentrum des Abdeckelements 226 fluchtet.The diaphragm seal 200a is in a holder 240 arranged, at which a tension spring 224 supported, with which a metallic cover 226 against the separation membrane blank 220 is biased, wherein the cover 226 the center of the separation membrane blank 220 towards the center of the membrane bed 212 presses, making the center of the separation membrane blank 220 abuts there and covers the channel opening. One of the separation membrane blank 220 facing bottom of Abdeckemelments has a at least along a peripheral edge region a sufficiently smooth and burr-free, in particular polished, surface to a metal-to-metal seal against the Trennmembranronde 220 form, which protects the center of Trennmembranronde before embossing. The cover element 226 has a diameter which is at least one and a half times, in particular at least twice, preferably at least four times the diameter of the channel opening of the pressure channel 214 is, wherein the center of the channel opening with the center of the cover 226 flees.

Wie in 3b dargestellt, wird der Druckmittler 200b in einer zweiten Fertigungsstufe dadurch erhalten, dass eine Trennmembran 228 durch Abprägen der Kontur des Membranbetts 212 auf die Trennmembranronde präpariert wird. Hierzu wird die Trennmembranronde mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druck von mehr als 200 bar gegen das Membranbett 212 gedrückt. Das Abdeckemelement 226 verhindert, dass die Kontur der Kanalöffnung des Druckkanals 214 auf die Trennmembran 228 abgeprägt wird. so dass diese in ihrem Zentrum keine Vertiefung aufweist. Die Eignung des Druckmittlers für hygienische Anwendungen bleibt somit bestehen.As in 3b shown, the pressure transmitter 200b obtained in a second manufacturing stage characterized in that a separation membrane 228 by impressing the contour of the membrane bed 212 is prepared on the Trennmembranronde. For this purpose, the Trennmembranronde with a pneumatic or hydraulic pressure of more than 200 bar against the membrane bed 212 pressed. The cover element 226 prevents the contour of the channel opening of the pressure channel 214 on the separation membrane 228 is imprinted. so that it has no depression in its center. The suitability of the diaphragm seal for hygienic applications thus remains.

Nachdem das Prägen abgeschlossen ist, wird der Druckmittler aus der Halterung 240 entfernt.After the embossing is completed, the diaphragm seal is removed from the holder 240 away.

Das in 4a gezeigte dritte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmittlers 300a in einer ersten Fertigungsstufe nach dem Stand der Technik umfasst einen zylindrischen Druckmittlerkörper 310 aus Stahl der an einer Stirnseite ein Membranbett 312 mit eine rotationssymmetrischen Kontur aufweist. In der Mitte der Membranbetts 312 mündet ein Druckkanal 314 in einer Kanalöffnung. Der Druckanal 314 erstreckt sich in der vorliegenden Darstellung nur bis zu einer Kammer im Druckmittlerkörper, in der ein (hier nicht dargestelltes) Drucksensorelement zu angeordnet ist, welches über den Druckkanal mit einem zu messenden Druck zu beaufschlagbar ist. Gleichermaßen kann sich der Druckkanal durch den Druckmittelerkörper erstrecken, um einen hydraulischen Pfad, beispielsweise in Form einer Kapillarleitung anzuschließen, über den der Druck zu einem entfernten Drucksensorelement zu übertragen ist. Der Druckmittler 300a umfasst weiterhin eine Trennmembranronde 320 mit einer Stärke von beispielsweise 50 µm die entlang einer umlaufenden Fügestelle 322 mit dem Druckmittlerkörper 320 verbunden ist.This in 4a shown third embodiment of a pressure transmitter according to the invention 300a in a first manufacturing stage according to the prior art comprises a cylindrical diaphragm seal body 310 made of steel, which at one end is a membrane bed 312 having a rotationally symmetrical contour. In the middle of the membrane bed 312 opens a pressure channel 314 in a canal opening. The pressure channel 314 extends in the present representation only up to a chamber in the diaphragm seal body, in which a (not shown here) pressure sensor element is arranged, which can be acted upon via the pressure channel with a pressure to be measured. Likewise, the pressure channel may extend through the pressure center body to connect a hydraulic path, for example in the form of a capillary line, via which the pressure is to be transmitted to a remote pressure sensor element. The diaphragm seal 300a further comprises a separation membrane blank 320 with a thickness of for example 50 microns along a circumferential joint 322 with the diaphragm seal body 320 connected is.

Der Druckmittler 300a ist in einer Druckkammer einer Prägeanlage 340 angeordnet, welche einen Stellmotor 324 aufweist, mit dem ein metallisches Abdeckelement 326 über eine Schubstange gegen die Trennmembranronde 320 vorgespannt ist, wobei das Abdeckelement 326 das Zentrum der Trennmembranronde 320 gegen das Zentrum des Membranbetts 312 drückt, so dass das Zentrum der Trennmembranronde 320 dort anliegt und die Kanalöffnung überdeckt. Eine der Trennmembranronde 320 zugewandte Unterseite des Abdeckemelments weist eine zumindest entlang eines umlaufenden Randbereichs eine hinreichend glatte und gratfreie, insbesondere polierte, Oberfläche auf, um eine Metall-Metall-Dichtung gegen die Trennmembranronde 320 auszubilden, die das Zentrum der Trennmembranronde vor dem Prägedruck schützt. Das Abdeckelement 326 weist einen Durchmesser auf, der mindestens das Anderthalbfache, insbesondere mindestens das Doppelte, bevorzugt mindestens das Vierfache des Durchmessers der Kanalöffnung des Druckkanals 314 beträgt, wobei das Zentrum der Kanalöffnung mit dem Zentrum des Abdeckelements 326 fluchtet.The diaphragm seal 300a is in a pressure chamber of a stamping plant 340 arranged, which is a servomotor 324 having, with a metallic cover member 326 via a push rod against the Trennmembranronde 320 is biased, wherein the cover 326 the center of the separation membrane blank 320 against the center of the membrane bed 312 presses, making the center of the separation membrane blank 320 abuts there and covers the channel opening. One of the separation membrane blank 320 facing bottom of Abdeckemelments has a at least along a peripheral edge region a sufficiently smooth and burr-free, in particular polished, surface to a metal-to-metal seal against the Trennmembranronde 320 form, which protects the center of Trennmembranronde before embossing. The cover element 326 has a diameter which is at least one and a half times, in particular at least twice, preferably at least four times the diameter of the channel opening of the pressure channel 314 is, wherein the center of the channel opening with the center of the cover 326 flees.

Wie in 3b dargestellt, wird der Druckmittler 300b in einer zweiten Fertigungsstufe dadurch erhalten, dass eine Trennmembran 328 durch Abprägen der Kontur des Membranbetts 312 auf die Trennmembranronde präpariert wird. Hierzu wird die Trennmembranronde mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druck von mehr als 200 bar gegen das Membranbett 312 gedrückt. Das Abdeckemelement 326 verhindert, dass die Kontur der Kanalöffnung des Druckkanals 314 auf die Trennmembran 328 abgeprägt wird. so dass diese in ihrem Zentrum keine Vertiefung aufweist. Die Eignung des Druckmittlers für hygienische Anwendungen bleibt somit bestehen.As in 3b shown, the pressure transmitter 300b obtained in a second manufacturing stage characterized in that a separation membrane 328 by impressing the contour of the membrane bed 312 is prepared on the Trennmembranronde. For this purpose, the Trennmembranronde with a pneumatic or hydraulic pressure of more than 200 bar against the membrane bed 312 pressed. The cover element 326 prevents the contour of the channel opening of the pressure channel 314 on the separation membrane 328 is imprinted. so that it has no depression in its center. The suitability of the diaphragm seal for hygienic applications thus remains.

Nachdem das Prägen abgeschlossen ist, wird der Druckmittler aus der Prägeanlage 340 entfernt.After embossing is completed, the diaphragm seal is removed from the embossing system 340 away.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10152681 A1 [0006]
DE 10162044 A1 [0006]
DE 10257124 A1 [0006]
DE 102005027035 A1 [0006]
DE 102008033337 A1 [0006]
DE 102010002854 A1 [0006]

Claims

Method for producing a pressure transmitter ( 100b ), comprising the following steps: providing a separation membrane blank ( 120 ); Providing a diaphragm seal body ( 110 ), wherein the pressure medium body ( 110 ) a pressure channel ( 114 ) and a surface with a corrugated membrane bed ( 112 ), wherein the pressure channel ( 114 ) in a pressure channel opening in the region of the membrane bed ( 112 ) opens; Positioning the separation membrane blank ( 120 ) over the membrane bed ( 112 ); Joining the separation membrane blank ( 120 ) with the diaphragm seal body ( 110 ) along a circumferential joint ( 122 ) to form a pressure mediator chamber between the Trennmembranronde and the diaphragm seal body; Umbrellas ( 126 ) of a region of the membrane bed ( 112 ) facing away surfaces of the Trennmembranronde ( 120 ), which region is an orthogonal projection of the pressure channel opening on the Trennmembranronde ( 120 ) covered; and embossing the contour of the membrane bed with the exception of the shielded area on the Trennmembranronde ( 120 ) for preparing the separation membrane ( 128 ), wherein the embossing comprises the pneumatic or hydraulic pressure impaction of the Trennmembranronde with an embossing pressure from the membrane bed side facing away from the Trennmembranronde.

The method of claim 1, wherein the shielding comprises attaching a cover member to the separator membrane blank, which in particular completely covers the region.

Method according to claim 1 or 2, wherein the attachment of the cover element takes place by means of gluing or soldering, in particular by means of a soft solder.

The method of claim 3 wherein the cover member has a greater flexural rigidity than the shielded portion of the separation membrane blank and is not plastically deformed by being beaten with the embossing pressure.

The method of claim 3 or 4 wherein attaching the cover member by means of gluing or soldering causes a seal of the shielded area against the embossing pressure.

Method according to one of claims 2 to 5 wherein the attachment of the cover member is carried out by biasing the cover member against the shielding area Trennmembranronde, whereby the shielded area is protected against the embossing pressure.

The method of claim 6, wherein biasing the cover member abuts the shielded region of the separation membrane blank at the membrane bed.

Method according to one of the preceding claims, wherein after the embossing of the admission of the separation membrane is terminated with the embossing pressure, wherein subsequently the cover member is removed.

A method according to claim 3 or any claim dependent thereon, wherein the cover member is attached to the separator membrane blank before or after joining the separator membrane blank to the diaphragm seal body.

Method according to one of claims 2 to 5 wherein the biasing of the cover member against the shielding region Trennmembranronde after joining the Trennmembranronde takes place with the diaphragm seal body.

A pressure transmitter, obtainable in particular by a method according to one of the preceding claims, comprising: a separating membrane ( 3 ; 13 ); and a diaphragm seal body ( 2 ; 12 ), wherein the separation membrane along a peripheral joint is pressure-tightly connected to the diaphragm seal body, so that between the diaphragm seal body and the separation membrane a pressure mediator chamber ( 7 ; 17 ), wherein the pressure medium body in the pressure mediator chamber has a membrane bed with a curved contour, wherein the pressure transmitter has a pressure channel which opens into a channel opening of the pressure mediator chamber, wherein the channel opening is surrounded by the membrane bed, wherein the separation membrane has a contour by means of hydraulic or pneumatic stamping of a separating membrane blank onto the membrane bed, to which the separating membrane blank is to be subjected with an embossing pressure, wherein the channel opening has such a shape that the admission of the area of the separating membrane blank, the embossing of the separating membrane blank on the membrane bed, the channel opening covering, with the embossing pressure would cause a first plastic deformation of the region having a maximum first depth (T1), characterized in that the region has no or less plastic deformation than the first plastic deformation whose depth T2 less than half, in particular less than a quarter and preferably less than one-eighth, and more preferably less than one-tenth of the first depth.

A pressure transmitter according to claim 11, wherein the embossing pressure is not less than 200 bar.

A pressure transmitter according to claim 11 or 12, wherein the embossing pressure is not more than 500 bar.

Diaphragm seal according to one of the preceding claims, wherein the channel opening has a diameter of not less than 0.5 mm, in particular not less than 0.8 mm, wherein the channel opening has a diameter of not more than 3 mm, in particular not more than 2 mm, and preferably not more than 1.5 mm.

Diaphragm seal according to one of the preceding claims, wherein the separation membrane comprises a metallic material, in particular stainless steel, wherein the separation membrane is made of a Trennmembranronde having a material thickness of not more than 150 .mu.m, in particular not more than 75 .mu.m, and preferably not more than 50 has μm.