-
Die Erfindung betrifft einen Druckmessaufnehmer zur Bestimmung eines ersten Drucks eines Mediums und einen Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung eines Differenzdrucks aus einem ersten Druck und einem zweiten Druck.
-
In der Druckmesstechnik sind Absolutdruck-, Differenzdruck- und Relativdruckmessaufnehmer bekannt. Absolutdruckmessaufnehmer bestimmen den vorherrschenden Druck eines Mediums absolut, d. h. in Bezug auf Vakuum, während Differenzmessaufnehmer die Differenz zwischen zwei unterschiedlichen Drücken des Mediums oder der Medien bestimmen. Bei Relativdruckmessaufnehmern wird der zu messende Druck des Mediums gegenüber einem Referenzdruck bestimmt, wobei der in der Umgebung des Relativdruckmessaufnehmer vorherrschende Atmosphärendruck als Referenzdruck dient. Im Folgenden werden Relativ- und Absolutdruckmessaufnehmer als Druckmessaufnehmer bezeichnet, um diese von Differenzdruckmessaufnehmern zu unterscheiden.
-
Sowohl Druckmessaufnehmer als auch Differenzdruckmessaufnehmer weisen ein druckempfindliches Messelement auf, den sogenannten Drucksensor, auf dessen erste und zweite Flächen jeweils ein Druck anliegt. Im Falle von Druckmessaufnehmers wirkt auf die ersten Fläche des Drucksensor der zu bestimmende Druck des Mediums ein, während auf der zweiten Fläche ein Absolut- oder Referenzdruck einwirkt. Im Falle von Differenzdruckmessaufnehmers liegt auf beiden Flächen jeweils ein Druck eines Mediums an. Das Messelement verbiegt sich in Abhängigkeit des vorliegenden Relativdrucks, welcher aus der Differenz zwischen den auf den beiden Flächen anliegenden Drücken gebildet wird. Diese Verbiegung wird mittels einer Elektronikeinheit in ein vom Relativdruck abhängiges elektrisches Signal umgewandelt, das dann zur weiteren Verarbeitung oder Auswertung zur Verfügung steht. Dabei wird unter anderem zwischen kapazitiven und piezoresistiven Drucksensoren unterschieden. Eine Vielzahl solcher Relativdruckmessaufnehmer wird von Firmen der Endress+Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
-
Druck- und Differenzdruckmessaufnehmer können einer Vielzahl an unterschiedlichen Medien ausgesetzt sein, wie beispielsweise Säuren und Laugen, welche das Material der Druck- und Differenzdruckmessaufnehmer unter Umständen stark beanspruchen. Auch die Umgebung der Druck- und Differenzdruckmessaufnehmer kann eine Herausforderung für das Material darstellen, wenn die Messstelle sich beispielsweise in der Nähe von Meerwasser befindet. Säure, Laugen, Meerwasser und andere korrosive Medien korrodieren die Bereiche der Druck- und Differenzdruckmessaufnehmer, welche mit den korrosiven Medien in Kontakt stehen, und verkürzen dadurch die Einsatz- bzw. Lebensdauer des jeweiligen Mesaufnehmers.
-
Edelstahl ist nur begrenzt korrosionsbeständig und daher nicht für den Kontakt mit korrosiven Medien geeignet. Enthält Edelstahl einen Anteil von mehr als 10,5% Chrom, welcher im austenitischen oder ferritischen Mischkristall des Stahls gelöst sein muss, so gilt der Stahl als rostfrei. Die Korrosionsbeständigkeit des rostfreien Stahls kann durch Zusatz weiterer Legierungsbestandteile wie Nickel oder Molybdän weiter verbessert werden, wodurch sich allerdings auch der Preis des rostfreien Stahls deutlich erhöht. Die Korrosionsbeständigkeit oder Korrosionsfestigkeit eines nichtrostenden Stahls kann mittels des PREN-Index klassifiziert werden. PREN steht dabei für Pitting Resistance Equivalent Number, was für die Beständigkeit eines Stahls gegenüber Lochfraß und Spaltkorrosion steht. Stähle mit einer PREN-Zahl von über 32 sind beispielsweise beständig gegenüber Meerwasser, was einer sehr starken korrosiven Beanspruchung entspricht.
-
Für Prozesse mit korrosiven Medien ist es also wünschenswert, dass die Druck- und Differenzdruckmessaufnehmer aus einem möglichst korrosionsbeständigen Material gefertigt sind. Nachteilig ist dabei jedoch, dass die Herstellkosten bei Verwendung eines solchen Materials deutlich höher sind als bei Verwendung von Edelstahl. Prinzipiell ist es möglich, den Druck- oder Differenzdruckmessaufnehmer nur teilweise aus einem teuren, korrosionsbeständigen Material zu fertigen und teilweise aus einem günstigen Edelstahl. Bei der Verbindung der beiden Materialien, beispielsweise mittels einer Schweißung, kommt es jedoch aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des korrosionsbeständigen Materials und des Edelstahls zu einem Hystereseeffekt im Drucksensor. Bei starken Temperaturschwankungen in der Umgebung des Druck- oder Differenzdruckmessaufnehmers kann die Schweißung zwischen den beiden Materialen sogar reißen.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Druckmessaufnehmer und einen Differenzdruckmessaufnehmer bereitzustellen, welche sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit auszeichnen und bei niedrigen Kosten fertigbar sind.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Druckmessaufnehmer nach Anspruch 1 und einen Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 15.
-
Hinsichtlich des Druckmessaufnehmers zur Bestimmung eines ersten Drucks eines Mediums wird die Aufgabe gelöst durch einen Druckmessaufnehmer, umfassend
- - ein Prozessmodul mit einem zylindrischen Grundkörper aus einem ersten Material,
- ◯ wobei in einem dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers eine druckempfindliche Prozessmembran vorgesehen ist,
- ◯ wobei der Grundkörper eine axial angeordnete Durchgangsbohrung aufweist, welche sich zum dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers hin verjüngt,
- - ein Messmodul mit einem zylindrischen Basiskörper, wobei das Prozessmodul und das Messmodul axial zueinander ausgerichtet und in einem jeweiligen Verbindungsbereich einer jeweiligen Stirnfläche des Prozessmoduls und des Messmoduls miteinander verbunden sind, wobei der Basiskörper aus einem zweiten Material gefertigt ist, welches sich von dem erstem Material unterscheidet, wobei der Basiskörper einen Drucksensor und einen stiftartigen Bereich aufweist,
- ◯ wobei der stiftartige Bereich in die Durchgangsbohrung hineinragt, derart dass ein Endbereich des stiftartigen Bereichs mit dem dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers abschließt, wobei der Endbereich des stiftartigen Bereichs mit dem dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers verbunden ist, wobei sich der stiftartige Bereich in Richtung des Endbereichs des stiftartigen Bereichs verjüngt, wobei der stiftartige Bereich eine Kapillare aufweist, welche dazu ausgestaltet ist, den ersten Druck des Mediums von der Prozessmembran an eine erste Fläche des Drucksensors zu übertragen,
- ◯ wobei der Drucksensor auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden, zweiten Fläche mit einem zweiten Druck beaufschlagt ist.
-
Erfindungsgemäß ist der Druckmessaufnehmer aus zwei Modulen aufgebaut, wobei das dem Prozess und dem Medium zugewandte Prozessmodul aus einem anderen Material gefertigt ist als das vom Prozess und vom Medium abgewandte Messmodul. Auf diese Weise ist es möglich, das Prozessmodul beispielsweise aus einem teureren Material zu fertigen und das Messmodul aus einem günstigeren und so einen preiswerten Druckmessaufnehmer zu erhalten.
-
Wie eingangs beschrieben, führt die Verwendung unterschiedlicher Materialien im Druckmessaufnehmer in der Regel zu Temperatur- und Hystereseeffekten. Erfindungsgemäß werden diese Probleme mithilfe der Verjüngungen des stiftartigen Bereichs und des Grundkörpers vermieden.
-
Der stiftartige Bereich stellt eine stiftartige Verlängerung oder einen Fortsatz des Messmoduls dar. Der stiftartige Bereich weist eine Verjüngung in Richtung des Endbereichs des stiftartigen Bereichs auf, wobei diese Verjüngung eine kontinuierliche oder eine stufenartige oder abschnittsweise ausgestaltete Verjüngung sein kann. In jedem Fall ist zumindest ein erster Durchmesser des stiftartigen Bereichs in einem zum Endbereich des stiftartigen Bereichs benachbarten Bereich größer als ein zweiter Durchmesser im Endbereich des stiftartigen Bereichs. In analoger Weise kann auch die Verjüngung der Durchgangsbohrung eine kontinuierliche oder eine stufenartige oder abschnittsweise ausgestaltete Verjüngung sein. Auch hier ist in jedem Fall ein erster Durchmesser der Durchgangsbohrung in einem zum Endbereich des Grundkörpers benachbarten Bereich größer als ein zweiter Durchmesser der Durchgangsbohrung im Endbereich des Grundkörpers.
-
Durch die Verjüngung des stiftartigen Bereichs in seinem Endbereich und der Verjüngung der Durchgangsbohrung wird bei der Verbindung des Endbereichs des stiftartigen Bereichs mit dem Endbereich des Grundkörpers erreicht, dass temperaturbedingte oder temperaturabhängige Verzugskräfte und/oder Spannungen im Bereich der Verbindung zwischen dem Endbereich des stiftartigen Bereichs und dem Endbereich des Grundkörpers von der Verbindung abgelenkt werden, so dass die Verbindung mechanisch entkoppelt wird. Insbesondere ist die Verjüngung des stiftartigen Bereichs und/oder die Verjüngung der Durchgangsbohrung derartig ausgestaltet, dass mindestens eine, insbesondere temperaturabhängige, Spannung und/oder Verzugskraft von der Verbindung zwischen dem Endbereich des stiftartigen Bereichs und dem Endbereich des Grundkörpers abgeleitet wird.
-
Die Kapillare ist insbesondere eine Druckübertragungsleitung, welche mit einer Druckübertragungsflüssigkeit befüllt ist. Die Prozessmembran ist mit dem ersten Druck des Mediums beaufschlagt. Der Drucksensor ist beispielsweise in einer Ausnehmung des Basiskörpers ausgeordnet.
-
Bevorzugterweise ist das erste Material ein korrosionsbeständiges Material. Der Grundkörper des Prozessmoduls ist damit korrosionsbeständig ausgestaltet und kann auch bei korrosiven Medien eingesetzt werden, ohne dass das Prozessmodul dadurch beeinträchtigt oder beschädigt wird. Beispielsweise hat das erste Material eine PREN-Zahl von über 32.
-
Vorteilhafterweise das zweite Material weniger korrosionsbeständig ist als das erste Material. In diesem Fall ist der Grundkörper des Prozessmoduls korrosionsbeständiger ausgestaltet als der Basiskörper des Messmoduls. Somit kann lediglich der Grundkörper aus einem teureren Material gefertigt sein und für den Basiskörper kann ein günstigeres Material gewählt werden, wodurch die Herstellungskosten des Druckmessaufnehmers gegenüber einem herkömmlichen, vollständig aus einem korrosionsbeständigen Material gefertigten Druckmessaufnehmer deutlich reduziert werden.
-
In einer Ausgestaltung ist das erste Material eine Nickellegierung. Nickellegierungen weisen in der Regel eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf und sind damit auch für den Einsatz in korrosiven Medien geeignet.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist das erste Material Hastelloy, Inconel oder Monel. Hastelloy und Inconel sind Nickelbasislegierungen, Monel ist eine Nickel-Kupfer-Legierung. Alle drei Materialien zeichnen sich durch eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit aus.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist das zweite Material ein Stahl. Da das Messmodul keinen Kontakt zum Medium aufweist, kann für den Basiskörper ein preiswerter Stahl gewählt werden.
-
In einer Weiterbildung ist der jeweilige Verbindungsbereich der Stirnfläche des Prozessmoduls und der Stirnfläche des Messmoduls ringförmig ausgestaltet.
-
In einer Ausgestaltung ist der Verbindungsbereich des Prozessmoduls und/oder der Verbindungsbereich des Messmoduls als Stufe, Absatz, Vorsprung oder Kante ausgestaltet ist, wobei der Verbindungsbereich des Prozessmoduls und der Verbindungsbereich des Messmoduls zueinander korrespondierend ausgestaltet sind.
-
Bevorzugterweise berühren sich das Prozessmodul und das Messmodul ausschließlich im jeweiligen Verbindungsbereich und zwischen dem Endbereich des stiftartigen Bereichs und dem dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers. Um den Einfluss von temperaturabhängigen Spannungen und/oder Verzugskräften zu verringern, sind in dieser Ausgestaltung nur in zwei Bereichen Kontakte zwischen dem Messmodul und dem Prozessmodul vorgesehen.
-
In einer Ausgestaltung sind das Prozessmodul und das Messmodul in dem jeweiligen Verbindungsbereich der jeweiligen Stirnfläche mittels einer ersten Schweißung verbunden, wobei der Endbereich des stiftartigen Bereichs mit dem dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers mittels einer zweiten Schweißung verbunden ist.
-
Vorteilhafterweise ist innerhalb der Kapillare ein Stift angeordnet, welcher derart ausgestaltet ist, dass der Stift zusammen mit der Kapillare als Zündungsdurchschlagssperre wirkt. Ein in einem Endbereich des Stifts auftretende Explosion wird durch den Stift in Zusammenwirkung mit der Kapillare aufgehalten und kann sich nicht über den Stift hinweg ausbreiten. Insbesondere liegen nur schmale Spalte zwischen einer Wandung der Kapillare und einer Außenwandung des Stifts vor. Dadurch wird als zusätzlicher Effekt das Volumen der Druckübertragungsflüssigkeit in der Kapillare reduziert, welches sich lediglich in den Spalten aufhalten kann.
-
In einer Weiterbildung weist der Grundkörper des Prozessmoduls einen Anschlussbereich für eine Verbindung mit einem Prozessanschluss auf.
-
In einer Ausgestaltung ist der Drucksensor mittels eines elektrisch isolierend ausgestalteten Durchführungselements von zumindest einer Elektronikeinheit getrennt, welches in eine Ausnehmung des Basiskörpers eingebracht ist. Das Durchführungselement dient zur Durchführung von elektrischen Kabeln, welche zwischen der zumindest einen Elektronikeinheit und dem Drucksensor verlaufen. Das Durchführungselement ist insbesondere aus demselben Material wie der Basiskörper gefertigt, um einen identischen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erhalten. Wird das Durchführungselement mit dem Basiskörper verschweißt, treten andernfalls temperaturbedingte Spannungen und/oder Verzugskräfte im Bereich der Schweißung auf, die sich negativ auf den Drucksensor, beispielsweise in Form von Hystereseeffekten, niederschlagen können.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Druck ein Absolutdruck oder ein Referenzdruck, wobei im Falle des Referenzdrucks der Basiskörper eine Referenzluftbohrung aufweist, welche dazu ausgestaltet ist, den Referenzdruck durch den Basiskörper zur zweiten Fläche des Drucksensor zu führen.
-
Hinsichtlich des Differenzdruckmessaufnehmers zur Bestimmung eines Differenzdrucks aus einem ersten Druck und einem zweiten Druck wird die Aufgabe gelöst durch einen Differenzdruckmessaufnehmer, umfassend
- - zwei Prozessmodule mit je einem zylindrischen Grundkörper aus einem ersten Material,
- ◯ wobei jeweils in einem dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers eine druckempfindliche Prozessmembran vorgesehen ist, wobei die erste Prozessmembran mit dem ersten Druck und die zweite Prozessmembran mit dem zweiten Druck beaufschlagt ist,
- ◯ wobei der Grundkörper jeweils eine axial angeordnete Durchgangsbohrung aufweist, welche sich zum dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers hin verjüngt,
- - ein Messmodul mit einem zylindrischen Basiskörper, wobei die beiden Prozessmodule jeweils axial zum Messmodul ausgerichtet und in einem jeweiligen Verbindungsbereich einer jeweiligen Stirnfläche des jeweiligen Prozessmoduls und einer jeweiligen Stirnfläche des Messmoduls miteinander verbunden sind, wobei der Basiskörper aus einem zweiten Material gefertigt ist, welches sich von dem erstem Material unterscheidet, wobei der Basiskörper einen Drucksensor und zwei stiftartige Bereiche aufweist,
- ◯ wobei die zwei stiftartigen Bereiche jeweils in die Durchgangsbohrung des jeweiligen Grundkörpers hineinragen, derart dass jeweils ein Endbereich des stiftartigen Bereichs mit dem jeweiligen dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers abschließt, wobei der jeweilige Endbereich des stiftartigen Bereichs mit dem jeweiligen dem Medium zugewandten Endbereich des Grundkörpers verbunden ist, wobei sich die zwei stiftartigen Bereiche in Richtung ihres jeweiligen Endbereichs verjüngen, wobei die zwei stiftartigen Bereiche eine erste Kapillare und eine zweite Kapillare aufweisen, wobei die erste Kapillare dazu ausgestaltet ist, den ersten Druck von der ersten Prozessmembran an eine erste Fläche des Drucksensors zu übertragen, und wobei die zweite Kapillare dazu ausgestaltet ist, den zweiten Druck von der zweiten Prozessmembran an eine der ersten Fläche gegenüberliegenden, zweite Fläche des Drucksensors zu übertragen.
-
Die Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers gelten in analoger Weise auch für den erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmer.
-
Der erfindungsgemäße Differenzdruckmessaufnehmer bestimmt einen Differenzdruck aus einem ersten Druck und einem zweiten Druck, so dass zwei Prozessmembranen, die erste und die zweite Prozessmembran, und folglich zwei Prozessmodule benötigt werden. Das Messmodul ist mit beiden Prozessmodulen verbunden und kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein.
-
In analoger Weise zum erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmer wird auch beim erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmer durch den Einsatz unterschiedlicher Materialien für den Grundkörper der Prozessmodule und dem Basiskörper des Messmoduls erreicht, welche beispielsweise unterschiedlich teuer sind, dass der Differenzdruckmessaufnehmer preiswert herstellbar ist. Temperaturabhängige Spannungen und/oder Verzugskräfte, welche aus der Verbindung der beiden unterschiedlichen Materialen entstehen können, werden durch die Verjüngung des stiftartigen Bereichs in Zusammenhang mit der Verjüngung der Durchgangsbohrung vermieden.
-
Der stiftartigen Bereiche stellen eine stiftartige Verlängerung oder einen Fortsatz des Messmoduls dar. Die Verjüngung des stiftartigen Bereichs und/oder die Verjüngung der Durchgangsbohrung kann eine kontinuierliche oder eine stufenartige oder abschnittsweise ausgestaltete Verjüngung sein. Dabei ist zumindest ein erster Durchmesser des stiftartigen Bereichs in einem zum Endbereich des stiftartigen Bereichs benachbarter Bereich größer als ein zweiter Durchmesser im Endbereich des stiftartigen Bereichs. Auch ist ein erster Durchmesser der Durchgangsbohrung in einem zum Endbereich des Grundkörpers benachbarten Bereich größer als ein zweiter Durchmesser der Durchgangsbohrung im Endbereich des Grundkörpers.
-
Im Weiteren wird die vorliegende Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren 1-2 näher erläutert. Sie zeigen:
- 1: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers.
- 2: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers.
-
Für gleiche oder entsprechende Teile des Druckmessaufnehmers 1 und des Differenzdruckmessaufnehmers 19 werden sofern möglich dieselben Bezugszeichen verwendet.
-
In 1 ist eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers 1 zum Bestimmen eines ersten Drucks p1 eines Mediums 2 gezeigt. Der Druckmessaufnehmer 1 umfasst ein Prozessmodul 3 mit einem zylindrischen Grundkörper 4 aus einem ersten Material und ein Messmodul 7 mit einem zylindrischen Basiskörper 8 aus einem zweiten Material. Das erste Material unterscheidet sich vom zweiten Material. Insbesondere ist das erste Material ein korrosionsbeständiges Material. Beispielsweise ist das zweite Material weniger korrosionsbeständig als das erste Material. Das erste Material kann eine Nickellegierung sein oder z.B. Hastelloy, Inconel oder Monel. Das zweite Material ist beispielsweise Stahl.
-
Der Basiskörper 8 weist einen Drucksensor 10 mit einer ersten Fläche 10a und einer der ersten Fläche 10a gegenüberliegenden, zweiten Fläche 10b auf, sowie einen stiftartigen Bereich 11. Das Prozessmodul 3 ist prozessseitig angeordnet und weist im dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4 eine druckempfindliche Prozessmembran 5 auf, welche mit dem ersten Druck p1 des Mediums 2 beaufschlagt ist. Der Grundkörper 4 weist zusätzlich eine axial angeordnete Durchgangsbohrung 6 auf, welche sich zum dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4 verjüngt. Optional weist der Grundkörper 4 einen Anschlussbereich 15 für eine Verbindung mit einem Prozessanschluss (nicht gezeigt) auf. Der zweite Druck p2 kann ein Absolutdruck oder ein Referenzdruck sein, im 1 gezeigten Beispiel ist der zweite Druck p2 ein Referenzdruck, welcher der zweiten Fläche 10b des Drucksensors 10 mittels einer dafür ausgestalteten Referenzluftbohrung 18 im Basiskörper 8 zugeführt wird.
-
Das Prozessmodul 3 und das Messmodul 7 sind axial zueinander ausgerichtet. Dabei ragt der stiftartige Bereich 11 in die Durchgangbohrung 6 hinein, so dass der Endbereich 11a des stiftartigen Bereichs 11 mit dem dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4 abschließt. Der stiftartige Bereich 11 verjüngt sich in Richtung des Endbereichs 11a des stiftartigen Bereichs. Das Prozessmodul 3 und das Messmodul 7 sind an mindestens zwei Stellen miteinander verbunden. Zum einen ist eine Stirnfläche 3a des Prozessmoduls 3 mit einer Stirnfläche 7a des Messmoduls 7 in einem jeweiligen Verbindungsbereich 9a,9b verbunden. Der Verbindungsbereich 9a des Prozessmoduls 3 sowie der Verbindungsbereich 9b des Messmoduls 7 sind beispielsweise ringförmig ausgestaltet und mittels einer ersten Schweißung 13a miteinander verschweißt. Zum anderen ist der Endbereich 11a des stiftartigen Bereichs 11 mit dem dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4 verbunden, beispielsweise mittels einer zweiten Schweißung 13b. In einer bevorzugten Ausgestaltung berühren sich das Prozessmodul 3 und das Messmodul 7 lediglich in ihren jeweiligen Verbindungsbereichen 9a,9b und zwischen dem Endbereich 11a des stiftartigen Bereichs 11 und dem dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4. Im Beispiel der 1 ist der Verbindungsbereich 9a des Prozessmoduls 3 korrespondierend zum Verbindungsbereich 9b des Messmoduls 7 ausgestaltet. Beispielsweise ist der Verbindungsbereich 9a des Prozessmoduls 3 und/oder der Verbindungsbereich 9b des Messmoduls 7 eine Kante, ein Absatz, ein Vorsprung oder eine Stufe.
-
Der stiftartige Bereich 11 weist eine Kapillare 12 auf, welche dazu ausgestaltet ist, den ersten Druck p1 des Mediums 2 von der Prozessmembran 5 an die erste Fläche 10a des Drucksensors 10 zu übertragen. Innerhalb der Kapillare 12 kann ein optionaler Stift 14 angeordnet sein, welcher derart ausgestaltet ist, dass der Stift 14 zusammen mit der Kapillare 12 als Zündungsdurchschlagssperre wirkt. Es kann zudem ein elektrisch isolierend ausgestaltetes Durchführungselement 16 vorgesehen sein, welches den Drucksensor 10 von zumindest einer Elektronikeinheit 17 trennt. Sowohl der Drucksensor 10 als auch das Durchführungselement 16 und die zumindest einen Elektronikeinheit 17 sind im Beispiel der 1 in einer Ausnehmung 8a des Basiskörpers 8 eingebracht. Das Durchführungselement 16 ist bevorzugt aus demselben Material wie der Basiskörper gefertigt, um temperaturabhängige Spannungen und/oder Verzugskräfte beim Verbinden des Durchführungselements 16 mit dem Basiskörper 8 zu vermeiden. Zudem kann ein Ausrichtungselement 20, z.B. in Form eines Stifts, angeordnet sein, welches für eine vorgegebene Ausrichtung des Durchführungselement 16 relativ zum Basiskörper 8 sorgt.
-
In 2 ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers 19 zur Bestimmung eines Differenzdrucks aus einem ersten Druck p1 und einem zweiten Druck p2 gezeigt. Da sowohl der erste Druck p1 als auch der zweite Druck p2 aus einem Medium 2 stammen, weist der Differenzdruckmessaufnehmer zwei Prozessmodule 3 mit je einem zylindrischen Grundkörper 4 aus einem ersten Material auf. In jeweils einem dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a der beiden Grundkörper 4 ist eine druckempfindliche Prozessmembran 5a,5b angeordnet. Dabei ist die erste Prozessmembran 5a mit dem ersten Druck p1 und die zweite Prozessmembran 5b mit dem zweiten Druck p2 beaufschlagt. Die beiden Grundkörper 4 weisen jeweils eine axial angeordnete Durchgangsbohrung 6 auf, welche sich zum dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4 hin verjüngt.
-
Der Differenzdruckmessaufnehmer 19 weist zudem ein Messmodul 7 mit einem zylindrischen Basiskörper 8 auf, welches in 2 zwischen den beiden Prozessmodulen 3 angeordnet ist. Die beiden Prozessmodule 3 sind dabei in einer gemeinsamen Achse ausgerichtet, sie könnten aber auch koplanar angeordnet sein, so dass die Anordnung des Messmoduls 7 entsprechend zu ändern wäre. Der Basiskörper 8 ist aus einem vom ersten Material unterschiedlichen, zweiten Material gefertigt und weist zwei stiftartige Bereiche 11 und einen Drucksensor 10 mit einer ersten Fläche 10a und einer der ersten Fläche 10a gegenüberliegenden, zweiten Fläche 10b auf. Die beiden stiftartigen Bereiche 11 verjüngen sich in Richtung ihres jeweiligen Endbereiches 11a.
-
Beide Prozessmodule 3 sind jeweils axial zum Messmodul 7 ausgerichtet, wobei die beiden stiftartigen Bereiche 11 des Basiskörpers 8 jeweils in die Durchgangsbohrung 6 des jeweiligen Grundkörpers 4 hineinragen, derart dass jeweils ein Endbereich 11a des stiftartigen Bereichs 11 mit dem jeweiligen dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4 abschließt. Dabei ist der jeweilige Endbereich 11a des stiftartigen Bereichs 11 mit dem jeweiligen dem Medium 2 zugewandten Endbereich 4a des Grundkörpers 4 verbunden. Zusätzlich ist eine jeweilige Stirnfläche 3a der beiden Prozessmodule 3 mit einer jeweiligen Stirnfläche 7a des Messmoduls in einem jeweiligen Verbindungsbereich 9a,9b verbunden.
-
Die beiden stiftartigen Bereichs 11 weisen eine erste Kapillare 12a und eine zweite Kapillare 12b auf. Die erste Kapillare 12a ist dazu ausgestaltet, den ersten Druck p1 von der ersten Prozessmembran 5a an eine erste Fläche 10a des Drucksensors 10 zu übertragen. Die zweite Kapillare 12b ist dazu ausgestaltet, den zweiten Druck p2 von der zweiten Prozessmembran 5b an eine der ersten Fläche 10a gegenüberliegenden, zweite Fläche 10b des Drucksensors 10 zu übertragen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Druckmessaufnehmer
- 2
- Medium
- 3
- Prozessmodul
- 3a
- Stirnfläche des Prozessmoduls
- 4
- Grundkörper
- 4a
- Endbereich des Grundkörpers
- 5
- Prozessmembran
- 5a
- erste Prozessmembran
- 5b
- zweite Prozessmembran
- 6
- Durchgangsbohrung
- 7
- Messmodul
- 7a
- Stirnfläche des Messmoduls
- 8
- Basiskörper
- 8a
- Ausnehmung des Basiskörpers
- 9a
- Verbindungsbereich des Prozessmoduls
- 9b
- Verbindungsbereich des Messmoduls
- 10
- Drucksensor
- 10a
- erste Fläche
- 10b
- zweite Fläche
- 11
- stiftartiger Bereich
- 11 a
- Endbereich des stiftartigen Bereichs
- 12
- Kapillare
- 13a
- erste Schweißung
- 13b
- zweite Schweißung
- 14
- Stift
- 15
- Anschlussbereich
- 16
- Durchführungselement
- 17
- Elektronikeinheit
- 18
- Referenzluftbohrung
- 19
- Differenzdruckmessaufnehmer
- 20
- Ausrichtungselement