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WO2022128402A1 - Druckmessaufnehmer zur bestimmung eines relativdrucks - Google Patents

Druckmessaufnehmer zur bestimmung eines relativdrucks Download PDF

Info

Publication number
WO2022128402A1
WO2022128402A1 PCT/EP2021/083101 EP2021083101W WO2022128402A1 WO 2022128402 A1 WO2022128402 A1 WO 2022128402A1 EP 2021083101 W EP2021083101 W EP 2021083101W WO 2022128402 A1 WO2022128402 A1 WO 2022128402A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
converter chamber
measuring
pressure sensor
sensor according
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/083101
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kristine Bedner
Thomas Uehlin
Alexander Beck
Michael Noack
Florian Gutmann
Original Assignee
Endress+Hauser SE+Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102020133407.9A external-priority patent/DE102020133407A1/de
Priority claimed from DE102021113923.6A external-priority patent/DE102021113923A1/de
Application filed by Endress+Hauser SE+Co. KG filed Critical Endress+Hauser SE+Co. KG
Publication of WO2022128402A1 publication Critical patent/WO2022128402A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection

Definitions

  • Pressure sensor for determining a relative pressure
  • the invention relates to a pressure sensor for determining a relative pressure.
  • a relative pressure sensor the pressure prevailing in a medium is measured relative to a relative pressure.
  • the relative pressure is usually the air pressure of the atmosphere prevailing in the vicinity of the pressure sensor.
  • the pressure can also be measured against an absolute value of the pressure, e.g. against a vacuum.
  • a pressure to be measured is absolute, i. H. recorded as a pressure difference versus vacuum.
  • a pressure to be measured is determined in the form of a pressure difference compared to a reference pressure - in many applications this is the atmospheric pressure at the place of use.
  • a pressure to be measured is referred to a fixed reference pressure
  • the vacuum pressure in the case of relative pressure measuring arrangements, a pressure to be measured is referred to a variable reference pressure, e.g. B. the ambient pressure recorded.
  • differential pressure sensors have become known which, for example, record the difference between two process pressures. Differential pressure sensors are used, for example, in tanks to measure fill levels or in pipelines to measure flow. It is also known to additionally determine the absolute pressure, e.g. with a differential pressure sensor, in order to be able to compensate for measurement errors due to the static pressure.
  • a large number of different pressure sensors are offered and sold by the applicant, e.g. under the designation CERABAR or DELTABAR.
  • the pressure and gas-tight separation of the two hydraulic paths is critical in the known designs of pressure sensors: in the case of the differential pressure sensor, the high-pressure side (plus side) must be separated from the low-pressure side (minus side) in a gas-tight and/or pressure-tight manner. In the case of a relative pressure sensor or absolute pressure sensor, a gas and pressure-tight separation of the measurement pressure side and relative pressure side or measurement pressure side and absolute pressure side/vacuum is also required.
  • the invention is based on the object of proposing a simply manufactured relative or absolute pressure sensor.
  • the object is achieved by a pressure sensor for determining a relative pressure or absolute pressure with a measuring mechanism and a converter chamber, with a separating membrane being provided in direct or indirect contact with the medium on or in an end region of the base body of the measuring mechanism facing the process.
  • the transducer chamber is located in the area of the pressure transducer that is remote from the process.
  • a pressure measurement cell with at least one pressure-sensitive measurement element with a first pressure application surface and a second pressure application surface is arranged in the converter chamber, the first pressure application surface and the second pressure application surface of the pressure-sensitive measurement element being arranged one behind the other relative to the longitudinal axis of the pressure sensor.
  • the pressure of the medium, which is applied to the separating membrane, is transmitted via a first hydraulic path to the first pressure application surface of the pressure-sensitive measuring element.
  • a second hydraulic path carries the relative pressure, for example the air pressure prevailing in the ambient atmosphere at the measuring location, or the absolute pressure to the second pressure-loading surface of the pressure-sensitive measuring element.
  • An outer surface of the converter chamber is connected in a pressure-tight and/or gas-tight manner to a corresponding surface of the measuring mechanism via a circumferential weld seam, with the welding beam for connecting the converter chamber and measuring mechanism being guided essentially transversely through at least one of the two hydraulic paths, so that the weld seam extends to both sides of the at least one hydraulic path.
  • the relative pressure sensor With the relative pressure sensor according to the invention, it is possible to connect the measuring mechanism and the converter chamber to one another in a pressure-tight and gas-tight manner with a single circumferential weld seam.
  • a beam welding process it is possible to weld through a hydraulic path without closing it. If necessary, the meeting sections of the hydraulic path can be widened in the border areas. For example, an expansion in the form of an appropriately dimensioned stepped bore is possible.
  • chamfers can be provided, which serve to accommodate excess weld metal.
  • the energy or the power of the welding beam is matched to the welding depth required for the weld seam.
  • the energy or power of the welding beam is varied over the depth of the weld.
  • the energy supply can be reduced, particularly in the area of the hydraulic path.
  • the energy or power of the welding beam is coordinated in such a way that the inside diameter of the hydraulic path or the capillary bore has essentially the same inside diameter as the rest of the hydraulic path or the rest of the capillary bore, even in the area of the weld seam on both sides .
  • that is after the welding process Provide the existing opening of the capillary bores in the connection area in such a way that hydraulic pressure transmission can take place.
  • the converter chamber is integrated into the base body of the measuring mechanism, i.e. in particular inserted into a corresponding recess in the measuring mechanism, or the converter chamber is attached to the area of the measuring mechanism facing away from the process.
  • the base body of the measuring mechanism is preferably designed as a process connection.
  • the process connection is connected to a housing adapter in a gas-tight and pressure-tight manner.
  • the circumferential weld seam for connecting the two components is guided axially—preferably from above—when the converter chamber is integrated into the measuring mechanism.
  • the circumferential weld seam is guided radially to connect the two components.
  • This configuration is preferably used when the converter chamber is placed on the measuring mechanism.
  • the diameters of the converter chamber and measuring mechanism must be adjusted or adapted to one another at the connection point.
  • Which welding seam is used depends on the design of the converter chamber and measuring mechanism and the connection of the hydraulic paths to the pressure measuring cell or to the pressure-sensitive measuring element. There is preferably a maximum of one penetration welding per hydraulic path transverse to the orientation of the hydraulic path. If it is necessary to weld through both hydraulic paths, the hydraulic paths are preferably oriented in such a way that the welding through can take place in one welding process.
  • an embodiment of the relative pressure sensor according to the invention provides that a recess for the converter chamber is provided in the area of the measuring unit facing away from the process.
  • the measuring unit with the corresponding capillary bores itself is advantageously in one piece, that is to say it is designed monolithically. Only the separating membrane is welded in or on the end area of the measuring unit facing the process. The pressure from the separating membrane is hydraulically conducted via a capillary borehole to the first pressure application surface of the pressure-sensitive measuring element facing the measuring mechanism. The relative pressure is conducted via a second capillary hole to the second pressure application surface facing away from the measuring mechanism.
  • a peripheral axial weld seam runs between corresponding lateral outer surfaces of the converter chamber and the recess in the measuring unit.
  • a beam welding process is used, in which the welding beam is directed axially from above in the (radial) Area of adjacent capillary bores of the second hydraulic path is passed through the capillary bores without closing them.
  • a weldable and possibly isolating cap is preferably provided, which covers the first pressure-impacting surface of the pressure-sensitive measuring element of the pressure-measuring cell toward the measuring unit.
  • the hydraulic path to the first pressurizing surface is preferably through the cap.
  • the cap consists of a ceramic disk coated with a weldable material. The converter chamber and cap are joined together in a separate welding process.
  • the two hydraulic paths to the two pressure application surfaces of the pressure-sensitive measuring element are guided past the converter chamber at the side and into the converter chamber.
  • the beam welding of the converter chamber to the measuring mechanism is then carried out via a radially circumferential weld seam at the height of the weldable cap.
  • the weld depth is dimensioned in such a way that the weld seam extends to both sides of the adjacent capillary bores of the measuring mechanism and converter chamber. In this configuration, welding is therefore carried out through two capillary bores without closing them.
  • the second hydraulic path runs laterally past the pressure measuring cell through the base body of the converter chamber and then into the converter chamber to the second pressure application surface.
  • the radially guided welding beam is used to weld only through the second hydraulic path.
  • the converter chamber is placed on the measuring unit or attached to the end area facing away from the process.
  • the measuring unit is tapered in the area of the contact surface to the converter chamber in such a way that the contact surfaces of the converter chamber and the measuring unit neck have essentially the same dimensions.
  • the pressure measuring cell is indented in the base body of the converter chamber.
  • the radial weld seam runs below the pressure measuring cell and on both sides of the adjacent capillary bores of the second hydraulic path, which is guided through the base body of the measuring mechanism and the base body of the converter chamber.
  • the pressure measuring cell has moved out of the main body of the converter chamber in the direction of the process.
  • the radial weld seam is preferably at the level of the outer surface of the pressure measuring cell facing away from the process and on both sides of the adjacent capillary bores of the second hydraulic path, which runs through the base body of the measuring mechanism and the base body of the converter chamber.
  • a further development of the pressure sensor according to the invention provides that at least one opening for supplying the relative pressure via the second hydraulic path is provided in the side wall of the measuring unit or the process connection.
  • the reference or relative pressure supply takes place via two openings that are preferably diametrically opposite one another.
  • the relative pressure is transmitted via the openings via the second hydraulic path to the second pressure application surface of the pressure-sensitive measuring element.
  • An additional configuration proposes that the at least one opening is closed by an air-permeable and moisture-impermeable membrane. Due to the supply of reference air from the environment at the measuring point of the pressure sensor, the reference air may contain moisture.
  • Relative pressure sensors have the problem that moisture can penetrate into the pressure measuring chamber with the gas, usually air, that reaches the pressure measuring cell through the reference pressure supply. Condensate forms when the temperature falls below the dew point inside the pressure measuring cell. To prevent this, the outlet opening of the reference air hole is sealed with an open-pored, hydrophobic plug of material or a membrane. This prevents contaminating particles from getting inside the housing and thus from reaching the pressure-sensitive measuring element. Splash and/or condensation water is/is repelled and water droplets are not sucked into the interior of the pressure sensor.
  • the membrane is designed in such a way that it causes a climatic separation of the reference air duct. A second reference air connection can optionally be provided. This ensures that the climatic separation is independent of the installation position of the pressure sensor.
  • Fig. 1a a reduced representation of Fig. 1, 1 b: a longitudinal section through a first embodiment of the pressure sensor according to the invention with the converter chamber attached to the measuring mechanism,
  • Fig. 2b the embodiment shown in Fig. 2a with the converter chamber attached to the measuring mechanism
  • Fig. 2c the embodiment shown in Fig. 2a with the converter chamber attached to the measuring mechanism in a variant that differs from Fig. 2b,
  • FIG. 2d the configuration shown in FIG. 2a with the converter chamber attached to the measuring mechanism in a variant that differs from FIGS. 2b and 2c.
  • a first embodiment of the pressure measurement transducer 1 can be seen in FIG.
  • the pressure sensor 1 is used to determine the relative pressure.
  • the main components of the pressure sensor 1 are the one-piece base body 5 of the measuring mechanism 2, on or in the end region of which faces the process there is a separating membrane 4 which is in direct or indirect contact with the medium, and the converter chamber 3.
  • the converter chamber 3 is in front Process remote area of the pressure sensor 1 arranged. It contains the pressure measuring cell 12 with at least one pressure-sensitive measuring element 13 with a first pressure-loading surface 13a and a second pressure-loading surface 13b.
  • the first pressure application surface 13a and the second pressure application surface 13b of the pressure-sensitive measuring element 13 are arranged one behind the other relative to the longitudinal axis L of the pressure sensor 1 .
  • the pressure measuring cell 12 is embedded in a filling body 25 .
  • the pressure p to be measured is transmitted via a first hydraulic path 7 from the separating membrane 4 to the first pressure application surface 13a of the pressure-sensitive measuring element 13 .
  • the second hydraulic path 8 in the case shown a diametral reference air path 8 with a reference air access 11 on each side in the end area, the relative pressure pR, usually the air or atmospheric pressure in the vicinity of the pressure sensor 1, is transmitted to the second pressure application surface 13b of the pressure-sensitive measuring element 13.
  • two diametral reference air paths 8, preferably offset by 180°, can also be provided.
  • At least a partial area of the outer surface or the lateral surface of the converter chamber 3 is connected in a pressure-tight and gas-tight manner to a corresponding surface of the measuring mechanism 2 via a circumferential weld seam 17 .
  • the welding beam for connecting the converter chamber 3 and the measuring unit 2 is guided axially from above and essentially transversely through the two adjoining hydraulic paths 8a, 8b, so that the weld seam 17 extends on both sides of the two hydraulic paths 8a, 8b. If there are two diametrical reference air paths 8, welding must be carried out through two further capillary bores.
  • the aforementioned configurations serve to ensure reliable ventilation; on the other hand, they allow the pressure sensor 1 to be installed in any position.
  • the hydraulic paths 8a, 8b designed as capillary bores can be widened in the boundary area of the converter chamber 3 and the measuring unit 2.
  • the through-welding takes place via widened capillary bores or stepped bores 19 in the end regions of the capillary bores.
  • the welding beam is guided through the widenings or the stepped bores 19 for the connection.
  • Exd separators 18 are installed in the hydraulic paths 7, 8a. These Exd separators 18 can be used when the pressure sensor 1 carries out measurements in the potentially explosive area.
  • FIGS. 1b, 1c and 1d differ in the arrangement of the converter chamber 3 relative to the measuring mechanism 2.
  • the converter chamber 3 is integrated into the measuring mechanism 2 in FIG. 1 and 1a is, the converter chamber 3 is attached to the measuring unit 2 here.
  • the converter chamber 3 sits on a corresponding narrowing of the base body 5 of the measuring mechanism 2.
  • the pressure measuring cell 13 is protected from the process by a cap 23.
  • the first hydraulic path 7 leads from the pressure chamber 10, which is arranged behind the separating diaphragm 4, laterally through the base body 5 of the measuring mechanism 2 and the base body 6 of the converter chamber 3 to the first pressure application surface 13a. While at that shown in Fig. 1 or Fig.
  • the diametrical second hydraulic path 8 extends radially on both sides of the converter chamber 3, the at least one reference air path 8 with the reference air inlets 11 is below the converter chamber 3.
  • the reference air path 8a is laterally through the base body 5 of the measuring mechanism 2 and the converter chamber 3 to the second pressurizing surface 13b out. The welding through both paths 7, 8 takes place via a radially guided welding beam.
  • the pressure measuring cell 12 is inserted into the converter chamber 3 .
  • the first hydraulic path 7 runs axially through the base bodies 5, 6 of the measuring mechanism 2 and the converter chamber 3 and ends on the first pressure-exerting surface 13a.
  • the gas-tight and pressure-tight connection takes place via a radially guided welding beam in the area of the end face of the converter chamber 3 facing the measuring unit 2 . It is welded through the reference air path 8 .
  • the pressure measuring cell 12 has moved out of the converter chamber 3 in the direction of the process.
  • the first hydraulic path 7 runs axially through the base bodies 5, 6 of the measuring mechanism 2 and the converter chamber 3 and ends on the first pressure-exerting surface 13a.
  • the gas-tight and pressure-tight connection takes place via a radially guided welding beam in the area of the end face of the converter chamber 3 facing the measuring mechanism 2, which lies above the pressure measuring cell 12, which is disengaged in the direction of the measuring mechanism 2.
  • the weld is pressure-bearing.
  • FIG. 2a The configuration shown in FIG. 2a largely corresponds to the configuration shown in FIG. 1 or FIG. 1a, but here there is only one hydraulic path 8 for supplying the reference pressure.
  • the reference air access 11 is closed off by a membrane 26 on the lateral surface of the measuring mechanism 2 .
  • the membrane 26 prevents moisture from reaching the pressure measuring cell 12 .
  • the second hydraulic path 8 leads to the second pressurizing surface 13b.
  • FIGS. 2b and 2c the pressure measuring cell 12 has moved out of the converter chamber 3 in the direction of the measuring unit 2 .
  • a radial welding process is used to weld through both hydraulic paths 7, 8 without closing them.
  • overload protection is provided.
  • the first hydraulic path 7 is led to the second pressurizing surface 13b, while the second reference air hydraulic path 8 is led to the first pressurizing surface 13a.
  • the filling bores 14 for the transmission liquid 16 and the corresponding closure element 15 are also sketched in the figures.
  • FIG. 2d the pressure measuring cell 12 has moved into the converter chamber 3.
  • FIG. The radial welding takes place through the—first diametrically and then—axially running reference air path 8 .
  • Shown here is a variant with a non-round membrane 26 to cover a reference air access 11 or several reference air accesses 11.
  • the membrane 26 is elongated and winds around the assembly or the measuring unit 2, preferably in the same way as a nameplate Cover reference air inlets 11. This can be clearly seen in the cross section D through the measuring unit 2. With this configuration, an effective, larger membrane can be implemented, as a result of which the influence of the ambient temperature is reduced. Alternatively, a thicker, more robust membrane 26 can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckmessaufnehmer (1) zur Bestimmung eines Relativdrucks mit einem Messwerk (2) und einer Wandlerkammer (3), wobei an oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Grundkörpers (5) des Messwerks (2) eine mit dem Medium direkt oder indirekt in Kontakt stehende Trennmembrane (4) vorgesehen ist, wobei die Wandlerkammer (3) im vom Prozess abgewandten Bereich des Drucksmessaufnehmers (1) angeordnet ist, wobei sich in der Wandlerkammer (3) eine Druckmesszelle (12) mit zumindest einem drucksensitiven Messelement (13) mit einer ersten Druckbeaufschlagungsfläche (13a) und einer zweiten Druckbeaufschlagungsfläche (13b) befindet, wobei die erste Druckbeaufschlagungsfläche (13a) und die zweite Druckbeaufschlagungsfläche (13b) des drucksensitiven Messelements (13) relativ zur Längsachse (L) des Druckmessaufnehmers (1) hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei ein erster hydraulischer Pfad (7) vorgesehen ist, über den der Druck (p) von der Trennmembrane (4) zu der ersten Druckbeaufschlagungsfläche (13a) des drucksensitiven Messelements (13) übertragen wird, und wobei ein zweiter hydraulischer Pfad (8) vorgesehen ist, über den ein Relativdruck (pR), der bevorzugt dem in der Umgebungsatmosphäre am Messort herrschenden Luftdruck entspricht, zu der zweiten Druckbeaufschlagungsfläche (13b) des drucksensitiven Messelements (13) übertragen wird, wobei eine Außenfläche der Wandlerkammer (3) druck- und gasdicht mit einer korrespondierenden Fläche des Messwerks über eine umlaufende Schweißnaht (17) verbunden ist, wobei der Schweißstrahl zum Verbinden von Wandlerkammer (3) und Messwerk (2) im Wesentlichen quer durch zumindest einen der beiden hydraulischen Pfade (7, 8) geführt ist, so dass sich die Schweißnaht (17) zu beiden Seiten des zumindest einen hydraulischen Pfades (7, 8) erstreckt.

Description

Druckmessaufnehmer zur Bestimmung eines Relativdrucks
Die Erfindung betrifft einen Druckmessaufnehmer zur Bestimmung eines Relativdrucks. Bei einem Relativdrucksensor wird der in einem Medium herrschende Druck relativ zu einem Relativdruck gemessen. Üblicherweise handelt es sich bei dem Relativdruck um den in der Umgebung des Druckmessaufnehmers herrschenden Luftdruck der Atmosphäre. Alternativ kann aber z.B. auch der Druck gegen einen Absolutwert des Druckes, z.B. gegen Vakuum gemessen werden.
In der Automatisierungstechnik kommen unterschiedliche Ausgestaltungen von Drucksensoren in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz. Bei Absolutdrucksensoren wird ein zu messender Druck absolut, d. h. als ein Druckunterschied gegenüber dem Vakuum erfasst. Mit einem Relativdruckmessaufnehmer wird ein zu messender Druck in Form eines Druckunterschiedes gegenüber einem Referenzdruck bestimmt - bei vielen Anwendungen ist dies der Atmosphärendruck am Einsatzort. Es wird also bei Absolutdruckmessanordnungen ein zu messender Druck bezogen auf einen festen Bezugsdruck, den Vakuumdruck, und bei Relativdruckmessanordnungen ein zu messender Druck bezogen auf einen variablen Bezugsdruck, z. B. den Umgebungsdruck, erfasst.
Weiterhin sind Differenzdrucksensoren bekannt geworden, die z.B. die Differenz zwischen zwei Prozessdrücken erfassen. Differenzdruckmessaufnehmer kommen beispielsweise in Tanks zur Füllstandsmessung oder in Rohrleitungen zur Durchflussmessung zum Einsatz. Auch ist es bekannt, bei z.B. einem Differenzdrucksensor zusätzlich den Absolutdruck zu bestimmen, um Messfehler aufgrund des statischen Drucks kompensieren zu können. Eine Vielzahl unterschiedlicher Drucksensoren wird von der Anmelderin z.B. unter der Bezeichnung CERABAR oder DELTABAR angeboten und vertrieben.
Kritisch bei den bekannten Ausgestaltungen von Druckmessaufnehmern ist die druck- und gasdichte Trennung der beiden hydraulischen Pfade: im Falle des Differenzdrucksensors muss die Hochdruckseite (Plusseite) von der Niederdruckseite (Minusseite) gas- und/oder druckdicht getrennt werden. Bei einem Relativdrucksensor bzw. Absolutdrucksensor ist gleichfalls eine gas- und druckdichte Trennung von Messdruckseite und Relativdruckseite bzw. Messdruckseite und Absolutdruckseite/Vakuum erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach gefertigten Relativ- oder Absolutdruckmessaufnehmer vorzuschlagen. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Druckmessaufnehmer zur Bestimmung eines Relativdrucks oder Absolutdrucks mit einem Messwerk und einer Wandlerkammer, wobei an oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Grundkörpers des Messwerks eine mit dem Medium direkt oder indirekt in Kontakt stehende Trennmembrane vorgesehen ist. Die Wandlerkammer befindet sich im vom Prozess abgewandten Bereich des Drucksmessaufnehmers. In der Wandlerkammer ist eine Druckmesszelle mit zumindest einem drucksensitiven Messelement mit einer ersten Druckbeaufschlagungsfläche und einer zweiten Druckbeaufschlagungsfläche angeordnet, wobei die erste Druckbeaufschlagungsfläche und die zweite Druckbeaufschlagungsfläche des drucksensitiven Messelements relativ zur Längsachse des Druckmessaufnehmers hintereinanderliegend angeordnet sind. Über einen ersten hydraulischen Pfad wird der Druck des Mediums, der an der Trennmembrane anliegt, zu der ersten Druckbeaufschlagungsfläche des drucksensitiven Messelements übertragen. Ein zweiter hydraulischer Pfad führt den Relativdruck, z.B. den in der Umgebungsatmosphäre am Messort herrschenden Luftdruck, oder den Absolutdruck zu der zweiten Druckbeaufschlagungsfläche des drucksensitiven Messelements. Eine Außenfläche der Wandlerkammer ist druck- und/oder gasdicht mit einer korrespondierenden Fläche des Messwerks über eine umlaufende Schweißnaht verbunden, wobei der Schweißstrahl zum Verbinden von Wandlerkammer und Messwerk im Wesentlichen quer durch zumindest einen der beiden hydraulischen Pfade geführt ist, so dass sich die Schweißnaht zu beiden Seiten des zumindest einen hydraulischen Pfades erstreckt.
Bei dem erfindungsgemäßen Relativdruckmessaufnehmer ist es möglich, mit einer einzigen umlaufenden Schweißnaht Messwerk und Wandlerkammer druck- und gasdicht miteinander zu verbinden. Mittels eines Strahlschweißverfahrens ist es möglich, durch einen hydraulischen Pfad hindurchzuschweißen, ohne diesen zu verschließen. Falls erforderlich, können die aufeinandertreffenden Teilbereiche des hydraulischen Pfades in den Grenzbereichen aufgeweitet werden. Möglich ist z.B. eine Aufweitung in Form einer entsprechend dimensionierten Stufenbohrung. Weiterhin können Fasen vorgesehen sein, die zur Aufnahme von überflüssigem Schweißgut dienen.
Weiterhin ist es möglich, dass die Energie bzw. die Leistung des Schweißstrahls auf die für die Schweißnaht erforderlich Schweißtiefe abgestimmt ist. Alternativ oder additiv wird die Energie bzw. die Leistung des Schweißstrahls über die Tiefe der Schweißnaht variiert. So kann z.B. die Energiezufuhr insbesondere im Bereich des hydraulischen Pfades reduziert werden. Allgemein lässt sich sagen, dass die Energie bzw. Leistung des Schweißstrahls so abgestimmt ist, dass der Innendurchmesser des hydraulischen Pfades bzw. der Kapillarbohrung auch im Bereich der beiderseits befindlichen Schweißnaht im Wesentlichen den gleichen Innendurchmesser aufweist wie der restliche hydraulische Pfad bzw. die restliche Kapillarbohrung. Insbesondere ist die nach dem Schweißprozess vorhandene Öffnung der Kapillarbohrungen im Verbindungsbereich so beschaffen, dass eine hydraulische Druckübertragung erfolgen kann.
Im Prinzip gibt es zwei Möglichkeiten, die Wandlerkammer relativ zum Messwerk anzuordnen: Entweder ist die Wandlerkammer in den Grundkörper des Messwerks integriert, also insbesondere in eine korrespondierende Ausnehmung im Messwerk eingefügt, oder die Wandlerkammer schließt sich an den vom Prozess abgewandten Bereich des Messwerks an. Bevorzugt ist übrigens der Grundkörper des Messwerks als Prozessanschluss ausgestaltet. Der Prozessanschluss ist mit einem Gehäuseadapter gas- und druckdicht verbunden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die umlaufende Schweißnaht zum Verbinden der beiden Komponenten bei der Integration der Wandlerkammer in das Messwerk axial - und zwar bevorzugt von oben - geführt. Alternativ wird die umlaufende Schweißnaht zum Verbinden der beiden Komponenten radial geführt. Diese Ausgestaltung kommt bevorzugt bei dem Aufsetzen der Wandlerkammer auf das Messwerk zur Anwendung. Hier sind die Durchmesser von Wandlerkammer und Messwerk an der Verbindungsstelle aneinander anzupassen bzw. zu adaptieren. Welche Schweißnahtführung angewendet wird, hängt von der Ausgestaltung Wandlerkammer und Messwerk und der Anbindung der hydraulischen Pfade an die Druckmesszelle bzw. an das drucksensitive Messelement ab. Bevorzugt erfolgt pro hydraulischem Pfad maximal eine Durchschweißung quer zur Ausrichtung des hydraulischen Pfads. Muss durch beide hydraulischen Pfade durchgeschweißt werden, so sind die hydraulischen Pfade bevorzugt derart orientiert, dass das Durchschweißen in einem Schweißprozess erfolgen kann.
Wie bereits zuvor beschrieben, sieht eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Relativdrucksensors vor, dass in dem vom Prozess abgewandten Bereich des Messwerks eine Ausnehmung für die Wandlerkammer vorgesehen. Das Messwerk mit den entsprechenden Kapillarbohrungen selbst ist vorteilhafter weise einstückig, also monolithisch ausgestaltet. Angeschweißt ist lediglich die Trennmembrane in oder an dem dem Prozess zugwandten Endbereich des Messwerks. Über eine Kapillarbohrung wird der Druck von der Trennmembrane hydraulisch auf die erste dem Messwerk zugewandte Druckbeaufschlagungsfläche des drucksensitiven Messelements geführt. Der Relativdruck wird über eine zweite Kapillarbohrung zu der zweiten vom Messwerk abgewandten Druckbeaufschlagungsfläche geführt. Bei dieser Ausgestaltung verläuft eine umlaufende axiale Schweißnaht zwischen korrespondierenden seitlichen Außenflächen der Wandlerkammer und der Ausnehmung im Messwerk. Angewendet wird ein Strahlschweißprozess, bei dem der Schweißstrahl axial von oben im (radialen) Bereich der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen des zweiten hydraulischen Pfades durch die Kapillarbohrungen hindurchgeführt wird, ohne diese zu verschließen.
Zum Schutz des drucksensitiven Messelements ist bevorzugt eine verschweißbare und ggf. isolierende Kappe vorgesehen, die die erste Druckbeaufschlagungsfläche des drucksensitiven Messelements der Druckmesszelle zum Messwerk hin abdeckt. Der hydraulische Pfad zur ersten Druckbeaufschlagungsfläche ist bevorzugt durch die Kappe hindurchgeführt. Beispielsweise besteht die Kappe aus einer mit einem verschweißbaren Material beschichteten Keramikscheibe. In einem separaten Schweißprozess werden Wandlerkammer und Kappe miteinander verbunden.
Alternativ sind die beiden hydraulischen Pfade zu den beiden Druckbeaufschlagungsflächen des drucksensitiven Messelements seitlich an der Wandlerkammer vorbeigeführt und in die Wandlerkammer hineingeführt. Die Strahlverschweißung der Wandlerkammer mit dem Messwerk erfolgt dann über eine radial umlaufende Schweißnaht auf der Höhe der verschweißbaren Kappe. Die Schweißtiefe ist so bemessen, dass sich die Schweißnaht zu beiden Seiten der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen von Messwerk und Wandlerkammer erstreckt. Bei dieser Ausgestaltung wird also durch zwei Kapillarbohrungen hindurchgeschweißt, ohne diese zu verschließen.
Eine weitere Alternative schlägt vor, dass der erste hydraulische Pfad unmittelbar zu der ersten dem Messwerk zugewandten Druckbeaufschlagungsfläche führt oder durch die Kappe hindurchgeführt zu der ersten dem Messwerk zugewandten Druckbeaufschlagungsfläche führt. Der zweite hydraulische Pfad ist seitlich an der Druckmesszelle vorbei durch den Grundkörper der Wandlerkammer und dann in die Wandlerkammer hinein zur zweiten Druckbeaufschlagungsfläche geführt. Hier wird mittels des radial geführten Schweißstrahls lediglich durch den zweiten hydraulischen Pfad hindurchgeschweißt. Bei dieser Ausgestaltung ebenso wie bei den beiden nachfolgend beschriebenen ist die Wandlerkammer auf das Messwerk aufgesetzt bzw. an den vom Prozess abgewandten Endbereich angebaut. Das Messwerk ist im Bereich der Kontaktfläche zur Wandlerkammer so verjüngt, dass die Kontaktflächen von Wandlerkammer und dem Messwerk-Hals im Wesentlichen dieselbe Dimensionierung aufweisen.
Bei einerweiteren Ausgestaltung mit angebauter Wandlerkammer, ist die Druckmesszelle in den Grundkörper der Wandlerkammer eingerückt. Die radiale Schweißnaht verläuft unterhalb der Druckmesszelle und zu beiden Seiten der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen des zweiten hydraulischen Pfades, der durch den Grundkörper des Messwerks und den Grundkörper der Wandlerkammer geführt ist. Bei einerweiteren Ausgestaltung mit angebauter Wandlerkammer ist die Druckmesszelle aus dem Grundkörper der Wandlerkammer in Richtung des Prozesses herausgerückt. Die radiale Schweißnaht befindet sich bevorzugt auf der Höhe der vom Prozess abgewandten Außenfläche der Druckmesszelle und zu beiden Seiten der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen des zweiten hydraulischen Pfades, der durch den Grundkörper des Messwerks und den Grundkörper der Wandlerkammer geführt ist.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Drucksensors sieht vor, dass zumindest eine Öffnung für die Zuführung des Relativdrucks über den zweiten hydraulischen Pfades in der Seitenwand des Messwerks bzw. des Prozessanschlusses vorgesehen ist. Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Referenz- bzw. Relativdruckzufuhr über zwei einander bevorzugt diametral gegenüberliegende Öffnungen erfolgt. Über die Öffnungen wird der Relativdruck über den zweiten hydraulischen Pfad zur zweiten Druckbeaufschlagungsfläche des drucksensitiven Messelements übertragen. Eine Zusatzausgestaltung schlägt vor, dass die zumindest eine Öffnung durch eine luftdurchlässige und feuchteundurchlässige Membrane verschlossen ist. Aufgrund der Referenzluftzufuhr aus der Umgebung am Messort des Drucksensors ist die Referenzluft ggf. feuchtebeladen.
Bei Relativdrucksensoren besteht das Problem, dass mit dem durch die Referenzdruckzufuhr zur Druckmesszelle gelangenden Gas, in der Regel Luft, Feuchtigkeit in die Druckmesskammer eindringen kann. Bei Unterschreiten des Taupunkts im Inneren der Druckmesszelle bildet sich Kondensat. Um dies zu verhindern, ist die Austrittsöffnung der Referenzluft-Bohrung mit einem offenporigen, hydrophoben Materialpfropfen oder einer Membrane verschlossen. Diese verhindert, dass verunreinigenden Partikel ins Innere des Gehäuses und somit zum drucksensitiven Messelement gelangen können. Spritz- und/oder Kondenswasser werden/wird abgewiesen und Wassertröpfchen werden nicht in den Innenraum des Drucksensors gesaugt. Die Membrane ist so beschaffen, dass sie eine klimatische Trennung des Referenzluftkanals bewirkt. Optional kann ein zweiter Referenzluftanschluss vorgesehen sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass die klimatische Trennung unabhängig von der Einbauposition des Druckmessaufnehmers ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drucksensors mit in das Messwerk eingebauter Wandlerkammer,
Fig. 1a: eine verkleinerte Darstellung der Fig. 1 , Fig. 1 b: einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers mit an das Messwerk angebauter Wandlerkammer,
Fig. 1c: einen Längsschnitt durch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers mit an das Messwerk angebauter Wandlerkammer,
Fig. 1d: einen Längsschnitt durch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers mit an das Messwerk angebauter Wandlerkammer,
Fig. 2a: einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers mit in das Messwerk eingebauter Wandlerkammer,
Fig. 2b: die in Fig. 2a gezeigte Ausgestaltung mit an das Messwerk angebauter Wandlerkammer,
Fig. 2c: die in Fig. 2a gezeigte Ausgestaltung mit an das Messwerk angebauter Wandlerkammer in einer von der Fig. 2b abweichenden Variante,
Fig. 2d: die in Fig. 2a gezeigte Ausgestaltung mit an das Messwerk angebauter Wandlerkammer in einer von den Fig. 2b und Fig. 2c abweichenden Variante.
Eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers 1 ist in Fig. 1 zu sehen. Der Druckmessaufnehmer 1 dient zur Bestimmung des Relativdrucks. Wesentliche Komponenten des Drucksmessaufnehmers 1 sind der einteilig aufgebaute Grundkörper 5 des Messwerks 2, an oder in dessen dem Prozess zugewandten Endbereich eine mit dem Medium - direkt oder indirekt - in Kontakt stehende Trennmembrane 4 vorgesehen, und die Wandlerkammer 3. Die Wandlerkammer 3 ist im vom Prozess abgewandten Bereich des Drucksmessaufnehmers 1 angeordnet. In ihr befindet sich die Druckmesszelle 12 mit zumindest einem drucksensitiven Messelement 13 mit einer ersten Druckbeaufschlagungsfläche 13a und einer zweiten Druckbeaufschlagungsfläche 13b. Die erste Druckbeaufschlagungsfläche 13a und die zweite Druckbeaufschlagungsfläche 13b des drucksensitiven Messelements 13 sind relativ zur Längsachse L des Druckmessaufnehmers 1 hintereinanderliegend angeordnet. Um das Volumen an hydraulischer Übertragungsflüssigkeit 16 gering zu halten und somit das thermische Verhalten des Druckmessaufnehmers statisch und dynamisch zu verbessern, ist die Druckmesszelle 12 in einen Füllkörper 25 eingebettet.
Über einen ersten hydraulischen Pfad 7 wird der zu messende Druck p von der Trennmembrane 4 zu der ersten Druckbeaufschlagungsfläche 13a des drucksensitiven Messelements 13 übertragen. Über den zweiten hydraulischen Pfad 8, im gezeigten Fall einen diametralen Referenzluftpfad 8 mit beidseitig je einem Referenzluftzugang 11 im Endbereich, wird der Relativdruck pR, üblicherweise der Luft- oder Atmosphärendruck in der Umgebung des Druckmessaufnehmers 1 , zu der zweiten Druckbeaufschlagungsfläche 13b des drucksensitiven Messelements 13 übertragen. Alternativ können auch zwei bevorzugt um 180° versetzte diametrale Referenzluftpfade 8 vorgesehen sein. Zumindest ein Teilbereich der Außenfläche bzw. der Mantelfläche der Wandlerkammer 3 ist druck- und gasdicht mit einer korrespondierenden Fläche des Messwerks 2 über eine umlaufende Schweißnaht 17 verbunden. Der Schweißstrahl zum Verbinden von Wandlerkammer 3 und Messwerk 2 ist axial von oben und im Wesentlichen quer durch die beiden aneinandergrenzenden hydraulischen Pfade 8a, 8b geführt, so dass sich die Schweißnaht 17 zu beiden Seiten der beiden hydraulischen Pfade 8a, 8b erstreckt. Bei zwei diametralen Referenzluftpfaden 8 muss durch zwei weitere Kapillarbohrungen hindurchgeschweißt werden. Die zuvor genannten Ausgestaltungen dienen einerseits einer zuverlässigen Belüftung; andererseits ermöglichen sie, dass der Einbau des Druckmessaufnehmers 1 in jeder beliebigen Position erfolgen kann.
Infolge des Durchschweißens durch die hydraulischen Pfade 8a, 8b werden die Plusseite und die Minusseite des drucksensitiven Messelements 13 gas- und druckdicht voneinander entkoppelt. Wie bereits zuvor beschrieben, können die als Kapillarbohrungen ausgestalteten hydraulischen Pfade 8a, 8b im Grenzbereich von Wandlerkammer 3 und Messwerk 2 aufgeweitet sein. Im einfachsten Fall erfolgt das Durchschweißen über aufgeweitete Kapillarbohrungen oder Stufenbohrungen 19 in den Endbereichen der Kapillarbohrungen. Der Schweißstrahl wird zum Verbinden durch die Aufweitungen bzw. die Stufenbohrungen 19 hindurchgeführt.
Im gezeigten Fall sind in die hydraulischen Pfade 7, 8a Exd-Trenner 18 eingebaut. Diese Exd-Trenner 18 können zum Einsatz kommen, wenn der Druckmessaufnehmer 1 im explosionsgefährdeten Bereich Messungen durchführt.
Die in den Figuren Fig. 1 b, Fig. 1 c und Fig. 1d gezeigten Ausgestaltungen unterscheiden sich in der Anordnung der Wandlerkammer 3 relativ zum Messwerk 2. Während bei Fig. 1 bzw. Fig. 1a die Wandlerkammer 3 in das Messwerk 2 integriert ist, ist die Wandlerkammer 3 hier an das Messwerk 2 angebaut. Bei der Fig. 1 b sitzt die Wandlerkammer 3 auf einer korrespondierenden Verjüngung des Grundkörpers 5 des Messwerks 2. Die Druckmesszelle 13 ist zum Prozess hin über eine Kappe 23 geschützt. Der erste hydraulische Pfad 7 führt von der Druckkammer 10, die hinter der Trennmembrane 4 angeordnet ist, seitlich durch den Grundkörper 5 des Messwerks 2 und den Grundkörper 6 der Wandlerkammer 3 hindurch zu der ersten Druckbeaufschlagungsfläche 13a. Während bei der in Fig. 1 bzw. Fig. 1a gezeigten Anordnung der diametrale zweite hydraulische Pfad 8 sich radial zu beiden Seiten der Wandlerkammer 3 erstreckt, liegt der zumindest eine Referenzluftpfad 8 mit den Referenzluftzugängen 11 unterhalb der Wandlerkammer 3. Der Referenzluftpfad 8a ist seitlich durch den Grundkörper 5 des Messwerks 2 und der Wandlerkammer 3 zu der zweiten Druckbeaufschlagungsfläche 13b geführt. Das Durchschweißen durch beide Pfade 7, 8 erfolgt über einen radial geführten Schweißstrahl.
Bei der in Fig. 1c gezeigten Ausgestaltung ist Druckmesszelle 12 in die Wandlerkammer 3 eingerückt. Der erste hydraulische Pfad 7 verlauft axial durch die Grundkörper 5, 6 von Messwerk 2 und Wandlerkammer 3 und endet auf der ersten Druckbeaufschlagungsfläche 13a. Die gas- und druckdichte Verbindung erfolgt über einen radial geführten Schweißstrahl im Bereich der dem Messwerk 2 zugewandten Endfläche der Wandlerkammer 3. Es wird durch den Referenzluftpfad 8 hindurchgeschweißt.
Bei der in Fig. 1d gezeigten Ausgestaltung ist die Druckmesszelle 12 in Richtung des Prozesses aus der Wandlerkammer 3 herausgerückt. Der erste hydraulische Pfad 7 verlauft axial durch die Grundkörper 5, 6 von Messwerk 2 und Wandlerkammer 3 und endet auf der ersten Druckbeaufschlagungsfläche 13a. Die gas- und druckdichte Verbindung erfolgt über einen radial geführten Schweißstrahl im Bereich der dem Messwerk 2 zugewandten Endfläche der Wandlerkammer 3, die oberhalb der in Richtung Messwerk 2 ausgerückten Druckmesszelle 12 liegt. In dieser Ausgestaltung ist die Schweißnaht drucktragend.
Die in Fig. 2a gezeigte Ausgestaltung entspricht in weiten Teilen der in Fig. 1 bzw. Fig. 1a gezeigten Ausgestaltung, allerdings gibt es hier nur einen hydraulischen Pfad 8 für die Zuführung des Referenzdrucks. An der Mantelfläche des Messwerks 2 ist der Referenzluftzugang 11 durch eine Membrane 26 abgeschlossen. Die Membrane 26 verhindert, dass Feuchtigkeit zu der Druckmesszelle 12 gelangt. Der zweite hydraulische Pfad 8 führt zu der zweiten Druckbeaufschlagungsfläche 13b.
In den Figuren Fig. 2b und Fig. 2c ist die Druckmesszelle 12 aus der Wandlerkammer 3 in Richtung des Messwerks 2 herausgerückt. Hier wird in einem radialen Schweißprozess durch beide hydraulischen Pfade 7, 8 hindurchgeschweißt, ohne diese zu verschließen. In Fig. 2c ist ein Überlastschutz vorgesehen. Der erste hydraulische Pfad 7 ist zur zweiten Druckbeaufschlagungsfläche 13b geführt, während er zweite hydraulische Referenzluftpfad 8 zur ersten Druckbeaufschlagungsfläche 13a geführt ist. Skizziert sind in den Figuren auch die Befüllungsbohrungen 14 für die Übertragungsflüssigkeit 16 und die entsprechenden Verschlusselement 15. In Fig. 2d ist die Druckmesszelle 12 in die Wandlerkammer 3 eingerückt. Die radiale Verschweißung erfolgt durch den -zuerst diametral und dann - axial verlaufenden Referenzluftpfad 8 hindurch. Dargestellt ist hier eine Variante mit einer nicht runden Membrane 26 zur Abdeckung eines Referenzluftzugangs 11 oder mehrerer Referenzluftzugänge 11. Die Membrane 26 ist länglich und windet sich - bevorzugt analog einem Typenschild - um die Baugruppe bzw. das Messwerk 2. Damit ist es möglich, mehrere Referenzluftzugänge 11 abzudecken. Gut zusehen ist dies in dem Querschnitt D durch das Messwerk 2. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich eine wirksame größere Membrane realisieren, wodurch der Umgebungstemperatureinfluss verringert wird. Alternativ kann eine dickere robustere Membrane 26 eingesetzt werden.
Bezugszeichenhste
1 Druckmessaufnehmer
2 Messwerk
3 Wandlerkammer
4 Trennmembrane
5 Grundkörper des Messwerks
6 Grundkörper der Wandlerkammer
7 erster hydraulischer Pfad
7a Abschnitt des ersten hydraulischen Pfades im Messwerk
7b Abschnitt des korrespondierenden ersten hydraulischen Pfades in der
Wandlerkammer
8 zweiter hydraulischer Pfad
8a Abschnitt des zweiten hydraulischen Pfades im Messwerk
8b Abschnitt des korrespondierenden zweiten hydraulischen Pfades in der
Wandlerkammer
9 feuchteundurchlässige Membrane
10 Druckkammer
11 Referenzluftzugang
12 Druckmesszelle
13 drucksensitives Messelement
13a erste Druckbeaufschlagungsfläche
13b erste Druckbeaufschlagungsfläche
14 Befüllungsbohrung
15 Verschlusselement
16 Übertragungsflüssigkeit
17 Schweißung
18 Ex-d Trenner
19 Stufenbohrung
20 Prozessanschluss
21 Gehäuseadapter
22 Stromdurchführung
23 Kappe, insbesondere isolierende Kappe
24 Ausnehmung im Grundkörper des Messwerks
25 Füllkörper
26 Membrane an Referenzluftzugang

Claims

Patentansprüche
1 . Druckmessaufnehmer (1) zur Bestimmung eines Relativdrucks mit einem Messwerk (2) und einer Wandlerkammer (3), wobei an oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Grundkörpers (5) des Messwerks (2) eine mit dem Medium direkt oder indirekt in Kontakt stehende Trennmembrane (4) vorgesehen ist, wobei die Wandlerkammer (3) im vom Prozess abgewandten Bereich des Drucksmessaufnehmers (1) angeordnet ist, wobei sich in der Wandlerkammer (3) eine Druckmesszelle (12) mit zumindest einem drucksensitiven Messelement (13) mit einer ersten Druckbeaufschlagungsfläche (13a) und einer zweiten Druckbeaufschlagungsfläche (13b) befindet, wobei die erste Druckbeaufschlagungsfläche (13a) und die zweite Druckbeaufschlagungsfläche (13b) des drucksensitiven Messelements (13) relativ zur Längsachse (L) des Druckmessaufnehmers (1) hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei ein erster hydraulischer Pfad (7) vorgesehen ist, über den der Druck (p) von der Trennmembrane (4) zu der ersten Druckbeaufschlagungsfläche (13a) des drucksensitiven Messelements (13) übertragen wird, und wobei ein zweiter hydraulischer Pfad (8) oder ein Referenzluftpfad (8) vorgesehen ist, über den ein Relativdruck (pR), der bevorzugt dem in der Umgebungsatmosphäre am Messort herrschenden Luftdruck entspricht, zu der zweiten Druckbeaufschlagungsfläche (13b) des drucksensitiven Messelements (13) übertragen wird, wobei eine Außenfläche der Wandlerkammer (3) druck- und gasdicht mit einer korrespondierenden Fläche des Messwerks über eine umlaufende Schweißnaht (17) verbunden ist, wobei der Schweißstrahl zum Verbinden von Wandlerkammer (3) und Messwerk (2) im Wesentlichen quer durch zumindest einen der beiden hydraulischen Pfade (7, 8) geführt ist, so dass sich die Schweißnaht (17) zu beiden Seiten des zumindest einen hydraulischen Pfades (7, 8) bzw. des zumindest einen Referenzluftpfades (8) erstreckt.
2. Druckmessaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die Wandlerkammer (3) in eine Ausnehmung (24) des Messwerks (2) integriert/eingesetzt ist.
3. Druckmessaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die umlaufende Schweißnaht (17) zum Verbinden von Messwerk (2) und Wandlerkammer (3) axial angeordnet ist.
4. Druckmessaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei sich die Wandlerkammer (3) an den vom Prozess abgewandten Bereich des Messwerks (2) anschließt.
5. Druckmessaufnehmer nach Anspruch 1 oder 4, wobei die umlaufende Schweißnaht (17) zum Verbinden von Messwerk (2) und Wandlerkammer (3) radial angeordnet ist.
6. Druckmessaufnehmer nach zumindest einem der Ansprüche 1-5, wobei der Grundkörper (5) des Messwerks (2) als Prozessanschluss (20) ausgestaltet ist, und wobei der Prozessanschluss (20) mit einem Gehäuseadapter (21) gas- und druckdicht verbunden ist.
7. Druckmessaufnehmer nach zumindest einem der Ansprüche 1-6, wobei es sich bei den hydraulischen Pfaden (7, 8) im Grundkörper (5) des Messwerks (2) und in dem Grundkörper (6) der Wandlerkammer (3) um Kapillarbohrungen (7a, 7b; 8a, 8b) handelt.
8. Druckmessaufnehmer nach zumindest einem der Ansprüche 1-7, wobei korrespondierende Kapillarbohrungen (7a, 7b; 8a, 8b) zumindest im Bereich der Durchschweißung derart aufgeweitet sind, dass sie durch den quer hindurchgeführten Schweißstrahl nicht verschlossen werden.
9. Druckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-7, wobei die Kapillarbohrungen (7a, 7b; 8a, 8b) im Bereich der Durchschweißung so ausgestaltet und/oder dimensioniert sind, dass die Innendurchmesser der korrespondierenden Kapillarbohrungen (7a, 7b; 8a, 8b) nach dem Durchschweißen zumindest näherungsweise dem Innendurchmesser der Kapillarbohrungen (7a, 7b; 8a, 8b) von Messwerk (2) und Wandlerkammer (3) entsprechen.
10. Druckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem vom Prozess abgewandten Bereich des Messwerks (2) eine Ausnehmung (24) für die Wandlerkammer (3) vorgesehen ist, wobei die den Druck (p) übertragende Kapillarbohrung (7) unmittelbar auf die erste dem Messwerk (2) zugewandte Druckbeaufschlagungsfläche (13a) des drucksensitiven Messelements (13) führt, wobei die den Relativdruck (pr) übertragende Kapillarbohrung (8; 8a, 8b) zu der zweiten vom Messwerk abgewandten Druckbeaufschlagungsfläche (13b) führt, wobei die Wandlerkammer (3) über eine umlaufende axiale Schweißnaht (17) zwischen korrespondierenden seitlichen Außenflächen von Wandlerkammer (3) und Ausnehmung (24) mit dem Messwerk (2) verbunden ist, wobei über einen Strahlschweißprozess axial von oben im Bereich der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen (8a, 8b) des zweiten hydraulischen Pfades (8) durch die Kapillarbohrung (8; 8a, 8b) hindurchgeweißt ist.
11. Druckmessaufnehmer nach Ansprüche 10, wobei eine verschweißbare Kappe (27) vorgesehen ist, die die erste Druckbeaufschlagungsfläche (13a) des drucksensitiven Messelements (13) der Druckmesszelle (13) zum Messwerk (2) hin abdeckt.
12. Druckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden hydraulischen Pfade (7, 8) zu den beiden Druckbeaufschlagungsflächen (13a, 13b) des drucksensitiven Messelements (13) seitlich an der Wandlerkammer (3) vorbeigeführt und in die Wandlerkammer (3) hineingeführt sind, und wobei die Strahlverschweißung der Wandlerkammer (3) mit dem Messwerk (2) über eine radial umlaufende Schweißnaht (17) auf der Höhe der verschweißbaren Kappe (27) erfolgt, wobei die Schweißtiefe so bemessen ist, dass sich die Schweißnaht (17) zu beiden Seiten der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen (7; 7a, 7b; 8; 8a, 8b) von Messwerk (2) und Wandlerkammer (3) erstreckt.
13. Druckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste hydraulische Pfad (7) unmittelbar zu der ersten dem Messwerk (2) zugewandten Druckbeaufschlagungsfläche (13a) führt oder durch die Kappe (27) hindurchgeführt auf der ersten dem Messwerk (2) zugewandten Druckbeaufschlagungsfläche (13a) endet, und wobei der zweite hydraulische Pfad (8; 8a, 8b) seitlich an der Druckmesszelle (12) vorbei durch den Grundkörper (6) der Wandlerkammer (3) zur zweiten Druckbeaufschlagungsfläche (13b) geführt ist.
14. Druckmessaufnehmer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckmesszelle (12) in den Grundkörper (6) der Wandlerkammer (3) eingerückt ist, und wobei die radiale Schweißnaht (17) unterhalb der Druckmesszelle (12) und zu beiden Seiten der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen (8a, 8b) des zweiten hydraulischen Pfades (8) verläuft, der durch den Grundkörper (5) des Messwerks (2) und den Grundkörper (6) der Wandlerkammer (3) geführt ist.
15. Druckmessaufnehmer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckmesszelle (13) aus dem Grundkörper (9b) der Wandlerkammer (3) in Richtung des Prozesses herausgerückt ist, und wobei die radiale Schweißnaht (17) auf der Höhe der vom Prozess abgewandten Außenfläche der Druckmesszelle (12) und zu beiden Seiten der aneinandergrenzenden Kapillarbohrungen (8a, 8b) des zweiten hydraulischen Pfades verläuft, der durch den Grundkörper (5) des Messwerks (2) und den Grundkörper (6) der Wandlerkammer (3) geführt ist.
16. Druckmessaufnehmer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Öffnung (11 ) für die Zuführung des Relativdrucks über den zweiten hydraulischen Pfades (8; 8a, 8b) in der Seitenwand des Messwerks (2) bzw. des Prozessanschlusses (20) vorgesehen ist.
17. Druckmessaufnehmer nach Anspruch 16, wobei zwei einander bevorzugt diametral gegenüberliegende Öffnungen (11) vorgesehen sind, über die der Relativdruck über den zweiten hydraulischen Pfad (8; 8a, 8b) zur zweiten Druckbeaufschlagungsfläche (13b) des drucksensitiven Messelements (13) übertragen wird.
18. Druckmessaufnehmer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Öffnung (11) durch eine luftdurchlässige und feuchteundurchlässige Membrane (9) verschlossen ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4970898A (en) * 1989-09-20 1990-11-20 Rosemount Inc. Pressure transmitter with flame isolating plug
US5709337A (en) * 1995-04-28 1998-01-20 Rosemount Inc. Mounting assembly for a pressure transmitter
DE102011017824A1 (de) * 2011-04-29 2012-10-31 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Hochtemperaturdruckmessaufnehmer
US20150020600A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Rosemount Inc. Pressure transmitter having an isolation assembly with a two-piece isolator plug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4970898A (en) * 1989-09-20 1990-11-20 Rosemount Inc. Pressure transmitter with flame isolating plug
US5709337A (en) * 1995-04-28 1998-01-20 Rosemount Inc. Mounting assembly for a pressure transmitter
DE102011017824A1 (de) * 2011-04-29 2012-10-31 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Hochtemperaturdruckmessaufnehmer
US20150020600A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Rosemount Inc. Pressure transmitter having an isolation assembly with a two-piece isolator plug

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