DE102004047419B4 - Diaphragm seal and pressure sensor with diaphragm seal - Google Patents

Diaphragm seal and pressure sensor with diaphragm seal Download PDF

Info

Publication number
DE102004047419B4
DE102004047419B4 DE200410047419 DE102004047419A DE102004047419B4 DE 102004047419 B4 DE102004047419 B4 DE 102004047419B4 DE 200410047419 DE200410047419 DE 200410047419 DE 102004047419 A DE102004047419 A DE 102004047419A DE 102004047419 B4 DE102004047419 B4 DE 102004047419B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
chamber
membrane
diaphragm seal
accumulator
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200410047419
Other languages
German (de)
Other versions
DE102004047419A1 (en
Inventor
Wolfgang Dannhauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and 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
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Priority to DE200410047419 priority Critical patent/DE102004047419B4/en
Priority to PCT/EP2005/054542 priority patent/WO2006051012A1/en
Publication of DE102004047419A1 publication Critical patent/DE102004047419A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102004047419B4 publication Critical patent/DE102004047419B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G01L19/0046—Fluidic connecting means using isolation membranes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Abstract

Druckmittler, umfassend: einen Druckmittlerkörper (4) mit einer Druckkammer (3); eine Trennmembran (2), welche die Druckkammer (3) druckdicht verschließt, wobei die Trennmembran von der der Druckkammer abgewandten Seite mit einem Mediendruck beaufschlagbar ist, welcher durch die Trennmembran in die Druckkammer übertragen wird; und einen hydraulischen Pfad (5) der sich von der Druckkammer erstreckt und mit einer Druckmesszelle (6) verbindbar ist, um die Druckmesszelle mit dem in der Druckkammer (3) vorherrschenden Druck zu beaufschlagen; dadurch gekennzeichnet dass der Druckmittler ferner einen Druckspeicher aufweist, wobei der Druckspeicher mit der Druckkammer (3) kommuniziert und bei einem Kammerdruck in der Druckkammer, der einem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, maximal ausgelenkt ist und eine hydraulische Kapazität von Null aufweist, und wobei der Druckspeicher unterhalb des Kammerdrucks, der dem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, eine hydraulische Kapazität aufweist, die ausreicht, eine Auslenkung der Trennmembran (2) zu bewirken, wobei die Auslenkung der Trennmembran (2) dazu...Diaphragm seal, comprising: a diaphragm seal body (4) with a pressure chamber (3); a separating membrane (2) which closes the pressure chamber (3) in a pressure-tight manner, the separating membrane being able to be acted upon from the side facing away from the pressure chamber with a medium pressure which is transmitted through the separating membrane into the pressure chamber; and a hydraulic path (5) which extends from the pressure chamber and can be connected to a pressure measuring cell (6) in order to subject the pressure measuring cell to the pressure prevailing in the pressure chamber (3); characterized in that the pressure transmitter furthermore has a pressure accumulator, the pressure accumulator communicating with the pressure chamber (3) and being maximally deflected at a chamber pressure in the pressure chamber which corresponds to a lower measuring range limit value and having a hydraulic capacity of zero, and the pressure accumulator below of the chamber pressure, which corresponds to the lower measuring range limit, has a hydraulic capacity that is sufficient to cause a deflection of the separating membrane (2), the deflection of the separating membrane (2) to ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft hydraulische Druckmittler sowie Drucksensoren mit hydraulischen Druckmittlern.The present invention relates to hydraulic diaphragm seals and pressure sensors with hydraulic diaphragm seals.

Hydraulische Druckmittler im hier verwendeten Sinne umfassen einen Druckmittlerkörper in dem eine Druckkammer ausgebildet ist, und eine Trennmembran, welche die Druckkammer druckdicht verschließt. Die Trennmembran ist von der Druckkammer abgewandten Seite mit einem zu messenden Mediendruck beaufschlagbar, welcher durch die Trennmembran in die Druckkammer übertragen wird. Von der Druckkammer erstreckt sich ein hydraulischer Pfad zu einer Druckmesszelle eines Drucksensors, um die Druckmesszelle mit dem in der Druckkammer vorherrschenden Druck zu beaufschlagen. Der hydraulische Pfad umfasst ein definiertes Volumen, welches beispielsweise durch Kanäle, Leitungen oder Kammern gebildet und mit einer Übertragungsflüssigkeit gefüllt ist.Hydraulic diaphragm seals in the sense used here include a diaphragm seal body in which a pressure chamber is formed, and a diaphragm separating the pressure chamber pressure-tight. The separation membrane is acted upon by the side facing away from the pressure chamber with a measured media pressure, which is transmitted through the separation membrane into the pressure chamber. From the pressure chamber extends a hydraulic path to a pressure measuring cell of a pressure sensor in order to pressurize the pressure measuring cell with the pressure prevailing in the pressure chamber. The hydraulic path comprises a defined volume, which is formed for example by channels, lines or chambers and filled with a transmission fluid.

Die Offenlegungsschrift DE 102 48 281 A1 offenbart einen Absolutdrucksensor mit dynamischem Überlastschutz, welcher einen hydraulischen Pfad aufweist, um die Messzelle des Absolutdrucksensors mit dem zu messenden Absolutdruck zu beaufschlagen. Der hydraulische Pfad umfasst eine zusätzliche hydraulische Kapazität, beispielsweise in Form einer Dämpfungsmembran, um Nadelimpulsartige Druckstöße bedampfen zu können.The publication DE 102 48 281 A1 discloses an absolute pressure sensor with dynamic overload protection, which has a hydraulic path to apply to the measuring cell of the absolute pressure sensor with the absolute pressure to be measured. The hydraulic path comprises an additional hydraulic capacity, for example in the form of a damping diaphragm, in order to be able to steam needle-pulse-like pressure surges.

Die Offenlegungsschrift DE 101 01 180 A1 betrifft einen Differenzdrucksensor zur Messung geringer Differenzen zwischen einem ersten und zweiten statischen Druck, wobei der erste und der zweite statische Druck jeweils über einen hydraulischen Druckmittler in einen Druckeingang einer Differenzdruckmesszelle eingeleitet werden. Um ein Bersten der Differenzdruckmesszelle bei großen statischen Drücken zu vermeiden, ist die Differenzdruckmesszelle in einem Druckbehälter angeordnet, der mittels eines elastischen Druckspeichers unter einem Druck gehalten wird, der den größten zu erwartenden statischen Druck übersteigt.The publication DE 101 01 180 A1 relates to a differential pressure sensor for measuring small differences between a first and second static pressure, wherein the first and the second static pressure are each introduced via a hydraulic diaphragm seal in a pressure input of a differential pressure measuring cell. In order to avoid bursting of the differential pressure measuring cell at high static pressures, the differential pressure measuring cell is arranged in a pressure vessel which is held by means of an elastic pressure accumulator under a pressure which exceeds the largest expected static pressure.

Für die Trennmembranen von Druckmittlern gelten weiterhin die folgenden Erwägungen:
Die Trennmembranen sind vorzugsweise möglichst weich, um einen minimalen Trennmembranfehler bei der Übertragung des Drucks in die Druckkammer zu bewirken, wobei der Trennmembranfehler der Beitrag zum Kammerdruck in der Druckkammer aufgrund einer Auslenkung der Trennmembran ist. Der verbleibende Trennmembranfehler kann gewöhnlich mit einer Trennmembrankennlinie gut beschrieben und kompensiert werden, wobei die Kompensation des Trennmembranfehlers in der Praxis oft nicht gesondert erfolgt sondern gemeinsam mit anderen Fehlern, beispielsweise Temperaturabhängigkeiten der Druckmesszelle Die oben geforderte Weichheit der Trennmembran ist insofern problematisch, als beispielsweise die nachfolgend geschilderte Situation zu einer anhaltenden Verstimmung der Kennlinie der Trennmembran führen kann.The following considerations apply to diaphragms of diaphragm seals:
The separation membranes are preferably as soft as possible to provide a minimum separation membrane error in transmitting the pressure to the pressure chamber, the separation membrane failure being the contribution to the chamber pressure in the pressure chamber due to deflection of the separation membrane. The remaining separation membrane failure can usually be well described and compensated with a separation membrane characteristic, the compensation of the separation membrane failure often not occurring separately but in common with other defects, such as temperature dependence of the pressure cell. The softness of the separation membrane as required above is problematic in that, for example, those below described situation can lead to a persistent detuning of the characteristic of the separation membrane.

Die Übertragungsflüssigkeit weist, einen temperaturabhängigen Dampfdruck auf, der gewöhnlich geringer ist als der zu messende Mediendruck. Wenn nun beispielsweise aufgrund eines Bedienfehlers die Trennmembran mit einem Druck unterhalb des Dampfdrucks beaufschlagt wird, so kann es zu einem sehr schnellen Ausgasen der Übertragungsflüssigkeit kommen, was eine bleibende Verformung der Trennmembran bewirken kann. The transfer fluid has a temperature-dependent vapor pressure, which is usually less than the measured media pressure. If, for example, due to an operating error, the separation membrane is subjected to a pressure below the vapor pressure, then it can lead to a very rapid outgassing of the transfer fluid, which can cause a permanent deformation of the separation membrane.

Dieser unerwünschte Effekt kann noch verstärkt werden, wenn in der Übertragungsflüssigkeit aufgrund von Alterungsprozessen Reaktionsprodukte in einer schlimmstenfalls übersättigten Lösung gelöst sind, und diese bei einer durch das Ausgasen der regulären Bestandteile der Übertragungsflüssigkeit eingeleiteten Störung irreversibel und ggf. in einer lawinenartigen Kettenreaktion freigesetzt werden.This undesirable effect can be exacerbated if, due to aging processes, reaction products are dissolved in a worst case supersaturated solution, and these are released irreversibly and possibly in an avalanche-like chain reaction at a disturbance initiated by the outgassing of the regular components of the transfer liquid.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Druckmittler bereitzustellen, welcher die beschriebenen Nachteile überwindet. diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Druckmittler gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1.It is therefore an object of the invention to provide a pressure transmitter, which overcomes the disadvantages described. This object is achieved by the pressure transmitter according to the independent claim 1.

Der erfindungsgemäße Druckmittler umfasst
einen Druckmittlerkörper mit einer Druckkammer;
eine Trennmembran, welche die Druckkammer druckdicht verschließt, wobei die Trennmembran von der der Druckkammer abgewandten Seite mit einem Mediendruck beaufschlagbar ist, welcher durch die Trennmembran in die Druckkammer übertragen wird; und
einen hydraulischen Pfad der sich von der Druckkammer erstreckt und mit einer Druckmesszelle verbindbar ist, um die Druckmesszelle mit dem in der Druckkammer vorherrschenden Druck zu beaufschlagen; wobei
der Druckmittler ferner einen Druckspeicher aufweist, welcher mit der Druckkammer, kommunizier und bei einem Kammerdruck in der Druckkammer, der einem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, maximal ausgelenkt ist und eine hydraulische Kapazität von Null aufweist, und welcher unterhalb davon eine hydraulische Kapazität aufweist, die ausreicht, eine Auslenkung der Trennmembran zu bewirken zur Verminderung eines Absinkens des Kammerdrucks bei fallendem Mediendruck mittels eines steigenden Trennmembranfehlers.The pressure transmitter according to the invention comprises
a diaphragm seal body having a pressure chamber;
a separation membrane which closes the pressure chamber in a pressure-tight manner, wherein the separation membrane can be acted upon by the pressure chamber remote from the pressure chamber with a media pressure, which is transmitted through the separation membrane into the pressure chamber; and
a hydraulic path extending from the pressure chamber and connectable to a pressure measuring cell to pressurize the pressure measuring cell with the pressure prevailing in the pressure chamber; in which
the pressure transmitter further comprises a pressure accumulator which communicates with the pressure chamber, communicates at a chamber pressure in the pressure chamber, which corresponds to a lower measuring range limit, a maximum and has a hydraulic capacity of zero, and which below has a hydraulic capacity sufficient causing a deflection of the separation membrane to reduce a decrease in the chamber pressure with decreasing media pressure by means of a rising separation diaphragm error.

Der Trennmembranfehler ist der Beitrag zum Kammerdruck in der Druckkammer aufgrund einer Auslenkung der Trennmembran.The separation membrane error is the contribution to the chamber pressure in the pressure chamber due to a deflection of the separation membrane.

Die beschriebene Anordnung führt im Ergebnis also dazu, dass unterhalb des Messbereichs durch das Auslenken der Trennmembran diese einen größeren Beitrag zum Kammerdruck leistet, so dass der Kammerdruck zu einem gewissen Grade von dem Mediendruck entkoppelt ist. As a result, the arrangement described results in a greater contribution to the chamber pressure below the measuring range as a result of the deflection of the separating diaphragm, so that the chamber pressure is decoupled to a certain degree from the media pressure.

Der Druckspeicher kann beispielsweise eine elastische Druckspeichermembran umfassen, die über einem evakuierten konkaven Membranbett gespannt ist, welches durch die Trennmembran von dem hydraulischen Pfad getrennt ist. Dabei ist Steifigkeit der Druckspeichermembran so bemessen, dass Sie bei einem Kammerdruck, der dem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, maximal ausgelenkt ist und gerade an dem Membranbett anliegt. Unterhalb dieses Drucks hebt sich die Druckspeichermembran aus Membranbett und verdrängt die Übertragungsflüssigkeit, bis der resultierende Kammerdruck, der gleich der Summe aus dem Trennmembranfehler der aufgrund der Verdrängung ausgelenkten Trennmembran und dem herrschenden Mediendruck ist, der Position der Druckspeichermembran entspricht.The pressure accumulator may, for example, comprise an elastic pressure storage membrane which is stretched over an evacuated concave membrane bed which is separated from the hydraulic path by the separation membrane. The stiffness of the accumulator diaphragm is dimensioned so that it is deflected at a maximum chamber pressure, which corresponds to the lower measuring range limit, and just rests against the diaphragm bed. Below this pressure, the pressure storage membrane lifts from the membrane bed and displaces the transfer fluid until the resulting chamber pressure, which is equal to the sum of the separation membrane error of the deflected due to the displacement separation membrane and the prevailing media pressure, corresponds to the position of the pressure storage membrane.

Die Druckspeichermembran kann sowohl als Kreisscheibenmembran als auch als Ringmembran ausgeführt sein.The pressure storage membrane can be designed both as a disk membrane and as a ring membrane.

Anstelle einer Druckspeichermembran kann auch ein elastischer Balg vorgesehen sein der bei einem Kammerdruck, der dem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, maximal komprimiert ist und gerade an einem Anschlag anliegt. Unterhalb dieses Drucks dehnt sich der elastische Balg in das mit dem hydraulischen Pfad kommunizierende Volumen hinein aus, bis der resultierende Kammerdruck, der gleich der Summe aus dem Trennmembranfehler der aufgrund der Verdrängung ausgelenkten Trennmembran und dem herrschenden Mediendruck ist, der Position des Balgs entspricht.Instead of a pressure-accumulating diaphragm, an elastic bellows can also be provided which, at a chamber pressure which corresponds to the lower measuring range limit, is maximally compressed and just bears against a stop. Below this pressure, the elastic bellows expands into the volume communicating with the hydraulic path until the resulting chamber pressure, which is equal to the sum of the diaphragm separation error of the displacement diaphragm and the prevailing fluid pressure, corresponds to the position of the bellows.

Der Druckspeicher kann generell an einem beliebigen Ort innerhalb oder außerhalb des Druckmittlerkörpers angeordnet sein. Innerhalb des Druckmittlerkörpers oder eines damit verbundenen Körpers, kann der Druckspeicher beispielsweise in die Druckkammer integriert oder in einer gesondert dafür vorgesehenen Kammer angeordnet sein.The pressure accumulator can generally be arranged at any location inside or outside the diaphragm seal body. Within the diaphragm seal body or an associated body, the pressure accumulator can be integrated, for example, in the pressure chamber or arranged in a separate chamber provided for this purpose.

Der Druckspeicher kann über den hydraulischen Pfad mit der Druckkammer kommunizieren oder über einen parallelen Pfad.The pressure accumulator can communicate with the pressure chamber via the hydraulic path or via a parallel path.

Der hydraulische Widerstand der Kommunikation zwischen dem Druckspeicher und der Druckkammer wird bevorzugt so niedrig gestaltet, beispielsweise durch ausreichende Strömungsquerschnitte, dass der Druckspeicher auch bei einem schnellen Abfall des Mediendrucks das Absinken des Kammerdrucks vermindern kann.The hydraulic resistance of the communication between the accumulator and the pressure chamber is preferably designed so low, for example, by sufficient flow cross sections that the pressure accumulator can reduce the decrease in the chamber pressure, even with a rapid drop in the media pressure.

Der erfindungsgemäße Drucksensor umfasst einen Druckmittler der zuvor beschriebenen Art und eine Druckmesszelle, wobei Druckmittler und Druckmesszelle zu einer Einheit kombiniert sind.The pressure sensor according to the invention comprises a pressure transmitter of the type described above and a pressure measuring cell, wherein pressure transmitter and pressure measuring cell are combined to form a unit.

Der erfindungsgemäße Drucksensor umfasst also
einen Drucksensorkörper mit einer Druckkammer;
eine Trennmembran, welche die Druckkammer druckdicht verschließt, wobei die Trennmembran von der der Druckkammer abgewandten Seite mit einem Mediendruck beaufschlagbar ist, welcher durch die Trennmembran in die Druckkammer übertragen wird;
eine Druckmesszelle, die über einen hydraulischen Pfad der sich zwischen der Druckkammer und der Druckmesszelle erstreckt, mit dem in der Druckkammer vorherrschenden Druck beaufschlagbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass
der Drucksensor ferner einen Druckspeicher aufweist, welcher mit der Druckkammer kommuniziert, und bei einem Kammerdruck in der Druckkammer der einem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht maximal ausgelenkt ist und eine hydraulische Kapazität von Null aufweist und unterhalb davon eine hydraulische Kapazität aufweist, die ausreicht, eine Auslenkung der Trennmembran zu bewirken zur Verminderung eines Absinkens des Kammerdrucks bei fallendem Mediendruck mittels eines steigenden Trennmembranfehlers.The pressure sensor according to the invention thus comprises
a pressure sensor body having a pressure chamber;
a separation membrane which closes the pressure chamber in a pressure-tight manner, wherein the separation membrane can be acted upon by the pressure chamber remote from the pressure chamber with a media pressure, which is transmitted through the separation membrane into the pressure chamber;
a pressure measuring cell, which can be acted upon by a hydraulic path which extends between the pressure chamber and the pressure measuring cell, with the pressure prevailing in the pressure chamber; characterized in that
the pressure sensor further comprises a pressure accumulator which communicates with the pressure chamber, and at a chamber pressure in the pressure chamber which corresponds to a lower measuring range limit is maximally deflected and has a hydraulic capacity of zero and below it has a hydraulic capacity sufficient, a deflection of the separation membrane to cause a decrease in the chamber pressure with decreasing media pressure by means of a rising separation diaphragm error.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Drucksensors wird das Unterschreiten des unteren Messbereichsgrenzwertes oder die resultierende Bewegung des Druckspeichers mittels geeigneter elektronischer Schaltungen erfasst und registriert. Ggf. kann die Anzahl und die Dauer der Messbreichsunterschreitungen oder die Dauer und Amplitude der Druckspeicherbewegungen erfasst und registriert werden. Daraus lassen sich im Sinne einer vorausschauender Überwachung Rückschlüsse auf die Alterung des Drucksensors ableiten. Die Temperatur der Übertragungsflüssigkeit kann ggf. mit einem nicht näher dargestellten Temperatursensor erfasst und zur Überwachung des Drucksensors herangezogen werden.In a development of the pressure sensor according to the invention, the undershooting of the lower measuring range limit or the resulting movement of the pressure accumulator is detected and registered by means of suitable electronic circuits. Possibly. For example, the number and duration of the undershoots or the duration and amplitude of accumulator movements can be detected and registered. From this, conclusions about the aging of the pressure sensor can be derived in the sense of a foresighted monitoring. The temperature of the transmission fluid may optionally be detected by a temperature sensor, not shown, and used to monitor the pressure sensor.

Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained with reference to the embodiments illustrated in the drawings. It shows:

1: Einen erfindungsgemäßen Drucksensor mit einer als Ringmembran ausgeprägten Druckspeichermembran. 1 : A pressure sensor according to the invention with a pressure membrane designed as a ring diaphragm.

2: Den Verlauf des Kammerdrucks als Funktion des Mediendrucks für einen erfindungsgemäßen Drucksensor. 2 : The course of the chamber pressure as a function of the media pressure for a pressure sensor according to the invention.

Der in 1a und b gezeigte Drucksensor umfasst einen Druckmittlerkörper 4, der einstückig mit einem dem Messzellenträgerkörper 8 zu einem Sensorkörper 1 mit einem zumindest abschnittsweise zylindrischen Aufbau ausgebildet ist. Der Druckmittlerkörper und der Messzellenträgerkörper weisen einen metallischen Werkstoff auf, insbesondere Edelstahl oder Aluminium.The in 1a and b shown pressure sensor comprises a diaphragm seal body 4 which is integral with a measuring cell carrier body 8th to a sensor body 1 is formed with an at least partially cylindrical structure. The diaphragm seal body and the measuring cell carrier body have a metallic material, in particular stainless steel or aluminum.

Der zylindrische Druckmittlerkörper 4 weist an einer ersten Stirnfläche ein Membranbett auf, welches unter Ausbildung einer Druckkammer 3 mit einer Trennmembran 2 druckdicht verschlossen ist. Von der Druckkammer 3 erstreckt sich eine zentrale Bohrung 5 zur zweiten Stirnfläche des Druckmittlerkörpers 4, wobei die zentrale Bohrung 5 in eine Messzellenkammer 14 mündet, die als Vertiefung in einer dritten Stirnfläche des Messzellenträgerkörpers 8 ausgebildet ist. Die zweite Stirnfläche des Druckmittlerkörpers 4 ist entlang ihres Umfangs druckdicht mit dem Umfang der dritten Stirnfläche des Messzellenträgerkörpers 8 verschweißt.The cylindrical diaphragm seal body 4 has a membrane bed on a first end face, which forms a pressure chamber 3 with a separation membrane 2 pressure sealed. From the pressure chamber 3 extends a central bore 5 to the second end face of the diaphragm seal body 4 , where the central bore 5 in a measuring cell chamber 14 opens, which as a recess in a third end face of the measuring cell carrier body 8th is trained. The second end face of the diaphragm seal body 4 is pressure-tight along its circumference with the circumference of the third end face of the measuring cell carrier body 8th welded.

In der Messzellenkammer 14 ist eine Druckmesszelle 6 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel eine piezoresistive Siliziumzelle ist. Von der Messzellenkammer 14 erstrecken sich elektrische Durchführungen 7 und bei Relativdrucksensoren ein Referenzluftkanal 15 zu einer Oberfläche des Messzellenträgerkörpers 8.In the measuring cell chamber 14 is a pressure measuring cell 6 arranged, which is a piezoresistive silicon cell in the embodiment. From the measuring cell chamber 14 extend electrical feedthroughs 7 and at relative pressure sensors, a reference air channel 15 to a surface of the measuring cell carrier body 8th ,

Von der Druckkammer 3 erstreckt sich weiterhin eine periphere Bohrung 12 in axialer Richtung zur zweiten Stirnfläche des Druckmittlerkörpers 4, wobei die periphere Bohrung in einer Ringkammer mündet, die als Vertiefung in der dritten Stirnfläche des Messzellenträgerkörpers 8 ausgebildet ist. Die vertiefte Oberfläche der Ringkammer dient als Druckspeichermembranbett 11 für eine ringförmige elastische Druckspeichermembran 10, die mit ihrem inneren Rand und ihrem äußeren Rand druckdicht an der dritten Stirnfläche des Messzellenträgerkörpers 8 befestigt ist, beispielsweise mittels Schweißverbindungen.From the pressure chamber 3 continues to extend a peripheral bore 12 in the axial direction to the second end face of the diaphragm seal body 4 , wherein the peripheral bore opens into an annular chamber, which serves as a depression in the third end face of the measuring cell carrier body 8th is trained. The recessed surface of the annular chamber serves as a pressure storage membrane bed 11 for an annular elastic pressure storage membrane 10 , the pressure-tight with its inner edge and its outer edge at the third end face of the measuring cell carrier body 8th is attached, for example by means of welded joints.

Der Raum zwischen dem Druckspeichermembranbett 11 und der Druckspeichermembran 10 ist über einen Kanal 16 evakuiert wobei der Kanal 16, nach der Evakuierung druckdicht verschlossen wurde.The space between the pressure storage membrane bed 11 and the pressure storage membrane 10 is over a channel 16 evacuated while the channel 16 , after the evacuation was sealed pressure-tight.

Das Wirkprinzip des Drucksensors ergibt sich nun aus der Zusammenschau der 1a und b mit 2. 1a zeigt den Sensor bei einem Mediendruck oberhalb der Messbereichsuntergrenze Pmin M bzw. bei einem Kammerdruck oberhalb von Pmin K in der Druckkammer 3. In diesem Druckbereich ist die Druckspeichermembran 10 vollständig in das Druckspeichermembranbett 11 gedrückt. In diesem Zustand verhält sich die Druckspeichermembran 10 wie das sie abstützende Druckspeichermembranbett 11, d. h. sie ist für alle praktischen Belange unendlich steif. Sie hat bei diesem Druck also eine hydraulische Kapazität von Null und beeinträchtigt somit die Druckmessung in keiner Weise. Gleichermaßen befindet sich die Trennmembran 2 in ihrer Gleichgewichtslage oder zumindest in einem Zustand geringer Auslenkung, so dass der Mediendruck ohne größere Trennmembranfehler in die Druckkammer 3 übertragen wird.The operating principle of the pressure sensor now arises from the synopsis of 1a and b with 2 , 1a shows the sensor at a media pressure above the lower range limit P min M or at a chamber pressure above P min K in the pressure chamber 3 , In this pressure range is the accumulator diaphragm 10 completely into the pressure storage membrane bed 11 pressed. In this state, the pressure storage membrane behaves 10 like the pressure-storing membrane bed supporting it 11 ie it is infinitely stiff for all practical purposes. So it has at this pressure a hydraulic capacity of zero and thus does not affect the pressure measurement in any way. Equally, the separation membrane is located 2 in their equilibrium position or at least in a state of low deflection, so that the media pressure without major Trennmembranfehler in the pressure chamber 3 is transmitted.

Wenn nun der Mediendruck unter die Messbereichsuntergrenze Pmin M bzw. der Kammerdruck unterhalb Pmin K sinkt, so reicht der Druck nicht mehr aus, um die Druckspeichermembran 10 vollständig in ihr Druckspeichermembranbett zu pressen. Die Druckspeichermembran strebt also ihrer Gleichgewichtsposition entgegen und verdrängt dabei so lange Übertragungsflüssigkeit aus der Ringkammer in die Druckkammer, bis die Summe des Mediendrucks und des Drucks aufgrund der Auslenkung der Trennmembran gleich dem Druck aufgrund der verbleibenden Auslenkung der Druckspeichermembran ist. Dieser Druck ist zugleich der verbleibende Kammerdruck.If now the medium pressure falls below the lower range limit P min M or the chamber pressure below P min K , so the pressure is no longer sufficient to the pressure storage membrane 10 completely to press in their pressure storage membrane bed. The pressure accumulator diaphragm thus strives towards its equilibrium position and displaces transfer fluid from the annular chamber into the pressure chamber until the sum of the medium pressure and the pressure due to the deflection of the separating diaphragm is equal to the pressure due to the remaining deflection of the accumulator diaphragm. This pressure is at the same time the remaining chamber pressure.

Die Druckspeichermembran und die Trennmembran sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass der resultierende Kammerdruck stets größer ist als ein kritischer Kammerdruck Pkrit K, bei dem Bestandteile der Übertragungsflüssigkeit ausgasen könnten.The pressure storage membrane and the separation membrane are preferably coordinated so that the resulting chamber pressure is always greater than a critical chamber pressure P crit K , could outgas at the components of the transmission fluid.

Claims (9)

Druckmittler, umfassend: einen Druckmittlerkörper (4) mit einer Druckkammer (3); eine Trennmembran (2), welche die Druckkammer (3) druckdicht verschließt, wobei die Trennmembran von der der Druckkammer abgewandten Seite mit einem Mediendruck beaufschlagbar ist, welcher durch die Trennmembran in die Druckkammer übertragen wird; und einen hydraulischen Pfad (5) der sich von der Druckkammer erstreckt und mit einer Druckmesszelle (6) verbindbar ist, um die Druckmesszelle mit dem in der Druckkammer (3) vorherrschenden Druck zu beaufschlagen; dadurch gekennzeichnet dass der Druckmittler ferner einen Druckspeicher aufweist, wobei der Druckspeicher mit der Druckkammer (3) kommuniziert und bei einem Kammerdruck in der Druckkammer, der einem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, maximal ausgelenkt ist und eine hydraulische Kapazität von Null aufweist, und wobei der Druckspeicher unterhalb des Kammerdrucks, der dem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, eine hydraulische Kapazität aufweist, die ausreicht, eine Auslenkung der Trennmembran (2) zu bewirken, wobei die Auslenkung der Trennmembran (2) dazu dient, mittels eines steigenden Trennmembranfehlers ein Absinken des Kammerdrucks bei fallendem Mediendruck zu vermindern.A diaphragm seal, comprising: a diaphragm seal body ( 4 ) with a pressure chamber ( 3 ); a separation membrane ( 2 ), which the pressure chamber ( 3 ) closes pressure-tight, wherein the separation membrane from the side facing away from the pressure chamber can be acted upon with a media pressure, which is transmitted through the separation membrane into the pressure chamber; and a hydraulic path ( 5 ) which extends from the pressure chamber and with a pressure measuring cell ( 6 ) is connectable to the pressure measuring cell with the in the pressure chamber ( 3 ) to apply prevailing pressure; characterized in that the pressure transmitter further comprises a pressure accumulator, wherein the pressure accumulator with the pressure chamber ( 3 ) and at a chamber pressure in the pressure chamber that corresponds to a lower measuring range limit, is maximally deflected and has a hydraulic capacity of zero, and wherein the pressure accumulator below the chamber pressure corresponding to the lower measuring range limit, has a hydraulic capacity that is sufficient Deflection of the separation membrane ( 2 ), wherein the deflection of the separating membrane ( 2 ) serves, by means of a rising separation diaphragm error to reduce a decrease in the chamber pressure with decreasing media pressure. Druckmittler nach Anspruch 1, wobei der Druckspeicher eine elastische Druckspeichermembran umfasst.A pressure transmitter according to claim 1, wherein the pressure accumulator comprises an elastic pressure storage membrane. Druckmittler nach Anspruch 2, wobei die Druckspeichermembran über einem evakuierten konkaven Membranbett gespannt ist, welches durch die Druckspeichermembran von dem hydraulischen Pfad getrennt ist.A pressure transmitter according to claim 2, wherein the pressure storage membrane is stretched over an evacuated concave membrane bed which is separated from the hydraulic path by the pressure storage membrane. Druckmittler nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Druckspeichermembran eine Kreisscheibenmembran oder eine Ringmembran umfasst.A pressure transmitter according to claim 2 or 3, wherein the pressure storage membrane comprises a circular disk membrane or a ring membrane. Druckmittler nach Anspruch 1, wobei der Druckspeicher einen elastischen Balg umfasst, der bei einem Kammerdruck, der dem unteren Messbereichsgrenzwert entspricht, maximal komprimiert ist und an einem Anschlag anliegt.A pressure transmitter according to claim 1, wherein the pressure accumulator comprises an elastic bellows which is maximally compressed at a chamber pressure which corresponds to the lower measuring range limit value and bears against a stop. Drucksensor, mit einem Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, und einer Druckmesszelle die mit dem Druckmittler verbunden und über den hydraulischen Pfad mit dem Kammerdruck beaufschlagbar ist.Pressure sensor, with a diaphragm seal according to one of claims 1 to 5, and a pressure measuring cell which is connected to the diaphragm seal and can be acted upon via the hydraulic path with the chamber pressure. Drucksensor nach Anspruch 6, wobei der Druckmittler und die Druckmesszelle in einem Gerät integriert sind.Pressure sensor according to claim 6, wherein the pressure transmitter and the pressure measuring cell are integrated in one device. Drucksensor nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin umfassend eine elektronische Schaltung mit welcher das Unterschreiten des unteren Messbereichsgrenzwertes oder die resultierende Bewegung des Druckspeichers erfasst und registriert wird.Pressure sensor according to claim 6 or 7, further comprising an electronic circuit with which the falling below the lower measuring range limit value or the resulting movement of the pressure accumulator is detected and registered. Drucksensor oder Druckmittler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Übertragungsflüssigkeit in der Druckkammer.Pressure sensor or diaphragm seal according to one of the preceding claims, further comprising a temperature sensor for detecting the temperature of the transmission fluid in the pressure chamber.
DE200410047419 2004-09-28 2004-09-28 Diaphragm seal and pressure sensor with diaphragm seal Expired - Fee Related DE102004047419B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410047419 DE102004047419B4 (en) 2004-09-28 2004-09-28 Diaphragm seal and pressure sensor with diaphragm seal
PCT/EP2005/054542 WO2006051012A1 (en) 2004-09-28 2005-09-13 Hydraulic pressure transmitter and pressure sensor comprising a hydraulic pressure transmitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410047419 DE102004047419B4 (en) 2004-09-28 2004-09-28 Diaphragm seal and pressure sensor with diaphragm seal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004047419A1 DE102004047419A1 (en) 2006-04-06
DE102004047419B4 true DE102004047419B4 (en) 2011-09-15

Family

ID=35457105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410047419 Expired - Fee Related DE102004047419B4 (en) 2004-09-28 2004-09-28 Diaphragm seal and pressure sensor with diaphragm seal

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004047419B4 (en)
WO (1) WO2006051012A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5918458B1 (en) * 2016-02-17 2016-05-18 ムサシノ機器株式会社 Fluid pressure measurement unit and level gauge
DE102020210051A1 (en) 2020-08-07 2022-02-10 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensor and method for manufacturing a sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1172640A1 (en) * 2000-07-13 2002-01-16 Endress + Hauser GmbH + Co. Differential pressure sensor
DE10101180A1 (en) * 2001-01-12 2002-09-12 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Differential pressure sensor and method for differential pressure measurement
DE10152681A1 (en) * 2001-10-19 2003-04-30 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Diaphragm seal with separating membrane and process for its manufacture
DE10248281A1 (en) * 2002-10-16 2004-04-29 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Absolute or differential pressure sensor with dynamic overload protection, for preventing damage by pressure spikes, has an additional hydraulic capacitance in the form of a damping membrane
DE10257124A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-24 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Pressure and differential pressure measuring device with overload protection

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5095755A (en) * 1990-11-01 1992-03-17 Rosemount Inc. Isolator for pressure transmitter
DE4413274A1 (en) * 1994-04-16 1995-10-19 Sel Alcatel Ag Pressure sensor
US6581469B2 (en) * 2001-01-12 2003-06-24 Endress + Hauser Gmbh Co. Differential pressure sensor and method of differential pressure measurement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1172640A1 (en) * 2000-07-13 2002-01-16 Endress + Hauser GmbH + Co. Differential pressure sensor
DE10101180A1 (en) * 2001-01-12 2002-09-12 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Differential pressure sensor and method for differential pressure measurement
DE10152681A1 (en) * 2001-10-19 2003-04-30 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Diaphragm seal with separating membrane and process for its manufacture
DE10248281A1 (en) * 2002-10-16 2004-04-29 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Absolute or differential pressure sensor with dynamic overload protection, for preventing damage by pressure spikes, has an additional hydraulic capacitance in the form of a damping membrane
DE10257124A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-24 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Pressure and differential pressure measuring device with overload protection

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006051012A1 (en) 2006-05-18
DE102004047419A1 (en) 2006-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69123603T2 (en) ISOLATOR FOR PRESSURE TRANSMITTER
EP2516979B1 (en) Overload-proof pressure sensor, in particular differential pressure sensor
EP2659248B1 (en) Pressure sensor having a compressible element
DE102006057828A1 (en) Differential manometric sensor for recording differential pressure and for industrial measuring technique, has base body and recess is divided into two pressure measuring chamber, which are connected with overload chambers
DE2640235C2 (en) Differential pressure measuring device
DE102008019054A1 (en) Differential pressure sensor i.e. micromechanical differential pressure sensor, for detecting difference between two medium pressures, has measuring diaphragm lying at base in case of one-sided overload and having even contour
EP1733199A1 (en) Differential pressure gauge with dynamic overload protection
EP3167264A1 (en) Differential pressure measuring cell
EP1714126A1 (en) Pressure differential sensor comprising an excess-load membrane
DE2819303A1 (en) PRESSURE SENSOR DEVICE
DE102016008508A1 (en) Differential pressure transducer arrangement with overpressure protection
DE2911349C2 (en) Vacuum protection device and method for a differential pressure transducer
EP1425563B1 (en) Pressure measuring apparatus
WO2012055605A2 (en) Pressure transducer
EP0115074B1 (en) Differential pressure measuring device
DE102008054991A1 (en) Differential
DE102004047419B4 (en) Diaphragm seal and pressure sensor with diaphragm seal
DE69008936T2 (en) Pressure / differential pressure measuring device.
DE102011111558B4 (en) Dry transducer
WO2002063266A1 (en) Differential pressure sensor with overload protection
DE10162044A1 (en) Pressure gauge for industrial use has a separating membrane and seal arrangement that enable use of the gauge in hostile environments without a requirement for expensive materials
DE3443419A1 (en) PRESSURE DIFFERENCE MEASURING DEVICE WITH A SEMICONDUCTOR PRESSURE SENSOR
DE102010043824B4 (en) Pressure Transmitter
DE102008037736A1 (en) Pressures and/or pressure changes detecting device e.g. high pressure-resistant control element, has base part forming boundary for deformation of membrane, where membrane is provided with corrugated profile
DE2015962A1 (en) Device for measuring pressure differences in the vacuum range

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20111216

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee