DE102021119081A1 - Diaphragm seal with monitoring function - Google Patents
Diaphragm seal with monitoring function Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021119081A1 DE102021119081A1 DE102021119081.9A DE102021119081A DE102021119081A1 DE 102021119081 A1 DE102021119081 A1 DE 102021119081A1 DE 102021119081 A DE102021119081 A DE 102021119081A DE 102021119081 A1 DE102021119081 A1 DE 102021119081A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sensor
- pressure transmitter
- pressure
- medium
- membrane
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
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
-
- 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
- G01L19/0061—Electrical connection means
- G01L19/0084—Electrical connection means to the outside of the housing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Druckmittler (1) mit Überwachungsfunktion, mit einem Grundkörper (3) und einer an dem Grundkörper (3) angeordneten Membran (5) und mit einem Drucksensor (7), wobei zwischen der Membran (5) und dem Drucksensor (7) eine Sensorkammer (71) ausgebildet ist, welche mit einem Druckmittlermedium zur Übermittlung eines auf die Membran (5) wirkenden Drucks gefüllt ist.Der Druckmittler (1) soll eine besonders hohe Zuverlässigkeit aufweisen.Dazu weist der Druckmittler (1) mindestens einen Sensor (91) zur Erfassung einer Eigenschaft des Druckmittlermediums auf.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überwachung eines Druckmittlers (1).The invention relates to a pressure transmitter (1) with a monitoring function, with a base body (3) and a membrane (5) arranged on the base body (3) and with a pressure sensor (7), wherein between the membrane (5) and the pressure sensor (7 ) a sensor chamber (71) is formed, which is filled with a pressure transmitter medium for transmitting a pressure acting on the membrane (5). The pressure transmitter (1) should have a particularly high level of reliability. For this purpose, the pressure transmitter (1) has at least one sensor ( 91) for detecting a property of the pressure transmitter medium.The invention also relates to a method for monitoring a pressure transmitter (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckmittler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Überwachen eines solchen Druckmittlers gemäß Patentanspruch 8.The present invention relates to a pressure transmitter according to the preamble of patent claim 1 and a method for monitoring such a pressure transmitter according to patent claim 8.
Drucksensoren sind in vielfältiger Ausbildung aus dem Stand der Technik bekannt uns sind dazu geeignet einen Druck in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das anschließend weiterverarbeitet werden kann. Drucksensoren werden nach dem zugrundeliegenden Messprinzip, den zum Prozess hin orientierten Materialien sowie danach unterschieden, ob absolute oder relative Drücke gemessen werden können.Pressure sensors are known in a variety of forms from the prior art and are suitable for converting a pressure into an electrical signal that can then be processed further. Pressure sensors are differentiated according to the underlying measuring principle, the materials oriented towards the process and whether absolute or relative pressures can be measured.
Eines der Messprinzipien beruht dabei auf einer Kapazitätsänderung, wobei mittels einer kapazitiven Druckmesszelle eine Druckänderung durch Verformung einer Membran und einer daraus resultierenden Änderung einer Kapazität erfasst wird. Bei resistiven Druckmesszellen wird die Verformung einer Membran bspw. mittels Dehnungsmessstreifen erfasst und aus einer Widerstandsänderung der Dehnungsmessstreifen auf den Druck geschlossen. Piezoresistive Druckmesszellen nutzen den piezoelektrischen Effekt zur Druckbestimmung aus.One of the measuring principles is based on a change in capacitance, with a capacitive pressure measuring cell being used to detect a change in pressure as a result of deformation of a membrane and a change in capacitance resulting therefrom. In the case of resistive pressure measuring cells, the deformation of a membrane is recorded, for example, by means of strain gauges and the pressure is deduced from a change in resistance of the strain gauges. Piezoresistive pressure measuring cells use the piezoelectric effect to determine pressure.
Die Unterscheidung nach den zum Prozess hin orientierten Materialien, also den Materialien, die mit der Prozessumgebung und den Prozessmedien in Kontakt kommen, erfolgt in der Regel zwischen metallischen und keramischen Druckmesszellen, wobei die einen eine metallische und die anderen eine keramische Membran auf der zum Prozess gewandten Seite aufweisen.The distinction between the materials oriented towards the process, i.e. the materials that come into contact with the process environment and the process media, is usually made between metal and ceramic pressure measuring cells, with one metal membrane and the other a ceramic membrane on the process have facing side.
Ob absolute oder relative Drücke gemessen werden können, richtet sich in der Regel danach, ob einer Membranrückseite ein zweiter Druck, bspw. ein Außendruck, zugeführt wird, oder ob die Membranrückseite evakuiert ist.Whether absolute or relative pressures can be measured usually depends on whether a second pressure, for example an external pressure, is fed to the back of the membrane, or whether the back of the membrane is evacuated.
Bei vielen der vorstehend genannten Drucksensoren handelt es sich um empfindliche Bauteile, die möglicherweise durch die Eigenschaften eines Prozessmediums wie chemische Einwirkung, Temperatur oder abrasive Eigenschaften geschädigt werden können. Um eine Beschädigung des Drucksensors zu vermeiden, kann dieser in einen Druckmittler eingesetzt werden. Der Druckmittler trennt im Allgemeinen den Drucksensor von dem zu messenden Medium.Many of the pressure sensors mentioned above are sensitive components that can potentially be damaged by the properties of a process medium, such as chemical exposure, temperature or abrasive properties. To avoid damaging the pressure sensor, it can be used in a diaphragm seal. The diaphragm seal generally separates the pressure sensor from the medium to be measured.
Um den Druck von dem Medium auf den Drucksensor zu übertragen, weist der Druckmittler üblicherweise ein Gehäuse und eine äußere Membran auf. Der Drucksensor ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und in dem Gehäuse ist eine Sensorkammer ausgebildet. Die Sensorkammer ist mit einem Druckmittlermedium, typischerweise einem synthetischen Öl, gefüllt. Über das Druckmittlermedium wird ein auf die äußere Membran wirkender Druck auf den Drucksensor übertragen. Bei einem solchen Druckmittler ist also nur die äußere, insbesondere metallische Membran mit dem Prozess in Kontakt und der Prozessdruck wird über das Druckmittlermedium an den Drucksensor (mit einer inneren Membran) übertragen.In order to transmit the pressure from the medium to the pressure sensor, the pressure transmitter usually has a housing and an outer membrane. The pressure sensor is disposed within the housing and a sensor chamber is formed in the housing. The sensor chamber is filled with a diaphragm seal medium, typically a synthetic oil. A pressure acting on the outer membrane is transmitted to the pressure sensor via the pressure transmitter medium. With such a diaphragm seal, only the outer, in particular metallic diaphragm is in contact with the process and the process pressure is transmitted to the pressure sensor (with an inner diaphragm) via the diaphragm seal medium.
Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckmittler und ein Verfahren zum Betreiben eines Druckmittlers zur Verfügung zu stellen, welche eine besonders hohe Zuverlässigkeit aufweisen.The underlying object of the invention is to provide a pressure transmitter and a method for operating a pressure transmitter which have a particularly high level of reliability.
Ein erfindungsgemäßer Druckmittler weist einen Grundkörper und eine an dem Grundkörper angeordnete Membran auf. Ferner weist der Druckmittler einen Drucksensor auf. Bei dem Drucksensor kann es sich um einen kapazitiven Drucksensor, einen resistiven Drucksensor oder auch einen piezoresistiven Drucksensor handeln. Insbesondere weist der Drucksensor ebenfalls eine (innere) Membran auf, welche innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist und nicht mit einem Prozessmedium in Kontakt gerät. Zwischen der Membran und dem Drucksensor ist eine Sensorkammer ausgebildet, welche mit einem Druckmittlermedium zur Übermittlung eines auf die Membran wirkenden Drucks auf den Drucksensor gefüllt ist. Bei dem Druckmittlermedium handelt es sich insbesondere um ein Öl.A pressure transmitter according to the invention has a base body and a membrane arranged on the base body. Furthermore, the pressure transmitter has a pressure sensor. The pressure sensor can be a capacitive pressure sensor, a resistive pressure sensor or a piezoresistive pressure sensor. In particular, the pressure sensor also has an (inner) membrane, which is arranged within the base body and does not come into contact with a process medium. A sensor chamber is formed between the membrane and the pressure sensor, which is filled with a pressure transmitter medium for transmitting a pressure acting on the membrane to the pressure sensor. The pressure transmitter medium is in particular an oil.
Zudem weist der Druckmittler mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Eigenschaften des Druckmittlermediums auf. Wie im Folgenden noch erläutert, kann eine Eigenschaft insbesondere eine Zusammensetzung des Druckmittlermediums, ein pH-Wert, eine Leitfähigkeit, eine Wärmeleitfähigkeit oder eine optische Durchlässigkeit sein.In addition, the pressure transmitter has at least one sensor for detecting a property of the pressure transmitter medium. As explained below, a property can be, in particular, a composition of the pressure transmitter medium, a pH value, a conductivity, a thermal conductivity or an optical transparency.
Die Eigenschaften des Druckmittlermediums geben Aufschluss darüber, ob der Druckmittler noch intakt ist oder ob eine Störung vorliegt. So ändern sich z.B. durch Medieneintritt in die Sensorkammer, Gasdiffusion in die Sensorkammer oder eine Alterung des Druckmittlermediums die Eigenschaften des Druckmittlermediums. Daraus folgend kann auf ein Leck im Gehäuse oder der äußeren Membran, eine Zerstörung des Druckmittlers oder eine Alterung des Druckmittlermediums geschlossen werden, die jeweils die Messgenauigkeit und die Funktionsfähigkeit des Druckmittlers bzw. des Drucksensors beeinflussen.The properties of the diaphragm seal medium provide information about whether the diaphragm seal is still intact or whether there is a fault. For example, the properties of the isolating medium change due to media entering the sensor chamber, gas diffusion in the sensor chamber or aging of the isolating medium. As a result, a leak in the housing or the outer membrane, destruction of the diaphragm seal or aging of the diaphragm seal medium can be concluded, each of which affects the measurement accuracy and the functionality of the diaphragm seal or the pressure sensor.
Durch die frühzeitige Erkennung solcher Beschädigungen am Druckmittler oder eines altersbedingten Drifts des Druckmittlers bzw. einer Degradation des Druckmittlermediums, kann der Druckmittler besonders zuverlässig betrieben werden. Zudem stellt die Überwachung des Druckmittlermediums eine vergleichsweise einfache Möglichkeit dar, mehrere Fehlerquellen gleichzeitig mit nur einem Sensor zu detektieren.By early detection of such damage to the diaphragm seal or an age-related drift of the diaphragm seal or degradation of the diaphragm seal medium, the pressure medium can be operated particularly reliably. In addition, monitoring the diaphragm seal medium is a comparatively simple way of simultaneously detecting several sources of error with just one sensor.
In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckmittlers ist der Sensor in der Sensorkammer angeordnet. Die Sensorkammer stellt ein großes Volumen bereit, sodass zum einen Bauraum zur Anordnung des Sensors vorhanden ist und zum anderen ein großes Volumen an Druckmittlermedium zur Messung durch den Sensor zur Verfügung steht.In a practical embodiment of the pressure transmitter according to the invention, the sensor is arranged in the sensor chamber. The sensor chamber provides a large volume so that on the one hand there is installation space for arranging the sensor and on the other hand a large volume of pressure transmitter medium is available for measurement by the sensor.
Insbesondere ist der Sensor direkt auf einem Verschlusselement abgeordnet, welches die Sensorkammer auf der der Membran gegenüberliegenden Seite abschließt. Die Anschlüsse für den Sensor sind insbesondere durch das Verschlusselement geführt. Insbesondere ist der Sensor mit einer Auswerteeinheit verbunden, mit welcher auch der Drucksensor verbunden ist.In particular, the sensor is seconded directly to a closure element which closes the sensor chamber on the side opposite the membrane. The connections for the sensor are routed in particular through the closure element. In particular, the sensor is connected to an evaluation unit, to which the pressure sensor is also connected.
Je nach Größe des Sensors ist es auch möglich, den Sensor direkt benachbart der Membran in einer Membrankammer oder in einen Verbindungskanal zwischen der Membrankammer und der Sensorkammer anzuordnen. Der Sensor wäre dann besonders nahe an der wahrscheinlichsten Eintrittsstelle für Medium bei einer Beschädigung der Druckmesszelle angeordnet.Depending on the size of the sensor, it is also possible to arrange the sensor directly adjacent to the membrane in a membrane chamber or in a connecting channel between the membrane chamber and the sensor chamber. The sensor would then be arranged particularly close to the most likely entry point for medium in the event of damage to the pressure measuring cell.
Bei dem mindestens einen Sensor handelt es sich insbesondere um einen Gassensor zur Detektion von Gasblasen in dem Druckmittlermedium. Zum Beispiel kann Wasserstoff durch die Membran des Druckmittlers diffundieren, insbesondere wenn es sich bei der Membran um eine metallische Membran handelt. Wenn zu viel Wasserstoff in das Druckmittlermedium hineindiffundiert, kann dieser bei niedrigem Druck ausperlen, was zu einer Verfälschung der Messwerte führt. Insbesondere kann der Gassensor ein Metalloxid umfassen. Mit dem Gassensor kann entsprechend eine Änderung in der Zusammensetzung des Druckmittlermediums erkannt werden, die insbesondere über die Zeit des Betriebes des Druckmittlers hervorgerufen ist.The at least one sensor is in particular a gas sensor for detecting gas bubbles in the pressure transmitter medium. For example, hydrogen can diffuse through the diaphragm of the diaphragm seal, particularly when the diaphragm is a metallic diaphragm. If too much hydrogen diffuses into the diaphragm seal medium, it can bubble out at low pressure, which leads to incorrect readings. In particular, the gas sensor can include a metal oxide. A change in the composition of the pressure transmitter medium, which is caused in particular over the period of operation of the pressure transmitter, can accordingly be detected with the gas sensor.
Der mindestens eine Sensor kann auch ein pH-Sensor zur Ermittlung des pH-Wertes des Druckmittlermediums sein. Bei einem Eintritt von Gas in das Druckmittlermedium oder einem Eintritt von Feuchtigkeit oder Flüssigkeit kann damit auf einfache Weise eine Veränderung des Druckmittlermediums und damit auch eine mögliche Erkennung einer Leckage erfolgen. Die frühzeitige Erkennung einer Leckage ermöglicht ein schnelles Austauschen des Druckmittlers bevor z.B. die Membran vollständig beschädigt ist. Auch eine Alterung des Druckmittlermediums kann zu einer Änderung des pH-Wertes führen und so erkannt werden.The at least one sensor can also be a pH sensor for determining the pH value of the pressure transmitter medium. If gas enters the pressure transmitter medium or if moisture or liquid enters, the pressure transmitter medium can be changed in a simple manner and a leak can thus also be detected. The early detection of a leak enables the diaphragm seal to be replaced quickly, for example before the membrane is completely damaged. Aging of the diaphragm seal medium can also lead to a change in the pH value and can be detected in this way.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor ein Leitfähigkeitssensor, mittels welchem die elektrische Leitfähigkeit des Druckmittlermediums ermittelt wird. Veränderungen in der Leitfähigkeit können beispielsweise durch den Eintritt von Gas oder Flüssigkeit in das Druckmittlermedium hervorgerufen werden, was wiederrum auf eine Leckage im Bereich des Grundkörpers oder der Membran des Druckmittlers schließen lässt. Ferner kann sich die Leitfähigkeit des Druckmittlermediums altersbedingt verändern und damit ggf. auch Druckübertragung von der Membran auf den Drucksensor. Eine durch die Alterung hervorgerufene Veränderung des Druckmittlermediums kann detektiert und kompensiert werden.In a further practical embodiment, the at least one sensor is a conductivity sensor, by means of which the electrical conductivity of the pressure transmitter medium is determined. Changes in the conductivity can be caused, for example, by the entry of gas or liquid into the diaphragm seal medium, which in turn indicates a leak in the area of the base body or the diaphragm of the diaphragm seal. Furthermore, the conductivity of the pressure transmitter medium can change due to age and thus possibly also the pressure transmission from the membrane to the pressure sensor. A change in the diaphragm seal medium caused by aging can be detected and compensated for.
Der mindestens eine Sensor kann auch ein Sensor zur Messung der Wärmeleitfähigkeit des Druckmittlermediums sein. Gerade der Eintritt von Wasserstoff durch die Membran führt zu einer Veränderung der Wärmeleitfähigkeit und kann damit in einfacher Weise detektiert werden. Wie vorstehend beschrieben, kann auch eine Alterung des Druckmittlermediums erkannt werden.The at least one sensor can also be a sensor for measuring the thermal conductivity of the pressure transmitter medium. The entry of hydrogen through the membrane in particular leads to a change in thermal conductivity and can therefore be easily detected. As described above, aging of the pressure transmitter medium can also be detected.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckmittlers ist der mindestens eine Sensor zur Durchführung einer Impedanzspektroskopie ausgebildet. Bei der Impedanzspektroskopie wird der Wechselstromwiderstand in Abhängigkeit von der Frequenz des Wechselstroms ermittelt, um z.B. die dielektrischen Eigenschaften des Druckmittlermediums zu erfassen. Dazu weist der Sensor eine entsprechende Elektrodenstruktur auf. Auch hiermit können die Eigenschaften des Druckmittlermediums, beispielsweise durch Vermischung mit einem Prozessmedium oder durch altersbedingte Degradation bestimmt werden.In a further embodiment of the pressure transmitter according to the invention, the at least one sensor is designed to carry out an impedance spectroscopy. In impedance spectroscopy, the AC resistance is determined as a function of the frequency of the AC current, e.g. to record the dielectric properties of the isolating medium. For this purpose, the sensor has a corresponding electrode structure. The properties of the pressure transmitter medium can also be determined hereby, for example by mixing with a process medium or by age-related degradation.
Weiterhin kann der mindestens eine Sensor zur optischen Messung der Transmissionseigenschaften des Druckmittlermediums ausgebildet sein. Insbesondere wird dabei von einem Sender Licht einer bestimmten Wellenlänge ausgesendet, insbesondere im optisch sichtbaren Bereich bis ins Infrarote hinein. Der Wellenlängenbereich kann dabei zwischen 400 nm bis 20 µm liegen. Ebenfalls eignet sich ein solcher Sensor zur Erfassung von Veränderungen im Druckmittlermedium. So können z.B. Verunreinigungen zu einer Trübung des Druckmittlermediums führen.Furthermore, the at least one sensor can be designed to optically measure the transmission properties of the pressure transmitter medium. In particular, light of a specific wavelength is emitted by a transmitter, in particular in the optically visible range up to the infrared. The wavelength range can be between 400 nm and 20 μm. Such a sensor is also suitable for detecting changes in the pressure transmitter medium. For example, contamination can cause the diaphragm seal medium to become cloudy.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Überwachung eines wie vorstehend beschriebenen Druckmittlers. Mittels des Sensors wird eine Eigenschaft des Druckmittlermediums überprüft und wenn ermittelt wird, dass ein Ist-Wert der Eigenschaft von einem Soll-Wert abweicht, so wird eine Störung detektiert. Der Sensor ist dazu insbesondere mit einer Auswerteelektronik verbunden und die Soll-Werte der Eigenschaften können in er Art „look-up table“ gespeichert sein, um möglichst schnell mit den Ist-Werten abgeglichen zu werden. Wird eine Störung detektiert, so kann eine Störungsmeldung an eine übergeordnete Einheit gesendet werden.The invention also relates to a method for monitoring a pressure transmitter as described above. A property of the pressure transmitter medium is checked by means of the sensor and if it is determined that an actual value of the property deviates from a target value, a fault is detected. For this purpose, the sensor is connected in particular to evaluation electronics and the target values of the properties can be stored in a “look-up table” type in order to be compared with the actual values as quickly as possible. If a fault is detected, a fault report can be sent to a higher-level unit.
Insbesondere kann aus der jeweiligen Änderung der Eigenschaft des Druckmittlermediums auf eine bestimmte Störung geschlossen werden. Ändert sich die Eigenschaft z.B. schlagartig oder handelt es sich um eine größere Veränderung in einem definierten Zeitraum, so kann auf eine Beschädigung der Membran geschlossen werden, die zu einer Vermischung des Druckmittlermediums mit einem Prozessmedium führt. Ändern sich die Eigenschaften gering über einen größeren Zeitraum, so kann aus der jeweiligen Änderung z.B. auf ein kleines Leck im Druckmittler oder eine altersbedingte Degradation des Druckmittlermediums geschlossen werden. Daraufhin kann zum Beispiel bei einer altersbedingten Degradation des Druckmittlermediums eine Rekalibration veranlasst werden. Bei einem Leck kann unter anderem ein Austausch des Druckmittlers veranlasst werden.In particular, a specific fault can be inferred from the respective change in the property of the pressure transmitter medium. If the property changes suddenly, for example, or if there is a larger change within a defined period of time, damage to the diaphragm can be concluded, which leads to the diaphragm seal medium mixing with a process medium. If the properties change slightly over a longer period of time, the change in question can indicate, for example, a small leak in the diaphragm seal or age-related degradation of the diaphragm seal medium. A recalibration can then be initiated, for example, in the event of age-related degradation of the pressure transmitter medium. In the event of a leak, the diaphragm seal can be replaced, among other things.
Eine weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind in Verbindung mit der Figur beschrieben. Es zeigt:
-
1 : einen Drucksensor in einer schematischen Ansicht im Schnitt
-
1 : a pressure sensor in a schematic view in section
In
Die Sensorkammer 71 steht über einen Verbindungskanal 9 mit einer zwischen dem Grundkörper 3 und der Membran 5 ausgebildeten Membrankammer 51 in Fluidverbindung. Die Sensorkammer 71 ist in rückseitiger Richtung durch ein Verschlusselement 80 verschlossen, wobei das Verschlusselement 80 eine Mehrzahl von Kabeldurchführungen aufweist. In der Sensorkammer 71 ist der Drucksensor 7 angeordnet. Der Drucksensor 7 weist als drucksensitives Element einen Sensorchip 73 auf, der über einen Sensorträger 75 an dem Verschlusselement 80 angeordnet ist. Vorderseitig ist der Sensorchip 73 durch einen vorderseitigen Kontakt 77 und rückseitig durch einen Rückseitenkontakt 79, die jeweils durch eine der Durchführungen durch das Verschlusselement 80 geführt sind, kontaktiert. Ein rückseitiger Teil einer Membran des Sensorchip 73 ist vorliegend über eine Druckausgleichsleitung 72, die ebenfalls durch das Verschlusselement 80 zur Rückseite des Sensorchip 73 geführt ist, entweder mit einem Umgebungsdruck oder einem Referenzdruck beaufschlagbar. In einer alternativen Ausgestaltung als Absolutdrucksensor ist der hinter dem Sensorchip 73 liegende Hohlraum evakuiert, sodass eine absolute Druckmessung (Referenzdruck ist das Vakuum) durchgeführt werden kann.The
Die Membran 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine umlaufende Verbindung 57, vorliegend eine Verschweißung, mit dem Grundkörper 3 verbunden. Die Membran 5 weist in der vorliegenden Querschnittsdarstellung eine wellenförmige Oberflächenkontur auf, die korrespondierend zu einer Oberflächenkontur einer der Membran 5 zugewandten Wandung des Grundkörpers 3 korrespondierend ausgebildet ist. Durch diese wellenförmige Oberflächenkontur 55 wird erreicht, dass die Membran 5 in Axialrichtung A flexibel ist, wohingegen in Radialrichtung R eine möglichst große Steifigkeit erzielt wird.In the present exemplary embodiment, the membrane 5 is connected to the
Ferner weist das Verschlusselement 80 eine Befüllöffnung 11 mit einem daran angeordneten Rohrabschnitt auf, über die die Sensorkammer 71, der Verbindungskanal 9 sowie die Membrankammer 51 mit einem Druckmittlermedium befüllbar sind.Furthermore, the
In der Sensorkammer 71 ist ein Sensor 91 angeordnet, zur Erfassung der Eigenschaften des in der Sensorkammer 71 (und in der Membrankammer 51 und dem Verbindungskanal 9) angeordneten Druckmittlermediums. Der Sensor ist hierbei in der Sensorkammer 71 auf dem Verschlusselement 80 angeordnet.A
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Druckmittlerdiaphragm seal
- 33
- Grundkörperbody
- 55
- Membranmembrane
- 77
- Drucksensorpressure sensor
- 99
- Verbindungskanalconnecting channel
- 1111
- Befüllöffnungfilling opening
- 5151
- Membrankammermembrane chamber
- 5555
- Oberflächenkontursurface contour
- 5757
- Verbindungconnection
- 7171
- Sensorkammersensor chamber
- 7272
- Druckausgleichpressure equalization
- 7373
- Sensorchipsensor chip
- 7575
- Sensorträgersensor carrier
- 7777
- Vorderseitenkontaktfront contact
- 7979
- Rückseitenkontaktrear contact
- 8080
- Verschlusselementclosure element
- 9191
- Sensor sensor
- AA
- Axialrichtungaxial direction
- RR
- Radialrichtungradial direction
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021119081.9A DE102021119081A1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | Diaphragm seal with monitoring function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021119081.9A DE102021119081A1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | Diaphragm seal with monitoring function |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102021119081A1 true DE102021119081A1 (en) | 2023-01-26 |
Family
ID=84784376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021119081.9A Withdrawn DE102021119081A1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | Diaphragm seal with monitoring function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021119081A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003014729A1 (en) | 2001-08-09 | 2003-02-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A method and apparatus for detecting extraneous matter in a fluid |
| DE10200779A1 (en) | 2002-01-10 | 2003-07-31 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Diaphragm seal with module for the detection of membrane breaks and module for the detection of membrane breaks |
| DE102016124775A1 (en) | 2016-12-19 | 2018-06-21 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Pressure transducer with hydraulic diaphragm seal |
| DE102018218503A1 (en) | 2018-10-29 | 2020-04-30 | Vega Grieshaber Kg | Diaphragm seal for membrane breakage detection |
-
2021
- 2021-07-23 DE DE102021119081.9A patent/DE102021119081A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003014729A1 (en) | 2001-08-09 | 2003-02-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A method and apparatus for detecting extraneous matter in a fluid |
| DE10200779A1 (en) | 2002-01-10 | 2003-07-31 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Diaphragm seal with module for the detection of membrane breaks and module for the detection of membrane breaks |
| DE102016124775A1 (en) | 2016-12-19 | 2018-06-21 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Pressure transducer with hydraulic diaphragm seal |
| DE102018218503A1 (en) | 2018-10-29 | 2020-04-30 | Vega Grieshaber Kg | Diaphragm seal for membrane breakage detection |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2932221B1 (en) | Method for testing the leak tightness of a housing | |
| DE102006043499A1 (en) | Method and device for diagnosing fluid losses in pressure transducers filled with pressure-transmitting fluids | |
| EP1618362A1 (en) | Temperature-compensated pressure gauge | |
| DE3705901A1 (en) | PRESSURE TRANSMITTER | |
| DE102014201529A1 (en) | Method for operating a pressure transmitter and pressure transmitter | |
| DE102006040325A1 (en) | Joining section`s tightness monitoring device for differential pressure measuring device, has detection unit detecting condition change of detection medium, and output unit generating indication that leakage is occurred in joining section | |
| DE102004048367B4 (en) | Method for filling a pressure measuring transducer | |
| EP1065488B1 (en) | Relative pressure sensor | |
| DE102016124775A1 (en) | Pressure transducer with hydraulic diaphragm seal | |
| DE10357353B4 (en) | Device for testing at least one pressure sensor | |
| EP3237866B1 (en) | Pressure transducer and method for operating same | |
| DE10144230A1 (en) | High-safety pressure measurement instrument has an intermediate monitored area delimited by inner and outer membranes between the fluid whose pressure is being measured and a pressure transmission fluid | |
| DE102011111558B4 (en) | Dry transducer | |
| DE102015101323A1 (en) | Pressure sensor without separation membrane | |
| DE102021119081A1 (en) | Diaphragm seal with monitoring function | |
| EP3161441B1 (en) | Pressure sensor for detecting a pressure of a liquid medium in a measuring chamber | |
| DE102012112971A1 (en) | Method for monitoring a membrane pressure transmitter, involves setting test conditions, in which separating membrane is subjected relative to reference pressure with defined pressure | |
| WO2004048915A1 (en) | Measuring transducer having leak monitoring | |
| DE102018100716B3 (en) | pressure monitor | |
| DE102021118886B3 (en) | Diaphragm seal with test adhesive layer and method for monitoring a diaphragm seal | |
| DE102021118297A1 (en) | Pressure sensor with a monitoring element for detecting the ingress of medium and method for monitoring a pressure sensor | |
| DE102013107535B4 (en) | Diaphragm seal system with a diaphragm seal and method for detecting a diaphragm rupture | |
| DE102021119382A1 (en) | Measuring device for process measurement technology for recording an additional measured variable | |
| DE102012019337A1 (en) | Reference pressure manometer for measuring pressure of container, has manometer housing with membrane and sensor element, where pressure unit is provided for detecting atmospheric pressure with membrane and opposite membrane bed | |
| WO2023006347A1 (en) | Diagnosis of a thermometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |