DE29711759U1 - Differential pressure transmitter - Google Patents
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Description
GR 97 G 4429 DE fli . : l.' I I . GR 97 G 4429 DE fli . : l.' II .
Beschreibung
Differenzdruck-MeßumformerDescription
Differential pressure transmitter
Die Erfindung betrifft einen Differenzdruck-Meßumformer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a differential pressure transmitter according to the preamble of claim 1.
Aus der DE-OS 26 59 376 ist ein Differenzdruck-Meßumformer bekannt, bei welchem in einer Meßkammer eine Mittenmembran angeordnet ist. Die Meßkammer wird durch die Mittenmembran in zwei Seiten unterteilt, die jeweils über Kanäle druckleitend mit Trennmembranen verbunden sind. Die beiden Trennmembranen sind medienresistent ausgeführt und dienen als Schnittstelle zum Prozeßmedium. Unter den beiden Trennmembranen befindet sich jeweils ein Polstervolumen, das ebenso wie die beiden Seiten der Meßkammer und die Kanäle zu ihrer druckleitenden Verbindung mit der Meßkammer mit einem Druckübertragungsmedium, z. B. einem Füllöl, gefüllt ist. Die Mittenmembran dient in Verbindung mit den Trennmembranen zum Überlastschutz eines Sensors. Ist der anliegende Differenzdruck gleich Null, d. h., der Druck auf beiden Seiten ist gleich groß, so befindet sich die Mittenmembran in einer Nullage. Die Polstervolumina unter den Trennmembranen sind gleich groß. Tritt eine Druckdifferenz auf, so wird die Mittenmembran in Richtung der Seite mit dem geringeren Druck hin ausgelenkt. Entsprechend dazu werden die Trennmembranen gebogen. Die Trennmembran, an welcher der höhere Druck anliegt, wird in Richtung des Trennmembranbettes, die andere Trennmembran vom Trennmembranbett weg um den Betrag des von der Mittenmembran verschobenen Volumens ausgelenkt. Dieses Volumen wird alsA differential pressure measuring transducer is known from DE-OS 26 59 376 in which a central diaphragm is arranged in a measuring chamber. The measuring chamber is divided into two sides by the central diaphragm, each of which is connected to separating diaphragms in a pressure-conducting manner via channels. The two separating diaphragms are designed to be media-resistant and serve as an interface to the process medium. Underneath the two separating diaphragms there is a cushion volume which, like the two sides of the measuring chamber and the channels for their pressure-conducting connection to the measuring chamber, is filled with a pressure transmission medium, e.g. a filling oil. The central diaphragm, in conjunction with the separating diaphragms, serves to protect a sensor from overload. If the differential pressure applied is zero, i.e. the pressure on both sides is the same, the central diaphragm is in a zero position. The cushion volumes under the separating diaphragms are the same size. If a pressure difference occurs, the middle membrane is deflected towards the side with the lower pressure. The separating membranes are bent accordingly. The separating membrane, which is subject to the higher pressure, is deflected towards the separating membrane bed, the other separating membrane is deflected away from the separating membrane bed by the amount of the volume displaced from the middle membrane. This volume is called
GR 97 G 4429 DEGR 97 G 4429 EN
Verschiebevolumen bezeichnet. Bei Differenzdrücken innerhalb des Meßbereiches darf sich die Trennmembran, auf der Seite mit dem höheren Druck nicht an das Trennmembranbett anlegen. Steigt der Differenzdruck über den Meßbereich des Sensors an, so muß der Sensor vor Überlast geschützt werden. Hierzu ist jede Trennmembran mit einem Membranbett versehen. Die Verbindung zwischen dem Volumen, welches zwischen Trennmembran und dem Membranbett angeordnet ist, und der Meßkammer wird durch einen Kanal realisiert. Steigt der Differenzdruck über den Meßbereichsdruck an, so wird die Mittenmembran weiter ausgelenkt, bis sich die Trennmembran auf der Seite mit dem höheren Meßdruck an ihr Membranbett anlegt, die Öffnung des Kanals verschließt und so eine weitere Übertragung des außen anliegenden Differenzdruckes zum Sensor hin verhindert. Bei steigendem Differenzdruck steigt der Druck am Sensor nicht weiter an. Der Sensor ist vor Überlastung bzw. Zerstörung durch einen zu großen Differenzdruck geschützt.Displacement volume. If differential pressures are within the measuring range, the separating membrane on the side with the higher pressure must not come into contact with the separating membrane bed. If the differential pressure rises above the measuring range of the sensor, the sensor must be protected against overload. For this purpose, each separating membrane is provided with a membrane bed. The connection between the volume arranged between the separating membrane and the membrane bed and the measuring chamber is realized by a channel. If the differential pressure rises above the measuring range pressure, the central membrane is deflected further until the separating membrane on the side with the higher measuring pressure comes into contact with its membrane bed, closing the opening of the channel and thus preventing further transmission of the external differential pressure to the sensor. If the differential pressure rises, the pressure at the sensor does not rise any further. The sensor is protected against overload or destruction due to excessive differential pressure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differenzdruck-Meßumformer zu schaffen, der einen wirksamen Überlastschutz und eine verbesserte Meßempfindlichkeit besitzt.The invention is based on the object of creating a differential pressure transmitter which has effective overload protection and improved measuring sensitivity.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der neue Differenzdruck-Meßumformer der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben.To solve this problem, the new differential pressure transducer of the type mentioned at the beginning has the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous further developments are described in the subclaims.
Anhand der schematischen, nicht maßstabsgetreuen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist,Based on the schematic drawing, not to scale, in which an embodiment of the invention is shown,
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werden im folgenden Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert .The following details the features and advantages.
Die Figur zeigt einen Differenzdruck-Meßumformer mit einer Mittenmembran 1, welche sich in einer Meßkammer befindet und diese in zwei Seiten 2 bzw. 3 unterteilt. Die eine Seite 3 der Meßkammer ist mit einer Trennmembran 4, die andere Seite 2 mit einer Trennmembran 5 druckleitend verbunden. Diese druckleitende Verbindung besteht auf der einen Seite aus einem Kanal 6 und einem Kanal 7, auf der anderen Seite 2 aus einem Kanal 8. Als Begrenzungsmittel zur Sicherung vor einer zu hohen Druckdifferenz ist in die druckleitende Verbindung zwischen der einen Seite 3 der Meßkammer und der Trennmembran 4 eine Überlastmembran 9 eingefügt. Diese befindet sich in einer Überlastkammer, welche sie in zwei Seiten 10 und 11 unterteilt. In die eine Seite 10 der Überlastkammer mündet der Kanal 6, in die andere Seite 11 der Kanal 7. Im Überlastfall wird die Überlastmembran 9 zur einen oder anderen Seite hin verbogen, bis sie die Öffnung, mit welcher der Kanal 6 bzw. der Kanal 7 in die Überlastkammer mündet, verschließt. Damit kann die Druckdifferenz, die an der Mittenmembran anliegt, nicht mehr weiter erhöht werden. Die beschriebenen Kammern und Kanäle sind als im wesentlichen rotationssymmetrische Ausnehmungen in Gehäuseteilen aus Edelstahl ausgeführt. Kernstück des Differenzdruck-Meßumformers ist ein Sensor 12, der den an der Mittenmembran 1 anliegenden Differenzdruck in ein Signal zur Anzeige eines Meßwertes umwandelt. Beispielsweise kann dazu in dem Sensor 12 eine Membran aus Silizium vorgesehen werden, in welche Piezowiderstände 0 eindotiert sind. Wenn die Membran wegen eines DifferenzdrucksThe figure shows a differential pressure transmitter with a central membrane 1, which is located in a measuring chamber and divides it into two sides 2 and 3. One side 3 of the measuring chamber is pressure-conductingly connected to a separating membrane 4, the other side 2 to a separating membrane 5. This pressure-conducting connection consists on one side of a channel 6 and a channel 7, on the other side 2 of a channel 8. As a limiting device to protect against an excessively high pressure difference, an overload membrane 9 is inserted into the pressure-conducting connection between one side 3 of the measuring chamber and the separating membrane 4. This is located in an overload chamber, which divides it into two sides 10 and 11. Channel 6 opens into one side 10 of the overload chamber, and channel 7 into the other side 11. In the event of an overload, the overload membrane 9 is bent to one side or the other until it closes the opening through which channel 6 or channel 7 opens into the overload chamber. This means that the pressure difference at the central membrane can no longer be increased. The chambers and channels described are designed as essentially rotationally symmetrical recesses in stainless steel housing parts. The core of the differential pressure transmitter is a sensor 12, which converts the differential pressure at the central membrane 1 into a signal for displaying a measured value. For example, a silicon membrane can be provided in the sensor 12, into which piezoresistors 0 are doped. If the membrane is bent due to a differential pressure
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durchgebogen wird, ändert sich der Widerstand. Diese Widerstandsänderung kann als elektrisches Signal zur Anzeige eines Meßwerts herangezogen werden.is bent, the resistance changes. This change in resistance can be used as an electrical signal to display a measured value.
Wenn man die Teile zwischen zwei strichpunktierten Linien 13 und 14 in der Figur entfernt und die beiden außerhalb verbleibenden Teile zusammenfügt, so daß die Kanäle 6 und 7 direkt miteinander verbunden sind, so bleibt ein Differenzdruck- Meßumformer übrig, welcher von der prinzipiellen Funktionsweise des ÜberlastSchutzes dem bekannten Differenzdruck-Meßumformer entspricht. Zur besseren Verdeutlichung der Vorteile des neuen Differenzdruck-Meßumformers werden im folgenden noch einige Betrachtungen zu dem bekannten Differenzdruck-Meßumformer durchgeführt.If you remove the parts between two dotted lines 13 and 14 in the figure and put the two remaining outside parts together so that channels 6 and 7 are directly connected to each other, you are left with a differential pressure transmitter which corresponds to the known differential pressure transmitter in terms of the basic function of the overload protection. To better illustrate the advantages of the new differential pressure transmitter, a few more considerations on the known differential pressure transmitter are carried out below.
Die Druckübertragung von den Trennmembranen 4 und 5 zum Sensor 12 erfolgt über ein Füllöl, z. B. Silikonöl oder ein anderes inertes Öl, das beiderseits der Mittenmembran 1 in das Meßumformergehäuse eingefüllt ist. Im Einsatz kann ein statischer Druck von z. B. 400 bar auftreten, während ein Differenzdruck von 500 mbar zu messen ist. Ein Druck wird als statisch bezeichnet, wenn er auf beide Trennmembranen 4 und 5 gleichzeitig wirkt. Da nicht ausgeschlossen werden kann, daß der statische Druck, z. B. infolge einer Fehlbedienung, auf nur einer Seite zum Anliegen kommt, wird der Sensor 12, der eine derartige Druckdifferenz nicht unbeschadet überstehen würde, mit einer Überlastsicherung versehen. Diese wird bei dem bekannten Differenzdruck-Meßumformer durch eine geeignete Bemessung der Volumen in der Meßkammer und unterhalb den Trennmembranen 4 und 5 realisiert. Herrscht keine Druckdiffe-The pressure is transferred from the separating membranes 4 and 5 to the sensor 12 via a filling oil, e.g. silicone oil or another inert oil, which is filled into the transmitter housing on both sides of the central membrane 1. In use, a static pressure of e.g. 400 bar can occur, while a differential pressure of 500 mbar is to be measured. A pressure is referred to as static if it acts on both separating membranes 4 and 5 at the same time. Since it cannot be ruled out that the static pressure is applied on only one side, e.g. as a result of incorrect operation, the sensor 12, which would not withstand such a pressure difference unscathed, is provided with an overload protection device. In the known differential pressure transmitter, this is achieved by appropriately dimensioning the volume in the measuring chamber and below the separating membranes 4 and 5. If there is no pressure difference,
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renz an den beiden Trennmembranen 4 und 5, so schweben diese in gleichem Abstand über ihren Membranbetten. Wenn nun ein Überdruck beispielsweise auf der P+-Seite des Meßumformers auftritt, wird die Mittenmembran durchgebogen. Aufgrund der dabei auftretenden Volumenverschiebung werden auch die Trennmembran 4 nach innen gebogen und die Trennmembran 5 nach außen gewölbt. Wird der Druck auf der P+-Seite weiter erhöht, so kommt die Trennmembran 4 zum Anliegen an ihrem Membranbett, verschließt den Kanal 7 und es kann kein weiteres VoIumen verschoben werden. Die Druckverbindung zwischen Meßdruck und Sensor wird unterbrochen; die Druckdifferenz am Sensor wird somit auf einen Maximalwert begrenzt.difference on the two separating membranes 4 and 5, they float at the same distance above their membrane beds. If an overpressure occurs, for example on the P+ side of the measuring transducer, the middle membrane is bent. Due to the volume shift that occurs, the separating membrane 4 is also bent inwards and the separating membrane 5 is arched outwards. If the pressure on the P+ side is increased further, the separating membrane 4 comes to rest on its membrane bed, closes the channel 7 and no further volume can be displaced. The pressure connection between the measuring pressure and the sensor is interrupted; the pressure difference at the sensor is thus limited to a maximum value.
Eine bei Differenzdruck-Meßumformern gebräuchliche Größe ist die Volumensteife VS, die definiert ist alsA common value for differential pressure transmitters is the volume stiffness VS, which is defined as
VS = ■£
V VS = ■£
V
mit
&rgr; - Druckabfall an der Membran undwith
&rgr; - pressure drop across the membrane and
V - gegenüber der Membranmittenlage verschobenes Volumen.V - volume shifted relative to the center position of the membrane.
Ein erreichbarer Endwert &Dgr;&rgr;&Mgr; des Meßbereichs wird bei vernachlässigbarer Volumensteife der Trennmembranen 4 und 5 allein durch die Volumensteife VSM der Mittenmembran und das unter einer Trennmembran 4 oder 5 verdrängbare Volumen Vp bestimmt nach der Formel:An achievable final value Δρ μ of the measuring range is determined with negligible volume stiffness of the separating membranes 4 and 5 solely by the volume stiffness VS M of the central membrane and the volume V p that can be displaced under a separating membrane 4 or 5 according to the formula:
GR 97 G 4429 DE .··.! .·*.··*! .".GR 97 G 4429 DE .··.! .·*.··*! .".
&Dgr;&rgr;&Mgr; = reM · Vp Δρ μ = re M · V p
Bei der Dimensionierung des unter einer Trennmembran verdrängbaren Volumens Vp muß also für den gesamten Einsatzbereich des Differenzdruck-Meßumformers, der beispielsweise einen Temperaturbereich von 120 0K und einen zulässigen Bereich des statischen Drucks von 400 bar überstreicht, die Bedingung eingehalten werden, daß bei der Nullage das unter einer Trennmembran 4 oder 5 verdrängbare Volumen Vp nicht einen Minimalwert VP/ min mitWhen dimensioning the volume V p that can be displaced under a separating membrane, the condition must be met for the entire application range of the differential pressure transmitter, which covers, for example, a temperature range of 120 0 K and a permissible range of static pressure of 400 bar, that in the zero position the volume V p that can be displaced under a separating membrane 4 or 5 does not reach a minimum value V P/ min with
unterschreitet. Das geringste verdrängbare Volumen wird bei minimaler Betriebstemperatur und maximalem statischen Druck erreicht. Dagegen ist es bei maximaler Betriebstemperatur und minimalem statischen Druck am größten. Anhand des folgenden Rechenbeispiels soll erläutert werden, daß der bekannte Differenzdruck-Meßumformer weit über den eigentlichen Meßbereich hinaus mit Druckschwankungen belastet wird:The smallest displaceable volume is reached at minimum operating temperature and maximum static pressure. On the other hand, it is greatest at maximum operating temperature and minimum static pressure. The following calculation example is intended to explain that the known differential pressure transmitter is subjected to pressure fluctuations far beyond the actual measuring range:
Eine bei Temperatur- und Druckschwankungen auftretende Änderung &Dgr;&ngr;&rgr; des verdrängbaren Volumens VP kann berechnet werdenA change Δνρ of the displaceable volume V P occurring due to temperature and pressure fluctuations can be calculated
ZU:
25TO:
25
Avp = (&ggr; ■ &Dgr;&Tgr; - &khgr; · &Dgr;&rgr;&ngr;) ■ V Av p = (γ ■ Δ�T - ν · Δ�rgr ; ν) ■ V
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&ggr; = 0,00103 · l/°K - Volumenausdehnungskoeffizient des Füllöls, γ = 0.00103 · l/°K - volume expansion coefficient of the filling oil,
&Dgr;&Tgr; - Temperaturdifferenz in 0K,Δ�T - temperature difference in 0 K,
&kgr;= 0,0001/bar - Kompressibilitätskonstante des Füllöls,&kgr;= 0.0001/bar - compressibility constant of the filling oil,
&Dgr;&Rgr;&Ngr; - Differenz der statischen Druckwerte in&Dgr;&Rgr;&Ngr; - Difference of static pressure values in
bar undcash and
V - Volumen des Füllöls.V - volume of filling oil.
Dabei ist zu beachten, daß auch das Volumen VK in der Meßkammer eine Ausdehnung erfährt, das bei dem bekannten Differenzdruck-Meßumformer jeweils auf einer Seite etwa das Zehnfache des minimalen verdrängbaren Volumens VP/ ,^n beträgt. Es gilt also:It should be noted that the volume V K in the measuring chamber also expands, which in the known differential pressure transmitter is approximately ten times the minimum displaceable volume V P/ ,^ n on each side. The following therefore applies:
V = 11 · V9i min V = 11 · V 9i min
Für einen Temperaturbereich mit einer Breite von 120 0K und einen zulässigen Bereich des statischen Drucks von 400 bar erhält man daher eine maximale Änderung &Dgr;&ngr;&Rgr;/ ^3x des verdräng baren Volumens Vp For a temperature range with a width of 120 0 K and an allowable range of static pressure of 400 bar, one therefore obtains a maximum change Δν �R/ ^ 3x of the displaceable volume V p
= 1,8 · Vp_ min = 1.8 · V p _ min
Das maximale verdrängbare Volumen, welches somit um den Faktor 2,8 größer als das minimale verdrängbare Volumen VP/ ^n ist, führt zu einer wesentlich größeren Beanspruchung des Sensors 12 und bedeutet, daß die Bruchgrenze des Sensors 12 zumindest das 2,8-fache des Meßbereichsendwerts betragen muß.The maximum displaceable volume, which is thus larger by a factor of 2.8 than the minimum displaceable volume V P/ ^ n , leads to a significantly greater stress on the sensor 12 and means that the breaking point of the sensor 12 must be at least 2.8 times the final value of the measuring range.
GR 97 G 4429 DE j j j.;, .j j .·' . :..; .·GR 97 G 4429 DE j j j.;, .j j .·' . :..; .·
Damit Schwankungen der Temperatur und des statischen Drucks nicht bei dem bekannten Differenzdruck-Meßumformer aufgrund der Volumensteife der Trennmembranen zu einer Verfälschung des Differenzdruck-Meßwerts führen, werden auf beiden Seiten der Mittenmembran gleiche Füllvolumina vorgesehen. Daher muß bei dem bekannten Differenzdruck-Meßumformer das Volumen auf der einen Seite 3 der Meßkammer dem Volumen auf der anderen Seite 2 angepaßt werden, das aufgrund des Aufbaus des Sensors 12, der Anordnung von elektrischen Anschlüssen 15 und der Führung einer elektrischen Zuleitung 16 zu einer druckfesten Glasdurchführung 17 relativ groß ausfällt. Diese Anpassung der Füllölvolumen auf beiden Seiten der Mittenmembran wird durch speziell dafür vorgesehene Bohrungen im Gehäuse auf der einen Seite 3 der Meßkammer vorgenommen, die bei dem neuen Differenzdruck-Meßumformer nicht mehr erforderlich sind. Eine Anpassung des Volumens zur Erfüllung der Symmetriebedingung kann beim neuen Differenzdruck-Meßumformer in vorteilhafter Weise an dem Volumen unter der Meßmembran 4 vorgenommen werden. Prinzipiell kann die Gleichheit der Füllölmenge auf beiden Seiten der Mittenmembran l, die für eine von Schwankungen der Temperatur und des statischen Drucks unabhängige Messung erforderlich ist, nämlich auch durch geeignete Bemessung des Füllöls zwischen Überlastmembran 9 und Trennmembran 4 gewährleistet werden.To ensure that fluctuations in temperature and static pressure do not lead to a falsification of the differential pressure measurement value in the known differential pressure transmitter due to the volume stiffness of the separating membranes, equal filling volumes are provided on both sides of the central membrane. Therefore, in the known differential pressure transmitter, the volume on one side 3 of the measuring chamber must be adapted to the volume on the other side 2, which is relatively large due to the structure of the sensor 12, the arrangement of electrical connections 15 and the routing of an electrical supply line 16 to a pressure-resistant glass feedthrough 17. This adaptation of the filling oil volumes on both sides of the central membrane is carried out by specially provided holes in the housing on one side 3 of the measuring chamber, which are no longer required in the new differential pressure transmitter. An adjustment of the volume to meet the symmetry condition can advantageously be made in the new differential pressure transmitter to the volume under the measuring diaphragm 4. In principle, the equality of the filling oil quantity on both sides of the central diaphragm l, which is required for a measurement independent of fluctuations in temperature and static pressure, can also be ensured by appropriate dimensioning of the filling oil between the overload diaphragm 9 and the separating diaphragm 4.
Die Verwendung einer Membran zur Begrenzung des verschiebbaren Volumens in der Überlastkammer hat den Vorteil, daß keinerlei Dichtungen vorhanden sind, die durch Reibung oder Materialbeanspruchung verschleißen könnten. Dichtungsprobleme 0 treten naturgemäß bei der Überlastmembran 9 nicht auf.The use of a membrane to limit the movable volume in the overload chamber has the advantage that there are no seals that could wear out due to friction or material stress. Sealing problems 0 naturally do not occur with the overload membrane 9.
GR 97 G 4429 DEGR 97 G 4429 EN
Die für die Sensoranschlüsse 15, die Leiterzuführung 16, den Anschluß an der Glasdurchführung 17 und den Sensor 12 selbst erforderlichen Aussparungen in der Meßkammer können auf der der Überlastmembran 9 abgewandten Seite der Mittenmembran 1 vorgesehen werden. Dadurch wird in vorteilhafter Weise nicht das Volumen zwischen Mittenmembran 1 und Überlastmembran 9 vergrößert.The recesses in the measuring chamber required for the sensor connections 15, the conductor feed 16, the connection to the glass feedthrough 17 and the sensor 12 itself can be provided on the side of the central membrane 1 facing away from the overload membrane 9. This advantageously does not increase the volume between the central membrane 1 and the overload membrane 9.
Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß aufgrund der Einfügung der Begrenzungsmittel zwischen Meßkammer und Trennmembran 4 nur die Volumenausdehnung des Füllöls zwischen Mittenmembran 1 und Überlastmembran 9 zu einer Veränderung eines verdrängbaren Volumens &Dgr;&ngr;&rgr; max' beiträgt. Auch das Volumen unterhalb der Trennmembranen 4 und 5 führt nicht aufgrund von Ausdehnungen zu einer Änderung des verdrängbaren Volumens.The invention also has the advantage that, due to the insertion of the limiting means between the measuring chamber and the separating membrane 4, only the volume expansion of the filling oil between the central membrane 1 and the overload membrane 9 contributes to a change in a displaceable volume Δν ρ max '. The volume below the separating membranes 4 and 5 also does not lead to a change in the displaceable volume due to expansion.
Eine minimale Änderung des verdrängbaren Volumens bei Schwankungen von Temperatur und statischem Druck wird erreicht, wenn das Volumen zwischen Mittenmembran 1 und Überlastmembran 9 bei größter Füllöldichte gerade gleich dem Volumen in der Überlastkammer zuzüglich eines Volumens für einen Freihub der Mittenmembran ist. Dieser Freihub gewährleistet, daß sich im Falle einer Überlast zuerst die Überlastmembran 9 anlegt. Bei dieser Bemessung wird von einem Überlastfall zum anderen das vollständige Volumen von der Überlastkammer zur einen Seite 3 der Meßkammer hin verschoben und es gibt keinerlei Totvolumen, das nicht verschoben wird. Das Volumen VK' der Kammer auf der einen Seite 3 der Mittenmembran 1 ist in der Nullage dann gleich dem verdrängbaren Volumen, d. h., zurA minimal change in the displaceable volume in the event of fluctuations in temperature and static pressure is achieved when the volume between the central diaphragm 1 and the overload diaphragm 9 at the highest filling oil density is exactly equal to the volume in the overload chamber plus a volume for a free stroke of the central diaphragm. This free stroke ensures that in the event of an overload, the overload diaphragm 9 is applied first. With this design, from one overload case to the next, the entire volume of the overload chamber is shifted to one side 3 of the measuring chamber and there is no dead volume that is not shifted. The volume V K ' of the chamber on one side 3 of the central diaphragm 1 is then equal to the displaceable volume in the zero position, i.e.
GR 97 G 4429 DE .·\ · ,". "': &Lgr;""GR 97 G 4429 DE .·\ · ,". "': &Lgr;""
Berechnung der Änderung des verdrängbaren Volumens ist nach der obigen Formel, die für den bekannten Differenzdruck-Meßumformer entwickelt wurde, aber auch für den neuen Differenzdruck-Meßumformer mit anderen Größen Gültigkeit hat, einzusetzen: Calculating the change in the displaceable volume is to be done using the above formula, which was developed for the known differential pressure transmitter but is also valid for the new differential pressure transmitter with other sizes:
= 2 ■ VPi min- = 2 ■ V Pi min -
und man erhält:
10and you get:
10
A^.max' = 0,33 · l^min·A^. max ' = 0.33 · l^ min ·
Die mit dem neuen Überlastschutz erreichte Belastungsgrenze des Sensors 12 liegt somit erheblich näher an dem Ende des Meßbereichs, da der überlastschutz wesentlich genauer dimensionierbar ist. Da nahezu der gesamte Belastungsbereich des Sensors 12 als Meßbereich ausgenutzt werden kann, wird die Sensorempfindlichkeit und damit die Meßempfindlichkeit gesteigert. Zudem ist von Vorteil, daß die Überlastmembran 9 als ebene Membran ausgeführt werden kann, welche sich bei genauer Anpassung des Überlastbettes in der Überlastkammer im Gegensatz zu einer gewellten Membran, wie sie bei dem bekannten Differenzdruck-Meßumformer zum Überlastschutz eingesetzt wurde, weniger verformt. Dadurch wird ein Hysteresefehler, der nach einer Überlastung aufgrund einer Prägung der Trennmembranen bei der bisherigen Lösung aufgetreten war, vermieden .The load limit of the sensor 12 achieved with the new overload protection is therefore considerably closer to the end of the measuring range, since the overload protection can be dimensioned much more precisely. Since almost the entire load range of the sensor 12 can be used as the measuring range, the sensor sensitivity and thus the measuring sensitivity is increased. Another advantage is that the overload membrane 9 can be designed as a flat membrane, which deforms less when the overload bed in the overload chamber is precisely adjusted, in contrast to a corrugated membrane, as was used in the known differential pressure transmitter for overload protection. This avoids a hysteresis error that had occurred after an overload due to embossing of the separating membranes in the previous solution.
Die Störung der Symmetrie des Aufbaus durch die Anordnung einer zusätzlichen Überlastmembran 9 auf einer Seite derThe disturbance of the symmetry of the structure by the arrangement of an additional overload membrane 9 on one side of the
GR 97 G 4429 DEGR 97 G 4429 EN
Mittenmembran 1 wirkt sich nicht nachteilig auf die Unempfindlichkeit des Meßumformers gegenüber Schwankungen der Temperatur und des statischen Drucks aus, wenn die Volumensteife der Überlastmembran 9 vernachlässxgbar und das Volumen des Füllöls auf beiden Seiten der Mittenmembran 1 gleich ist. Bei nicht vernachlässigbarer Volumensteife VS9 der Überlastmembran 9 sollten die Volumina derart dimensioniert werden, daß die BedingungThe central diaphragm 1 does not have a detrimental effect on the insensitivity of the measuring transducer to fluctuations in temperature and static pressure if the volume stiffness of the overload diaphragm 9 is negligible and the volume of the filling oil on both sides of the central diaphragm 1 is the same. If the volume stiffness VS 9 of the overload diaphragm 9 is not negligible, the volumes should be dimensioned in such a way that the condition
V1 · VS5 = V2 · VS9 + (V2 + V3) · VS4 V 1 · VS 5 = V 2 · VS 9 + (V 2 + V 3 ) · VS 4
mitwith
V1 - Volumen des Füllöls zwischen Trennmembran 5 und Mittenmembran
1,
VS5 - Volumensteife der Trennmembran 5,V 1 - volume of filling oil between separating membrane 5 and middle membrane 1,
VS 5 - Volume stiffness of the separation membrane 5,
V2 - Volumen des Füllöls zwischen Mittenmembran 1 und Überlastmembran 9,V 2 - volume of filling oil between central diaphragm 1 and overload diaphragm 9,
VS9 - Volumensteife der Überlastmembran 9, V3 - Volumen des Füllöls zwischen Überlastmembran 9 und Trennmembran 4 undVS 9 - Volume stiffness of the overload diaphragm 9, V 3 - Volume of the filling oil between overload diaphragm 9 and separating diaphragm 4 and
VS4 - Volumensteife der Trennmembran 4 erfüllt ist.VS 4 - Volume stiffness of the separation membrane 4 is fulfilled.
Bei dieser Bemessung wirkt sich eine Ausdehnung des Füllöls nicht auf eine Änderung der Lage der Mittenmembran 1 aus und Schwankungen der Temperatur sowie des statischen Drucks verfälschen das Meßergebnis nicht.With this dimensioning, an expansion of the filling oil does not affect a change in the position of the central diaphragm 1 and fluctuations in temperature and static pressure do not distort the measurement result.
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet,- with means for protecting the sensor (12) against severe overload,
characterized,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29711759U DE29711759U1 (en) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | Differential pressure transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29711759U DE29711759U1 (en) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | Differential pressure transmitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29711759U1 true DE29711759U1 (en) | 1998-08-06 |
Family
ID=8042624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29711759U Expired - Lifetime DE29711759U1 (en) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | Differential pressure transmitter |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29711759U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10031129A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-17 | Grieshaber Vega Kg | Overload-proof pressure sensor |
| DE10137327A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Honsberg & Co Kg | Pressure sensor for use in e.g. technical process control, has a simple mechanical mechanism for shutting off the pressure sensor inner chamber and preventing damage to its membrane if there is a sudden pressure increase |
| DE102004017580A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-12-01 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Differential pressure sensor with dynamic overload protection |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2854262A1 (en) * | 1977-12-20 | 1979-06-21 | Fuji Electric Co Ltd | DIFFERENTIAL PRESSURE MEASURING DEVICE |
| DE2640235C2 (en) * | 1975-09-09 | 1981-09-24 | Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Differential pressure measuring device |
| DE3312385A1 (en) * | 1982-04-09 | 1983-10-20 | Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Pressure-measuring arrangement |
| DE2657933C3 (en) * | 1976-12-21 | 1984-01-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Differential pressure transmitter with overload protection |
| DE8418286U1 (en) * | 1984-06-16 | 1984-09-20 | Schoppe & Faeser Gmbh, 4950 Minden | MEASURING CELL FOR PRESSURE OR DIFFERENTIAL PRESSURE MEASUREMENT |
-
1997
- 1997-07-04 DE DE29711759U patent/DE29711759U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2640235C2 (en) * | 1975-09-09 | 1981-09-24 | Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Differential pressure measuring device |
| DE2657933C3 (en) * | 1976-12-21 | 1984-01-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Differential pressure transmitter with overload protection |
| DE2854262A1 (en) * | 1977-12-20 | 1979-06-21 | Fuji Electric Co Ltd | DIFFERENTIAL PRESSURE MEASURING DEVICE |
| DE3312385A1 (en) * | 1982-04-09 | 1983-10-20 | Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Pressure-measuring arrangement |
| DE8418286U1 (en) * | 1984-06-16 | 1984-09-20 | Schoppe & Faeser Gmbh, 4950 Minden | MEASURING CELL FOR PRESSURE OR DIFFERENTIAL PRESSURE MEASUREMENT |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10031129A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-17 | Grieshaber Vega Kg | Overload-proof pressure sensor |
| US6561037B2 (en) | 2000-06-30 | 2003-05-13 | Vega Grieshaber Kg | Overload-proof pressure sensor |
| DE10137327A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Honsberg & Co Kg | Pressure sensor for use in e.g. technical process control, has a simple mechanical mechanism for shutting off the pressure sensor inner chamber and preventing damage to its membrane if there is a sudden pressure increase |
| DE102004017580A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-12-01 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Differential pressure sensor with dynamic overload protection |
| US7497127B2 (en) | 2004-04-07 | 2009-03-03 | Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg | Pressure-difference pickup with dynamic overload protection |
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