DE8217368U1 - PRESSURE OR PRESSURE DIFFERENCE MEASURING DEVICE WITH A PRESSURE SENSOR DEVICE PROTECTED FROM OVERLOAD - Google Patents

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

Berlin und München VPA 82 P 4020 01 DEBerlin and Munich VPA 82 P 4020 01 DE

Druck- oder Druckdifferenzmeßgerat mit einer vor Überlastung geschützten Drucksensor-Einrichtung Pressure or pressure differential measuring device with a pressure sensor device protected from overload

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druck- oder Druckdifferenzmeßgerät mit einem zentralen Aufnahmekörper und einer darin befindlichen, durch eine vor Überlastung geschützte Drucksensor-Einrichtung unterteilten Meß-· kammer, deren Teilkammern über jeweils einen Verbindungs kanal mit Vorkammern verbunden sind, die von jeweils einer Trennmembran und dem Aufnahmekörper gebildet sind.The invention relates to a pressure or pressure difference measuring device with a central receiving body and one located therein, due to an overload Protected pressure sensor device subdivided measuring chamber, whose sub-chambers each have a connection channel are connected to antechamber, which are each formed by a separating membrane and the receiving body.

Bei einem bekannten Druck- oder Druckdifferenzmeßgerät dieser Art (DE-A-26 57 933) ist im zentralen Aufnahmekörper eine Ausgleichskammer vorgesehen, die durch eine Ausgleichsmembran unterteilt ist. Die eine Teilkammer der Ausgleichskammer ist mit der einen Vorkammer des bekannten Gerätes und die andere Teilkammer mit der anderen Vorkammer verbunden. Die Drucksensor-Einrichtung des bekannten Gerätes bzw. die sie aufnehmende Meßkammer ist über einen Verbindungskanal mit der einen Vorkammer bzw. der dieser zugewandten Teilkammer der Ausgleichskammer und über einen weiteren V^rbindungskanal mit der anderen Vorkammer bzw. der anderen Teilkammer der Ausgleichskammer verbunden. Auf diese Weise ist ein Druck- bzw. Druckdifferenzmeßgerät geschaffen, das aufgrund der Bemessung der Ausgleichsmembran einen Druckausgleichsweg bildet, der parallel zu der Drucksensor-Einrichtung in der Meßkammer liegt, wodurch eine Überlastung der Drucksensor-Einrichtung verhindert ist. Die Drucksensor-Einrichtung besteht bei dem bekannten Gerät aus einer eine Halbleitermeßmembran enthaltenden Wand. Da derartige Drucksensor-Einrichtungen gegenüberIn a known pressure or pressure difference measuring device this type (DE-A-26 57 933) a compensation chamber is provided in the central receiving body, which is through a Compensating membrane is divided. One sub-chamber of the equalization chamber is connected to the antechamber of the known device and the other sub-chamber connected to the other antechamber. The pressure sensor device of the known device or the measuring chamber receiving it is via a connecting channel with the one Antechamber or the sub-chamber of the compensation chamber facing this and via a further connecting channel connected to the other antechamber or the other sub-chamber of the compensation chamber. In this way a pressure or pressure difference measuring device is created, which due to the dimensioning of the compensating membrane a Forms pressure compensation path, which is parallel to the pressure sensor device in the measuring chamber, whereby a Overloading of the pressure sensor device is prevented. The pressure sensor device consists in the known one Device made of a wall containing a semiconductor measuring membrane. Since such pressure sensor devices opposite

Kr 3 Sz / 09.06.1982Kr 3 Sz / 09.06.1982

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überlast sehr empfindlich sind, ist das bekannte Gerätoverload are very sensitive, is the well-known device

Ö' in der oben beschriebenen Weise ausgebildet.Ö 'formed in the manner described above.

Ganz ähnlich sind weitere bekannte E'ifferenzdruck-Meßumformer (DE-A-27 18 873 und DE-A-30 47 276) ausgebildet, bei denen aus dem zentralen Aufnahmekörper zwei Kanäle in eine daneben angeordnete, besondere konstruktive Einheit mit der Drucksensor-Einrichtung geführt sind; auch hier besteht die Drucksensor-Einrichtung aus einem gegen überlastung empfindlichen Halbleitermeßfühler, der durch eine zur eigentlichen Meßkammer parallel liegende Ausgleichskammer vor überlastung geschützt ist.Other known differential pressure transducers are very similar (DE-A-27 18 873 and DE-A-30 47 276) formed in which two channels from the central receiving body are guided into an adjacent, special structural unit with the pressure sensor device; Here, too, the pressure sensor device consists of a semiconductor sensor that is sensitive to overload, which is protected from overload by a compensation chamber lying parallel to the actual measuring chamber.

Die bekannten Druck- oder Druckdifferenzmeßgeräte haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig kompliziert aufgebaut sind. Sie benötigen nämlich zusätzlich zu der Meßkammer eine weitere Ausgleichskammer mit einer Membran, was entweder die Unterbringung der Drucksensor-Einheit in einem neben dem zentralen Aufna'nmekörper vorgesehenen zusätzlichen Aufbau oder ein Herausführen des Verbindungskanals aus dem zentralen Aufnahmekörper und anschließend wieder in diesen hinein erfordert.The known pressure or pressure difference measuring devices have the disadvantage that they are relatively complex. You need namely in addition to the Measuring chamber another compensation chamber with a membrane, which either accommodates the pressure sensor unit in an additional structure provided next to the central receiving body or a lead out of the connecting channel from the central receiving body and then back into this required.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Druck- oder Druckdifferenzmeßgerät mit einem zentralen Aufnahmekörper und einer darin befindlichen, durch eine vor überlastung geschützte Drucksensor-Einrichtung unterteilten Meßkammer vorzuschlagen, die sich durch einen vergleichsweise einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet und daher auch kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus wird angestrebt, die Meßeigenschaften im Vergleich zu den bekannten Geräten zu verbessern.The invention is therefore based on the object of providing a pressure or pressure differential measuring device with a central one Receiving body and one located therein, by a To propose an overload protected pressure sensor device subdivided measuring chamber that extends through is characterized by a comparatively simple structural design and can therefore also be manufactured inexpensively is. In addition, the aim is to improve the measurement properties compared to the known devices.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Druck- oder Druckdifferenzmeßgerät der eingangs angegebenen ArtTo solve this problem, in a pressure or pressure differential measuring device of the type specified above

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erfindungsgemäß in der Nähe jeder Trennmembran an dem Aufnahmekörper in druckübertragender Verbindung mit der Trennmembran eine Zusatzmembran angebracht, die ( mit Vorspannung an dem Aufnahmekörper anliegt; von demaccording to the invention in the vicinity of each separating membrane on the receiving body in pressure-transmitting connection with an additional membrane is attached to the separating membrane, which (biased against the receiving body; from the

Verbindungskanal zur Vorkammer mit der jeweils einen Trennmembran ist ein Zusatzkanal zu der Zusatzmembran geführt, die der jeweils anderen Trennmembran benachbart ist,The connecting channel to the antechamber with the one separating membrane in each case is an additional channel to the additional membrane out, which is adjacent to the other separating membrane,

Ein wesentlicher Vorteil des erfihdungsgemäßen Meßgerätes besteht darin, daß es verhältnismäßig einfach aufgebaut ist,; denn das erfindungsgemäße Gerät kommt ohne eine verhältnismäßig große Ausgleichskammer mit einer Ausgleichsmembran aus. Anstelle der Ausgleichskammer mit Ausgleichsmembran sind nämlich bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät lediglich zwei Zusatzmembranen in der Nähe der Trennmembranen angebracht, und zwarA major advantage of the measuring device according to the invention is that it is relatively simple in structure; because the device according to the invention is coming without a relatively large compensation chamber with a compensation membrane. Instead of the compensation chamber with compensation membrane are namely in the invention Measuring device only attached two additional membranes in the vicinity of the separating membranes, namely

] in der Weis-=, daß jeweils eine druckübertragende Verbindung zwischen der Trennmembran und der Zusatzmembran gegeben ist. Die Anbringung der Zusatzmembranen in der Nähe der Trennmembranen bringt ferner den Vorteil mit sich, daß die Drucksensor-Einrichtung mit der sie aufnehmenden Meßkammer im zentralen Aufnahmekörper untergebracht werden kann, wobei die Führung der Verbindungs-] in the way = that in each case a pressure-transmitting connection is given between the separating membrane and the additional membrane. The attachment of the additional membranes in the The proximity of the separating membranes also has the advantage that the pressure sensor device with the one receiving them Measuring chamber can be accommodated in the central receiving body, whereby the leadership of the connection

I* kanäle bzw. Zusatzkanäle keinerlei Schwierigkeiten bereitet, weil eine Ausgleichskammer nicht zu umgehen ist.I * channels or additional channels do not cause any difficulties, because a compensation chamber cannot be bypassed is.

Meßtechnisch bietet das erfindungsgemäße Meßgerät eine Reihe von Vorteilen. Ein Vorteil besteht darin, daß durch die Federsteife der Ausgleichsmembran bedingte Temperatureinflüsse auf die Spanne nicht auftreten können; außerdem ist ein Temperatureinfluß auf die Spanne durch Änderung der Trennmembransteife durch Volumenänderung der Füllflüssigkeit nicht mehr gegeben. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß beim erfind-ngsgemäßen Gerät ein Druck-In terms of measurement technology, the measuring device according to the invention offers a number of advantages. One advantage is that Temperature influences on the span due to the spring stiffness of the compensating membrane cannot occur; In addition, there is a temperature influence on the span due to a change in the separating membrane stiffness due to a change in volume the filling liquid is no longer given. It should also be pointed out that in the device according to the invention, a pressure

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einfluß auf den Mulipunkt nicht mehr durch ungleiche Gehäusekammerdehnungen in Verbindung mit der Trennmembransteife gegeben ist, was bei den bekannten Geräten der Fall ist. Der Druckeinflüß auf die Spanne ist bei dem erfindungsgemäßen Gerät auch nur noch durch den Sensor gegeben und daher nicht mehr abhängig von Änderungen der Trennmembransteife durch Füllvolumenänderung und durch Änderung der Federsteife der Ausgleichsmembran durch Gehäusedehnung. Auch der Kennlinienfehler ist nur noch von der Drucksensor-Einrichtung und der nachgeordneten Elektronik abhängig; nichtlineare Trennmembranen und nichtlineare Ausgleichsmembran haben keinen Einfluß auf die Kennlinie des Gerätes, weil bei der vorzugsweisen Verwendung eines Halbleiter^Meßfühlers in der Drucksensor-Einrichtung das Aussteuer-Verdrängungsvolumen sehr klein ist. Schließlich ist n-^h darauf hinzuweisen, daß der Wechselüberlasteinfluß auf den Nullpunkt bei dem erfindungsgemäßen Gerät nur noch von der Hysterese der Trennmenbranen, nicht aber von der Hysterese der Ausgleichsmembran abhängig ist. Ursächlich für die oben aufgeführten Vorteile ist, daß bei dem erfindungsgenäßen Meßgerät die Zusatzmembranen während normaler Druckverhältnisse überhaupt keinen Einfluß auf das Meßverhalten haben, weil sie in diesem Betriebszustand wirkungslos sind, und das Gerät insgesamt erheblich kleinere Füllflüssigkeitsräume hat.Influence on the multipoint is no longer due to unequal expansion of the housing chamber in connection with the separating membrane stiffness is given, which is the case with the known devices. The influence of pressure on the span is at that device according to the invention also only given by the sensor and therefore no longer dependent on changes the separation membrane stiffness by changing the filling volume and by changing the spring stiffness of the compensating membrane by expansion of the housing. The characteristic curve error is also only from the pressure sensor device and the downstream device Electronics dependent; non-linear separating diaphragms and non-linear compensating diaphragms have no effect on the characteristic of the device, because with the preferred use of a semiconductor ^ sensor in the Pressure sensor device the control displacement volume is very small. Finally, n- ^ h should be pointed out that the alternating overload influence on the zero point in the device according to the invention only depends on the hysteresis of the separating diaphragm, but not dependent on the hysteresis of the compensating diaphragm. Causal for the above listed advantages is that in the case of the erfindungsgenektiven Measuring device, the additional diaphragms have no influence whatsoever on the measuring behavior during normal pressure conditions because they are ineffective in this operating state, and the device as a whole considerably smaller filling fluid spaces Has.

Bei dem erfindungsgemäßen Druck- oder Druckdifferenzmeßgerät können die Zusatzmembranen in unterschiedlicher Weise in der Nähe der Trennmembranen an dem Aufnahmekörper angebracht sein. Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Zusatzmembranen in jeweils einer Zusatzkammer liegen und die Zusatzkammern über Hilfskanäle mit dem jeweils an die benachbarte Vorkammer angrenzenden Raum verbunden sind. Dieser Aufbau des erfindungsgemäßen Meßgerätes hat den Vorteil, daß die ZusatzmembranenIn the pressure or pressure difference measuring device according to the invention The additional membranes can be used in different ways in the vicinity of the separating membranes on the receiving body to be appropriate. It is considered advantageous if the additional membranes are each in an additional chamber and the additional chambers via auxiliary channels are connected to the space adjoining the adjacent antechamber. This structure of the invention The measuring device has the advantage that the additional membranes

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bezüglich der benachbarten Trennmembran weitgehend unabhängig bemessen werden können und daß Trennmembran und Zusatzmembran jeweils für sich an dem Aufnahmekörper angebracht werden können. Die Anordnung der Zusatzmembranen in jeweils einer Zusatzkammer ermöglicht es, die Zusatzmembranen durch jeweils mindestens eine Druckfeder in den Zusatzkammern gegen den Aufnahmekörper zu drücken. Damit läßt sich im Bedarfsfalle die Zusatzmembran mit großer Kraft gegen den Aufnahmekörper pressen.can be dimensioned largely independently with respect to the adjacent separating membrane and that separating membrane and additional membrane can each be attached to the receiving body individually. The arrangement of the additional membranes in each case an additional chamber allows the additional diaphragms by at least one compression spring in each case to press the additional chambers against the receiving body. In this way, the additional membrane can be used if necessary press great force against the receiving body.

Als besonders vorteilhaft wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgerätes erachtet, bei dem die Zusatzmembranen jeweils innerhalb der Vorkammern an dem Aufnahmekörper befestigt sind. Die Zusatzmembranen müssen in diesem Falle einen kleineren Durchmesser als die Trennmembranen aufweisen; der Verbindungskanal der entsprechenden Vorkammer ist außerhalb des Bereichs der'Zusatzmembran in die Vorkammer geführt, während der der jeweils gegenüberliegenden Vorkammer zugeordnete Zusatzkanal an die Zusatzmembran herangeführt ist. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sie einen besonders kompakten Aufbau ermöglicht und darüber hinaus eine einfache Herstellung erlaubt, weil für die Trenn- und die benachbarte Zusatzmembran nur jeweils ein einziges Membranbett am zentralen Aufnahmekörper vorgesehen werden muß.An embodiment of the measuring device according to the invention is considered to be particularly advantageous in which the Additional membranes are each attached to the receiving body within the antechamber. The additional membranes must in this case have a smaller diameter than the separating membranes; the connecting channel of the The corresponding prechamber is guided into the prechamber outside the area of the additional membrane, during the the additional channel assigned to the opposite prechamber is brought up to the additional membrane. Of the A particular advantage of this embodiment is that it enables a particularly compact structure and, moreover, allows simple manufacture because for the separating membrane and the adjacent additional membrane only a single membrane bed has to be provided on the central receiving body.

Unabhängig von der konstruktiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druck- oder Druckdifferenzmeßgerates weisen die Zusatzmembranen eine derartige Vorspannung auf, daß sie sich erst nach Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdruckes an der Drucksensor-Einrichtung von dem Aufnahmekörper abheben. Bei dem vorgegebenen Differenzdruck handelt es sich um einen Druck, der oberhalb des Differenzdruck-Nennwertes liegt.Regardless of the structural design of the invention Pressure or pressure differential measuring devices, the additional diaphragms have such a bias on that it is only after a predetermined differential pressure is exceeded at the pressure sensor device lift off the receiving body. The specified differential pressure is a pressure which is above the nominal differential pressure value.

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Die Vorspannung der Zusatzmembranen kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß zwischen dem Aufnahmekörper und den Zusatzmembranen jeweils ein Gußkörper liegt, der von- einer jeweils zwischen Aufnahmekörper und Zusatzmembran unter einem Überdruck eingebrachten und erstarrten Flüssigkeit gebildet ist. Dadurch, daß die Flüssigkeit unter einem Überdruck, also einem Druc κ über dem Nennwert, eingebracht und unter diesem Druck zum Erstarren gebracht wird, erhält die Zusatzmembran eine derartige Vorspannung, daß sie im Nenndruck-Bereich mit Sicherheit keinen stören-.den Einfluß auf das Meßverhalten ausübt. Ist. der Überdruck so gewählt, daß er dem Druck entspricht, bei dem sich die jeweilige Zusatzmembran abheben soll, dann ist erreicht, daß die Zusatzmembranen im eigentlichen Meßbereich keine Hubbewegungen ausführen und im Überdruck-Bereich das Verdrängungsvolumen unter der jeweils nicht benachbarten Trennmembran aufnehmen.According to a further development of the invention, the pretensioning of the additional membranes can thereby advantageously be achieved be achieved that between the receiving body and the additional membranes is a cast body in each case, the one introduced between the receiving body and the additional membrane under an overpressure and solidified Liquid is formed. Because the liquid is under overpressure, i.e. a pressure κ above the nominal value, is introduced and made to solidify under this pressure, the additional membrane receives such a pretension, that in the nominal pressure range it certainly does not have any disruptive influence on the measurement behavior. Is. the overpressure chosen in such a way that it corresponds to the pressure at which the respective additional membrane is to lift off, then it is reached, that the additional diaphragms do not perform any lifting movements in the actual measuring range and in the overpressure range take up the displacement volume under the non-adjacent separating membrane.

Ein weiterer Vorteil der Gußkörper besteht darin, daß die Zusatzmembranen infolge der mit ihrer Hilfe geformten Membranbetten ohne Hohlraum am Bett anliegen und die jeweils benachbarte Trennmembran ohne bleibende Verformungen mechanisch abstützen.Another advantage of the cast body is that the additional membranes due to the molded with their help Membrane beds rest against the bed without a cavity and the adjacent separating membrane without permanent deformation support mechanically.

Die Flüssigkeit ist vorteilhafterweise eine Metallschmelze aus einem bei niedrigen Temperaturen schmelzenden hetall, wie z. B. Zinn. Es kommen aber auch andere erstarrende Stoffe als Flüssigkeit in Frage.The liquid is advantageously a molten metal from a metal that melts at low temperatures, such as B. Tin. However, other solidifying substances than liquids are also possible.

Um ein Verkleben des Gußkörpers mit den Zusatzmembranen und ein Abfließen der Flüssigkeit über den Verbindungskanal zur gegenüberliegenden Trennmembran zu verhindern, ist vorteilhafterweise zwischen jedem Gußkörper und der zugeordneten Zusatzmembran eine dünne Abdichtmembran angeordnet, die innerhalb der Zusatzmembran an dem Aufnahmekörper angebracht ist.In order to prevent the cast body from sticking to the additional membranes and to prevent the liquid from flowing out via the connecting channel to the separating membrane on the opposite side, is advantageously a thin sealing membrane between each cast body and the associated additional membrane arranged, which is attached to the receiving body within the additional membrane.

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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Zusatzmembranen an ihrer jeweils der Abdichtmembran zugewandten Seite eine rauhe Oberfläche aufweisen. Die rauhe Oberfläche der Zusatzmembran erleichtert das Abheben von der Abdichtraembran, wenn ein Überdruck auftritt.It is considered to be particularly advantageous if the additional membranes are attached to their respective sealing membranes facing side have a rough surface. The rough surface of the additional membrane makes it easier to take off from the sealing membrane when an overpressure occurs.

Es ist zwar ein Verfahren zum Herstellen eines Membranbettes für eine druckbeanspruchte Membran bekannt (DE-OS 28 11 442), bei dem ein der Membran zugeordneter Körper an seiner der Membran zugeordneten Seite mit einer Ausnehmung versehen ist, die zur Membran hin mit einer dünnen Wand abgeschlossen und mit einem aushärtbaren Medium gefüllt ist, jedoch wird hierbei durch einen Druck auf die Membran in Richtung auf den Körper nur ein Membranbett mit sehr großer Präzision hergestellt, so d?.ß sich im überlastfall die Membran, ohne Verformungen zu erleiden, au das Membranbett anlegen kann.A method for producing a membrane bed for a pressure-stressed membrane is known (DE-OS 28 11 442), in which one of the membrane assigned Body is provided on its side associated with the membrane with a recess which is towards the membrane a thin wall is closed and filled with a hardenable medium, but is here by a Pressure on the diaphragm in the direction of the body only creates a diaphragm bed with very great precision, so that in the event of an overload the membrane will move without deformation to suffer, au can put on the membrane bed.

Zur Erläuterung der Erfindung ist inTo explain the invention is in

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckdifferenzmeßgerätes mit in Zusatzkammern gehaltenen Zusatzmembranen, inFigure 1 shows an embodiment of the invention Differential pressure measuring device with additional membranes held in additional chambers, in

Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit innerhalb der Vorkammern untergebrachten Zusatzmembranen, inFIG. 2 shows a further exemplary embodiment with additional membranes accommodated within the antechambers, in

Figur 3 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel des Druckdifferenzmeßgerätes mit Gußkörpern und inFigure 3 shows an additional embodiment of the pressure differential measuring device with cast bodies and in

Figur 4 ein vergrößerter Ausschnitt aus Figur 3 wiedergegeben. FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 weist einen zentralen Aufnahmekörper 1 auf, der beiderseits durch Kappen 2 und 3 abgeschlossen ist. Die Kappen 2 und 3 weisen Einströmöffnungen 4 und 5 auf, über die das Meßgerät mit der zu erfassenden Druckdifferenz beaufschlagt wird.The embodiment according to Figure 1 has a central receiving body 1, which is on both sides by caps 2 and 3 is complete. The caps 2 and 3 have inflow openings 4 and 5 through which the measuring device the pressure difference to be recorded is applied.

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Der zentrale Aufnahmekörper 1 ist an beiden Seiten mit jeweils einer Trennmembran 6 bzw. 7 versehen, die als Membranbett ausgebildeten Stirnflächen des Aufnahmekörpers 1 gegenüberliegen und jeweils eine Vorkammer 8 bzw. 9 begrenzen. Innerhalb des Aufnahmekörpers 1 sind Zusatzkammern 10 und 11 vorhanden, die über Hilfskanäle 12 bzw. 13 mit dem Innenraum der Kappen 2 und 3 verbunden sind, wodurch eine druckübertragende Verbindung zwischen den Zusatzkammern 10 und 11 und der Trennmembran 6 bzw. 7 gebildet ist.. In den Zusatzkammern 10 und 11 i *.t jeweils eine Zusatzmembran 14 bzw. 15 vorgesehen, die durch jeweils eine Druckfeder 16 bzw. 17 gegen den Aufnahmekörper 1 gedrückt ist. Auf die bruckfedern 16 bzw. 17 kann verzichtet werden, wenn Zusatzmembranen mit ausreichender Vorspannung verwendet werden.The central receiving body 1 is on both sides with each provided with a separating membrane 6 and 7, the end faces of the receiving body, which are designed as a membrane bed 1 opposite each other and delimit an antechamber 8 and 9, respectively. Inside the receiving body 1 are Additional chambers 10 and 11 available, which have auxiliary channels 12 and 13 are connected to the interior of the caps 2 and 3, whereby a pressure-transmitting connection between the additional chambers 10 and 11 and the separating membrane 6 and 7 is formed .. In the additional chambers 10 and 11 i * .t respectively an additional diaphragm 14 or 15 is provided, which by a compression spring 16 or 17 against the receiving body 1 is pressed. On the compression springs 16 or 17 can be dispensed with if additional diaphragms with sufficient pre-tension are used.

Innerhalb des Aufnahmekörpers 1 befindet sich ferner eine Meßkammer 18, die durch eine in der Figur nur schematisch angedeutete Drucksensor-Einrichtung 19 in eine Teilkammer 20 und eine weitere Teilkammer 21 unterteilt ist. Die Drucksensor-Einrichtung 19 ist vorzugsweise als eine Wand mit einer Halbleiter-Meßmembran ausgebildet. Die Teilkammer 20 der Meßkammer 18 ist über einen Verbindungskanal 22 mit der Vorkammer 8 verbunden, während die andere Teilkammer 21 über einen weiteren Verbindungskanal 23 mit der Vorkammer 9 in Verbindung steht. Über einen Zusatzkanal 24 ist der eine Verbindungskanal 22 außerdem an die Zusatzmembran 15 auf ihrer von der Vorkammer 9 abgewandten Seite geführt; entsprechend ist der weitere Verbindungskanal 23 über einen weiteren Zusatzkanal 25 an die Zusatzmembran 14 angeschlossen.Inside the receiving body 1 there is also a measuring chamber 18, which is only schematically represented in the figure indicated pressure sensor device 19 is divided into a sub-chamber 20 and a further sub-chamber 21 is. The pressure sensor device 19 is preferably designed as a wall with a semiconductor measuring membrane. The sub-chamber 20 of the measuring chamber 18 is connected to the antechamber 8 via a connecting channel 22, while the other sub-chamber 21 is in communication with the antechamber 9 via a further connecting channel 23. Via an additional channel 24, the one connecting channel 22 is also connected to the additional membrane 15 on its from the Antechamber 9 out side facing away; the further connection channel 23 is correspondingly via a further one Additional channel 25 connected to additional membrane 14.

Das in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Druckdifferenzmeßgerät arbeitet in folgender Weise: Ist das Gerät einem Differenzdruck unterhalb oder im Bereich des Differenzdruck-Nennwertes ausgesetzt, dannThe differential pressure measuring device according to the invention shown in FIG works in the following way: Is the device a differential pressure below or within Exposed to range of nominal differential pressure, then

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wird dieser Differenzdruck über die Verbindungskanäle 22
und 23 der Drucksensor-Einrichtung 19 mitgeteilt, die
dann ein entsprechendes elektrisches Signal abzugreifen
gestattet. Die Zusatzmembranen 14 und 15 sind infolge
der auf ihnen lastenden Vorspannung wirkungslos, übersteigt die Druckdifferenz infolge überlastung den Druckdifferenz-Nennwert um einen vorgegebenen Wert, dann wird
.bei entsprechenden Druckverhältnissen beispielsweise die , Trennmembran 7 die unter ihr in der Vorkammer 9 befind- I liehe Druckvermittler-Flüssigkeit'herausdrücken; die ;this differential pressure becomes via the connecting channels 22
and 23 communicated to the pressure sensor device 19 that
then pick up a corresponding electrical signal
allowed. The additional membranes 14 and 15 are a result
the preload on them has no effect, if the pressure difference exceeds the nominal pressure difference value by a predetermined value as a result of overloading, then
.At appropriate pressure conditions, for example, the separating membrane 7 will press out the pressure transmitter fluid located below it in the antechamber 9; the ;

herausgedrückte Flüssigkeit gelangt über den Verbindungs- Γ kanal 23 und den Zusatzkanal 25 zur Zusatzmembran 14 \ pressed-out liquid passes via the connection Γ channel 23 and the auxiliary channel 25 to the auxiliary membrane 14 \

und veranlaßt diese, sich abzuheben. Die von der Trenn- |and causes them to stand out. The from the separating |

membran 7 herausgedrückte Flüssigkeit findet also unter !Membrane 7 is therefore under!

der sich abhebenden Zusatzmembran 14 ihre Aufnahme. Eine !the lift-off additional membrane 14 their inclusion. One !

über für die Drucksensor-Einrichtung zulässige Große jthe size admissible for the pressure sensor device j

liegende überlastung der Drucksensor-Einrichtung 19 \ lying overload of the pressure sensor device 19 \

ist dadurch vermieden. !is thereby avoided. !

Entsprechend wirkt das Meßgerät dann, wenn aufgrund
der gegebenen Überdruckverhältnisse die Trennmembran 6
die in ihrer Vorkammer befindliche Flüssigkeit über
den Verbindungskanal 22 hinausdrückt, weil diese Flüssigkeit dann über den Zusatzkanal 24 die Zusatzmembran 15
zum Abheben bringt.The measuring device acts accordingly when due to
the separating membrane 6 of the given overpressure conditions
the liquid in their antechamber
the connecting channel 22 presses out because this liquid then pushes the additional membrane 15 via the additional channel 24
takes off.

Bei dem Aüsführungsbeispiel nach Figur 2, in der nur
die im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen Teile
dargestellt sind, ist ein zentraler Aufnahmekörper 30
auf seinen beiden Stirnseiten 31 und 32 so ausgebildet,
daß dort jeweils ein Membranbett 33 und 34 gebildet ist.
Mit dem Aufnahmekörper 30 ist an den beiden Stirnseiten
31 und 32 jeweils eine Zusatzmembran 35 bzvr. 36 verschweißt, wobei die Zusatzmembranen 35 und 36 jeweils
eine derartige Vorspannung aufweisen, daß sie sich an
das jeweilige Membranbett 33 bzw. 34 anpressen. EbenfallsIn the embodiment according to FIG. 2, in which only
the essential parts in connection with the invention
A central receiving body 30 is shown
formed on its two end faces 31 and 32 so that
that a membrane bed 33 and 34 is formed there in each case.
With the receiving body 30 is on the two end faces
31 and 32 each have an additional membrane 35 or 36 welded, the additional membranes 35 and 36 respectively
have such a bias that they adhere to
press on the respective membrane bed 33 or 34. Likewise

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an den Stirnseiten 31 und 32 des Aufnahmekörpers 30 ist jeweils eine Trennmembran 37 und 38 angebracht, die zusammen mit dem Aufnahmekörper 30 bzw. den auf diesen aufliegenden Zusatzmembranen 35 Und 36 jeweils eine Vorkammer 39 bzw. 40 bilden. Die Zusatzmembranen 35 und 36 sind im Durchmesser kleiner ausgeführt als die Trennmembranen 39 und 40.a separating membrane 37 and 38 is attached to each of the end faces 31 and 32 of the receiving body 30, which together with the receiving body 30 or the additional membranes 35 and 36 resting thereon, one each Form antechamber 39 and 40, respectively. The additional membranes 35 and 36 are made smaller in diameter than that Separation membranes 39 and 40.

Die gewählte Ausgestaltung und Anbringung der Trennmembranen und der Zusatzmembranen'ermöglicht es, außerhalb des Bereichs der Zusatzmembranen 35 und 36 jeweils einen Verbindungskanal 41 bzw. 42 vorzusehen, über die die Vorkammern 39 bzw. 40 mit einer im Innern des Aufnahmekörpers 30 vorgesehenen Meßkammer 43 verbunden sind. Innerhalb der Meßkammer 43 ist wiederum eine Drucksensor-Einrichtung 44 angeordnet, die auch in der Figur 2 nur schematisch dargestellt ist.The chosen design and attachment of the separating membranes and the additional membranes makes it possible outside of the area of the additional membranes 35 and 36 each have a connecting channel 41 and 42, respectively, through which the antechambers 39 and 40 are connected to a measuring chamber 43 provided in the interior of the receiving body 30 are. Within the measuring chamber 43, in turn, a pressure sensor device 44 is arranged, which is also in the Figure 2 is only shown schematically.

Von dem Verbindungskanal 41 führt ein Zusatzkanal zur Zusatzmembran 36; entsprechend ist ein weiterer Zusatzkanal 46 zwischen dem Verbindungskanal 42 und der Zusatzmembran 35 vorgesehen.An additional channel leads from the connecting channel 41 to the additional membrane 36; accordingly is another Additional channel 46 is provided between the connecting channel 42 and the additional membrane 35.

Das Druckdifferenzmeßgerät nach Figur 2 arbeitet in ganz ähnlicher Weise wie das nach Figur 1; auch hier haben die Zusatzmembranen 35 und 36 bei im Differenzdruck-Nennwertbereich liegenden Differenzdrücken keinerlei Einfluß auf das Meßverhalten, weil sich bei diesen Betriebsverhältnissen die Zusatzmembranen 35 und 36 fest gegen den Aufnahmekörper 30 pressen, übersteigt der Differenzdruck dagegen einen vorgegebenen, über der Differenzdruck-Nenngröße liegenden Wert, dann wird je nach den gegebenen Druckverhältnissen entweder über den Zusatzkanal '45 von der Trennmembran 37 die Zusatzmembran 36 abgehoben oder über den Zusatzkanal 46 von der Trennmembran 38 die Zusatzmembran 35 zum AbhebenThe pressure differential measuring device according to Figure 2 operates in a very similar manner to that of Figure 1; here too The additional diaphragms 35 and 36 do not have any differential pressures whatsoever when the differential pressure is in the nominal differential pressure range Influence on the measurement behavior, because under these operating conditions the additional diaphragms 35 and 36 Press firmly against the receiving body 30, however, the differential pressure exceeds a predetermined, over of the nominal differential pressure value, then, depending on the given pressure conditions, either over the additional channel 45 from the separating membrane 37 lifted the additional membrane 36 or via the additional channel 46 from the separating membrane 38, the additional membrane 35 for lifting off

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gebracht. In jedem Falle wird von der Zusatzmembran die von den Trennmembranen bei überlast aus den Vorkammern gepreßte Flüssigkeit aufgenommen und dadurch eine gefährliche Überlastung der Drucksensor-Einrichtung AA vermieden. brought. In any case, the additional diaphragm removes that of the separating diaphragms from the antechambers in the event of an overload added pressed liquid and thereby a dangerous overload of the pressure sensor device AA avoided.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und A unterscheidet sich von dem nach Figur 2 dadurch, daß beiderseits des Aufnahmekörpers 30 Gußkörper 50 und 51 vorhanden sind, die von einer erstarrenden Flüssigkeit gebildet sind. Die Flüssigkeit ist über jeweils einen Einlaßkanal 52 bzw. 53 in Räume 54 und 55 zwischen Aufnahmekörper und Zusatzmembranen 35 und 36 mit einem Druck gepreßt, der dem Druck entspricht, bei dem die Zusatzmembranen zur Entlastung der Drucksensor-Einrichtung AA abheben sollen. Dieser Druck wird solange aufrechterhalten, bis die Flüssigkeit zu den Gußkörpern 50 und 51 erstarrt ist. Durch unterschiedlich große Druckbeaufschlagung der Flüssigkeiten auf der Hochdruck- und der Niederdruckseite können Löt- und Klebeverbindungen gegen gefährliche Zugspannungen gesichert werden.The exemplary embodiment according to FIGS. 3 and A differs differs from that according to FIG. 2 in that cast bodies 50 and 51 are present on both sides of the receiving body 30 which are formed by a solidifying liquid. The liquid is via one inlet channel each 52 and 53 in spaces 54 and 55 between the receiving body and additional diaphragms 35 and 36 pressed with a pressure corresponding to the pressure at which the additional diaphragms to lift off the pressure sensor device AA. This pressure will be maintained as long as until the liquid solidifies to form the cast bodies 50 and 51 is. By applying different amounts of pressure to the liquids on the high-pressure and low-pressure sides soldered and glued connections can be secured against dangerous tensile stresses.

Wie insbesondere Figur A erkennen läßt, ist innerhalb jeder Zusatzmembran 35 bzw. 36 eine dünne Abdichtmembran 56 an dem Aufnahmekörper 30 angebracht, indem sie mit einer ringförmigen Schweißnaht 57 mit dem Aufnahmekörper 30 verbunden ist. Die Zusatzmembranen 35 und 36 weisen auf ihren jeweils der Abdichtirembran 56 zugewandten Seite eine rauhe Oberfläche auf.As can be seen in particular from FIG. A, there is a thin sealing membrane within each additional membrane 35 or 36 56 attached to the receiving body 30 by having an annular weld seam 57 with the receiving body 30 is connected. The additional membranes 35 and 36 point towards their respective sealing membrane 56 Face a rough surface.

In den Figuren 1 bis A sind der besseren Übersichtlichkeit halber Drosseleinrichtungen nicht dargestellt, die der Meßkammer auf beiden Seiten vorgeschaltet sind.In Figures 1 to A, for the sake of clarity, throttle devices are not shown, which are connected upstream of the measuring chamber on both sides.

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Bei einer Ausführung als Druckmeßgerät ist nur auf dar Meßstoffseite eine Trennmembran und gegenüberliegend eine Zusatzmembran vorhanden.In the case of a pressure measuring device, only dar A separating membrane on the measuring medium side and an additional membrane on the opposite side.

4 Figuren4 figures

10 Patentansprüche10 claims

Claims (1)

1. Druck- oder Druckdifferenzmeßgerät mit einem zentralen Aufnahmekörper und einer darin befindlichen, durch eine vor Überlastung geschützte Drucksensor-Einrichtung unterteilten Meßkammer, deren Teilkammern über jeweils einen Verbindungskanal mit Vorkammern verbunden sind, die von jeweils einer Trennmembran und dem Aufnahmekörper gebildet sind, wobei in der Nähe jeder Trennmembran (z. B. 37) jeweils innerhalb jeder Vorkammer an dem Aufnahmekörper (30) in druckübertragender Verbindung mit der Trennmembran (z. B. 37) eine Zusatzmembran (35, 36) befestigt ist, und von dem Verbindungskanal mit der jeweils einen Trennmembran (z. B. 37) ein Zusatzkanal zu der Zusatzmembran (z. B. 36) geführt ist, der jeweils anderen Trennmumbran benachbart ist , dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Aufnahmekörper (30) und dem Zusatzmembranen (35, 36) jeweils ein Gußkörper (50, 51) liegt, der von einer jeweils zwischen Aufnahmekörper (30) und Zusatzmembran (35 bzw. 36) unter einem Überdruck eingebrachten und erstarrten Flüssigkeit gebildet ist.1. Pressure or differential pressure measuring device with a central one Receiving body and one located therein, by a Pressure sensor device, which is protected from overload, is divided into a measuring chamber, each of which has a sub-chamber Connection channel are connected to antechamber, each of a separating membrane and the receiving body are formed, in the vicinity of each separating membrane (z. B. 37) in each case within each antechamber on the Receiving body (30) in pressure-transmitting connection with the separating membrane (e.g. 37) an additional membrane (35, 36) is attached, and from the connecting channel with the one separating membrane (z. B. 37) an additional channel is guided to the additional membrane (z. B. 36), which is adjacent to the other separating membrane, thereby characterized in that between the receiving body (30) and the additional membranes (35, 36) in each case a cast body (50, 51) is located, which is supported by a respective between the receiving body (30) and the additional membrane (35 or 36) is formed under an overpressure introduced and solidified liquid. 2. Meßgerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Gußkörper (50, 51) von einer unter einem etwa dem Abhebedruck der Zusatzmembran (35, 36) entsprechenden Überdruck erstarrten Flüssigkeit gebildet ist.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the cast body (50, 51) solidified by an overpressure corresponding approximately to the lift-off pressure of the additional membrane (35, 36) Liquid is formed. 3. Meßgerät nach Anspruch 23. Measuring device according to claim 2 dadurchthrough this gege kennzeichnetindicates daß die erstarrte Flüssigkeitthat the solidified liquid aus einem bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Metall besteht.consists of a metal that melts at low temperatures. Bf 3 Sz / 01.07.1983Bf 3 Sz / 07/01/1983 • β - ■ 4• β - ■ 4 •1"^··* *■ ti t S• 1 "^ ·· * * ■ ti t S - 2 - VFA 82 G 4020 01 DE 4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Gußkörper (50, 51) und der zugeordneten Zusatzmembran (35, 36) eine dünne Abdichtmembran (56) angeordnet ist, die innerhalb der Zusatzmembran (35 bzw. 36) an dem Aufnahmekörper (30) angebracht ist.- 2 - VFA 82 G 4020 01 DE 4. Measuring device according to one of Claims 1 to 3 characterized in that between each cast body (50, 51) and the associated additional membrane (35, 36) a thin sealing membrane (56) is arranged, which is attached to the inside of the additional membrane (35 or 36) the receiving body (30) is attached. 5. Meßgerät nach Anspruch kennzeichnet _f 5. Measuring device according to claim indicates _f dadurchthrough this g e -g e - daß die Zusatzmembranen (35, 36)that the additional membranes (35, 36) an ihrer jeweils der Abdichtmembran (56) zugewandten Seite eine rauhe Oberfläche aufweisen.at their respective facing the sealing membrane (56) Side have a rough surface.