DE102012025070A1 - Hydraulic measuring unit with coplanar pressure inputs and differential pressure sensor with such a measuring unit - Google Patents

Hydraulic measuring unit with coplanar pressure inputs and differential pressure sensor with such a measuring unit Download PDF

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Rafael Teipen
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Abstract

Ein hydraulisches Messwerk umfasst einen Messwerkkörper mit einer in eine Richtung orientierten Prozessanschlussfläche 16, welcher einen ersten und einen zweiten hydraulischen Pfad 32, 33 aufweist, die sich von der Prozessanschlussfläche 16 durch den Messwerkkörper zu einer rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers erstreckten; eine erste und eine zweite Trennmembran 28, 30, welche den ersten und zweiten hydraulischen Pfad 32, 33 verschließen; wobei die hydraulischen Pfad jeweils ein erstes bzw. zweites Druckrohr 20, 22 aufweisen, welche aus der rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers herausragen, und druckdicht mit dem Messwerkkörper verbunden sind; wobei der Messwerkkörper eine erste und eine zweite Überlastkammer 34, 35, die mittels einer elastischen Überlastmembran 36 getrennt sind, wobei die beiden Überlastkammern 34, 35 jeweils mit einem hydraulischen Pfad 32, 33 kommunizieren.A hydraulic measuring mechanism comprises a measuring mechanism body with a unidirectionally oriented process connection surface 16, which has a first and a second hydraulic path 32, 33, which extend from the process connection surface 16 through the measurement mechanism body to a rear surface of the measurement mechanism body; a first and a second separation membrane 28, 30 which close the first and second hydraulic paths 32, 33; wherein the hydraulic paths each have a first and a second pressure tube 20, 22, which protrude from the rear surface of the measuring mechanism body, and are pressure-tightly connected to the measuring mechanism body; wherein the measuring mechanism body has a first and a second overload chamber 34, 35, which are separated by an elastic overload membrane 36, the two overload chambers 34, 35 each communicating with a hydraulic path 32, 33.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Messwerk zum Aufnehmen von Differenzdrücken und einen Differenzdrucksensor mit einem solchen Messwerk. Hydraulische Messwerke zum Aufnehmen von Differenzdrücken, umfassen gewöhnlich einen Messwerkkörper mit einer ersten Druckeingangsöffnung und einer zweiten Druckeingangsöffnung, von der sich jeweils ein hydraulischer Pfad zu einer Differenzdruckmesszelle erstreckt, um die Differenzdruckmesszelle mit dem ersten Druck und dem zweiten Druck zu beaufschlagen, deren Differenz durch die Differenzdruckmesszelle zu messen ist. Eine Differenzdruckmesszelle weist allgemein einen Messzellenkörper mit zwei Messkammern in seinem Innern auf, die durch eine Messmembran voneinander getrennt sind. Die beiden Messkammern sind jeweils durch eine Messkammeröffnung mit einem der beiden Drücke beaufschlagbar, so dass die Messmembran eine von der Differenz der beiden Drücke abhängige, elastische Verformung aufweist.The present invention relates to a hydraulic measuring unit for recording differential pressures and a differential pressure sensor with such a measuring unit. Hydraulic gauges for receiving differential pressures usually include a meter body having a first pressure input port and a second pressure input port, each of which extends a hydraulic path to a differential pressure cell for biasing the differential pressure gage cell to the first pressure and the second pressure, the difference thereof Differential pressure cell is to measure. A differential pressure measuring cell generally has a measuring cell body with two measuring chambers in its interior, which are separated from one another by a measuring diaphragm. The two measuring chambers can each be acted upon by a measuring chamber opening with one of the two pressures, so that the measuring diaphragm has an elastic deformation dependent on the difference between the two pressures.

Die Druckeingangsöffnungen des Messwerkkörpers sind gewöhnlich durch flexible metallische Trennmembranen verschlossen, welche jeweils einen an einer Außenseite der Trennmembran anstehenden Druck in den hydraulischen Pfad einleiten. Bei Messwerken mit koplanaren Druckeingangsöffnungen liegen die die Druckeingänge nebeneinander auf einer Prozessanschlussfläche des Messwerkkörpers. Solche Messwerke mit koplanaren Druckeingängen sind beispielsweise in EP 0 370 013 B1 , EP 0 560 875 B1 , EP 0 774 652 B2 , und EP 1 216 404 B1 offenbart. Die hydraulischen Pfade umfassen beispielsweise Kapillarleitungen, die sich von einer rückseitigen Oberfläche des Prozessanschlusskörpers, welche der Prozessanschlussfläche abgewandt ist, zur Druckmesszelle erstrecken.The pressure inlet openings of the measuring unit body are usually closed by flexible metallic separating membranes, which each introduce a pending on an outside of the separation membrane pressure in the hydraulic path. In the case of measuring units with coplanar pressure inlet openings, the pressure inlets lie side by side on a process connection surface of the measuring unit body. Such measuring devices with coplanar pressure inputs are, for example, in EP 0 370 013 B1 . EP 0 560 875 B1 . EP 0 774 652 B2 , and EP 1 216 404 B1 disclosed. The hydraulic paths include, for example, capillary lines that extend from a rear surface of the process connection body that faces away from the process interface to the pressure measuring cell.

Die Kapillarleitungen sind beispielsweise durch eine umlaufende Schweißnaht druckdicht mit dem Messwerkkörper verbunden und damit jeweils an eine der Druckeingangsöffnungen hydraulisch gekoppelt.The capillary lines are connected, for example by a peripheral weld pressure-tight manner with the measuring body and thus hydraulically coupled to one of the pressure input ports.

Differenzdruckmesszellen sind gewöhnlich darauf optimiert geringe Druckdifferenzen p1–p2 bei großen statischen Drucken p1, p2 zu messen. Hierbei ist es wichtig, die richtige Balance zwischen Empfindlichkeit und Überlastfestigkeit zu finden. So kann beispielsweise für den Messbereich der Druckdifferenz |p1-p2| gelten |p1–p2|/p1 < 1%. Wenn in einer Prozessanlage einer der Drücke p1, p2 entfällt, wird die Messzelle mit dem 100-fachen des Messbereichs belastet. Es sind Differenzdruckmesszellen bekannt, die solchen überlasten standhalten, beruht ein bewährter Schutz der empfindlichen Differenzdruckmesszellen darauf, eine Überlastmembran zur Messzelle parallel zu schalten. Eine Überlastmembran weist eine hinreichend große hydraulische Kapazität auf, um im Falle einer einseitigen Überlast das Volumen einer Übertragungsflüssigkeit in einem hydraulischen Pfad so weit aufzunehmen, dass die Trennmembran dieses hydraulischen Pfads an einem Membranbett zur Anlage kommt, so dass ein weiterer Anstieg des auf die Differenzdruckmesszelle wirkenden Differenzdrucks zuverlässig verhindert ist. Beispiele für Differenzdrucksensoren mit Überlastmembranen sind in EP 1 299 701 B1 , DE 10 2006 040 325 A1 und DE 10 2006 057 828 A1 offenbart.Differential pressure cells are usually optimized to measure small pressure differences p1-p2 at high static pressures p1, p2. It is important to find the right balance between sensitivity and overload resistance. For example, for the measuring range of the pressure difference | p1-p2 | apply | p1-p2 | / p1 <1%. If one of the pressures p1, p2 is omitted in a process plant, the measuring cell is loaded with 100 times the measuring range. There are known differential pressure measuring cells that withstand such overloading, a proven protection of the sensitive differential pressure measuring cells is based on switching an overload membrane to the measuring cell in parallel. An overload membrane has a sufficiently large hydraulic capacity to absorb in the event of a one-sided overload the volume of a transfer fluid in a hydraulic path so far that the separation membrane of this hydraulic path to a diaphragm bed comes into contact, so that a further increase in the differential pressure cell acting differential pressure is reliably prevented. Examples of differential pressure sensors with overload membranes are in EP 1 299 701 B1 . DE 10 2006 040 325 A1 and DE 10 2006 057 828 A1 disclosed.

Die genannten Schutzrechte betreffen Differenzdrucksensoren deren hydraulisches Messwerk zwei Trennmembranen an gegenüberliegenden Stirnseiten eines Messwerkkörpers aufweist, wobei eine Überlastmembran zwischen den Trennmembranen angeordnet ist. Dieses Konstruktionsprinzip ist nicht ohne weiteres auf hydraulische Messwerke mit koplanaren Trennmembranen übertragbar. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen, und ein hydraulisches Messwerk mit koplanaren Trennmembranen und einer Überlastmembran bereitzustellen, welches einfach und zuverlässig herzustellen ist.The named rights relate to differential pressure sensors whose hydraulic measuring unit has two separation membranes on opposite end faces of a measuring element body, wherein an overload membrane is arranged between the separation membranes. This design principle is not readily transferable to hydraulic metering stations with coplanar separation membranes. It is therefore the object of the present invention to remedy this situation, and to provide a hydraulic measuring device with coplanar separation membranes and an overload membrane, which is simple and reliable to manufacture.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Messwerk gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und den Differenzdrucksensor gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 8.The object is achieved by the measuring mechanism according to the independent claim 1 and the differential pressure sensor according to the independent claim. 8

Das erfindungsgemäße hydraulische Messwerk zum Aufnehmen von Differenzdrücken, umfasst:
einen Messwerkkörper mit einer in eine Richtung orientierten Prozessanschlussfläche,
wobei der Messwerkkörper einen ersten hydraulischen Pfad aufweist, der sich von der Prozessanschlussfläche durch den Messwerkkörper zu einer rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers erstreckt,
wobei der Messwerkkörper einen zweiten hydraulischen Pfad aufweist, der sich von der Prozessanschlussfläche durch den Messwerkkörper zu der rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers erstreckt;
eine erste Trennmembran, welche den ersten hydraulischen Pfad auf der Seite der Prozessanschlussfläche verschließt;
eine zweite Trennmembran, welche den zweiten hydraulischen Pfad auf der Seite der Prozessanschlussfläche verschließt;
wobei der erste hydraulische Pfad ein erstes Druckrohr aufweist, welches mit aus der rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers herausragt;
wobei der zweite hydraulische Pfad ein zweites Druckrohr aufweist, welches aus der rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers herausragt;
wobei das erste und das zweite Druckrohr druckdicht mit dem Messwerkkörper verbunden sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
der Messwerkkörper eine erste Überlastkammer; eine zweite Überlastkamme; und eine elastische Überlastmembran aufweist, wobei die Überlastmembran die erste Überlastkammer von der zweiten Überlastkammer trennt, wobei die erste Überlastkammer mit dem ersten hydraulischen Pfad kommuniziert, und wobei die zweite Überlastkammer mit dem zweiten hydraulischen Pfad kommuniziert.The hydraulic measuring device according to the invention for recording differential pressures comprises:
a measuring body with a unidirectionally oriented process interface,
wherein the meter body has a first hydraulic path extending from the process interface through the meter body to a rear surface of the meter body,
the meter body having a second hydraulic path extending from the process interface through the meter body to the back surface of the meter body;
a first separation membrane closing the first hydraulic path on the side of the process interface;
a second separation membrane closing the second hydraulic path on the side of the process interface;
wherein the first hydraulic path has a first pressure tube protruding from the rear surface of the measuring body;
wherein the second hydraulic path has a second pressure tube protruding from the rear surface of the measuring body;
wherein the first and the second pressure tube are pressure-tightly connected to the measuring body;
characterized in that
the measuring mechanism body a first overload chamber; a second overload comb; and an elastic overload diaphragm, wherein the overload diaphragm separates the first overload chamber from the second overload chamber, the first overload chamber communicating with the first hydraulic path, and the second overload chamber communicating with the second hydraulic path.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Überlastmembran mit einer umlaufenden Fügestelle mit einem Trägerkörper verbunden, wobei die Fügestelle in einer zur Prozessanschlussfläche parallelen Ebene verläuft.In one development of the invention, the overload diaphragm is connected to a peripheral joint with a carrier body, wherein the joint runs in a plane parallel to the process connection surface.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Messwerkkörper einen Grundkörper, einen ersten Trennmembrankörper und einen zweiten Trennmembrankörper,
wobei die erste Trennmembran mit dem ersten Trennmembrankörper unter Bildung einer ersten Trennmembrankammer zwischen dem ersten Trennmembrankörper und der ersten Trennmembran mit einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist,
wobei die zweite Trennmembran mit dem zweiten Trennmembrankörper unter Bildung einer zweiten Trennmembrankammer zwischen dem zweiten Trennmembrankörper und der zweiten Trennmembran mit einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist,
wobei der erste Trennmembrankörper mit einer der ersten Trennmembran abgewandten Rückseite voran in einer ersten Aufnahme des Grundkörpers angeordnet und mit dem Grundkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei der erste hydraulische Pfad eine Bohrung umfasst, die sich von der ersten Trennmembrankammer durch den ersten Trennmembrankörper erstreckt, und
wobei der zweite Trennmembrankörper mit einer der zweiten Trennmembran abgewandten Rückseite voran in einer zweiten Aufnahme des Grundkörpers angeordnet und mit dem Grundkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei der zweite hydraulische Pfad eine Bohrung umfasst, die sich von der zweiten Trennmembrankammer durch den zweiten Trennmembrankörper erstreckt.In a development of the invention, the measuring mechanism body comprises a main body, a first separating membrane body and a second separating membrane body,
wherein the first separation membrane is pressure-tightly connected to the first separation membrane body to form a first separation membrane chamber between the first separation membrane body and the first separation membrane with a circumferential joint,
wherein the second separation membrane is pressure-tightly connected to the second separation membrane body to form a second separation membrane chamber between the second separation membrane body and the second separation membrane with a peripheral joint,
wherein the first separation membrane body is disposed with a rear side facing away from the first separation membrane first in a first receptacle of the body and pressure-tightly connected to the body along a peripheral joint, wherein the first hydraulic path comprises a bore extending from the first separation membrane chamber through the first separation membrane body extends, and
wherein the second separation membrane body is arranged with a rear side facing away from the second separation membrane in a second receptacle of the body and pressure-tightly connected to the body along a peripheral joint, wherein the second hydraulic path comprises a bore extending from the second separation diaphragm chamber through the second separation membrane body extends.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen der erste und der zweite Trennmembrankörper jeweils ein korrugiertes Membranbett auf.According to one embodiment of the invention, the first and the second separation membrane body each have a corrugated membrane bed.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Trennmembranen jeweils auf dem Membranbett eines Trennmembrankörpers abgeprägt.According to one embodiment of the invention, the separation membranes are each imprinted on the membrane bed of a separation membrane body.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Messwerkkörper einen Verschlusskörper, der in einer komplementären Aufnahme des Grundkörpers angeordnet und mit dem Grundkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei der Verschlusskörper eine Querschnittsfläche aufweist, die größer ist als eine auslenkbare Fläche der Überlastmembran, und wobei durch den Verschlusskörper eine der beiden Überlastkammern verschlossen wird.In a further development of the invention, the measuring element body comprises a closure body, which is arranged in a complementary receptacle of the base body and pressure-tightly connected to the main body along a circumferential joint, wherein the closure body has a cross-sectional area which is greater than a deflectable surface of the overload membrane, and wherein is closed by the closure body one of the two overload chambers.

Insbesondere der Grundkörper oder der Verschlusskörper können als Trägerkörper für die Überlastmembran dienen.In particular, the main body or the closure body can serve as a carrier body for the overload membrane.

In einer Weiterbildung der Erfindung verläuft zumindest einer der hydraulischen Pfade durch eine Überlastkammer, d. h. die Überlastkammer weist eine erste Öffnung auf, über welche sie mit einer Trennmembran kommuniziert, und eine zweite Öffnung, über welche sie mit einem Druckrohr kommuniziert.In one development of the invention, at least one of the hydraulic paths passes through an overload chamber, d. H. the overload chamber has a first port through which it communicates with a separation diaphragm and a second port through which it communicates with a pressure tube.

In einer Weiterbildung der Erfindung ragt eines der Druckrohre auf der Rückseite des Messwerkkörpers aus dem Verschlusskörper heraus, wobei ein anderes der Druckrohre auf der Rückseite des Messwerkkörpers aus dem Grundkörper herausragt, wobei der Abstand der Druckrohre an der Rückseite des Messwerkkörpers geringer ist als der Durchmesser der auslenkbaren Fläche der Überlastmembran, insbesondere geringer als der halbe Durchmesser und bevorzugt geringer als ein Viertel des Durchmessers.In one development of the invention, one of the pressure pipes protrudes from the closure body on the rear side of the measuring unit body, another one of the pressure pipes protruding from the base body on the rear side of the measuring unit body, wherein the distance between the pressure pipes at the rear side of the measuring unit body is less than the diameter of the deflectable surface of the overload diaphragm, in particular less than half the diameter and preferably less than a quarter of the diameter.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind das erste Druckrohr und das zweite Druckrohr von der Seite der Prozessanschlussfläche her druckdicht mit dem Messwerkkörper verbunden, insbesondere im Bereich der ersten und der zweiten Aussparung.According to one embodiment of the invention, the first pressure tube and the second pressure tube from the side of the process connection surface forth pressure-tightly connected to the Meßwerkkörper, in particular in the region of the first and the second recess.

Durch das Herstellen der druckdichten Verbindung zwischen einem Druckrohr und dem Messwerkkörper von der Seite der Prozessanschlussfläche her, werden insbesondere umlaufende Verbindungsverfahren wie beispielsweise Schweißen nicht durch das jeweils andere Rohr, welches rückseitig aus dem Messwerkkörper herausragt, behindert.By producing the pressure-tight connection between a pressure tube and the measuring element body from the side of the process connection surface, in particular circumferential connection methods such as welding are not hampered by the respective other tube, which protrudes from the back of the measuring body.

Der erfindungsgemäße Differenzdrucksensor umfasst ein erfindungsgemäßes hydraulisches Messwerk; und eine Differenzdruckmesszelle, wobei die Differenzdruckmesszelle einen Messzellenkörper mit zwei Messkammern in seinem Innern aufweist, die durch eine Messmembran voneinander getrennt sind, wobei die Messkammern jeweils eine Messkammeröffnung aufweisen, wobei eine erste der Messkammern druckdicht an das erste Druckrohr angeschlossen und durch das erste Druckrohr mit einem ersten Druck beaufschlagbar ist, wobei eine zweite der Messkammern druckdicht an das zweite Druckrohr angeschlossen und durch das zweite Druckrohr mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist, wobei die Messmembran in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck elastisch verformbar ist, wobei die Differenzdruckmesszelle einen Wandler aufweist, zum Bereitstellen eines von der Verformung der Messmembran abhängigen Signals.The differential pressure sensor according to the invention comprises a hydraulic measuring mechanism according to the invention; and a differential pressure measuring cell, wherein the differential pressure measuring cell has a measuring cell body with two measuring chambers in its interior, which are separated by a measuring diaphragm, wherein the measuring chambers each have a measuring chamber, wherein a first of the measuring chambers pressure-tight connected to the first pressure tube and through the first pressure tube with a first pressure can be acted upon, wherein a second of the measuring chambers pressure-tightly connected to the second pressure tube and can be acted upon by the second pressure tube with a second pressure, wherein the measuring diaphragm in response to a difference between the first pressure and the second pressure is elastically deformable, wherein the differential pressure measuring cell comprises a transducer for Providing a dependent of the deformation of the measuring membrane signal.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Differenzdruckmesszelle von den Druckrohren gehalten.According to one embodiment of the invention, the differential pressure measuring cell is held by the pressure pipes.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen die beiden Druckrohre jeweils eine Verzweigung auf, wobei jeweils ein Zweig eines Druckrohrs an eine der Messkammern angeschlossen ist, und wobei der jeweils andere Zweig eines Druckrohrs eine verschließbare Befüllöffnung zum Befüllen der jeweils mit dem Zweig kommunizierenden Volumina des Differenzdrucksensors mit einer Übertragungsflüssigkeit aufweist.According to one embodiment of the invention, the two pressure pipes each have a branch, wherein in each case a branch of a pressure tube is connected to one of the measuring chambers, and wherein the respective other branch of a pressure tube a closable filling opening for filling each communicating with the branch volumes of the differential pressure sensor a transmission fluid.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist der Messwerkkörper zwei verschließbare Befüllöffnungen auf, von denen jeweils eine mit einer Druckeingangsöffnung kommuniziert, wobei die Befüllöffnungen vorgesehen sind zum Befüllen der jeweils mit ihnen kommunizierenden Volumina des Differenzdrucksensors mit einer Übertragungsflüssigkeit.According to another embodiment of the invention, the measuring mechanism body has two closable filling openings, one of which in each case communicates with a pressure input opening, wherein the filling openings are provided for filling the respectively communicating with them volumes of the differential pressure sensor with a transmission liquid.

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

1: einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors; 1 a schematic longitudinal section through a first embodiment of a differential pressure sensor according to the invention;

2: einen schematischen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors; und 2 a schematic longitudinal section through a second embodiment of a differential pressure sensor according to the invention; and

3 einen schematischen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors. 3 a schematic longitudinal section through a third embodiment of a differential pressure sensor according to the invention.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors 1 umfasst ein Hydraulisches Messwerk mit einem Messwerkkörper welcher einen Grundkörper 10 sowie einen ersten und einen zweiten scheibenförmigen Trennmembrankörper 12, 14, wobei die Trennmembrankörper in Prozessanschlussfläche 16 des Grundkörpers 10 eingesetzt und mit diesem Druckdicht verschweißt sind. Die Trennmembrankörper tragen Trennmembranen 28, 30, die jeweils mit einer umlaufenden Schweißnaht druckdicht mit einem der Trennmembrankörper verbunden sind. Die Trennmembrankörper 12, 14, weisen zudem ein Membranbett auf, auf dem die Trennmembranen nach dem Verbinden mit dem Trennmembrankörper abgeprägt sind. Die beiden Trennmembranen 28, 30 verschließen jeweils den Eingang eines ersten bzw. zweiten hydraulischen Pfads 32, 33 wobei die hydraulischen Pfade Kanäle aufweisen, die von der Prozessanschlussfläche 16 zu einer Rückseite des Messwerkkörpers verlaufen. Der erste und der zweite hydraulische Pfad 32, 33 weisen weiterhin jeweils ein erstes bzw. zweites Druckrohr 20, 22 auf, welches druckdicht mit dem Messwerkkörper verschweißt ist und jeweils mit einem der Kanäle durch den Messwerkkörper kommuniziert. Die beiden Metallischen Druckrohre 20, 22 tragen jeweils einen nitridkeramischen Versteifungskörper 42, 44, wobei zwischen den beiden nitridkeramischen Versteifungskörpern eine mikromechanische Differenzdruckmesszelle 40 gehalten ist, die insbesondere Silizium aufweist. Durch die Versteifungskörper 42, 44 verlaufen Druckkanäle, über welche zwei Messkammern der Differenzdruckmesszelle 40 jeweils mit einem der beiden hydraulischen Pfade 32, 33 kommunizieren. Um die Differenzdruckmesszelle vor Überlasten zu schützen, weist das hydraulische Messwerk eine erste Überlastkammer 34 und eine zweite Überlastkammer 35 auf, die voneinander durch eine Überlastmembran 36 getrennt sind. Die beiden Überlastkammern kommunizieren jeweils mit einem der hydraulischen Pfade 32, 33, wobei der erste hydraulische Pfad durch die erste Überlastkammer verläuft.This in 1 illustrated embodiment of a differential pressure sensor according to the invention 1 comprises a hydraulic measuring mechanism with a measuring body which a base body 10 and a first and a second disk-shaped separating membrane body 12 . 14 , wherein the separation membrane body in process interface 16 of the basic body 10 used and welded with this pressure seal. The separation membrane bodies carry separation membranes 28 . 30 , which are connected in each case with a peripheral weld pressure-tight manner with one of the separation membrane body. The separation membrane body 12 . 14 , In addition, have a membrane bed on which the separation membranes are embossed after bonding with the separation membrane body. The two separation membranes 28 . 30 each close the entrance of a first and second hydraulic path 32 . 33 wherein the hydraulic paths have channels extending from the process interface 16 run to a back of the measuring unit body. The first and the second hydraulic path 32 . 33 continue to each have a first and second pressure tube 20 . 22 which is pressure-tight welded to the measuring mechanism body and in each case communicates with one of the channels through the measuring mechanism body. The two metallic pressure pipes 20 . 22 each carry a nitride ceramic stiffening body 42 . 44 , wherein between the two nitride ceramic stiffening bodies a micromechanical differential pressure measuring cell 40 is held, which in particular has silicon. Through the stiffening body 42 . 44 run pressure channels, via which two measuring chambers of the differential pressure measuring cell 40 each with one of the two hydraulic paths 32 . 33 communicate. In order to protect the differential pressure measuring cell from overloading, the hydraulic measuring unit has a first overload chamber 34 and a second overload chamber 35 on, separated from each other by an overload membrane 36 are separated. The two overload chambers each communicate with one of the hydraulic paths 32 . 33 wherein the first hydraulic path passes through the first overload chamber.

Die zweite Überlastkammer 35 ist gebildet durch Einschweißen der Überlastmembran 36 in eine Aussparung im Grundkörper, Die erste Überlastkammer 34 ist gebildet durch Einschweißen eines Verschlusskörpers 38 in die Aussparung oberhalb der Überlastmembran 36. Der Kanal des ersten hydraulischen Pfads 32 umfasst somit einen ersten Verschlusskörperabschnitt, über den die erste Überlastkammer 34 mit der ersten Trennmembran 28 kommuniziert und einen zweiten Verschlusskörperabschnitt, über den die erste Überlastkammer 34 mit dem ersten Druckrohr bzw. einer der Messkammern der Differenzdruckmesszelle kommuniziert. Der zweite hydraulische Pfad 33 kommuniziert dagegen über eine Stichleitung mit der zweiten Überlastkammer.The second overload chamber 35 is formed by welding in the overload diaphragm 36 in a recess in the body, the first overload chamber 34 is formed by welding a closure body 38 into the recess above the overload diaphragm 36 , The channel of the first hydraulic path 32 thus comprises a first closure body portion, via which the first overload chamber 34 with the first separation membrane 28 communicates and a second closure body portion via which the first overload chamber 34 communicates with the first pressure tube or one of the measuring chambers of the differential pressure measuring cell. The second hydraulic path 33 In contrast, it communicates via a spur line with the second overload chamber.

Die asymmetrische Führung der hydraulischen Pfade 32, 33 ermöglicht, die Druckrohre an der Rückseite des Messwerkkörpers mit geringem Abstand zueinander herauszuführen, was einerseits die Montage der mikromechanischen Differenzdruckmesszelle 40 erleichtert, andererseits jedoch mit Asymmetrien in der Dynamik des hydraulischen Messwerks einhergehen kann.Asymmetrical guidance of hydraulic paths 32 . 33 allows the pressure pipes at the back of the measuring unit body with a small distance lead out to each other, which on the one hand, the mounting of the micromechanical differential pressure measuring cell 40 on the other hand, however, may be accompanied by asymmetries in the dynamics of the hydraulic measuring unit.

Das Ausführungsbeispiel in 2 strebt dagegen eine Symmetrie der hydraulischen Pfade an. Ein Messwerkkörper weist wiederum einen Grundkörper 110 auf an dessen Prozessanschlussfläche 116 zwei Trennmembrankörper 112 114 angeordnet sind, von denen sich jeweils ein erster bzw. zweiter hydraulischer Pfad im wesentlichen gerade zu einer rückseitigen Oberfläche des Grundkörpers 110 erstreckt, wobei die hydraulischen Pfade in ersten und zweiten metallischen Druckrohren 120, 122 fortgesetzt werden, die jeweils einen nitridkeramischen Versteifungskörper 142, 144 tragen, wobei zwischen den beiden nitridkeramischen Versteifungskörpen eine mikromechanische Differenzdruckmesszelle 140 gehalten ist, die insbesondere Silizium aufweist. Durch die Versteifungskörper 142, 144 verlaufen Druckkanäle, über welche zwei Messkammern der Differenzdruckmesszelle 140 jeweils mit einem der beiden hydraulischen Pfade 132, 133 kommunizieren.The embodiment in 2 on the other hand, aims for a symmetry of the hydraulic paths. A measuring body in turn has a base body 110 on at its process interface 116 two separating membrane bodies 112 114 are arranged, of which in each case a first or second hydraulic path substantially straight to a rear surface of the body 110 extends, wherein the hydraulic paths in first and second metallic pressure pipes 120 . 122 are continued, each a nitride ceramic stiffening body 142 . 144 carry, between the two nitride ceramic stiffening bodies a micromechanical differential pressure measuring cell 140 is held, which in particular has silicon. Through the stiffening body 142 . 144 run pressure channels, via which two measuring chambers of the differential pressure measuring cell 140 each with one of the two hydraulic paths 132 . 133 communicate.

Um die Differenzdruckmesszelle 140 vor Überlasten zu schützen, weist das hydraulische Messwerk eine erste Überlastkammer 134 und eine zweite Überlastkammer 135 auf, die voneinander durch eine Überlastmembran 136 getrennt sind. Die beiden Überlastkammern kommunizieren jeweils über eine Stichleitung mit einem der hydraulischen Pfade 132, 133.To the differential pressure cell 140 To protect against overloads, the hydraulic measuring mechanism has a first overload chamber 134 and a second overload chamber 135 on, separated from each other by an overload membrane 136 are separated. The two overload chambers each communicate via a branch line with one of the hydraulic paths 132 . 133 ,

Die zweite Überlastkammer 135 ist gebildet durch Einschweißen der Überlastmembran 136 in eine Aussparung im Grundkörper, Die erste Überlastkammer 134 ist gebildet durch Einschweißen eines Verschlusskörpers 138 in die Aussparung oberhalb der Überlastmembran 136. Diese Konstruktion hat einen einfachen hydraulischen Aufbau. Die Druckrohre 120, 122 weisen einen Abstand auf, der größer ist als der Durchmesser der Überlastmembran 136 dies ermöglicht einerseits eine ggf. eine leichtere Montage der Druckrohre am Grundkörper 110, andererseits ist der Abstand zwischen den Druckrohren zu überbrücken, ggf. durch größere Versteifungskörper 140, 142.The second overload chamber 135 is formed by welding in the overload diaphragm 136 in a recess in the body, the first overload chamber 134 is formed by welding a closure body 138 into the recess above the overload diaphragm 136 , This construction has a simple hydraulic construction. The pressure pipes 120 . 122 have a distance that is greater than the diameter of the overload diaphragm 136 on the one hand, this makes it possible, if necessary, for easier assembly of the pressure pipes on the base body 110 on the other hand, the distance between the pressure pipes to bridge, possibly by larger stiffening body 140 . 142 ,

Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, weshalb die Ausführungen zum zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend für das dritte Ausführungsbeispiel gelten, wobei sich die Bezugszeichen entsprechender Komponenten des dritten Ausführungsbeispiels von denen des zweiten Ausführungsbeispiels um 100 unterscheiden. Der Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen besteht nun darin dass im dritten Ausführungsbeispiel die Druckrohre 220, 222 ganz durch den Grundkörper 210 geführt sind und von der Seite der Prozessanschlussfläche 216 des hydraulischen Messwerks mittels umlaufender Schweißnähte druckdicht mit dem Grundkörper 210 verbunden sind. Dies ermöglicht ggf. die Komplettmontage eines Moduls bestehend aus den Druckrohren 220, 222, der Differenzdruckmesszelle 240 und den Versteifungskörpern 242, 244 im Grundkörper, da die genannten Komponenten beim Verschweißen der Druckrohre 242, 244 von der Seite Prozessanschlussfläche 216, den Schweißprozess topologisch nicht beeinträchtigen.The third embodiment corresponds essentially to the second embodiment, which is why the explanations on the second embodiment apply mutatis mutandis to the third embodiment, wherein the reference numerals of corresponding components of the third embodiment differ from those of the second embodiment by 100. The difference between the embodiments is now that in the third embodiment, the pressure pipes 220 . 222 completely through the body 210 are guided and from the side of the process interface 216 the hydraulic measuring unit by means of circumferential welds pressure-tight with the body 210 are connected. This possibly allows the complete assembly of a module consisting of the pressure pipes 220 . 222 , the differential pressure cell 240 and the stiffening bodies 242 . 244 in the main body, as the components mentioned during welding of the pressure pipes 242 . 244 from the side process interface 216 , do not interfere with the welding process topologically.

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Claims (12)

Hydraulisches Messwerk zum Aufnehmen von Differenzdrücken, umfassend: einen Messwerkkörper mit einer in eine Richtung orientierten Prozessanschlussfläche (16), wobei der Messwerkkörper einen ersten hydraulischen Pfad (32) aufweist, der sich von der Prozessanschlussfläche (16) durch den Messwerkkörper zu einer rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers erstreckt, wobei der Messwerkkörper einen zweiten hydraulischen Pfad (33) aufweist, der sich von der Prozessanschlussfläche (16) durch den Messwerkkörper zu der rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers erstreckt; eine erste Trennmembran (28), welche den ersten hydraulischen Pfad (32) auf der Seite der Prozessanschlussfläche verschließt; eine zweite Trennmembran (30), welche den zweiten hydraulischen Pfad (33) auf der Seite der Prozessanschlussfläche verschließt; wobei der erste hydraulische Pfad ein erstes Druckrohr (20) aufweist, welches aus der rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers herausragt; wobei der zweite hydraulische Pfad ein zweites Druckrohr (22) aufweist, welches aus der rückseitigen Oberfläche des Messwerkkörpers herausragt; wobei das erste und das zweite Druckrohr (20, 22) druckdicht mit dem Messwerkkörper verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Messwerkkörper eine erste Überlastkammer (34); eine zweite Überlastkammer (35); und eine elastische Überlastmembran (36) aufweist, wobei die Überlastmembran (36) die erste Überlastkammer (34) von der zweiten Überlastkammer (35) trennt, wobei die erste (34) Überlastkammer mit dem ersten hydraulischen Pfad (32) kommuniziert, und wobei die zweite Überlastkammer (35) mit dem zweiten hydraulischen Pfad (33) kommuniziert.A hydraulic gantry for receiving differential pressures, comprising: a gantry body having a unidirectional process interface (Fig. 16 ), wherein the measuring body body a first hydraulic path ( 32 ) extending from the process interface ( 16 ) extends through the meter body to a rear surface of the meter body, the meter body having a second hydraulic path (FIG. 33 ) extending from the process interface ( 16 ) extends through the meter body to the rear surface of the meter body; a first separation membrane ( 28 ), which the first hydraulic path ( 32 ) closes on the side of the process interface; a second separation membrane ( 30 ), which the second hydraulic path ( 33 ) closes on the side of the process interface; wherein the first hydraulic path is a first pressure tube ( 20 ), which protrudes from the rear surface of the measuring body; wherein the second hydraulic path is a second pressure tube ( 22 ), which protrudes from the rear surface of the measuring body; wherein the first and second pressure pipes ( 20 . 22 ) are pressure-tightly connected to the measuring body; characterized in that the measuring body of a first overload chamber ( 34 ); a second overload chamber ( 35 ); and an elastic overload membrane ( 36 ), wherein the overload membrane ( 36 ) the first overload chamber ( 34 ) from the second overload chamber ( 35 ), the first ( 34 ) Overload chamber with the first hydraulic path ( 32 ), and wherein the second overload chamber ( 35 ) with the second hydraulic path ( 33 ) communicates. Messwerk nach Anspruch 1, wobei die Überlastmembran mit einer umlaufenden Fügestelle mit einem Trägerkörper verbunden ist, wobei die Fügestelle in einer zur Prozessanschlussfläche parallelen Ebene verläuft.Measuring mechanism according to claim 1, wherein the overload diaphragm is connected to a peripheral joint with a support body, wherein the joint extends in a plane parallel to the process connection surface. Messwerk nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Messwerkkörper einen Grundkörper, einen ersten Trennmembrankörper und einen zweiten Trennmembrankörper aufweist, wobei die erste Trennmembran mit dem ersten Trennmembrankörper unter Bildung einer ersten Trennmembrankammer zwischen dem ersten Trennmembrankörper und der ersten Trennmembran mit einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei die zweite Trennmembran mit dem zweiten Trennmembrankörper unter Bildung einer zweiten Trennmembrankammer zwischen dem zweiten Trennmembrankörper und der zweiten Trennmembran mit einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei der erste Trennmembrankörper mit einer der ersten Trennmembran abgewandten Rückseite voran in einer ersten Aufnahme des Grundkörpers angeordnet und mit dem Grundkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei der erste hydraulische Pfad eine Bohrung umfasst, die sich von der ersten Trennmembrankammer durch den ersten Trennmembrankörper erstreckt, und wobei der zweite Trennmembrankörper mit einer der zweiten Trennmembran abgewandten Rückseite voran in einer zweiten Aufnahme des Grundkörpers angeordnet und mit dem Grundkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei der zweite hydraulische Pfad eine Bohrung umfasst, die sich von der zweiten Trennmembrankammer durch den zweiten Trennmembrankörper erstreckt.Measuring mechanism according to claim 1 or 2, wherein the measuring mechanism body has a main body, a first separating membrane body and a second separating membrane body. wherein the first separation membrane is pressure-tightly connected to the first separation membrane body to form a first separation membrane chamber between the first separation membrane body and the first separation membrane with a circumferential joint, wherein the second separation membrane is pressure-tightly connected to the second separation membrane body to form a second separation membrane chamber between the second separation membrane body and the second separation membrane with a peripheral joint, wherein the first separation membrane body is disposed with a rear side facing away from the first separation membrane first in a first receptacle of the body and pressure-tightly connected to the body along a peripheral joint, wherein the first hydraulic path includes a bore extending from the first separation membrane chamber through the first separation membrane body extends, and wherein the second separation membrane body is arranged with a rear side facing away from the second separation membrane in a second receptacle of the body and pressure-tightly connected to the body along a peripheral joint, wherein the second hydraulic path comprises a bore extending from the second separation diaphragm chamber through the second separation membrane body extends. Messwerk nach Anspruch 3, wobei der erste und der zweite Trennmembrankörper jeweils ein korrugiertes Membranbett aufweisen.The meter of claim 3, wherein the first and second separation membrane bodies each comprise a corrugated membrane bed. Messwerk nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Messwerkkörper einen Verschlusskörper aufweist, der in einer komplementären Aufnahme des Grundkörpers angeordnet und mit dem Grundkörper entlang einer umlaufenden Fügestelle druckdicht verbunden ist, wobei der Verschlusskörper eine Querschnittsfläche aufweist, die größer ist als eine auslenkbare Fläche der Überlastmembran, und wobei durch den Verschlusskörper eine der beiden Überlastkammern verschlossen wird.Measuring mechanism according to claim 3 or 4, wherein the measuring mechanism body has a closure body which is arranged in a complementary receptacle of the base body and the base body along a circumferential joint pressure-tight manner, wherein the closure body has a cross-sectional area which is greater than a deflectable surface of the overload membrane , and wherein one of the two overload chambers is closed by the closure body. Messwerk nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der hydraulischen Pfade durch eine Überlastkammer verläuft, wobei die Überlastkammer eine erste Öffnung aufweist, über welche sie mit einer der Trennmembranen kommuniziert, und eine zweite Öffnung über welche sie mit einem der Druckrohre kommuniziert.A metering apparatus as claimed in any one of the preceding claims, wherein at least one of the hydraulic paths passes through an overload chamber, the overload chamber having a first port via which it communicates with one of the separation diaphragms and a second port via which it communicates with one of the pressure tubes. Messwerk nach Anspruch 5 oder einem von Anspruch 5 abhängigen Anspruch, wobei eines der Druckrohre auf der Rückseite des Messwerkkörpers aus dem Verschlusskörper herausragt, wobei ein anderes der Druckrohre auf der Rückseite des Messwerkkörpers aus dem Grundkörper herausragt, wobei der Abstand des ersten und des zweiten Druckrohrs an der Rückseite des Messwerkkörpers geringer ist als ein Durchmesser einer auslenkbaren Fläche der Überlastmembran, insbesondere geringer als der halbe Durchmesser und bevorzugt geringer als ein Viertel des Durchmessers.Measuring unit according to claim 5 or claim 5, wherein one of the pressure pipes protrudes from the closure body on the rear side of the measuring unit body, another one of the pressure pipes protruding from the base body on the rear side of the measuring unit body, the spacing of the first and second pressure pipes at the back of the measuring unit body is less than a diameter of a deflectable surface of the overload diaphragm, in particular less than half the diameter and preferably less than a quarter of the diameter. Messwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Druckrohr und das zweite Druckrohr von der Seite der Prozessanschlussfläche her druckdicht mit dem Messwerkkörper verbunden sind, insbesondere im Bereich der ersten und der zweiten Aussparung.Measuring mechanism according to one of the preceding claims, wherein the first pressure pipe and the second pressure pipe from the side of the Process terminal surface are connected in a pressure-tight manner with the measuring mechanism body, in particular in the region of the first and the second recess. Differenzdrucksensor, umfassend: ein hydraulisches Messwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und eine Differenzdruckmesszelle, wobei die Differenzdruckmesszelle einen Messzellenkörper mit zwei Messkammern in seinem Innern aufweist, die durch eine Messmembran voneinander getrennt sind, wobei die Messkammern jeweils eine Messkammeröffnung aufweisen, wobei eine erste der Messkammern druckdicht an das erste Druckrohr angeschlossen und durch das erste Druckrohr mit einem ersten Druck beaufschlagbar ist, wobei eine zweite der Messkammern druckdicht an das zweite Druckrohr angeschlossen und durch das zweite Druckrohr mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist, wobei die Messmembran in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck elastisch verformbar ist, wobei die Differenzdruckmesszelle einen Wandler aufweist, zum Bereitstellen eines von der Verformung der Messmembran abhängigen Signals.Differential pressure sensor, comprising: a hydraulic measuring mechanism according to one of the preceding claims; and a differential pressure measuring cell, wherein the differential pressure measuring cell has a measuring cell body with two measuring chambers in its interior, which are separated from one another by a measuring diaphragm, wherein the measuring chambers each have a measuring chamber opening, wherein a first of the measuring chambers is pressure-tightly connected to the first pressure tube and acted upon by the first pressure tube with a first pressure, wherein a second of the measuring chambers pressure-tight connected to the second pressure tube and through the second pressure tube with a second Pressure can be acted upon, wherein the measuring diaphragm in response to a difference between the first pressure and the second pressure is elastically deformable, wherein the differential pressure measuring cell comprises a transducer, for providing a dependent of the deformation of the measuring diaphragm signal. Differenzdrucksensor nach Anspruch 9, wobei die Differenzdruckmesszelle von den Druckrohren gehalten wird.Differential pressure sensor according to claim 9, wherein the differential pressure measuring cell is held by the pressure pipes. Differenzdrucksensor nach Anspruch 9 oder 10, wobei die beiden Druckrohre jeweils eine Verzweigung aufweisen, wobei jeweils ein Zweig eines Druckrohrs an eine der Messkammern angeschlossen ist, und wobei der jeweils andere Zweig eines Druckrohrs eine verschließbare Befüllöffnung zum Befüllen der jeweils mit dem Zweig kommunizierenden Volumina des Differenzdrucksensors mit einer Übertragungsflüssigkeit aufweist.Differential pressure sensor according to claim 9 or 10, wherein the two pressure pipes each have a branch, wherein each one branch of a pressure tube is connected to one of the measuring chambers, and wherein the respective other branch of a pressure tube has a closable filling opening for filling the respectively communicating with the branch volumes of the differential pressure sensor with a transmission fluid. Differenzdrucksensor nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Messwerkkörper zwei verschließbare Befüllöffnungen aufweist, von denen jeweils eine mit einer Druckeingangsöffnung kommuniziert, wobei die Befüllöffnungen vorgesehen sind zum Befüllen der jeweils mit ihnen kommunizierenden Volumina des Differenzdrucksensors mit einer Übertragungsflüssigkeit.Differential pressure sensor according to claim 9 or 10, wherein the measuring mechanism body has two closable filling openings, one of which communicates with a pressure input opening, wherein the filling openings are provided for filling the respectively communicating with them volumes of the differential pressure sensor with a transmission liquid.
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