DD235731A1

DD235731A1 - GAS DENSITY PRESSURE TRANSMISSION MEMBRANE FOR PRESSURE MEASUREMENT DEVICES FOR DIFFUSING MEDIA

Info

Publication number: DD235731A1
Application number: DD27442985A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Borchers; Christian Haser; Gerhard Noack
Original assignee: Teltov Geraete Regler
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1986-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Druckuebertragungsmembran fuer Druckmesseinrichtungen fuer diffundierende Medien, wie z. B. Wasserstoff. Es soll aufgabengemaess eine Diffusion des Prozessmediums durch die Druckuebertragungsmembran zuverlaessig verhindert werden, ohne das dazu ein bearbeitungsaufwendiges Doppelmembransystem erforderlich ist. Das wird dadurch erreicht, indem vor der ueblicherweise verwendeten korrosionsfesten Metallmembran mit geringer Federsteife eine gasdichte Schutzmembran mit ebenfalls kleiner Federsteife angeordnet ist, die eine im wesentlichen radial nach aussen gerichtete Kapillarwirkung fuer diffundierende Medien aufweist. Diese Schutzmembran besteht vorteilhafterweise aus einem elastomer- oder kunststoffbeschichteten textilen Gewebe hoher Fadendichte, wie zum Beispiel einem Glasseidengewebe mit schlichtefreien Kett- und Schussfaeden, an deren Grenzflaechen die diffundierenden Medien an die Aussenatmosphaere abgeleitet werden. Die Schutzmembran ist zwischen dem Messwerksdeckel und dem Membrantraeger mittels der Befestigungsschrauben fuer den Deckel eingeklemmt.The invention relates to a gas-tight Druckuebertragungsmembran for pressure measuring devices for diffusing media such. B. hydrogen. It should be reliably prevented, according to the task, a diffusion of the process medium through the pressure transfer membrane, without the need for a processing-consuming double membrane system is required. This is achieved by a gas-tight protective membrane is arranged with also small spring stiffness in front of the usually used corrosion-resistant metal diaphragm with low spring stiffness, which has a substantially radially outwardly directed capillary action for diffusing media. This protective membrane advantageously consists of an elastomer-coated or plastic-coated textile fabric of high thread density, such as, for example, a glass silk fabric with plain warp and weft threads, at the boundary surfaces of which the diffusing media are discharged to the outside atmosphere. The protective membrane is clamped between the measuring mechanism cover and the membrane carrier by means of the fastening screws for the lid.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Druckubertragungsmembran mit niedriger Federkonstante fur Druckmeßeinrichtungen, die insbesondere fur solche Prozeßmedien eingesetzt werden sollen, die durch die zur Druckübertragung verwendeten Trennmembranen aus Edelmetall durchdiffundieren, ζ Β fur WasserstoffThe invention relates to a gas-tight Druckubertragungsmembran with low spring constant for pressure measuring devices, which are to be used in particular for those process media which diffuse through the separation membranes used for the transfer of noble metal, ζ Β for hydrogen

Characteristic of the known technical solutions

Bei den meisten derzeit eingesetzten Druckmeßeinrichtungen befindet sich der eigentliche Druckwandler in einem mit einer inkompressiblen Flüssigkeit, ζ B Sihkonol, gefüllten Gehäuse, das nach außen, d h gegenüber dem Prozeßmedium, mittels dunner Druckubertragungsmembranen aus Edelstahl abgeschlossen ist Die Fullflussigkeit muß in jedem Fall frei von Gasemschlussen sein, da sonst der beispielsweise in ihr geloste Wasserstoff beim Entspannen der verfahrenstechnischen Anlage zu einer Zerstörung der Meßanordnung fuhren kann Unabhängig davon verschlechtern derartige Gasemschlusse die Eigenschaften der Ubertragungsflussigkeit, insbesondere die Inkompressibilitat, wodurch nicht zu vertretende Meßfehler entstehenIn most currently used pressure measuring devices, the actual pressure transducer is in a filled with an incompressible liquid, Si B Sihkonol, housing, which is completed to the outside, ie against the process medium, by means of thin pressure transfer membranes made of stainless steel The Fullflussigkeit must in any case, free of gas Otherwise, the hydrogen dissolved in it, for example, may cause the measuring system to be destroyed when the process plant is expanded. Irrespective of this, such gas mixtures worsen the properties of the transfer fluid, in particular the incompressibility, as a result of which measuring errors are not attributable

Die gleichen Probleme bestehen bei Druckmeßeinrichtungen, bei denen aufgrund hoher Temperaturen in den verfahrenstechnischen Anlagen Druckmittlervorlagen mit Fullflussigkeit zur Druckübertragung auf das eigentliche Meßelement angebaut werden Üblicherweise versucht man die Diffusionsrate durch die Metallmembran durch geeignete Auswahl der Membranwerkstoffe zu verkleinern So ermöglichen insbesondere Edelmetalle wie Gold und Silber kleinere Diffusionsraten Aus diesem Grund werden oft goldbeschichtete Metallmembranen verwendetThe same problems exist in pressure measuring devices, which are grown due to high temperatures in the process plants diaphragm seals with Fullflussigkeit for pressure transmission to the actual measuring element Usually, attempts to reduce the diffusion rate through the metal membrane by suitable choice of membrane materials Thus, in particular precious metals such as gold and silver smaller diffusion rates For this reason gold-coated metal membranes are often used

Eine andere Möglichkeit ist die Beschichtung der Membran mit speziellen Ölen und Wachsen, die die Lebensdauer der Meßgerate ebenfalls erhohenAnother possibility is the coating of the membrane with special oils and waxes, which also increase the life of the measuring devices

Fur empfindliche Meßeinrichtungen ist auch bei Einsatz von goldbeschichteten Metallmembranen die Diffusionsrate zu hoch Erfolgt eine Beschichtung mit speziellen Ölen und Wachsen, so wird die Temperaturbeständigkeit verschlechtert und durch die Löslichkeit dieser Stoffe bei Wasserstoff-Kohlenwasserstoffgemischen der Einsatz eingeschränkt Aus der DE-OS 3121 799 ist eine MetalImembran gegen Druckmedien-Diffusion bekannt, die ein Membranpacket, bestehend aus zwei Metallmembranen unterschiedlichen Durchmessers und eine dazwischenliegende Siebmembran versieht Die Siebmembran soll ein inniges Beruhren der Metallmembran verhindern Der durch die mit dem Medium in Berührung kommende Membran diffundierte Wasserstoff gelangt in den Membranzwischenraum und wird über eine Ringnut und eine Entluftungsbohrung zur Außenatmosphare abgeleitetFor sensitive measuring devices, the diffusion rate is too high even when using gold-coated metal membranes If a coating with special oils and waxes, the temperature resistance is deteriorated and limited by the solubility of these substances in hydrogen-hydrocarbon mixtures use From DE-OS 3121 799 is a Metal membrane known for pressure medium diffusion, which provides a membrane package, consisting of two metal membranes of different diameters and an intervening sieve membrane The sieve membrane is to prevent intimate contact of the metal membrane The hydrogen diffused through the membrane coming into contact with the membrane medium enters the membrane interspace and is about derived an annular groove and a vent hole to the outside atmosphere

Durch das Verschweißen und Prägen von zwei MetalImembranen und das Einbringen der Ringnut und des Entluftungskanals ist diese Losung mit einem hohen Fertigungsaufwand behaftet Ein weiterer Nachteil ist, daß diese Membrananordnung nicht mit einer so geringen Steifigkeit hergestellt werden kann, wie das im Interesse einer möglichst unverfälschten Druckübertragung wünschenswert wareBy welding and embossing of two metal membranes and the introduction of the annular groove and the Entluftungskanals this solution is associated with a high manufacturing cost Another disadvantage is that this membrane assembly can not be made with as little rigidity, as in the interest of a genuine as possible pressure transmission desirable goods

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, das Diffundieren von Gasen wie Wasserstoff durch die Druckubertragungsmembran mit einfachen und billigen Mitteln zuverlässig zu vermeiden und dabei eine Einschränkung des Einsatzgebietes hinsichtlich bestimmter Prozeßmedien oder Temperaturbereiche auszuschließenThe aim of the invention is to reliably prevent the diffusion of gases such as hydrogen through the pressure transfer membrane with simple and inexpensive means and thereby preclude a limitation of the application with respect to certain process media or temperature ranges

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Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckubertragungsmembran von Druckmeßeinrichtungen so auszugestalten, daß das Diffundieren von Gasen verhindert wird, ohne daß dazu ein Doppelmetallmembransystem oder eine mit speziellen Mitteln beschichtete Metallmembran erforderlich istThe invention has for its object to design the Druckubertragungsmembran of pressure measuring devices so that the diffusion of gases is prevented, without the need for a double metal membrane system or coated with special agents metal membrane is required

Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß vor der üblicherweise verwendeten korrosionsfesten Metall membran mit geringer Federkonstante eine gasdichte Schutzmembran ebenfalls mit kleiner Federkonstante angeordnet ist, die eine im wesentlichen radial nach außen gerichtete Kapillarwirkung fur die diffundierenden Medien besitzt Diese Schutzmembran kann vorteilhafterweise aus einem elastomer- oder kunststoffbeschichteten textlien Gewebe hoher Fadendichte, wie zum Beispiel einem Glasseidengewebe mit schlichtefreien Kett- und Schußfaden bestehen, an deren Grenzflachen die diffundierenden Medien infolge der Kapillarwirkung nach außen in die Atmosphäre abgeleitet werden Die Schutzmembran ist zwischen dem Meßwerksdeckel und dem Membrantrager mittels der Befestigungsschrauben fur den Deckel eingeklemmtAccording to the invention, this object is achieved in that before the commonly used corrosion-resistant metal membrane with low spring constant a gas-tight protective membrane is also arranged with a small spring constant, which has a substantially radially outward capillary action for the diffusing media This protective membrane can advantageously from a elastomeric or plastic-coated textilien fabrics of high thread density, such as a glass silk fabric with plain warp and weft thread at the interfaces of the diffusing media due to the capillary outward into the atmosphere are derived The protective membrane is between the Meßwerksdeckel and the Membrantrager means of fastening screws for the Lid trapped

exemplary

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel naher erläutert Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen Fig 1 einen Schnitt durch den Druckaufnahmeteil einer Differenzdruckmeßeinrichtung Fig 2 einen vergrößerten Ausschnitt der erfindungsgemaßen Schutzmembran mit ihrem Schichtenaufbau Der in Fig 1 dargestellte Druckaufnahmeteil ist eine Baugruppe eines Differenzdruckmeßumformers und dient der Übertragung der zwei Prozeßdrucke von den entsprechenden Prozeßmedien auf die Fullflussigkeit 4 Mit Hilfe dieser inkompressiblen FuI!flüssigkeit 4 werden die zu messenden Druckwerte auf einen nicht dargestellten Druckwandler übertragen Zur Druckübertragung von dem Prozeßmedium auf die Fullflussigkeit dient in bekannter Weise eine korrosionsfeste Meta 11 membra n 3, die an ihrem Rand mit dem Membrantrager 1 verschweißt ist Der Membrantrager 1 weist ein Membranbett 2 auf, das eine konzentrisch gewölbte sinusförmige Wellung besitzt, an welches sich die Membran im Uberlastfall anlegt und dadurch ein weiteres Ansteigen des Druckes verhindert Um ein Diffundieren des Prozeßmediums durch die Metallmembran 3 zu verhindern, ist vor dieser eine gasdichte Schutzmembran 5 mit einer im wesentlichen radial nach außen gerichteten Kapillarwirkung angeordnet Diese Schutzmembran 5 ist zwischen dem Meßwerksdeckel 6 und dem Membrantrager 1 mittels der Befestigungsschrauben 7 festgeklemmt Wie aus Fig 2 ersichtlich ist, besteht die Schutzmembran 5 aus einer dem Prozeßmedium zugewandten Deckschicht 8, aus einer Schicht 9, bestehend aus einem textlien Einlagegewebe hoher Fadendichte und aus einer der Metallmembran zugewandten Grundschicht 10 Die Deckschicht 8 und die Grundschicht 10 können vorteilhafterweise aus Elastomeren oder geeigneten Kunststoffen bestehen Das textile Einlagegewebe 9 kann ein Glasseidengewebe mit schlichtefreien Kett- und Schußfaden hoher Fadendichte sein Diffundiert nun das Prozeßmedium, ζ B Wasserstoff, durch die Deckschicht 8, so trifft es auf die dünnen Glasseidenfaden und wird infolge der Kapillarwirkung nach außen in die Atmosphäre abgeleitetThe invention will be explained in more detail below with reference to an accompanying example in which: FIG. 1 shows a section through the pressure receiving part of a differential pressure measuring device; FIG. 2 shows an enlarged section of the protective membrane according to the invention with its layer structure. The pressure receiving part shown in FIG. 1 is an assembly of a differential pressure transducer and serves to transmit the two By means of this incompressible fluid 4, the pressure values to be measured are transmitted to a pressure transducer (not shown). For the pressure transmission from the process medium to the full flow, a corrosion-resistant meta 11 membra n 3 is applied in a known manner The diaphragm support 1 has a diaphragm bed 2, which has a concentrically curved sinusoidal corrugation, against which the diaphragm rests in the event of overloading and In order to prevent a diffusion of the process medium through the metal membrane 3, a gas-tight protective membrane 5 is arranged with a substantially radially outwardly directed capillary before this protective membrane 5 is between the Meßwerksdeckel 6 and the membrane carrier 1 by means of As can be seen from FIG. 2, the protective membrane 5 consists of a cover layer 8 facing the process medium, consisting of a layer 9 consisting of a textile insert fabric of high thread density and a base layer 10 facing the metal membrane. The cover layer 8 and the base layer 10 can advantageously consist of elastomers or suitable plastics The textile insert fabric 9 may be a glass silk fabric with plain warp and weft high thread density Now diffuses the process medium, ζ B hydrogen, through the cover layer 8, it strikes the thin Glasseidenfaden and is derived due to the capillary outward into the atmosphere

Die Grundschicht 10 dichtet die Schutzmembran 5 zur Metallmembran 3 ab und bildet den wesentlich größeren Diffusionswiderstand, so daß diffundiertes Medium mit Sicherheit zur Außenatmosphare abgeleitet wird Durch die vorliegende Erfindung wird die Mediendiffusion zuverlässig verhindert, ohne daß der Fertigungsaufwand wesentlich erhöht wird Da die Schutzmembran mit sehr geringer Federsteife gefertigt werden kann, besitzt die gesamte Druckubertragungsmembran, bestehend aus Schutzmembran 5 und Metallmembran 3, eine geringe Federkonstante und kann vorteilhafterweise auch gerade fur untere Meßbereiche mit geringem Empfmdlichkeitsverlust eingesetzt werdenThe base layer 10 seals the protective membrane 5 to the metal membrane 3 and forms the much larger diffusion resistance, so that diffused medium is safely derived to the outside atmosphere by the present invention, the media diffusion is reliably prevented without the production cost is substantially increased because the protective membrane with very low spring stiffness can be made, the entire pressure transfer membrane, consisting of protective membrane 5 and metal diaphragm 3, a low spring constant and can be advantageously used even for lower measuring ranges with low sensitivity loss

Claims

1 Gas-tight pressure transfer membrane for pressure measuring devices for diffusing media, in particular for hydrogen, consisting of a thin corrosion-resistant metal diaphragm with low spring constant, characterized in that in front of said metal membrane a gas-tight protective membrane (5) is arranged low spring constant, said protective membrane (5) a in has substantially radially outwardly directed capillary action for diffusing media

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claims:

2, gas-tight pressure transfer membrane according to claim 1, characterized in that the protective membrane consists of an elastomer or plastic coated textile fabric (9), high thread density, in particular glass fabric with plain warp and weft thread at their interfaces diffusing media are derived to the outside atmosphere

3, gas-tight pressure transfer membrane according to claim 1 and 2, characterized in that the protective membrane (5) between the Meßwerksdeckeln (6) and the membrane carrier (1) by means of the screws (7) is clamped

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