DE102010012823A1

DE102010012823A1 - Druckmittler mit Temperatursensor

Info

Publication number: DE102010012823A1
Application number: DE102010012823A
Authority: DE
Inventors: Bernd Vetter
Original assignee: Armaturenbau GmbH
Current assignee: Armano Messtechnik De GmbH
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: DE102010012823C5; EP2333508B1; EP2333508A1; DE102010012823B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckmittler mit Temperatursensor 63, insbesondere zum Einsatz bei aggressiven oder hochviskosen Medien, vorzugsweise in Form eines Platten- oder Rohrdruckmittlers, umfassend zumindest ein Druckmittlergehäuse 1 mit einem in einer Ausnehmung eingelassenen Membranbett 10 und einer Membran 70, welche fluiddicht gegenüber dem Membranbett 10 befestigt ist und zumindest einem Temperatursensor 63. Um eine exakte Temperaturmessung und Druckmessung vorzunehmen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine Temperatursensor 63 in unmittelbarer Membrannähe in direktem Kontakt mit dem Messstoff steht. Somit kann ausgeschlossen werden, dass infolge eines Temperaturdrifts fehlerhafte oder verfälsche Messwerte ermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittler mit Temperatursensor, insbesondere zum Einsatz bei aggressiven oder hochviskosen Medien, vorzugsweise in Form eines Platten- oder Rohrdruckmittlers, umfassend zumindest ein Druckmittlergehäuse mit einem in einer Ausnehmung eingelassenen Membranbett und einer Membran oder einem rohrförmigen Körper mit einer ringförmigen Membran, welche fluiddicht dem Membranbett oder dem rohrförmigen Körper gegenüberliegend befestigt ist und zumindest einem Temperatursensor.
Gattungsgemäße Druckmittler mit Temperatursensor sind in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Typischer Weise werden einschraubbare Drucksensoren verwendet, welche zusätzlich einen Temperatursensor im Gehäuse aufweisen. Die Erfindung betrifft hingegen einen Druckmittler, der aus einem Druckmittlergehäuse und einer Membran besteht. Derartige Druckmittler werden überall dort eingesetzt, wo aggressive oder hochviskose Medien verwendet werden, sodass die Notwendigkeit besteht eine Membran einzusetzen, welche den Messstoff von einer gegebenenfalls verwendeten Messflüssigkeit trennt. Durch diese Maßnahme soll insbesondere sichergestellt werden, dass keine Verunreinigungen der Messflüssigkeit eintreten und das zu messende Ergebnis verfälschen oder den Messstoff verunreinigen. Die Messflüssigkeit wird im Weiteren dazu verwendet, um den gemessenen Druck auf eine geeignete Messeinrichtung zu übertragen. Neben einer Druckmessung wird jedoch in vielen Fällen gleichzeitig eine Temperaturmessung des Messstoffes gewünscht, sodass kombinierte Geräte zum Einsatz kommen.
Aus der DE 10 2006 043 324 A1 ist beispielsweise ein Steckfühler zur kombinierten Druck- und Temperaturmessung bekannt, welcher zur Messung eines fluiden Mediums vorgesehen ist. Beispielsweise für den Einsatz in einem Kühlmittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Der hierbei verwendet Steckfühler weist einen Sensorkörper mit einem Drucksensor auf, wobei durch eine Durchgangsbohrung eine Verbindung des nicht besonders geschützten Drucksensors mit dem fluiden Medium erfolgt. Daneben ist in dem Sensorkörper in einer weiteren Bohrung ein Temperatursensor aufgenommen. Diese Art von Sensoreinheit weist jedoch den Nachteil auf, dass keine Trennung zwischen dem Drucksensor und dem Messstoff vorliegt, sodass keine hochviskosen oder aggressiven Medien gemessen werden können. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen Temperatursensor und Drucksensor so groß gewählt worden, dass Messverfälschungen nicht ausgeschlossen werden können.
Aus der DE 10 2005 060 652 A1 ist ebenfalls ein kombiniertes Druck- und Temperaturmessmodul bekannt. Bei dieser Ausführungsvariante wird eine Membran verwendet, welche durch den Messstoff beaufschlagt wird und mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Drucksensor zusammenwirkt. Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsvariante im Drucksensorgehäuse in einem zentralen Bereich ein Hohlraum ausgebildet, der zur Aufnahme eines Temperatursensors vorgesehen ist. Der Temperatursensor liegt hierbei unterhalb der Membran, sodass nicht die Temperatur des Messstoffes, sondern der Druckmittlerflüssigkeit gemessen wird und durch einen Temperaturdrift nur annähernd richtige Messwerte für die Temperatur des Messstoffes erzielt werden können.
Aus der DE 10 2005 060 651 A1 ist ebenfalls ein kombinierter Druck- und Temperatursensor bekannt. Bei dieser Ausführungsvariante ist in einem Druckmittlergehäuse eine Bohrung vorgesehen, welche eine Öffnung zur Aufnahme des Messstoffes aufweist und am Ende der Bohrung ist die Membran und ein Drucksensor angeordnet. Zusätzlich besitzt das Druckmittlergehäuse eine weitere Bohrung in der ein Temperatursensor angeordnet ist, wobei der Temperatursensor durch eine haubenförmige Abdeckung geschützt ist.
Die bekannten Ausführungsformen eines Druck- und Temperatursensors weisen den gemeinsamen Nachteil auf, dass der Ort der Temperatur- und Druckmessung beabstandet ist und somit zu Messwertverfälschungen führt. Darüber hinaus sind Ausführungen bekannt bei denen der Temperatursensor unterhalb der Membran angeordnet ist, sodass nur die Temperatur der Messübertragungsflüssigkeit gemessen wird, aber keine direkte Messung des Messstoffes erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen kombinierten Druckmittler und Temperatursensor aufzuzeigen, welcher die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet und wesentlich bessere Messergebnisse hinsichtlich der Temperatur und des Druckes liefert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Temperatursensor in unmittelbarer Membrannähe in direktem Kontakt mit dem Messstoff steht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Anordnung des Temperatursensors in unmittelbarer Nähe der Membran wird eine exakte Messung sowohl der Temperatur als auch des Druckes ohne Verfälschung des Messergebnisses gewährleistet. Ein vorhandener Temperaturdrift aufgrund von beabstandeten Messungen kann gänzlich ausgeschlossen werden, sodass zufriedenstellende Ergebnisse sowohl hinsichtlich der Temperaturmessung als auch der Druckmessung für die Auswertung der Messsignale vorliegen. Hierbei kommt es besonders darauf an, dass der Temperatursensor in unmittelbarer Nähe der Membran angeordnet ist, weil ansonsten die gleichzeitige Messung von Temperatur und Druck an unterschiedlichen Orten zu deutlichen Messverfälschungen führt und nicht das gewünschte Ergebnis liefern können. Darüber hinaus wird durch die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen sichergestellt, dass der direkte Kontakt der Membran und des Temperatursensors mit dem Messstoff vorliegt, sodass unter Ausschluss von Temperaturgradienten fehlerhafte Messungen vermieden werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei für eine erste Variante vorgesehen, dass der wenigstens eine Temperatursensor annähernd senkrecht zur Membranebene angeordnet im Druckmittlergehäuse befestigt ist, wobei der Temperatursensor durch eine Ausnehmung oder Einbuchtung der Membran hindurchragt, sodass die Membran um den Temperatursensor herumgeführt ist. Die Membran selbst, welche beispielsweise bei einem Plattendruckmittler kreisrund ausgebildet ist, liegt mit einem äußeren Rand auf einer Auflagefläche auf und wird mit dem Druckmittlergehäuse verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt. Bei der kombinierten Form eines Druckmittlers mit Temperatursensor weist eine derartige Membran eine am Rand befindliche Ausnehmung oder Einbuchtung auf, sodass der Temperatursensor beispielsweise im Druckmittlergehäuse befestigt werden kann und trotzdem in unmittelbarer Nähe der Membran die Temperatur des Messstoffes aufnehmen kann. Die Verbindung zwischen Membran und Druckmittlergehäuse erstreckt sich hierbei um die Ausnehmung oder Einbuchtung herum.
Eine zweite Variante sieht eine mittige oder exzentrisch angeordnete Bohrung innerhalb der Membran zur Aufnahme des Temperatursensors vor, wobei der Temperatursensor unmittelbar mit der Membran verlötet oder verschweißt sein kann. Bei dieser Ausführung ist der Temperatursensor somit Bestandteil der Membran und wird unmittelbar in dieser integriert. Die Position des Temperatursensors innerhalb der Membran kann hierbei zentrisch oder gegebenenfalls exzentrisch erfolgen, beispielsweise im Randbereich der Membran, je nach konstruktiver Ausführung des Druckmittlergehäuses. Soweit der Temperatursensor mittig mit der Membran verbunden ist kann eine Ringmembran verwendet werden. Soweit der Temperatursensor unmittelbar mit der Membran verschweißt oder verlötet ist, werden die Anschlüsse des Temperatursensors spiralförmig angeordnet, sodass durch die Anschlüsse das Verhalten der Membran nicht beeinflusst wird. Die spiralförmigen Anschlüsse wirken hierbei wie eine Feder und gestatten somit elastische Bewegungen der Membran.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Membran eine zentrisch angeordnete Bohrung aufweist, welche durch das Membranbett oder ein Teil des Druckmittlergehäuses ringförmig umschlossen und abgestützt ist. Eine derartige geformte Membran ist ebenfalls zur Aufnahme eines Temperatursensors geeignet, wobei die Membran zusätzlich in der zentrischen Mitte abgestützt ist, sodass der Temperatursensor unmittelbar im Druckmittlergehäuse befestigt werden kann. Die Membran selbst, mit Ihrer aktiven Messfläche, ist somit randseitig als auch im zentrischen Bereich abgestützt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine kreisringförmige Membran eine partielle Einbuchtung oder Ausnehmung aufweist, welche im Randbereich der Membran angeordnet ist und einen Teilbereich des Druckmittlergehäuses freigibt. Der freigelegte Teilbereich des Druckmittlergehäuses dient dazu, an dieser Position einen Temperatursensor unmittelbar im Druckmittlergehäuse zu befestigen, sodass der Temperatursensor in der Nähe der Membran angeordnet werden kann.
In einer weiteren besonderen Ausgestaltung wird ein Rohrdruckmittler mit Temperatursensor vorgeschlagen, wobei eine annähernd rohrförmige Membran in einem rohrförmigen Körper einliegt und endseitig mit dem rohrförmigen Körper verbunden ist, wobei ein Druckraum durch einen Ringkanal und eine Bohrung eine Verbindung zu einem Messsystem ermöglicht, und wobei zumindest ein Temperatursensor endseitig der Membran oder in Höhe des Ringkanals befestigt ist und mit einem Messfühler in den Innenraum des rohrförmigen Körpers ragt. Rohrdruckmittler werden vorzugsweise unmittelbar mit Flanschanschlüssen in ein vorhandenes Rohrleitungssystem eingebunden. Der erfindungsgemäße Rohrdruckmittler weist eine annähernd ringförmige Membran auf, welche vorzugsweise mit dem zylindrischen Körper endseitig verschweißt oder verlötet ist. Zwischen der Membran und dem zylindrischen Körper entsteht hierbei ein Zwischenraum, welcher als Druckraum genutzt wird, um ein Messsystem anzuschließen. Der Druckraum kann hierbei mit einer Messflüssigkeit gefüllt sein, es besteht aber auch die Möglichkeit mit einem Gas zu arbeiten. Um eine Druck- und Temperaturmessung zu ermöglichen ist hierzu vorgesehen, dass ein Temperatursensor in der Nähe der Flansche angeordnet ist, wobei gegebenenfalls an beiden Enden ein Temperatursensor vorgesehen werden kann. Der Temperatursensor ragt mit einem Messfühler durch eine vorhandene Bohrung in den Innenraum des zylindrischen Körpers, sodass die Temperatur unmittelbar in der Nähe der Membran gemessen werden kann. Vorzugsweise wird hierbei der Temperatursensor, um die Membran nicht zu zerstören, im endseitigen Bereich der Membran angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Temperatursensor in einer mittigen Position zur Membran, und zwar in Höhe eines ausgebildeten Ringkanals im zylindrischen Körper angeordnet ist. Somit kann eine Temperaturfassung unmittelbar im Membranbereich erfolgen. Hierbei bestehen zwei Möglichkeiten, es können gegebenenfalls zwei Membranen verwendet werden, welche bis zum Ringkanal heranreichen, sodass der Messfühler des Temperatursensors zwischen den Membranen in den Innenraum des zylindrischen Körpers ragt, wobei die dann ausgebildeten Druckräume hinter den Membranen miteinander verbunden sind und ein Messsystem anschließbar ist oder zwei Messsysteme verwendet werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Temperatursensor mit seinem Messfühler durch eine einzelne vorhandene Membran hindurch ragt und mit dieser verlötet oder verschweißt ist. In diesem Fall ist der Messfühler in der Art ausgebildet, dass der Messfühler der elastischen Bewegung der Membran folgt und somit keine Beeinträchtigung der Kennlinie vorliegt. Der Messfühler ist insoweit unmittelbar mit der Membran verschweißt oder verlötet und weist im rückwärtigen Bereich gegebenenfalls spiralförmig angeordnete Zuleitungen auf, welche in soweit elastisch ausgebildet sind, dass die Membran durch den eingeschweißten oder eingelöteten Messfühler nicht in ihrer Funktion gestört wird.
In allen aufgezeigten Ausführungsvarianten ist hierbei der Temperatursensor frontbündig zur Membran angeordnet, sodass sowohl der Temperatursensor als auch die Membran mit dem Messstoff in Kontakt steht und eine exakte Temperatur- und Druckmessung des Messstoffes erfolgen kann. In besonderen Fällen kann der Temperatursensor gegenüber der Membran hervorstehen, soweit dies von den Kunden gewünscht wird. Als Temperatursensor kommen alle gängigen Temperaturmesssysteme in Betracht. Beispielsweise kann die Temperaturmessung über eine Sensorelement PT 100 oder über ein Thermoelement erfolgen. Ebenso kann ein optoelektronisches Messsystem in den Druckmittler integriert werden. Die elektronischen Ausgangssignale von Druckmittler und Temperatursensor können vorzugsweise in einem Stecker zusammengefasst werden, wobei beispielsweise ein 5-poliger Strecker zum Einsatz kommen kann. Hierbei können mechanische, elektronische oder optische Messsysteme für den Druck oder elektronische oder optische Messsysteme für die Temperatur verwendet werden, wobei vorzugsweise ein elektrisches, faseroptisches Messsystem verwendbar ist.
Vorzugsweise ist die Membran bei den verschiedenen Ausführungsvarianten hierbei mit dem Druckmittlergehäuse verlötet oder verschweißt, um die erforderlichen Dichtigkeitsanforderungen zu erfüllen.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehenen, dass ein zweiter Temperatursensor unterhalb der Membran liegend angeordnet ist. Dieser Temperatursensor dient dazu die Temperatur der Übertragungsflüssigkeit zu messen und kann zusätzlich zur Auswertung gegenüber der Temperatur des Messstoffes herangezogen werden, um beispielsweise eine Kompensation des Messfehlers der Messflüssigkeit ausgleichen zu können.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Membran aus einem Sonderwerkstoff, vorzugsweise Tantal, V4A, Titan, Nickel, Monel, Duplex, Inconel oder Hastelloy C 276 besteht oder mit einem Sonderwerkstoff der vorgenannten Art beschichtet ist. Das Druckmittlergehäuses selbst kann aus Edelstahl, zum Beispiel V2A oder V4A, oder einem Sonderwerkstoff, vorzugsweise Tantal, Titan, Nickel, Monel, Duplex, Inconel oder Hastelloy C 276 bestehen oder mit einem Sonderwerkstoff der vorgenannten Art beschichtet sein.
Der wesentliche Erfindungsgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Position des Temperatursensors in unmittelbarer Nähe der Membran vorzusehen, damit keine Messverfälschungen auftreten und der kommunierte Druck und Temperatursensor exakte Messwerte liefert, welche auf eine ortsnahe Position des Messstoffes begrenzt sind. Hierzu werden verschiedene Ausgestaltungen einer Membran und des Druckmittlergehäuses aufgezeigt, um eine Befestigung des Temperatursensors in unmittelbarer Nähe der Membran vornehmen zu können.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigt
1 in drei Einzelansichten in jeweils einer Draufsicht und einer geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Druckmittlergehäuse,
2 in jeweils drei teilweise geschnittenen perspektivischen Ansichten das Druckmittlergehäuse mit Thermoelement,
3 in jeweils drei Ansichten in einer Draufsicht und einer geschnittenen Seitenansicht das Druckmittlergehäuse mit Membran und Thermoelement,
4 in einer perspektivischen Teilansicht einen erfindungsgemäßen Rohrdruckmittler mit einem Temperatursensor,
5 in einer geschnittenen Seitenansicht den aus 4 bekannten Rohrdruckmittler,
6 in einer perspektivischen Teilansicht einen Rohrdruckmittler mit zwei Temperatursensoren,
7 in einer geschnittenen Seitenansicht den aus 6 bekannten Rohrdruckmittler,
8 in einer perspektivischen Teilansicht eine weitere Ausführungsform eines Rohrdruckmittlers mit einem Temperatursensor,
9 in einer geschnittenen Seitenansicht den aus 8 bekannten Rohrdruckmittler,
10 in einer perspektivischen Teilansicht eine weitere Ausführungsform eines Rohrdruckmittlers und
11 in einer geschnittenen Seitenansicht den aus 10 bekannten Rohrdruckmittler.
1 zeigt in jeweils drei Einzelansichten in einer Draufsicht und einer geschnittenen Seitenansicht ein Druckmittlergehäuse 1, 2, 3 in unterschiedlicher Ausgestaltung. Die drei Druckmittlergehäuse 1, 2, 3 sind von ihren äußeren Abmessungen nahezu identisch aufgebaut, weichen jedoch aufgrund unterschiedlicher Aufnahmebohrungen für das Thermoelement voneinander ab. In der linken Darstellung ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der das Druckmittlergehäuse 1 in einer einstückigen Form einen zylindrischen Abschnitt 5 aufweist, welcher über eine Hohlkehle 6 in einen radialen Vorsprung 7 übergeht. Im Anschluss an den radialen Vorsprung 7 ist ein Sechskant 8 ausgebildet, mit Hilfe dessen das Druckmittlergehäuse 1 eingeschraubt werden kann. Aus diesem Grunde ist der Abschnitt 5 vorzugsweise mit einem Außengewinde ausgestattet. Der Sechskant 8 geht dann in einen sich verjüngenden Abschnitt 9 über. Auf der Stirnfläche 10 des Abschnittes 5 ist ein Membranbett 11 ausgebildet, welches durch eine Membran abgedeckt wird. Die Membran wird hierbei mit der Stirnfläche 10 entweder verlötet oder verschweißt. Über eine Bohrung 13 besteht eine Verbindung zu einem Druckraum, welcher zwischen dem Membranbett 11 und der Membran ausgebildet ist. Die Bohrung 13 führt zum rückwärtigen Teil des Druckmittlergehäuses 1, sodass über eine Anschlussverschraubung ein Messwerk oder eine Druckleitung angeschlossen werden kann. Des Weiteren verfügt das Druckmittlergehäuse 1 über eine außermittig angeordnete Bohrung 13, welche zur Aufnahme eines Temperatursensors vorgesehen ist.
Die mittleren Teilfiguren zeigen ebenfalls ein Druckmittlergehäuse 2, welches einen radialen Abschnitt 25 mit einer sich anschließenden Hohlkehle 26, einem radialen Vorsprung 27 und einem Sechskant 28 aufweist, wobei sich der Sechskant 28 radial in einen Abschnitt 29 verjüngt. Dieses Druckmittlergehäuse 2 besitzt auf seiner Stirnfläche 30 ebenfalls ein Membranbett 31, wobei das Membranbett 31 zusammen mit der Membran einen Druckraum bildet, welcher über eine zentrische Bohrung 32 einen Anschluss eines Messwerkes ermöglicht. Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante des Druckmittlergehäuses 1 weist das Druckmittlergehäuse 2 zwei außermittig angeordnete Bohrungen 33, 34 auf, welche jeweils zur Aufnahme eines Temperatursensors vorgesehen sind.
Die rechten Teilfiguren zeigen ein Druckmittlergehäuse 3 mit einem radialen Abschnitt 45, der in eine Hohlkehle 46, einen radialen Vorsprung 47 und in einen Sechskant 48 übergeht, an den sich ein radialer Abschnitt 49 anschließt. In der Stirnfläche 50 ist ein Membranbett 51 eingearbeitet. Das Membranbett 51 und die Membran schließen einen Druckraum ein, welcher durch eine Bohrung 52 einen Anschluss eines Messwerkes ermöglicht. Gleichzeitig dient die Bohrung 52 zur Aufnahme eines Temperatursensors für die Temperaturmessung.
2 zeigt in jeweils drei Einzelansichten in perspektivischer, teilweise geschnittener Ansicht die Druckmittlergehäuse 1, 2, 3 entsprechend der Ausgestaltung gemäß 1. Zusätzlich ist aus diesen Zeichnungen die Lage eines Thermoelementes 60 beziehungsweise zweier Thermoelemente 60 zu sehen, welche in die jeweiligen Bohrungen 13 beziehungsweise 32, 33 oder 52 eingesetzt sind. Die Thermoelemente 60 bestehen hierbei aus einem Gehäuse 61 und einem Rohr 62 mit Temperatursensor 63.
3 zeigt in jeweils drei Teilansichten die aus 1 und 2 bekannten Druckmittlergehäuse nach dem erfolgten Zusammenbau mit der Membran. Die Druckmittlergehäuse 1, 2, 3 sind jeweils in einer geschnittenen Seitenansicht und einer Draufsicht dargestellt und entsprechen den Darstellungen aus 1 und 2 mit Thermoelement 60, wobei zusätzlich oberhalb des Membranbettes 11, 31, 51 eine Membran 70, 71 und 72 angeordnet ist. Die Membran 70, 71, 72 wird mit der Stirnfläche 10, 30, 50 des jeweiligen Druckmittlergehäuses 1, 2, 3 verlötet oder verschweißt. Entsprechend der Anordnung der Temperatursensoren 63 weist die Membran 70 eine Ausnehmung 73 auf, sodass ein Teil der Stirnfläche 10 freiliegt, in welche die Bohrung 13 zur Aufnahme des Temperatursensors 63 mündet. Somit entsteht der entscheidende Vorteil, dass der Temperatursensor 63 in unmittelbarer Nähe der Membran 70 angeordnet ist und sowohl die Membran 70 als auch der Temperatursensors 63 mit dem Messstoff in Berührung kommt und korrekte Druck- und Temperaturmessungen ermöglicht.
Die mittleren Teilfiguren zeigen eine Lösung bei der zwei Thermoelemente 60 verwendet werden, welche mit Hilfe eines Temperatursensors 63 in den jeweiligen Bohrungen 33, 34 eine direkte Temperaturmessung ermöglichen. Die Membran 71 besitzt demzufolge zwei Ausnehmungen 74, 75, sodass die Stirnfläche 30 mit zwei diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen 74, 75 freigestellt ist und einen direkten Kontakt des Temperatursensors 63 mit dem Messstoff ermöglicht und demzufolge eine korrekte Druck- und Temperaturmessung ermöglicht.
Die rechten Teilfiguren der 3 zeigen eine Lösung, bei der nur ein Thermoelement 60 in dem Druckmittlergehäuse 3 aufgenommen ist, und zwar in der zentrisch angeordneten Bohrung 52. Eine derartige Lösung ermöglicht den Temperatursensor 63 entweder unterhalb der Membran 72 anzuordnen oder, wenn die Membran 72 einen Durchbruch aufweist, kann der Temperatursensor 63 durch die Membran hindurch geschoben und mit dieser zusätzlich verlötet werden. Somit ist auch bei dieser Lösung sichergestellt, dass sowohl der Temperatursensor 63 und die Membran 72 mit dem Messstoff in unmittelbarem Kontakt stehen. Soweit der Temperatursensor 63 unterhalb der Membran angeordnet ist, erfolgt eine Temperaturmessung mit einer geringen Abweichung zur Temperatur des Messstoffes aufgrund auftretender Temperaturverluste unterhalb der Membran.
4 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht einen erfindungsgemäßen Rohrdruckmittler 80, welcher aus einem rohrförmigen Körper 81 mit endseitigen Flanschanschlüssen 82, 83 besteht. Die Flanschanschlüssen 82, 83 ermöglichen den Einbau des Rohrdruckmittlers 80 in eine vorhandene Rohrleitung mit Hilfe eines nicht dargestellten Überwurfbügels. Der Rohrdruckmittler 80 weist eine innen liegende Membran 84 auf, welche annähernd ringförmig ausgebildet ist und endseitig mit dem Körper 81 verbundenen, insbesondere verschweißt oder verlötet ist. Unterhalb der Membran 84 ist ein Ringkanal 85 ausgebildet, welcher in eine radiale Bohrung 86 mündet. Die Bohrung 86 dient im Weiteren zum Anschluss eines Messsystems, welches eingeschraubt werden kann, wobei die vorhandene Bohrung 86 als Gewindebohrung ausgebildet ist.
Das Messsystem kommt hierbei in der Ausnehmung 87 zu liegen. Des Weiteren ist ein Temperatursensor 88 vorgesehen, welcher mit einem Messfühler 89 in einer Gewindebohrung 90 des rohrförmigen Körpers 81 eingeschraubt ist. Die Positionen des Temperatursensors 88 ist hierbei so gewählt, dass die erforderliche Gewindebohrung 90 nicht im Bereich der Membran 84 angeordnet ist, sondern in der Nähe des Flanschanschlusses 82. Somit nimmt der Temperatursensor 88 eine Position endseitig der Membran 84 ein und kann trotzdem die Temperatur des Mediums in unmittelbarer Nähe der Membran 84 messen.
5 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht den Rohrdruckmittler 80 gemäß 4.
6 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht eine weitere Ausführungsvariante eines Rohrdruckmittlers 100, welcher ebenfalls einen rohrförmigen Körper 101 aufweist, welcher endseitig mit einem Flanschanschluss 102 beziehungsweise 103 zur Verbindung mit weiteren Rohrelementen ausgestattet ist. Eine Membran 104 ist endseitig mit dem Körper 101 verbunden, wobei ein Ringkanal 105 zwischen Membran und dem rohrförmigen Körper 101 ausgebildet ist. Der Ringkanal 105 endet in einer Gewindebohrung 106, die in eine Vertiefung 107 mündet, sodass ein Messsystem angeschlossen werden kann. Gegenüber der Ausgestaltung des Rohrdruckmittlers 80 ist dieser Rohrdruckmittler 100 mit zwei Temperatursensoren 108, 109 ausgestattet, welche mit ihren Messfühlern 110, 111 bis in den Innenraum des rohrförmigen Körpers 101 ragen. Die beiden Temperatursensoren 108, 109 sind endseitig der rohrförmigen Membran 104 angeordnet, sodass der Bereich der Membran durch die erforderliche Gewindebohrungen für die Temperatursensoren 108, 109 nicht beschädigt wird.
7 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht den aus 6 bekannten Rohrdruckmittler 100 nochmals mit zwei Temperatursensoren 108, 109.
8 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht eine weitere Ausführungsvariante eines Rohrdruckmittlers 120, welcher ebenfalls einen rohrförmigen Körper 121 aufweist, der endseitig mit Flanschanschlüssen 122 beziehungsweise 123 ausgestattet ist. Ein Temperatursensor 124 ist bei dieser Ausführungsvariante in Höhe eines Ringkanals 125 angeordnet und ragt mit seinem Messfühler 127 durch eine Bohrung 126 in den Innenraum des rohrförmigen Körpers 121. Der Messfühler 127 wird hierbei durch den Ringkanal 125 und die Membran 128 hindurch bis in den Innenraum geführt, sodass eine exakte Temperaturmessung erfolgen kann. Bei dieser Variante ist der Messfühler 127 unmittelbar mit der Membran zusätzlich verlötet, wodurch die erforderliche Dichtigkeit der Membran gewährleistet ist.
9 zeigt in einer geschnittenen Seitenansichten den aus 8 bekannten Rohrdruckmittler 120 mit einem Sensorelement 124.
10 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Rohrdruckmittlers 140. Dieser Rohrdruckmittler 140 ähnelt sehr stark der Ausführungsvariante gemäß 8 und 9 und besitzt ebenfalls einen rohrförmigen Körper 141 mit endseitigen Flanschanschlüssen 142 beziehungsweise 143. Der Rohrdruckmittler 140 ist mit einem Temperatursensor 144 ausgestaltet, welcher mit einem Messfühler 145 bis in den Innenraum des rohrförmigen Körpers 141 ragt. Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsvariante ist dieser Rohrdruckmittler 140 mit zwei Membranen, dass heißt einer geteilten Membran 146, 147 ausgestattet. Die Membranen 146, 147 reichen hierbei bis an den Temperatursensor 144 heran und sind jeweils endseitig mit dem rohrförmigen Körper 141 verbunden. Der Messfühler 145 des Temperatursensors 144 ragt hierbei unmittelbar in den Innenraum des rohrförmigen Körpers 141 hinein. Bei dieser Ausführungsvariante ist es jedoch nicht erforderlich, dass der Temperatursensor 144 mit seinem Messfühler 145 durch die Membran 147 hindurchgeführt ist und somit zwischen den beiden Membranen 146, 147 zu liegen kommt. Zum Anschluss eines Messsystems ist eine Vertiefung 149 mit Gewindebohrung vorgesehen. Die beiden Druckräume 152, 153 stehen über einen Verbindungskanal 151 in Wirkverbindung, wobei die Gewindebohrung für das Messsystem in den Verbindungskanal mündet.
11 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht den aus 10 bekannten Rohrdruckmittler 140. Aus dieser Ansicht wird deutlich, dass es sich um zwei Membranen 146, 147 handelt, welche endseitig mit dem rohrförmigen Körper 141 verbunden sind und zwischen den beiden Membranen 146, 147 der Messfühler 145 des Temperatursensors 144 in den rohrförmigen Körper 141 hineinragt.
Bezugszeichenliste

1: Druckmittlergehäuse
2: Druckmittlergehäuse
3: Druckmittlergehäuse
5: Abschnitt
6: Hohlkehle
7: Vorsprung
8: Sechskant
9: Abschnitt
10: Stirnfläche
11: Membranbett
13: Bohrung
25: Abschnitt
26: Hohlkehle
27: Vorsprung
28: Sechskant
29: Abschnitt
30: Stirnfläche
31: Membranbett
32: Bohrung
33: Bohrung
34: Bohrung
45: Abschnitt
46: Hohlkehle
47: Vorsprung
48: Sechskant
49: Abschnitt
50: Stirnfläche
51: Membranbett
52: Bohrung
60: Thermoelement
61: Gehäuse
62: Rohr
63: Temperatursensor
70: Membran
71: Membran
72: Membran
73: Ausnehmung
74: Ausnehmung
75: Ausnehmung
80: Rohrdruckmittler
81: Körper
82: Flanschanschluss
83: Flanschanschluss
84: Membran
85: Ringkanal
86: Bohrung
87: Ausnehmung
88: Temperatursensor
89: Messfühler
90: Gewindebohrung
100: Rohrdruckmittler
101: Körper
102: Flanschanschluss
103: Flanschanschluss
104: Membran
105: Ringkanal
106: Gewindebohrung
107: Vertiefung
108: Temperatursensor
109: Temperatursensor
110: Messfühler
111: Messfühler
120: Rohrdruckmittler
121: Körper
122: Flanschanschluss
123: Flanschanschluss
124: Temperatursensor
125: Ringkanal
126: Bohrung
127: Messfühler
128: Membran
140: Rohrdruckmittler
141: Körper
142: Flanschanschluss
143: Flanschanschluss
144: Temperatursensor
145: Messfühler
146: Membran
147: Membran
148: Ringkanal
149: Vertiefung
150: Vertiefung
151: Verbindungskanal
152: Druckraum
153: Druckraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006043324 A1 [0003]
DE 102005060652 A1 [0004]
DE 102005060651 A1 [0005]

Claims

Druckmittler mit Temperatursensor (63, 88, 108, 109, 124, 144), insbesondere zum Einsatz bei aggressiven oder hochviskosen Medien, vorzugsweise in Form eines Platten- oder Rohrdruckmittlers (80, 100, 120, 140), umfassend zumindest ein Druckmittlergehäuse (1, 2, 3) mit einem in einer Ausnehmung (73, 74, 75) eingelassenen Membranbett (11, 31, 51) und einer Membran (70, 71, 72) oder einem rohrförmigen Körper (81, 101, 121, 141) mit einer ringförmigen Membran (84, 104, 128, 146, 147), welche fluiddicht dem Membranbett (11, 31, 51) oder dem rohrförmigen Körper (81, 101, 121, 141) gegenüberliegend befestigt ist und zumindest einem Temperatursensor (63, 88, 108, 109, 124, 146), dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Temperatursensor (63, 88, 108, 109, 124, 144) in unmittelbarer Membrannähe in direktem Kontakt mit dem Messstoff steht.
Druckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Temperatursensor (63, 88, 108, 109, 124, 144) annähernd senkrecht zur Membranebene angeordnet und im Druckmittlergehäuse (1, 2, 3) befestigt ist, wobei der Temperatursensor (63) durch eine Ausnehmung (73, 74, 75) oder Einbuchtung der Membran (70, 71, 72) hindurchragt.
Druckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (70, 71, 72) eine zentrisch oder exzentrisch angeordnete Bohrung zur Aufnahme des Temperatursensors (63) aufweist, wobei der Temperatursensor (63) mit der Membran (70, 71, 72) verlötet oder verschweißt ist.
Druckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (70, 71, 72) eine zentrisch angeordnete Bohrung (52) aufweist, welche durch das Membranbett (51) oder einen Teil des Druckmittlergehäuses (3) ringförmig umschlossen und abgestützt ist.
Druckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine kreisringförmige Membran (70, 71) eine partielle Einbuchtung oder Ausnehmung (73, 74, 75) aufweist, welche im Randbereich der Membran (70, 71) angeordnet ist und einen Teilbereich der Stirnfläche (10, 30, 50) des Druckmittlergehäuses (1, 2, 3) freigibt.
Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine annähernd rohrförmige Membran (84, 104, 128, 146, 147) in einem rohrförmigen Körper (81, 101, 121, 141) einliegt und endseitig verbunden ist, wobei ein Druckraum durch einen Ringkanal (85, 105, 148) und eine Bohrung eine Verbindung zu einem Messsystem vorsieht, und wobei zumindest ein Temperatursensor (88, 108, 109, 124, 144) endseitig der Membran (84, 104, 128, 146, 147) oder in Höhe des Ringkanals (85, 105, 148) befestigt ist und mit einem Messfühler (89, 110, 111, 127, 145) in den Innenraum des rohrförmigen Körpers (81, 101, 121, 141) ragt.
Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (63, 88, 108, 109, 124, 144) frontbündig oder hervorstehend zur Membran (70, 71, 72) angeordnet ist.
Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (70, 71, 72, 84, 104, 128, 146, 147) aufgelötet oder aufgeschweißt ist.
Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Temperatursensor (63, 88, 108, 109, 124, 144) unterhalb der Membran (70, 71, 72, 84, 104, 128, 146, 147) liegend angeordnet ist.
Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (70, 71, 72, 84, 104, 128, 146, 147) aus einem Sonderwerkstoff, vorzugsweise Tantal, V4A, Titan, Nickel, Monel, Duplex, Inconel oder Hastelloy C 276 besteht oder mit einem Sonderwerkstoff der vorgenannten Art beschichtet ist.
Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittlergehäuse (1, 2, 3) oder der rohrförmige Körper (81, 101, 121, 141) aus Edelstahl, zum Beispiel V2A oder V4A, oder einem Sonderwerkstoff, vorzugsweise Tantal, Titan, Nickel, Monel, Duplex, Inconel oder Hastelloy C 276 besteht oder mit einem Sonderwerkstoff der vorgenannten Art beschichtet ist.