DE102012019337A1 - Referenzdruckmanometer - Google Patents

Referenzdruckmanometer Download PDF

Info

Publication number
DE102012019337A1
DE102012019337A1 DE201210019337 DE102012019337A DE102012019337A1 DE 102012019337 A1 DE102012019337 A1 DE 102012019337A1 DE 201210019337 DE201210019337 DE 201210019337 DE 102012019337 A DE102012019337 A DE 102012019337A DE 102012019337 A1 DE102012019337 A1 DE 102012019337A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
pressure
pressure gauge
sensor element
reference pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210019337
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Heller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Armaturenbau GmbH
Original Assignee
Armaturenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Armaturenbau GmbH filed Critical Armaturenbau GmbH
Priority to DE201210019337 priority Critical patent/DE102012019337A1/de
Publication of DE102012019337A1 publication Critical patent/DE102012019337A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0044Constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
    • G01L13/026Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms involving double diaphragm
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007Fluidic connecting means
    • G01L19/0046Fluidic connecting means using isolation membranes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Referenzdruckmanometer 1 zur Messung des Druckes eines Behälters, umfassend zumindest einen Druckmittler 2 mit einer Membran 12, welche einem Membranbett 22 gegenüberliegend angeordnet ist und einem Sensorelement 4. Um eine besonders kompakte Baueinheit zu schaffen und höchstmögliche Messgenauigkeit bei den zu messenden Drucken zu erzielen ist vorgesehen, dass das Referenzdruckmanometer 1 mit einem Druckmittler 2 und einer einzelnen Membran 12 auskommt, welche auf der Außenseite mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist. Der Druckraum zwischen der Membran 12 und dem Membranbett 22 steht hierbei in einer Wirkverbindung mit einem Sensorelement 4, welches wiederum gleichzeitig mit dem Behälterdruck beaufschlagt wird. Beispielsweise kann das Sensorelement 4 mit einem Piezo-Element 32 ausgestattet sein, welches einen proportionalen Spannungswert liefert, der in Relation zu einem Druck gesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Referenzdruckmanometer zur Messung des Druckes eines Behälters, umfassend zumindest ein Manometergehäuse mit einer Membran und einem Sensorelement, wobei die Membranaußenseite freiliegend mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist.
  • Referenzdruckmanometer oder Differenzdruckmanometer werden überall dort eingesetzt, wo zwei einzelne Drücke erfasst werden müssen und die Differenz dieser Druckwerte für eine nachfolgende Auswertung von entscheidender Bedeutung ist. Zu diesem Zweck sind Differenzdruckmanometer bekannt, welche in der Regel immer mit zwei Membranen arbeiten, die jeweils gegenüber einem Membranbett angeordnet sind und jede einzelne Membran für sich den Druck eines Messstoffes erfasst. Die Membranen sind bei derartigen Ausgestaltungen mechanisch und/oder elektrisch miteinander gekoppelt, um ein Differenzsignal zu erhalten. Soweit dies beispielsweise durch einen Halbleitersensor erfolgt, wird über den Halbleitersensor eine einem Differenzdruck proportionale elektrische Größe generiert. Der Differenzdruck der Membranen kommt hierbei dadurch zustande, dass unterschiedliche Druckwerte der angeschlossenen Druckbehälter, Rohrleitungen oder dergleichen vorliegen. Durch den Einsatz der Membranen kann hierbei der Druck von aggressiven oder fluiden Medien gemessen werden, wobei in der Regel im Druckraum zwischen Membran und Membranbett eine Übertragungsflüssigkeit verwendet wird. In einzelnen Fällen, beispielsweise einer direkten mechanischen oder elektrischen Kopplung reicht es jedoch aus, wenn die Druckräume mit Luft oder einem Gas gefüllt sind.
  • Aufgrund der geforderten hohen Messgenauigkeit ist es hierbei notwendig, dass die Membran groß dimensioniert ist, um auch kleinste Druckdifferenzen exakt erfassen zu können. Typischerweise werden hierzu Membranen mit einem Durchmesser von 200 bis 300 mm eingesetzt, sodass die Differenzdruckmanometer eine Größe erreichen, die Schwierigkeiten beim Einbau verursacht. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass aufgrund von Temperaturschwankungen in den einzelnen Druckbehältern erhebliche Messwertfehler auftreten, welche inakzeptabel sind. Erschwerend kommt im Weiteren hinzu, dass bei größeren Auslenkungen der Membranen ein linearer Zusammenhang zwischen der Änderung des Differenzdruckes und der Änderung der elektrischen Messgröße beziehungsweise eines entsprechenden Zeigerausschlages auftreten kann und somit das Messergebnis verfälscht wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt bauende Manometereinrichtung zu schaffen, welche eine deutlich reduzierte Fehlergröße aufweist.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Erfassung des Atmosphärendrucks ein Druckmittler mit einer Membran und einem gegenüberliegenden Membranbett vorgesehen ist und der hinter der Membran liegende Druckraum mit dem Sensorelement in Wirkverbindung steht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen, dass das Referenzdruckmanometer mit einem Druckmittler ausgestattet ist. Druckmittler bestehen aus einem Druckmittlerkörper mit einem Membranbett und einer Membran, wobei die Membran gegenüber dem Membranbett angeordnet und mit dem Druckmittlerkörper verbunden ist. Durch den Einsatz eines Druckmittlers wird hierbei erreicht, dass eine wesentliche Erhöhung der Empfindlichkeit des Referenzdruckmanometers vorliegt und somit gegenüber dem Stand der Technik eine deutliche Reduzierung der Baugröße vorgenommen werden kann. Bekannte Referenzdruckmanometer zeichnen sich dadurch aus, dass diese über besonders großflächige Membranen verfügen, wodurch deren Handhabbarkeit eingeschränkt wird. Durch den Einsatz einer Membran besteht gegenüber dem Stand der Technik die Möglichkeit, den Durchmesser der Membran deutlich zu reduzieren. Beispielsweise kann ein Druckmittler einer Membran von 20 mm Nennweite eine herkömmliche Membran von 50 mm ersetzen. Durch diese besondere Ausgestaltung des Referenzdruckmanometers mit Druckmittler besteht somit die Möglichkeit, die Membran bei einer vorgegebenen Nennweite deutlich kleiner als nach dem Stand der Technik zu wählen und Drücke zwischen 25 bis 400 mbar aufzunehmen. Soweit Membranen mit einer größeren Nennweite im Einzelfall eingesetzt werden müssen, können aber auch diese einen Durchmesser aufweisen, der deutlich geringer als nach dem Stand der Technik ausgebildet ist. Der eingesetzte Druckmittler mit Membran wird bei dem Referenzdruckmanometer mit Atmosphärendruck beaufschlagt, wobei insbesondere die äußerst kompakte Bauform vorliegt und der hinter der Membran liegende Druckraum mit einem Sensorelement in Wirkverbindung steht.
  • Der Druckraum ist zu diesem Zweck mit einem Übertragungsmedium gefüllt, hierbei kann es sich beispielsweise um ein Öl, Gas oder vergleichbare Medien handeln, um die entstehende Druckveränderung durch die Membran auf das Sensorelement zu übertragen. Die Beeinflussung des Sensorelementes kann hierbei durch beispielsweise ein Zeigerinstrument oder eine Elektronik insoweit ausgewertet werden, dass ein zur Änderung des Druckes proportionaler Messwert vorliegt. Die Referenzdruckmanometer werden hierbei vorzugsweise dort eingesetzt, wo beispielsweise Drücke mit höchster Genauigkeit erfasst werden müssen und eine Abhängigkeit von atmosphärischen Druckschwankungen ausgeschlossen werden soll. Um eine größtmögliche Genauigkeit des Referenzdruckmanometers zu gewährleisten ist hierbei vorgesehen, dass die Membranaußenseite freiliegend mit Atmosphärendruck aufschlagbar ist. Derartige Referenzdruckmanometer eignen sich besonders zum Messen eines Druckes in einem Behälter, wobei es sich um einen offenen Behälter oder einen geschlossenen Behälter mit einem oberhalb des Messstoffes angeordneten Luftpolster handeln kann. Das erfindungsgemäße Referenzdruckmanometer zeichnet sich hierbei durch eine hohe Messgenauigkeit aus, wobei das Referenzdruckmanometer einen Druckmittler mit einer einzelnen Membran benötigt. Diese Membran wird auf ihrer Außenseite mit Atmosphärendruck als Referenzwert beaufschlagt, wobei auftretende Druckänderungen einem Sensorelement zugeführt werden, während gleichzeitig der vorherrschende Druck in dem Behälter ebenfalls dem Sensorelement zugeführt wird, um unter Ausschaltung der atmosphärischen Druckänderungen einen Messwert zu liefern, welcher eine hohe Messgenauigkeit aufweist. Soweit Luftdruckschwankungen vorliegenden, werden diese bei dem vorliegenden Messverfahren kompensiert. Ein weiterer besonderer Vorteil ergibt sich hierbei durch die Tatsache, dass das Referenzdruckmanometer mit einer klein dimensionierten Membran bei der Verwendung eines Druckmittlers zur Erzielung der hohen Messgenauigkeit auskommt.
  • Eine Wirkverbindung zwischen Membran und Sensorelement erfolgt in der Weise, dass die Wirkverbindung vom Membranbett ausgehend über einen Verbindungskanal zum Sensorelement führt, wobei eine Kopplung durch ein Übertragungsmedium erfolgt, welches bis zu einer Membran des Sensorelementes geführt ist. Somit erfolgt eine unmittelbare Druckübertragung von der außenliegenden Membran auf eine Membran des Sensorelementes, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass das Sensorelement nicht in Kontakt mit dem Übertragungsmedium gelangt.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vorzugsweise eine Membran mit einer trapezförmigen Struktur koaxial zur Messfläche verwendet wird. Eine trapezförmige Struktur ist zwar prinzipiell bei der Herstellung von Membranen bekannt, jedoch wird im vorliegenden Fall eine trapezförmige Membran verwendet, bei der die gesamte Messfläche der Membran zum Zentrum hin leicht gewölbt ausgeführt ist. Normalerweise verlaufen hierbei die zur Membranebene verlaufenden geraden Teilabschnitte der Membran annähernd parallel. In diesem speziellen Fall sind die einzelnen Teilabschnitte jeweils leicht ansteigend zum Zentrum hin ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird eine Kennlinie erzielt, die besonders steil verläuft und eine effektive Messwerterfassung ermöglicht.
  • In einer ersten Ausführungsvariante besitzt das Sensorelement ein Piezo-Element mit zwei Trennmembranen, welche mechanisch gekoppelt sind und eine Trennung vom Übertragungsmedium einerseits und vom Messstoff andererseits vornehmen, wobei das Kopplungselement das Piezo-Element beaufschlagt und somit zu einem proportionalen Spannungswert führt, der wiederum durch eine Auswerteeinheit erfasst werden kann und in Relation zu einem entsprechenden Druckwert gestellt wird.
  • In einer zweiten Ausführungsvariante ist hierbei das Sensorelement mit zwei Piezo-Elementen ausgestattet, wobei ein erstes Piezo-Element durch das Übertragungsmedium des Druckraumes beaufschlagbar ist und ein zweites Piezo-Element durch den Messstoff des Behälters. Piezo-Elemente erzeugen unter Druckbelastung eine Spannung, welche mit einer elektronischen Auswerteeinheit erfasst und in Relation zu einem Druck in dem Behälter gesetzt werden kann. Zu diesem Zweck sind die beiden Piezo-Elemente durch jeweils eine Trennmembran vom Übertragungsmedium einerseits und dem Messstoff andererseits getrennt. Diese Trennung erfolgt, um die Drücke bei aggressiven Medien messen zu können und gleichzeitig das Sensorelement zu schützen. Soweit zwei Piezo-Elemente zum Einsatz kommen werden hierbei zwei Spannungswerte erzeugt, deren Differenzwert zu einem Messwert führt, der frei von Luftdruckschwankungen ist. Somit besteht die Möglichkeit mit Hilfe eines Sensorelementes, welches zwei Piezo-Elemente aufweist und unter Einsatz eines Referenzdruckmanometers mit einer Membran den Druck in einem Behälter mit einer hohen Genauigkeit zu messen.
  • Die Trennmembranen des Sensors werden durch die anliegenden Drücke ausgelenkt. Ein Übertragungsmedium, üblicherweise Silikonöl, überträgt den anstehenden Druck auf eine Halbleitermessbrücke, deren Differenzdruck ein abhängiges Ausgangssignal liefert und zu einem nomierten Strom- oder Spannungssignal weiterverarbeitet wird. Die Differenzdrucksensoren weisen für beide Druckseiten eine geschlossene Kammer mit beispielsweise je einer Membrane auf. Beide Membranen, ebenso wie alle mit dem Medium in Berührung kommenden Teile sind aus nicht rostendem Stahl hergestellt und gegen den Innenraum des Messelementes hermetisch dicht abgeschlossen. Dieser konstruktive Aufbau der Sensorelemente gestattet die direkte Differenzdruckmessung gasförmiger und flüssiger Medien. Die Umwandlung der physikalischen Größe Druck in eine elektrische Größe erfolgt über eine eingebaute Wheatstone'sche Brückenschaltung, welche aus vier Halbleiter-Widerständen gebildet ist.
  • Zu Auswertung des gewonnenen Messsignals kann im Weiteren das Manometergehäuse eine elektronische Messwerterfassung und ein elektrisches Anschlussgehäuse aufweisen. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die elektronische Messwerterfassung zusätzlich soweit erforderlich eventuelle Temperaturfehler kompensieren kann, um die Messgenauigkeit zu verbessern. Speziell bei der elektronischen Messwerterfassung wird die Membran mit einem Piezo-Element gekoppelt, jedoch können ebenso alternative Kopplungselemente Verwendung finden. Ferner besteht die Möglichkeit an Stelle einer elektrischen Kopplung eine mechanische Kopplung mit einem Zeigerelement vorzusehen, soweit dies von Kunden gewünscht wird. Eine solche Kopplung kann aus einer Ausführung bestehen, wie sie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Differenzdruckmanometers besteht in der kompakten Baugröße, der hohen Messgenauigkeit und der Steilheit der Membrankennlinie, welche durch die besondere Ausgestaltung der trapezförmigen Membran und der Verwendung eines Druckmittlers erzielt wird.
  • Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Zeichnungen nochmals erläutert.
  • Es zeigt
  • 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Referenzdruckmanometer nach der vorliegenden Erfindung,
  • 2 in zwei Seitenansichten das aus 1 bekannte Referenzdruckmanometer,
  • 3 in einer perspektivischen Ansicht das Referenzdruckmanometer ohne elektrische Anschlusseinheit und
  • 4 in einer geschnittenen Seitenansicht das Referenzdruckmanometer gemäß 3
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Referenzdruckmanometer 1, welches aus einem Druckmittler 2 mit Anschlussstücken 3, mit Sensorelement 4 und einem Gehäuse 5 mit Anschlussgehäuse 6 besteht.
  • Der Druckmittler 2 besteht hierbei aus einem Membrankörper 7 mit einer topfförmigen Wandung 10 und einer axial hervorstehenden Verlängerung 11, welche kopfseitig eine Membran 12 aufweist. Die Membran 12 ist mit der Stirnseite des Membrankörpers 7 verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt, sodass die erforderliche Dichtigkeit gewährleistet ist. Aus dieser perspektivischen Ansicht ist im Weiteren zu ersehen, dass die Membran 12 konzentrische Ringe aufweist, die durch die trapezförmige Struktur entstehen. Insgesamt ist die Membran 12 von Ihrem Randbereich 13 ausgehend zum Zentrum 14 hin leicht gewölbt ausgeführt, wobei gleichzeitig die konzentrischen Ringe 15 der trapezförmigen Membran 12 zum Zentrum 14 hin leicht ansteigend ausgebildet sind. Durch diese besondere Maßnahme wird eine besondere Steilheit der Kennlinie der Membran erzielt, um eine genaue Druckmessung vorzunehmen und hierbei gleichzeitig die Baugröße des Referenzdruckmanometers 1 aufgrund der kleineren Ausführung der Membran 12 zu gewährleistet.
  • Die axial hervorstehende Verlängerung 11 des Druckmittlers 2 ist in bekannter Weise mit dem topfförmigen Membrankörper 7 verbunden, wobei der Membrankörper 7 auf der der Membran 12 gegenüberliegenden Seite einen Gewindeanschluss aufweist, um Anschlussstücke 3 aufzunehmen. Ein erstes Anschlussstück 3a dient hierbei zur Verbindung des Membrankörpers 7 mit einem Sensorelement 4, während ein weiteres Anschlussstück 3b zum Anschluss eines Druckschlauches oder dergleichen eines nicht dargestellten Behälters vorgesehen ist. Das Anschlussstück 3b weist zu diesem Zweck eine deutlich reduzierte Anschlussverschraubung 16 auf. Diese kann jedoch je nach Verwendungszweck in der Größe und Ausführungsform variieren. Zwischen den Anschlussstücken 3a und 3b befindet sich das Sensorelement 4, beispielsweise ein Piezo-Element, welches die Bewegung der Membran 12 exakt erfasst und an eine Elektronik innerhalb des Gehäuses 5 weiterleitet. Dies erfolgt im Falle der Verwendung eines Piezo-Elementes in Form eines Spannungswertes. Es ist jedoch denkbar, dass Anstelle eines Piezo-Elementes andere alternative Sensorelemente 4 zum Einsatz kommen und mit einer entsprechenden Auswertung über eine Elektronik eine Messwerterfassung erfolgt. Um das Messergebnis elektrisch weiter verarbeiten zu können ist das Anschlussgehäuse 6 vorgesehen, und zwar mit einer PG-Verschraubung 17, welche in abdichtender Form den Anschluss von elektrischen Leitungen innerhalb des Anschlussgehäuses 6 ermöglicht. Aus dieser Darstellung des Referenzdruckmanometers 1 ist ersichtlich, wie klein und kompaktbauend ein solches Referenzdruckmanometer 1 ausgeführt werden kann. Durch die besondere Ausgestaltung des Referenzdruckmanometers 1 kann der Durchmesser der Membran 12 deutlich reduziert werden, sodass ein Einbau des Referenzdruckmanometers 1 auch in komplizierten Einbaulagen ermöglicht wird. Die Größe des Gehäuses 5 hängt hierbei im Wesentlichen von der Größe der Auswertelektronik ab und kann im Einzelfall je nach Art des verwendeten Sensorelementes 4 ebenfalls reduziert werden, sodass die Baugröße des Referenzdruckmanometers 1 eine weitere Reduzierung erfahren kann.
  • 2 zeigt in zwei Seitenansichten das aus 1 bereits bekannte Referenzdruckmanometer 1. Aus der links stehenden Ansicht mit Blick auf die Anschlussverschraubung 16 ist der rückwärtige Teil des Membrankörpers 7 ersichtlich, sowie das Gehäuse 5 mit Anschlussgehäuse 6 und der PG-Verschraubung 17. Aus der rechtsseitigen Darstellung ist demgegenüber die Anordnung des Membrankörpers 7 zu den Anschlusstücken 3a und 3b ersichtlicht, wobei der Membrankörper 7 auf seiner Stirnseite 18 die Membran 12 aufweist. Das Anschlussstück 3b ist mit der weiteren Anschlussverschraubung 16 ausgestattet und zwischen den beiden Anschlussstücken 3a und 3b ist das Sensorelement 4 angeordnet. Oberhalb des Sensorelementes 4 befindet sich das Gehäuse 5 mit dem Anschlussgehäuse 6.
  • 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Referenzdruckmanometer 1 ohne Anschlussgehäuse und PG-Verschraubung. Aus dieser Ansicht ist der Membrankörper 7 mit äußerer Wandung 10 ersichtlich, wobei auf der Stirnseite 18 ein Stutzen 19 aufgesetzt und verschweißt oder verlötet ist. Der Stutzen 19 ist im vorderen Bereich mit einem nicht ersichtlichen Gewinde versehen, sodass ein Anschlussstück 3a des Sensorelementes aufgeschraubt werden kann. Das Sensorelement 4 weist ein Anschlussstück 3b mit einer Mutter 20 auf, welche zur weiteren Verschraubung mit einer Rohrleitung dient. Auf das Sensorelement 4 kann im Weiteren das Gehäuse 5 mit Anschlussgehäuse 6 und PG-Verschraubung 17 aufgesetzt werden. In der vorliegenden Ansicht fehlen diese weiteren Komponenten des Referenzdruckmanometers 1. Aus dem Sensorelement 4 sind jedoch elektrische Leitungen 21 herausgeführt, die durch das Gehäuse 5 bis zum Anschlussgehäuse 6 fortgeführt werden, um das Signal in geeigneter Weise zu übertragen.
  • 4 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht das Referenzdruckmanometer 1 gemäß 3 mit Druckmittler 2. Aus dieser Ansicht ist erkennbar, dass der Membrankörper 7 mit seiner äußeren Wandung 10 ein Membranbett 22 besitzt, gegenüber dem die Membran 12 angeordnet ist. Vom Zentrum des Membranbettes 22 ausgehend ist ein Verbindungskanal 23 zu einem Stutzen 19 geführt, wobei der Stutzen 19 über eine Schweißnaht 24 mit der Wandung 10 verbunden ist. Im Inneren des Stutzens 19 ist eine Übergangsmuffe 25 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 23 und einem weiteren Verbindungskanal 26 herzustellen. Der Verbindungskanal 26 ist bis zu einer ersten Membran 27 des Sensorelementes 4 geführt, wobei sich der Verbindungskanal 26 endseitig trichterförmig in einen Endabschnitt 28 öffnet, der entsprechend der Größe der Membran 27 ausgebildet ist. Gegenüberliegend der Membran 27 ist ein Membranbett 29 angeordnet, sodass zwischen Membran 27 und Membranbett 29 ein Druckraum 30 ausgebildet ist. Dieser Druckraum 30 steht über einen weiteren Verbindungskanal 31 unmittelbar mit dem Piezokristall 32 in Wirkverbindung. Des Weiteren ist der Piezokristall 32 über einen Verbindungskanal 33 mit einem Druckraum 34 verbunden, welcher durch ein Membranbett 35 und eine Membran 36 gebildet wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 36 ist ebenfalls eine trichterförmige Erweiterung 37 ausgebildet, welche über einen Verbindungskanal 38 zu einem Anschlussstutzen 39 geführt ist. Der Anschlussstutzen 39 dient zum Anschluss einer Rohrleitung, welche beispielsweise unmittelbar zu dem Behälter führt, dessen Druck gemessen werden soll. Die Gestaltung des Sensorelementes 4 erfolgt insoweit nahezu symmetrisch zu dem Piezokristall 32, wobei das Sensorelement 4 über zwei Verbindungsleitungen 40 mit dem nicht dargestellten Anschlussgehäuse 6 verbunden ist, sodass die gemessene Spannung nach außen geführt werden kann. Das Sensorelement 4 wird hierbei mit Hilfe einer Überwurfmutter 41 einerseits mit dem Anschlussstutzen 19 verbunden und mit Hilfe einer zweiten Überwurfmutter 20 besteht die Möglichkeit eine Verbindung mit der Rohrleitung herzustellen. Über einen zylindrischen Aufsatz 42 besteht die Möglichkeit ein Gehäuse 5 mit Anschlussgehäuse 6 aufzusetzen, damit eine elektrische Kontaktierung ermöglicht wird.
  • Der Verbindungskanal 23 des Membrankörpers 7 weist im Weiteren einen Stichkanal 43 auf, welcher in eine Gewindebohrung 44 mündet. Der Stichkanal 43 dient zum Befüllen des Verbindungskanals 23 und kann durch einen Stopfen verschlossen werden. Dieser Stopfen wird in die Gewindebohrung 44 zum Verschließen eingedreht. Die gezeigte Ausführungsform ist als Beispiel anzusehen. Selbstverständlich können andere bekannte Messsysteme mit dem Druckmittler 2 eingesetzt werden.
  • 4 zeigt insofern den schematischen Aufbau des gesamten Referenzdruckmanometers 1, bestehend aus dem Druckmittler 2 mit Membranbett 22 und Membran 12 sowie einem Verbindungskanal 23, um eine Wirkverbindung zu dem Sensorelement 4 herzustellen. Ebenso ist der Aufbau des Sensorelementes 4 dargestellt, und zwar durch einen Piezokristall 32 und zwei Membranen 26, 36, welche gegenüberliegend zu einem Membranbett 29, 35 angeordnet sind. Anstelle eines einzelnen Piezokristalls 32 kann eine Wheatstone'sche Brückenschaltung mit zumindest zwei Piezokristallen 32 vorgesehen werden.
  • Eine Druckbeaufschlagung der Membran 27 erfolgt durch das Übertragungsmedium des Verbindungskanals 23, während eine Druckbeaufschlagung der Membran 36 von außen durch das in dem Behälter befindlichen Medium erfolgt. Dadurch, dass die beiden Druckräume 30, 34 unmittelbar in Wirkverbindung mit dem Piezokristall 32 stehen, wird durch dessen Beeinflussung eine Spannung erzeugt, die mit Hilfe der elektrischen Leitungen 40 zur weiteren Signalverarbeitung abgegriffen werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Referenzdruckmanometer
    2
    Druckmittler
    3
    Anschlussstück
    3a
    Anschlussstück
    3b
    Anschlussstück
    4
    Sensorelement
    5
    Gehäuse
    6
    Anschlussgehäuse
    7
    Membrankörper
    10
    Wandung
    11
    Anschlussstück
    12
    Membran
    13
    Randbereich
    14
    Zentrum
    15
    Ringe
    16
    Anschlussverschraubung
    17
    Verschraubung
    18
    Stirnseite
    19
    Stutzen
    20
    Mutter
    21
    Leitung
    22
    Membranbett
    23
    Verbindungskanal
    24
    Schweißnaht
    25
    Übergangsmuffe
    26
    Verbindungskanal
    27
    Membran
    28
    Endabschnitt
    29
    Membranbett
    30
    Druckraum
    31
    Verbindungskanal
    32
    Piezokristall
    33
    Verbindungskanal
    34
    Druckraum
    35
    Membranbett
    36
    Membran
    37
    Erweiterung
    38
    Verbindungskanal
    39
    Anschlussstutzen
    40
    Verbindungsleitung
    41
    Überwurfmutter
    42
    Aufsatz
    43
    Stichkanal
    44
    Gewindebohrung

Claims (10)

  1. Referenzdruckmanometer (1) zur Messung des Druckes eines Behälters, umfassend zumindest ein Manometergehäuse mit einer Membran (12) und einem Sensorelement (4), wobei die Membranaußenseite freiliegend mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Atmosphärendrucks ein Druckmittler (2) mit einer Membran (12) und einem gegenüberliegenden Membranbett (22) vorgesehen ist und der hinter der Membran (12) liegende Druckraum mit dem Sensorelement (4) in Wirkverbindung steht.
  2. Referenzdruckmanometer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung vom Membranbett (22) ausgehend über einen Verbindungskanal (23) zum Sensorelement (4) führt, wobei eine Kopplung durch ein Übertragungsmedium erfolgt, welches bis zu einer Membran (27) des Sensorelementes (4) geführt ist.
  3. Referenzdruckmanometer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (12) des Druckmittlers (2) eine Nennweite von 20 mm bis 50 mm aufweist.
  4. Referenzdruckmanometer (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckbereich von 25 bis 400 mbar mit einer Membrangröße erfassbar ist.
  5. Referenzdruckmanometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter nach oben offen ist oder oberhalb des Messstoffes ein Luftpolster angeordnet ist.
  6. Referenzdruckmanometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (12) eine trapezförmige Struktur koaxial zum Zentrum (14) aufweist, und/oder dass die trapezförmige Struktur in derart geformt ist, dass die Membran (12) zum Zentrum (14) hin gewölbt ist und einzelne annähernd parallel zur Membranebene verlaufene Membranabschnitte zum Zentrum (14) hin ansteigen.
  7. Referenzdruckmanometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (4) ein Piezo-Element (32) mit zwei Trennmembranen (27, 36) aufweist, welche mechanisch gekoppelt sind und eine Trennung vom Übertragungsmedium einerseits und vom Messstoff andererseits vornehmen, wobei das Kopplungselement das Piezo-Element (32) beaufschlagt, und/oder dass das Sensorelement (4) zwei Piezo-Elemente (32) aufweist, wobei ein erstes Piezo-Element durch das Übertragungsmedium des Druckraumes beaufschlagbar ist und ein zweites Piezo-Element durch den Messstoff des Behälters.
  8. Referenzdruckmanometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Piezo-Elemente durch jeweils eine Trennmembran vom Übertragungsmedium und dem Messstoff getrennt sind.
  9. Referenzdruckmanometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die weitere Messwerterfassung der Spannungswerte des einzelnen Piezo-Elementes (32) oder der Differenzwert der beiden Piezo-Elemente vorgesehen ist.
  10. Referenzdruckmanometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Manometergehäuse eine elektronische Messwerterfassung und ein elektrisches Anschlussgehäuse (8) aufweist.
DE201210019337 2012-10-02 2012-10-02 Referenzdruckmanometer Withdrawn DE102012019337A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210019337 DE102012019337A1 (de) 2012-10-02 2012-10-02 Referenzdruckmanometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210019337 DE102012019337A1 (de) 2012-10-02 2012-10-02 Referenzdruckmanometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012019337A1 true DE102012019337A1 (de) 2014-04-03

Family

ID=50276091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210019337 Withdrawn DE102012019337A1 (de) 2012-10-02 2012-10-02 Referenzdruckmanometer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012019337A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111044208A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 电子科技大学 一种高静压低差压的光纤差压传感系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111044208A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 电子科技大学 一种高静压低差压的光纤差压传感系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1128172B1 (de) Drucksensor
EP1618362A1 (de) Druckaufnehmer mit temperaturkompensation
DE10135568A1 (de) Drucksensor
DE102006057828A1 (de) Differenzdruckmeßaufnehmer
DE102006033467B4 (de) Druckerfassungsvorrichtung
DE102008040557B4 (de) Druckmessgerät
EP1167938A2 (de) Druckmessvorrichtung
DE102015113237A1 (de) Temperaturmessgerät zur Messung der Temperatur eines in einem Behälter befindlichen Mediums
DE102012201018A1 (de) Messgerät mit am Gehäuse vorgesehenen Luftdurchgang
DE102006040325A1 (de) Vorrichtung zur Überwachung der Dichtigkeit von Fügestellen bei einem Druckmessgerät
DE102012103585A1 (de) Druckmessaufnehmer
DE10392824B4 (de) Preiswerter kapazitiver in sich geschlossener Druckgeber
EP2435810A1 (de) Steuergerät mit drucksensor
EP1425563B1 (de) Druckmessgerät
DE102011111558B4 (de) Trockener Messwertaufnehmer
DE102012019337A1 (de) Referenzdruckmanometer
EP1939600B1 (de) Druckmessaufnehmer
EP2543979A2 (de) Druckmessumformer
EP3309528B1 (de) Tubusdruckmittler
DE102018100716B3 (de) Druckmessgerät
DE102011017265A1 (de) Referenzdruckmanometer
DE102018007704A1 (de) Manometer mit Messsystemen
DE102016207826A1 (de) Messgerät für die Prozess- und Automatisierungstechnik
EP3232174A1 (de) Drucksensor
DE4338427A1 (de) Meß- und Anzeigeinstrument mit Schalteinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R139 Application of addition to

Ref document number: 102011017265

Country of ref document: DE

R120 Application withdrawn or ip right abandoned