DE102013114740A1 - Method for pressure measurement with a tube diaphragm seal and tube sealer for vacuum applications - Google Patents

Method for pressure measurement with a tube diaphragm seal and tube sealer for vacuum applications Download PDF

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    • G01L19/00—Details 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
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Abstract

Ein Verfahren zum Messen eines Drucks eines Mediums in einer Rohrleitung unterhalb von 100 mbar, bei Temperaturen oberhalb von 370 K mit einem Rohrdruckmittler mit einer Rohrmembran, wobei die Rohrmembran von einer Ringkammer umgeben ist, die mit einem Druckmesswandler kommuniziert, wobei die Ringkammer mit einer Menge an Übertragungsflüssigkeit gefüllt ist, welche eine Auslenkung der Rohrmembran in der Weise bewirkt, dass diese bei allen Betriebstemperaturen oberhalb von 300 K einen Querschnitt aufweist, dessen winkelabhängiger Radius R(φ) beschrieben werden kann als R(φ) = R0 + ΣNi=2 ai(T)·cos(i·φ),wobei der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit im Arbeitsbereich des Druckmittlers den Druck in der Rohrleitung übersteigt, und wobei der Druck in der Ringkammer für alle Temperaturen im Arbeitsbereich des Druckmittlers größer ist als der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit.A method of measuring a pressure of a medium in a pipeline below 100 mbar, at temperatures above 370 K, with a tube seal having a tube membrane, the tube membrane being surrounded by an annular chamber communicating with a pressure transducer, the annular chamber containing an amount is filled with transfer fluid, which causes a deflection of the tube membrane in such a way that it has a cross section at all operating temperatures above 300 K, whose angle-dependent radius R (φ) can be described as R (φ) = R0 + ΣNi = 2 ai (T) · cos (i · φ), wherein the vapor pressure of the transfer fluid in the working range of the pressure transmitter exceeds the pressure in the pipe, and wherein the pressure in the annular chamber for all temperatures in the working range of the pressure transmitter is greater than the vapor pressure of the transmission fluid.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckmessung mit einem Rohrdruckmittler, insbesondere zur Druckmessung bei so genannten Vakuumprozessen, beispielsweise bei Drücken von weniger als 100 mbar, bei erhöhter Temperatur. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Rohrdruckmittler für Druckmessungen in Vakuumprozessen. Rohrdruckmittler dienen im Allgemeinen dazu, einen Prozessdruck, der in einer Rohrleitung herrscht mittels einer Übertragungsflüssigkeit zu einem Druckmessaufnehmer zu übertragen. Auf diese Weise wird der Druckmessaufnehmer beispielsweise vor abrasiven oder korrosiven Medien oder einer hohen Medientemperatur geschützt. Rohrdruckmittler sind beispielsweise in EP 0 629 846 B1 , EP 0 242 813 A2 , DE 203 13 930 U1 und DE 74 33 978 U1 beschrieben. Dabei ist es grundsätzlich erstrebenswert, dass eine Rohrmembran des Druckmittlers einen Druck eines Prozessmediums möglichst wenig verfälscht, der durch die Rohrmembran auf eine Druckmittlerflüssigkeit zu übertragen ist. Daher gibt es ein Bestreben, Rohrmembranen möglichst weich zu gestalten. Dies kann aber gerade bei Vakuumprozessen und hohen Prozesstemperaturen zu Problemen führen, wenn nämlich der Dampfdruck einer Druckmittlerflüssigkeit den Druck in einer Ringkammer des Druckmittlers, welche durch die Rohrmembranen begrenzt wird, übersteigt. In einer solchen Situation kann die Druckmittlerflüssigkeit ausgasen, wodurch sich die Übertragungsfunktion des Druckmittlers irreversibel verändern kann.The present invention relates to a method for pressure measurement with a tube seal, in particular for pressure measurement in so-called vacuum processes, for example at pressures of less than 100 mbar, at elevated temperature. Furthermore, the invention relates to a pipe diaphragm seal for pressure measurements in vacuum processes. Pipe seals generally serve to transfer a process pressure prevailing in a pipeline by means of a transfer fluid to a pressure transducer. In this way, the pressure transducer is protected, for example, from abrasive or corrosive media or a high fluid temperature. Pipe diaphragm seals are for example in EP 0 629 846 B1 . EP 0 242 813 A2 . DE 203 13 930 U1 and DE 74 33 978 U1 described. It is fundamentally desirable that a tube membrane of the pressure transmitter falsifies the pressure of a process medium as little as possible, which is to be transmitted through the tube membrane to a diaphragm seal liquid. Therefore, there is an effort to make tube membranes as soft as possible. However, this can lead to problems especially in vacuum processes and high process temperatures, namely, if the vapor pressure of a diaphragm seal fluid exceeds the pressure in an annular chamber of the diaphragm seal, which is limited by the tube membranes. In such a situation, the diaphragm seal can outgas, whereby the transfer function of the diaphragm seal can change irreversibly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren anzugeben, welches die Druckmessung in Vakuumsprozessen bei hohen Temperaturen ermöglicht, und einen Rohrdruckmittler dafür bereitzustellen.The present invention has for its object to provide a method which allows the pressure measurement in vacuum processes at high temperatures, and to provide a Rohrdruckmittler for it.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und den Rohrdruckmittler gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 8.The object is achieved by the method according to the independent claim 1 and the pipe diaphragm seal according to the independent claim. 8

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen eines Drucks eines Mediums in einer Rohrleitung unterhalb von 100 mbar, insbesondere unterhalb 50 mbar, bei Temperaturen oberhalb von 370 K, insbesondere oberhalb von 400 K, wobei ein Abschnitt der Rohrleitung einen Rohrdruckmittler umfasst, wobei der Rohrdruckmittler eine Rohrmembran aufweist, die in einem Gleichgewichtszustand eine zylindrische Form aufweist, wobei die Rohrmembran von einer Ringkammer umgeben ist, wobei die Ringkammer über einen hydraulischen Pfad mit einem Druckmesswandler kommuniziert, um ein Sensorelement des Druckmesswandlers mit einem in der Ringkammer herrschenden Druck zu beaufschlagen, wobei die Ringkammer und der hydraulische Pfad mit einer Übertragungsflüssigkeit gefüllt sind, welche die Rohrmembran mit einem Druck beaufschlagt, der eine Auslenkung der Rohrmembran bewirkt, dass diese bei der halben Rohrlänge bei allen Betriebstemperaturen oberhalb von 300 K einen Querschnitt aufweist, dessen winkelabhängiger Radius R(φ) beschrieben werden kann als R(φ) = R0 + Σ N / i=2ai(T)·cos(i·φ – δi), wobei die ai(T) temperaturabhängige Koeffizienten und die δi Phasenwinkel sind, wobei der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit im Arbeitsbereich des Druckmittlers den Druck in der Rohrleitung übersteigt, und wobei der Druck in der Ringkammer für alle Temperaturen im Arbeitsbereich des Druckmittlers größer ist als der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit.The method according to the invention for measuring a pressure of a medium in a pipeline below 100 mbar, in particular below 50 mbar, at temperatures above 370 K, in particular above 400 K, wherein a section of the pipeline comprises a pipe diaphragm seal, wherein the pipe diaphragm seal has a tube membrane which has a cylindrical shape in an equilibrium state, wherein the tube membrane is surrounded by an annular chamber, wherein the annular chamber communicates via a hydraulic path with a pressure transducer to act on a sensor element of the pressure transducer with a pressure prevailing in the annular chamber, the annular chamber and the hydraulic path are filled with a transfer fluid, which pressurizes the tube membrane, which causes a deflection of the tube membrane that this at half the tube length at all operating temperatures above 300 K has a cross-section whose angle-dependent Radius R (φ) can be described as R (φ) = R 0 + Σ N / i = 2a i (T) * cos (i * φ -δ i ), wherein the a i (T) are temperature-dependent coefficients and the δ i phase angle, wherein the vapor pressure of the transfer fluid in the working range of the pressure transmitter exceeds the pressure in the pipeline, and wherein the pressure in the annular chamber for all temperatures in the working range of the pressure transmitter is greater than that Vapor pressure of the transfer fluid.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Druck p in der Ringkammer bei konstantem Druck in der Rohrleitung eine Temperaturabhängigkeit auf, für die gilt |(p(T) – p(300 K))/p(T)| < 0,15 insbesondere < 0,1, für 300 K < T < 470 K.In a development of the invention, the pressure p in the annular chamber has a temperature dependence at constant pressure in the pipeline, for which | (p (T) -p (300 K)) / p (T) | <0.15, in particular <0.1, for 300 K <T <470 K.

In einer Weiterbildung der Erfindung gilt für mindestens ein ai(T): ai(T)/R0 < 0,2 insbesondere ai(T)/R0 < 0,1, für T = 300 K.In one development of the invention, for at least one a i (T): a i (T) / R 0 <0.2, in particular a i (T) / R 0 <0.1, for T = 300 K.

In einer Weiterbildung der Erfindung gilt für mindestens ein ai(T): ai(T)/R0 > 0,05 insbesondere ai(T)/R0 > 0,1, für T = 300 K.In one development of the invention, for at least one a i (T): a i (T) / R 0 > 0.05, in particular a i (T) / R 0 > 0.1, for T = 300 K.

In einer Weiterbildung der Erfindung gilt: wobei N = 2, 3 oder 4, insbesondere N = 2.In a development of the invention, where N = 2, 3 or 4, in particular N = 2.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Druck in der Ringkammer für T > 300 K unabhängig vom Druck in der Rohrleitung nicht weniger als 50 mbar, insbesondere nicht weniger als 80 mbar und bevorzugt nicht weniger als 100 mbar.In one embodiment of the invention, the pressure in the annular chamber for T> 300 K, regardless of the pressure in the pipeline not less than 50 mbar, in particular not less than 80 mbar and preferably not less than 100 mbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Druck in der Ringkammer für T > 300 K aufgrund der Auslenkung der Rohrmembran um eine Druckdifferenz Δp größer als der Druck in der Rohrleitung wobei für 300 K < T < 470 K die Druckdifferenz nicht mehr als 200 mbar, insbesondere nicht mehr als 150 mbar und bevorzugt nicht weniger als 120 mbar beträgt.In a further development of the invention, the pressure in the annular chamber for T> 300 K due to the deflection of the tube membrane by a pressure difference Δp greater than the pressure in the pipeline for 300 K <T <470 K, the pressure difference not more than 200 mbar, in particular not more than 150 mbar and preferably not less than 120 mbar.

Der erfindunggemäße Rohrdruckmittler, umfasst: eine Rohrmembran, die in einem Gleichgewichtszustand eine zylindrische Form aufweist; und ein Trägerrohr, wobei die Röhrmembran in dem Trägerrohr angeordnet und mit dem Trägerrohr an beiden Enden druckdicht verbunden ist wobei die Rohrmembran zwischen der Rohrmembran und dem Trägerrohr gebildeten Ringkammer umgeben ist, wobei die Ringkammer einen Anschluss für einen hydraulischen Pfad zum Kommunizieren mit einem Druckmesswandler aufweist, wobei die Ringkammer und der hydraulische Pfad mit einer Menge Übertragungsflüssigkeit gefüllt sind, welche eine Auslenkung der Rohrmembran bewirkt, wobei die Rohrmembran bei der halben Rohrlänge I/2 bei allen Betriebstemperaturen oberhalb von 300 K einen Querschnitt aufweist, dessen winkelabhängiger Radius R(φ) beschrieben werden kann als R(φ) = R0 + Σ N / i=2ai(T)·cos(i·φ), wobei die ai(T) temperaturabhängige Koeffizienten und die δi Phasenwinkel sind, und wobei der Druck in der Ringkammer für alle Temperaturen in einem Arbeitsbereich des Druckmittlers, der insbesondere mit 300 K < T < 470 K umfasst, größer ist als der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit.The pipe diaphragm seal of the present invention comprises: a pipe diaphragm having a cylindrical shape in an equilibrium state; and a support tube, wherein the tubular membrane is disposed in the support tube and pressure-tightly connected to the support tube at both ends wherein the tube membrane between the tube membrane and the support tube formed annular chamber is surrounded, wherein the annular chamber has a connection for a hydraulic path for communicating with a Pressure transducer having the annular chamber and the hydraulic path are filled with a quantity of transfer fluid, which causes a deflection of the tube membrane, the tube membrane at half the tube length 1/2 of all operating temperatures above 300 K has a cross-section whose angle-dependent radius R (FIG. φ) can be described as R (φ) = R 0 + Σ N / i = 2a i (T) * cos (i * φ), wherein the a i (T) are temperature-dependent coefficients and the δ i phase angles, and wherein the pressure in the annular chamber for all temperatures in a working range of the pressure transmitter, which in particular with 300 K <T <470 K, is greater than the vapor pressure of transmission fluid.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Druck p in der Ringkammer bei konstantem Druck in der Rohrleitung eine Temperaturabhängigkeit auf für die gilt |(p(T) – p(300 K))/p(T)| < 0,15 insbesondere < 0,1, für 300 K < T < 470 K.In a development of the invention, the pressure p in the annular chamber at constant pressure in the pipeline has a temperature dependence for which | (p (T) -p (300 K)) / p (T) | <0.15, in particular <0.1, for 300 K <T <470 K.

In einer Weiterbildung der Erfindung gilt für mindestens ein ai(T): ai(T)/R0 < 0,2 insbesondere ai(T)/R0 < 0,1, für T = 300 K.In one development of the invention, for at least one a i (T): a i (T) / R 0 <0.2, in particular a i (T) / R 0 <0.1, for T = 300 K.

In einer Weiterbildung der Erfindung gilt für mindestens ein ai(T): ai(T)/R0 > 0,05 insbesondere ai(T)/R0 > 0,1 für T = 300 K.In one development of the invention, for at least one a i (T): a i (T) / R 0 > 0.05, in particular a i (T) / R 0 > 0.1 for T = 300 K.

In einer Weiterbildung der Erfindung gilt N = 2, 3 oder 4, insbesondere N = 2.In a development of the invention, N = 2, 3 or 4, in particular N = 2.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Druck in der Ringkammer für T > 300 K unabhängig vom Druck in der Rohrleitung nicht weniger als 50 mbar, insbesondere nicht weniger als 80 mbar und bevorzugt nicht weniger als 100 mbar.In one embodiment of the invention, the pressure in the annular chamber for T> 300 K, regardless of the pressure in the pipeline not less than 50 mbar, in particular not less than 80 mbar and preferably not less than 100 mbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Druck in der Ringkammer für T > 300 K aufgrund der Auslenkung der Rohrmembran um eine Druckdifferenz Δp größer ist als der Druck in der Rohrleitung, wobei für 300 K < T < 470 K die Druckdifferenz nicht mehr als 200 mbar, insbesondere nicht mehr als 150 mbar und bevorzugt nicht mehr als 120 mbar beträgt.In one development of the invention, the pressure in the annular chamber for T> 300 K is greater than the pressure in the pipeline due to the deflection of the tube membrane by a pressure difference Ap, where for 300 K <T <470 K, the pressure difference is not more than 200 mbar , in particular not more than 150 mbar and preferably not more than 120 mbar.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Rohrdruckmittlern liegt die Überlegung zu Grunde, dass für eine Druckmessung mit einem Druckmittler es nicht darauf ankommt, dass die durch eine Auslenkung der Rohrmembran verursachte Druckdifferenz einen absolut niedrigen Wert aufweist, sondern nur darauf, dass diese Druckdifferenz sich über den Arbeitsbereich des Druckmittlers nur gering und insbesondere monoton verändert. Die Auslenkung einer zylindrischen Rohrmembran durch eine Druckbeaufschlagung von der Außenseite der Rohrmembran her in einem solchen Maße, dass die Rohrmembran die anspruchsgemäße Verformung aufweist bewirkt gerade eine solche Druckdifferenz, die dann über den Arbeitsbereich eines Rohrdruckmittlers nur um einige wenige Prozent variiert. Gleichzeitig ist die Druckdifferenz so, dass der durch diese Druckdifferenz verursachte minimale absolute Druck in der Ringkammer um die Rohrmembran stets oberhalb des Dampfdrucks der gängigen Übertragungsflüssigkeiten liegt, insbesondere auch bei erhöhten Temperaturen innerhalb des Arbeitsbereiches. Damit ist ein ausgasen der Übertragungsflüssigkeit, welches zur Zerstörung des Rohrdruckmittlers, bzw. zur Verfälschung der Druckmessung führen würde zuverlässig verhindert.The method according to the invention and the pipe diaphragm seal according to the invention are based on the consideration that it is not important for a pressure measurement with a pressure transmitter that the pressure difference caused by a deflection of the pipe membrane has an absolutely low value, but only that this pressure difference is higher than the pressure difference Working range of the diaphragm seal only low and especially monotonously changed. The deflection of a cylindrical tube membrane by pressurization from the outside of the tube membrane forth to such an extent that the tube membrane has the claimed deformation just causes such a pressure difference, which then varies over the working range of a pipe diaphragm seal only by a few percent. At the same time, the pressure difference is such that the minimum absolute pressure in the annular chamber around the pipe membrane caused by this pressure difference is always above the vapor pressure of the common transfer liquids, especially at elevated temperatures within the working range. This is an outgassing of the transmission fluid, which would lead to the destruction of the tube pressure mediator, or for the falsification of the pressure measurement reliably prevented.

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

1: eine Rohrmembranen eines erfindungsgemäßen Rohrdruckmittlers; und 1 : a pipe membrane of a pipe diaphragm seal according to the invention; and

2: einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rohrdruckmittler. 2 : A longitudinal section through a pipe diaphragm seal according to the invention.

Die in 1 dargestellte Rohrmembran eins eines erfindungsgemäßen Rohrdruckmittlers weist einen Membrankörper 10 auf, wobei der Membrankörper beispielsweise eine Länge in Strömungsrichtung, welche der X-Achse im Koordinatensystem entspricht, von etwa 120 mm aufweist, und wobei Durchmesser des Membrankörpers zehn bei einer zylindrischen Gestalt in der Gleichgewichtslage etwa einen Zoll, also ca. 25 mm beträgt. Der Membrankörper weist insbesondere Edelstahl auf, beispielsweise von der Legierung 1.44 35, wobei die Materialstärke etwa 50 μm bis 100 μm beträgt. Die Rohrmembran 1 weist unter Druckbeaufschlagung von der Außenseite her in einer mittleren Ebene, die senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft und im Koordinatensystem der Y-Z-Ebene entspricht, ein Verformungsmuster auf, dessen Modulation beispielsweise mit cos(4φ) beschrieben werden kann. Dieses Muster weist Wölbungen 12 und Einbuchtungen 14 auf, welche mit einer Verringerung der Querschnittsfläche der Rohrmembran eins in der mittleren Ebene einhergehen. Diese Querschnittsflächenveränderung führt, integriert über die Länge der Rohrmembran zu einem veränderlichen Volumen, dessen Nutzen nun im Zusammenhang mit 2 diskutiert wird.In the 1 illustrated tube membrane one of a tube pressure transmitter according to the invention has a membrane body 10 wherein the membrane body, for example, a length in the flow direction, which corresponds to the X-axis in the coordinate system, of about 120 mm, and wherein diameter of the membrane body ten in a cylindrical shape in the equilibrium position about one inch, ie about 25 mm. The membrane body has in particular stainless steel, for example of the alloy 1.44 35, wherein the material thickness is about 50 microns to 100 microns. The tube membrane 1 has under pressure from the outside in a central plane which is perpendicular to the flow direction and corresponds in the coordinate system of the YZ plane, a deformation pattern whose modulation can be described, for example, with cos (4φ). This pattern has vaults 12 and indentations 14 which is associated with a reduction in the cross-sectional area of the tube membrane one in the middle plane. This cross-sectional area change, integrated over the length of the tube membrane, results in a variable volume whose utility is now associated with 2 is discussed.

Der in 2 dargestellte Rohrdruckmittler 100 umfasst einen Membrankörper 110 aus Edelstahl mit einer Wandstärke von beispielsweise 50 bis 100 μm und ein Trägerrohr 120, wobei der Membrankörper 110 an beiden Stirnseiten durch Löten oder Schweißen entlang von ringförmig umlaufenden Fügestellen 116 mit dem Trägerrohr 120 gefügt ist, wodurch zwischen dem Membrankörper zehn und dem Trägerrohr 120 eine Ringkammer 124 gebildet ist, welche die Rohrmembran umgibt. Der in 2 dargestellte Längsschnitt ist in einer solchen Ebene gewählt, der die Rohrmembran eine Einbuchtung 114 aufweist. Wie zuvor erwähnt führt die Auslenkung der Rohrmembran mit Einbuchtungen und Wölbungen zu einem reduzierten von der Rohrmembran umschlossenen Volumen, was im Umkehrschluss bedeutet, dass das Volumen der Ringkammer 124 mit zunehmender Auslenkung der Rohrmembran 110 zunimmt, so dass die Ringkammer 124 einen durch Temperaturschwankungen verursachten Volumenhub der Übertragungsflüssigkeit ohne größere Druckschwankungen aufnehmen kann. Der beschriebene Rohrdruckmittler 100 weist beispielsweise ein Arbeitsvolumen von einigen 1000 μl auf, wobei der Innendruck der Ringkammer bei Raumtemperatur aufgrund der Auslenkung der Rohrmembranen um eine Druckdifferenz von etwa 100 mbar erhöht wird, und wobei die Druckdifferenz bei 470 K nicht mehr als etwa 120 mbar beträgt. Der in der Ringkammer 124 herrschende Druck kann über eine Anschlussöffnung 126 mittels eines hydraulischen Pfades abgegriffen und einem Druckmessaufnehmer zugeführt werden.The in 2 illustrated pipe seal 100 comprises a membrane body 110 made of stainless steel with a wall thickness of for example 50 to 100 microns and a support tube 120 , wherein the membrane body 110 on both faces by soldering or welding along annular circumferential joints 116 with the carrier tube 120 is joined, whereby between the membrane body ten and the support tube 120 an annular chamber 124 is formed, which surrounds the tube membrane. The in 2 shown longitudinal section is selected in such a plane, the pipe membrane a recess 114 having. As mentioned above, the deflection of the tube membrane with indentations and bulges leads to a reduced volume enclosed by the tube membrane, which in turn means that the volume of the annular chamber 124 with increasing deflection of the tube membrane 110 increases, so that the annular chamber 124 can absorb a caused by temperature fluctuations volume stroke of the transfer fluid without major pressure fluctuations. The described pipe diaphragm seal 100 For example, has a working volume of several 1000 ul, wherein the internal pressure of the annular chamber is increased at room temperature due to the deflection of the tube membranes by a pressure difference of about 100 mbar, and wherein the pressure difference at 470 K is not more than about 120 mbar. The one in the ring chamber 124 prevailing pressure can be via a connection opening 126 tapped by means of a hydraulic path and fed to a pressure transducer.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass der Rohrdruckmittler 100 Prozessanschlussaufweist, mit denen er in eine Rohrleitung eingebaut werden kann, im Ausführungsbeispiel in 2 sind diese Prozessanschlüsse als Flansche 122 realisiert, grundsätzlich sind aber beliebige andere Prozessanschlüsse möglich, da diese keine Auswirkungen auf die Erfindung haben.For completeness, it should be mentioned that the pipe diaphragm seal 100 Process connection has, with which it can be installed in a pipeline, in the embodiment in 2 are these process connections as flanges 122 realized, but in principle any other process connections are possible because they have no effect on the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0629846 B1 [0001] EP 0629846 B1 [0001]
  • EP 0242813 A2 [0001] EP 0242813 A2 [0001]
  • DE 20313930 U1 [0001] DE 20313930 U1 [0001]
  • DE 7433978 U1 [0001] DE 7433978 U1 [0001]

Claims (14)

Verfahren zum Messen eines Drucks eines Mediums in einer Rohrleitung unterhalb von 100 mbar, insbesondere unterhalb 50 mbar, bei Temperaturen oberhalb von 370 K, insbesondere oberhalb von 400 K, wobei ein Abschnitt der Rohrleitung einen Rohrdruckmittler umfasst, wobei der Rohrdruckmittler eine Rohrmembran aufweist, die in einem Gleichgewichtszustand eine zylindrische Form aufweist, wobei die Rohrmembran von einer Ringkammer umgeben ist, wobei die Ringkammer über einen hydraulischen Pfad mit einem Druckmesswandler kommuniziert, um ein Sensorelement des Druckmesswandlers mit einem in der Ringkammer herrschenden Druck zu beaufschlagen, wobei die Ringkammer und der hydraulische Pfad mit einer Menge an Übertragungsflüssigkeit gefüllt sind, welche eine Auslenkung der Rohrmembran in der Weise bewirkt, dass diese bei der halben Rohrlänge bei allen Betriebstemperaturen oberhalb von 300 K einen Querschnitt aufweist, dessen winkelabhängiger Radius R(φ) beschrieben werden kann als R(φ) = R0 + Σ N / i=2ai(T)·cos(i·φ), wobei die ai(T) temperaturabhängige Koeffizienten und die δi Phasenwinkel sind, wobei der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit im Arbeitsbereich des Druckmittlers den Druck in der Rohrleitung übersteigt, und wobei der Druck in der Ringkammer für alle Temperaturen im Arbeitsbereich des Druckmittlers größer ist als der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit.Method for measuring a pressure of a medium in a pipeline below 100 mbar, in particular below 50 mbar, at temperatures above 370 K, in particular above 400 K, wherein a section of the pipeline comprises a pipe diaphragm seal, wherein the pipe diaphragm seal has a tube membrane, the in a state of equilibrium having a cylindrical shape, wherein the tube membrane is surrounded by an annular chamber, wherein the annular chamber communicates via a hydraulic path with a pressure transducer to act on a sensor element of the pressure transducer with a prevailing pressure in the annular chamber, wherein the annular chamber and the hydraulic Path are filled with a quantity of transmission fluid, which causes a deflection of the tube membrane in such a way that at half the tube length at all operating temperatures above 300 K has a cross section whose angle-dependent radius R (φ) can be described as R (φ) = R 0 + Σ N / i = 2a i (T) * cos (i * φ), wherein the a i (T) are temperature-dependent coefficients and the δ i phase angle, wherein the vapor pressure of the transfer fluid in the working range of the pressure transmitter exceeds the pressure in the pipeline, and wherein the pressure in the annular chamber for all temperatures in the working range of the pressure transmitter is greater than that Vapor pressure of the transfer fluid. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Druck p in der Ringkammer bei konstantem Druck in der Rohrleitung eine Temperaturabhängigkeit aufweist für die gilt |(p(T) – p(300 K))/p(T)| < 0,15 insbesondere < 0,1, für 300 K < T < 470 K.The method of claim 1, wherein the pressure p in the annular chamber at constant pressure in the pipeline has a temperature dependence for which | (p (T) -p (300 K)) / p (T) | <0.15, in particular <0.1, for 300 K <T <470 K. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für mindestens ein ai(T), gilt: ai(T)/R0 < 0,2 insbesondere ai(T)/R0 < 0,1, für T = 300 K.Method according to claim 1 or 2, wherein for at least one a i (T), the following applies: a i (T) / R 0 <0.2, in particular a i (T) / R 0 <0.1, for T = 300 K. , Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei für mindestens ein ai(T), gilt: ai(T)/R0 > 0,05 für T = 300 K.The method of claim 1, 2 or 3, wherein for at least one a i (T), the following applies: a i (T) / R 0 > 0.05 for T = 300 K. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei N = 2, 3 oder 4, insbesondere gilt N = 2.Method according to one of the preceding claims, wherein N = 2, 3 or 4, in particular N = 2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druck in der Ringkammer für T > 300 K unabhängig vom Druck in der Rohrleitung nicht weniger als 50 mbar, insbesondere nicht weniger als 80 mbar und bevorzugt nicht weniger als 100 mbar beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the pressure in the annular chamber for T> 300 K irrespective of the pressure in the pipeline is not less than 50 mbar, in particular not less than 80 mbar and preferably not less than 100 mbar. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druck in der Ringkammer für T > 300 K aufgrund der Auslenkung der Rohrmembran um eine Druckdifferenz Δp größer ist als der Druck in der Rohrleitung wobei für 300 K < T < 470 K die Druckdifferenz nicht mehr als 200 mbar, insbesondere nicht mehr als 150 mbar und bevorzugt nicht mehr als 120 mbar beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the pressure in the annular chamber for T> 300 K due to the deflection of the tube membrane by a pressure difference Δp is greater than the pressure in the pipeline for 300 K <T <470 K, the pressure difference is not more than 200 mbar, in particular not more than 150 mbar and preferably not more than 120 mbar. Rohrdruckmittler, umfassend: eine Rohrmembran, die in einem Gleichgewichtszustand eine zylindrische Form aufweist; und ein Trägerrohr, wobei die Rohrmembran in dem Trägerrohr angeordnet und mit dem Trägerrohr an beiden Enden druckdicht verbunden ist wobei die Rohrmembran zwischen der Rohrmembran und dem Trägerrohr gebildeten Ringkammer umgeben ist, wobei die Ringkammer eine Anschlussöffnung für einen hydraulischen Pfad zum kommunizieren mit einem Druckmesswandler aufweist, wobei die Ringkammer und der hydraulische Pfad mit einer Menge Übertragungsflüssigkeit gefüllt sind, welche eine Auslenkung der Rohrmembran bewirkt, wobei die Rohrmembran bei der halben Rohrlänge l/2 bei allen Betriebstemperaturen oberhalb von 300 K einen Querschnitt aufweist, dessen winkelabhängiger Radius R(φ) beschrieben werden kann als R(φ) = R0 + Σ N / i=2ai(T)·cos(i·φ), wobei die ai(T) temperaturabhängige Koeffizienten und die δi Phasenwinkel sind, und wobei der Druck in der Ringkammer für alle Temperaturen in einem Arbeitsbereich des Druckmittlers, der insbesondere mit 300 K < T < 470 K umfasst, größer ist als der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit. wobei der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit im Arbeitsbereich des Druckmittlers den Druck in der Rohrleitung übersteigt, und wobei der Druck in der Ringkammer für alle Temperaturen im Arbeitsbereich des Druckmittlers größer ist als der Dampfdruck der Übertragungsflüssigkeit.A tube sealer comprising: a tube membrane having a cylindrical shape in an equilibrium state; and a support tube, wherein the tube membrane is disposed in the support tube and pressure-tightly connected to the support tube at both ends, wherein the tube membrane between the tube membrane and the support tube formed annular chamber is surrounded, wherein the annular chamber has a connection opening for a hydraulic path for communicating with a pressure transducer , wherein the annular chamber and the hydraulic path are filled with a quantity of transfer fluid, which causes a deflection of the tube membrane, wherein the tube membrane at half the tube length l / 2 at all operating temperatures above 300 K has a cross section whose angle-dependent radius R (φ) can be described as R (φ) = R 0 + Σ N / i = 2a i (T) * cos (i * φ), wherein the a i (T) are temperature-dependent coefficients and the δ i phase angles, and wherein the pressure in the annular chamber for all temperatures in a working range of the pressure transmitter, which in particular with 300 K <T <470 K, is greater than the vapor pressure of transmission fluid. wherein the vapor pressure of the transfer fluid in the working range of the pressure transmitter exceeds the pressure in the pipeline, and wherein the pressure in the annular chamber for all temperatures in the working range of the pressure transmitter is greater than the vapor pressure of the transmission fluid. Rohrdruckmittler nach Anspruch 8, wobei der Druck p in der Ringkammer bei konstantem Druck in der Rohrleitung eine Temperaturabhängigkeit aufweist für die gilt |(p(T) – p(300 K))/p(T)| < 0,15 insbesondere < 0,1, für 300 K < T < 470 K.Pipe-pressure transmitter according to claim 8, wherein the pressure p in the annular chamber at constant pressure in the pipeline has a temperature dependence for which applies | (p (T) - p (300 K)) / p (T) | <0.15, in particular <0.1, for 300 K <T <470 K. Rohrdruckmittler nach Anspruch 8 oder 9, wobei für mindestens ein ai(T) gilt: ai(T)/R0 < 0,2 insbesondere ai(T)/R0 < 0,1, für T = 300 K.Pipe pressure transmitter according to claim 8 or 9, wherein for at least one a i (T) applies: a i (T) / R 0 <0.2, in particular a i (T) / R 0 <0.1, for T = 300 K. Rohrdruckmittler nach Anspruch 8 bis 10, wobei für mindestens ein ai(T) gilt: ai(T)/R0 > 0,05 für T = 300 K.Pipe pressure mediator according to claim 8 to 10, wherein for at least one a i (T) applies: a i (T) / R 0 > 0.05 for T = 300 K. Rohrdruckmittler nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei N = 2, 3 oder 4, insbesondere gilt N = 2. Pipe-pressure transmitter according to one of claims 8 to 11, wherein N = 2, 3 or 4, in particular N = 2. Rohrdruckmittler nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Druck in der Ringkammer für T > 300 K unabhängig vom Druck in der Rohrleitung nicht weniger als 50 mbar, insbesondere nicht weniger als 80 mbar und bevorzugt nicht weniger als 100 mbar beträgt.Pipe diaphragm seal according to one of claims 8 to 12, wherein the pressure in the annular chamber for T> 300 K, regardless of the pressure in the pipeline is not less than 50 mbar, in particular not less than 80 mbar and preferably not less than 100 mbar. Rohrdruckmittler nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Druck in der Ringkammer für T > 300 K aufgrund der Auslenkung der Rohrmembran um eine Druckdifferenz Δp größer ist als der Druck in der Rohrleitung, wobei für 300 K < T < 470 K die Druckdifferenz nicht mehr als 200 mbar, insbesondere nicht mehr als 150 mbar und bevorzugt nicht mehr als 120 mbar beträgt.Pipe diaphragm seal according to one of claims 8 to 13, wherein the pressure in the annular chamber for T> 300 K due to the deflection of the tube membrane by a pressure difference Ap is greater than the pressure in the pipeline, wherein for 300 K <T <470 K, the pressure difference not is more than 200 mbar, in particular not more than 150 mbar and preferably not more than 120 mbar.
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