DE19744208C1 - Verfahren zum Befüllen einer Meßkammer eines Druck- oder Druckdifferenz-Meßumformers mit einer Druckübertragungsflüssigkeit und Druck- oder Druckdifferenz-Meßumformer - Google Patents

Description

Beispielsweise der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 08 718 A1 läßt sich entnehmen, daß das Befüllen jeder der beiden Meßkammern eines Druckdifferenz-Meßumformers über ei­ nen Einfüllkanal erfolgt, nachdem die jeweilige Meßkammer evakuiert worden ist. Bei der Befüllung jeder Meßkammer mit der Druckübertragungsflüssigkeit ist darauf zu achten, daß in jede Meßkammer ein definiertes Volumen an Druckübertragungs­ flüssigkeit eingebracht ist. Das Befüllen jeder Meßkammer erfolgt mit einer unter Unterdruck stehenden Drucküber­ tragungsflüssigkeit unter Schwerkrafteinfluß. Danach wird jeder Einfüllkanal mittels einer Verschlußeinrichtung ver­ schlossen, die mit einer Dichtungskugel auf eine Ringschneide am äußeren Ende des Einfüllkanals drückt. Die Dichtungskugel wird mittels eines Gewindestiftes gesichert.

Aus der DE-OS 20 38 868 ist ein weiterer Druckdifferenz- Meßumformer bekannt. Zum Befüllen einer Meßkammer mit Druck­ übertragungsflüssigkeit wird nach Lösen einer Nadelschraube unter Vakuum die Druckübertragungsflüssigkeit durch einen einen Stopfen durchsetzenden Kanal in die Meßkammer einge­ füllt. Mit Hilfe des Stopfens, der seine Lage aufgrund seiner Schraubbarkeit ändern und mittels einer Mutter festgelegt werden kann, ist das Meßkammervolumen und somit die Menge der Druckübertragungsflüssigkeit einstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befüllen einer Meßkammer eines Druck- oder Druckdifferenz- Meßumformers mit einer Druckübertragungsflüssigkeit anzu­ geben, das sich vergleichsweise einfach unter Erzielung einer sehr genau definierbaren Menge an Druckübertragungsflüssig­ keit in jeder Meßkammer ausführen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ver­ fahren zum Befüllen einer Meßkammer eines Druck- oder Druck­ differenz-Meßumformers mit einer Druckübertragungsflüssigkeit über einen Einfüllkanal ein über einen Teil seiner Längsge­ samtlänge einen Längskanal aufweisender Füllstift zunächst soweit in den Einfüllkanal eingeführt, daß noch eine offene Verbindung der Meßkammer nach außen verbleibt; nach Evaku­ ieren der Meßkammer wird die unter Unterdruck stehende Druckübertragungsflüssigkeit unter Schwerkrafteinfluß über den Längskanal und den Einfüllkanal in die Meßkammer einge­ bracht, und anschließend wird zum Herstellen eines definier­ ten Arbeitsvolumens an Druckübertragungsflüsssigkeit in der Meßkammer eine Ergänzungsmenge an Druckübertragungsflüssig­ keit durch Einpressen des Füllstiftes über das Ende seines Längskanals hinaus eingefüllt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, daß mit ihm eine sehr genau dosierbare Menge an Druckübertragungsflüssigkeit in die jeweilige Meßkammer ein­ bringbar ist. Dies beruht darauf, daß der Füllstift gewisser­ maßen nach Art eines Kolbens wirkt, indem er nach dem Ein­ bringen der Druckübertragungsflüssigkeit unter Schwerkraft mit seinem Einpressen eine genau definierte Zusatzmenge an Übertragungsflüssigkeit in die Meßkammer "nachschiebt". Dabei ist durch die Ausgestaltung des Füllstiftes mit einem Längs­ kanal und seiner Anbringung an dem jeweiligen Meßumformer in der Weise, daß noch eine offene Verbindung der Meßkammer nach außen verbleibt, dafür Sorge getragen, daß das Evakuieren und das anschließende Einbringen von Druckübertragungsflüssigkeit unter Schwerkrafteinfluß nicht behindert ist. Es sind somit in vorteilhafter Weise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren - bis auf das abschließende Einpressen des Füllstiftes - keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich, um nach dem Einbringen der Druckübertragungsflüssigkeit unter Schwerkrafteinfluß eine zusätzliche Menge an Druckübertra­ gungsflüssigkeit in definiertem Umfange einzubringen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Füllstift in un­ terschiedlicher Weise im Bereich des Einfüllkanals gesichert sein. Als besonders vorteilhaft wird es aus fertigungs- und sicherungstechnischen Gründen aber angesehen, wenn der Füll­ stift nach dem Einpressen durch eine Schweißnaht gesichert wird.

Das Einpressen des Füllstiftes erfolgt vorteilhafterweise bündig bis zum äußeren Ende des Einfüllkanals, weil dadurch ein Nacharbeiten außen am Einfüllkanal nicht erforderlich ist.

Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Einpressen des Füllstiftes zuverlässig ein definiertes Volumen an Drucküber­ tragungsflüssigkeit "nachschieben" zu können, ist der Ein­ füllkanal vor dem Einbringen des Füllstiftes vorteilhafter­ weise mit einer Dichtungslippe versehen.

Die Erfindung ist ferner auf einen Druck- oder Druckdiffe­ renz-Meßumformer mit mindestens einer Meßkammer gerichtet, die über einen Einfüllkanal mit einer Druckübertragungsflüs­ sigkeit befüllbar ist, und die eine Verschlußeinrichtung am äußeren Ende des Einfüllkanals aufweist; ein derartiger Druck- oder Druckdifferenz-Meßumformer ist aus der eingangs angegebenen Offenlegungsschrift bekannt.

Um einen solchen Druck- oder Druckdifferenz-Meßumformer in seiner Meßkammer oder seinen Meßkammern mit einer definierten Menge an Druckübertragungsflüssigkeit befüllen zu können, besteht erfindungsgemäß die Verschlußeinrichtung aus einem Füllstift mit einem Längskanal über einen Teil seiner Gesamt­ länge, der aus einer eine Öffnung zur Meßkammer freilassenden Stellung nach Befüllung in den Einfüllkanal eingepreßt ist.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Meßumformers besteht darin, daß er verhältnismäßig einfach hinsichtlich der notwendigen Befüllung mit der Druckübertragungsflüssig­ keit hergestellt werden kann und außerdem in seinen Meßkam­ mern eine genau dosierte Menge an Druckübertragungsflüssig­ keit enthält.

Bei dem erfindungsgemäßen Druck- oder Druckdifferenz-Meßum­ former kann der Stift hinsichtlich der Ausgestaltung seines Längskanals unterschiedlich ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Längskanal des Stif­ tes von einer achsparallelen äußeren Abflachung des Stiftes gebildet ist.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Stiftes hinsichtlich seines Längskanals ist der Längskanal von einem achsparallelen Schlitz im Stift gebildet.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 ein Schnitt durch ein nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren hergestellten Druckdifferenz-Meßumformer, in

Fig. 2 die Einzelheit A nach Fig. 1 bei einem zunächst ein­ gesetzten Stift, in

Fig. 3 die Einzeilheit B mit eingepreßtem Füllstift, in

Fig. 4 ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise be­ nutzbaren Füllstiftes und in

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Füllstiftes gezeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckdifferenz-Meßumformer weist ein Innengehäuse 1 auf, das ein in der Figur oberes Gehäuse­ teil 2 und ein anderes (in der Figur unteres) Gehäuseteil 3 enthält. Das eine Gehäuseteil 2 weist eine zentrale Ausneh­ mung 4 auf; auch das andere Gehäuseteil 3 ist mit einer zen­ tralen Ausnehmung 5 versehen. In dem von den zentralen Aus­ nehmungen 4 und 5 gebildeten Hohlraum befindet sich ein Drucksensor 6, der auf einer Mittenmembran 7 befestigt ist. Die Mittenmembran 7 ist zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3 des Innengehäuses 1 am äußeren Rand 8 in bekannter Weise durch Schweißen eingespannt. Der Drucksensor 6 ist mit seinen elektrischen Anschlüssen über eine bandförmige Leiterfolie 11 mit einer elektrischen Durchführung 12 verbunden.

Die zentrale Ausnehmung 4 des einen Gehäuseteils 2 ist über einen inneren Kanal 13 in bekannter Weise über eine Trennmem­ bran 14 mit einer Vorkammer 15 druckleitend verbunden. Die Vorkammer 15 wird von einer Ausnehmung in einer äußeren Ge­ häusekappe 17 gebildet.

Entsprechend ist die zentrale Ausnehmung 5 des anderen Ge­ häuseteiles 3 über einen weiteren inneren Kanal 18 und eine weitere Trennmembran 19 druckleitend mit einer weiteren Vor­ kammer 20 verbunden. Die Vorkammer 20 ist von einer weiteren Gehäusekappe 22 gebildet, die über Spannschrauben 23 und 24 mit der anderen Gehäusekappe 17 unter Zwischenlegung von O- Ringen 25 und 26 verspannt ist.

Innerhalb der inneren Kanäle 13 und 18 der beiden Gehäuse­ teile 2 und 3 befindet sich in bekannter Weise eine Druck­ übertragungsflüssigkeit, z. B. Öl, das über Einfüllkanäle 27 und 28 in bekannter Weise eingefüllt wird; diese Einfüllka­ näle 27 und 28 werden anschließend durch Füllstifte 29 und 30 dicht verschlossen.

Wie die Fig. 1 ferner erkennen läßt, weist das eine Gehäuse­ teil 2 eine Bohrung 31 parallel zur Längsachse 32 des Druck­ differenz-Meßumformers auf. Diese Bohrung 31 ist mit der elektrischen Durchführung 12 nach außen verschlossen.

Die elektrische Durchführung 12 enthält in einem Glaskörper 37 eingebettet elektrische Kontaktstifte 38, die auf beiden Seiten aus der elektrischen Durchführung 12 hervorstehen. Deshalb besteht die Möglichkeit, die in der Fig. 1 unteren Enden 39 der Kontaktstifte 38 mit der bandförmigen Leiterfo­ lie 11 zu verbinden. An ihrem in der Fig. 1 oberen Ende sind die Kontaktstifte 38 ebenfalls mit den Leiterbahnen auf einer weiteren bandförmigen Leiterfolie 43 durch Löten verbunden.

Der innere Kanal 13 des einen Gehäuseteils 2 bildet mit der einen zentralen Ausnehmung 4 am Drucksensor 6, mit dem Raum unterhalb der Trennmembran 14 und einem Einfüllkanal 27 eine Meßkammer, die im fertig montierten Zustand des dargestellten Druckdifferenz-Meßumformers insgesamt mit der Druckübertra­ gungsflüssigkeit gefüllt ist. Das Füllen geschieht bei dem gezeigten Meßumformer in der Weise, daß in den Einfüllkanal 27 der Füllstift 29 (vgl. auch Fig. 2) zunächst soweit ein­ gesetzt wird, daß ein von einem Schlitz 51 des Füllstiftes 29 (siehe Fig. 4) gebildeter Längskanal noch eine offene Ver­ bindung der Meßkammer nach außen gewährleistet. Danach er­ folgt über diese offene Verbindung ein Evakuieren der Meßkam­ mer und anschließend das Befüllen mit der Druckübertragungs­ flüssigkeit; letztere steht dabei unter Unterdruck und läuft unter Schwerkraft in die Meßkammer, wenn die zusammengefügten Gehäuseteile 2 und 3 um 90° zur dargestellten Lage gedreht angeordnet sind.

Nach dem Befüllen wird der Füllstift 29 aus der mit der Ein­ zelheit A bzw. Fig. 2 gezeigten Lage unter Ausüben einer Kolbenwirkung in das Gehäuseteil 2 bzw. 3 eingepreßt und nimmt dann eine Lage ein, wie sie als Einzelheit B in Fig. 3 anhand des anderen Füllstiftes 30 gezeigt ist. Dabei sorgt eine Dichtungslippe 52 am äußeren Ende des Einfüllkanals 27 dafür, daß beim Einpressen keine Druckübertragungsflüssigkeit nach außen austritt. Es wird also ein definiertes Volumen an Druckübertragungsflüssigkeit nachgeschoben, weil der Füll­ stift gewissermaßen eine Kolbenwirkung ausübt und ein durch sein eingepreßtes Volumen vorgegebene Menge an Drucküber­ tragungsflüssigkeit in die Meßkammer verdrängt, wodurch in dieser die definierte Menge einer Druckübertragungsflüssig­ keit erreicht wird. Der eingepreßte Füllstift 29 bzw. 30 wird beispielsweise durch Laserstrahlschweißen arretiert und der Einfüllkanal damit auch zuverlässig nach außen abgedichtet.

Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Füllstif­ tes, bei der ein Längskanal mittels einer achsparallelen Ab­ flachung 61 gebildet ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Befüllen einer Meßkammer (4, 13, 27) eines Druck- oder Druckdifferenz-Meßumformers mit einer Drucküber­ tragungsflüssigkeit über einen Einfüllkanal (27), bei dem

• 1. ein über einen Teil seiner Gesamtlänge einen Längskanal (51) aufweisender Füllstift (29) zunächst soweit in den Einfüllkanal (27) eingeführt wird, daß noch eine offene Verbindung der Meßkammer (4, 13, 27) nach außen verbleibt,
• 2. nach Evakuieren der Meßkammer (4, 13, 27) die unter Unter­ druck stehende Druckübertragungsflüssigkeit unter Schwer­ krafteinfluß über den Längskanal (51) und den Einfüllkanal (27) in die Meßkammer (4, 13, 27) eingebracht wird und
• 3. anschließend zum Herstellen eines definierten Arbeitsvo­ lumens an Druckübertragungsflüsssigkeit in der Meßkammer (4, 13, 27) eine Ergänzungsmenge an Druckübertragungsflüs­ sigkeit durch Einpressen des Füllstiftes (29) über das Ende seines Längskanals (51) hinaus eingefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Füllstift (29) nach dem Einpressen durch eine Schweiß­ naht gesichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Füllstift (29) bündig bis zum äußeren Ende des Einfüll­ kanals eingepreßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Einfüllkanal (27) vor dem Einbringen des Füllstiftes (29) mit einer Dichtungslippe (52) versehen wird.

5. Druck- oder Druckdifferenz-Meßumformer mit mindestens ei­ ner Meßkammer (4, 13, 27), die über einen Einfüllkanal (27) mit einer Druckübertragungsflüssigkeit befüllbar ist und mit einer Verschlußeinrichtung (29) am äußeren Ende des Einfüll­ kanals (27), dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Verschlußeinrichtung aus einem Füllstift (29) mit einem Längskanal (51) über einen Teil seiner Gesamtlänge besteht, der aus einer eine Öffnung zur Meßkammer (4, 13, 27) frei­ lassenden Stellung nach Befüllung in den Einfüllkanal (27) eingepreßt ist.

6. Meßumformer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Längskanal des Stiftes (29) von einer achsparallelen äußeren Abflachung (61) des Stiftes gebildet ist.

7. Meßumformer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Längskanal von einem achsparallelen Schlitz (51) im Stift (29) gebildet ist.