DE202011108899U1

DE202011108899U1 - Relativdruckmessumformer

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Publication number: DE202011108899U1
Application number: DE201120108899
Authority: DE
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2021-12-13

Abstract

Relativdruckmessumformer (1), umfassend ein Gehäuse (2); einen Drucksensor mit einem Druckmesswandler, zum Bereitstellen eines druckabhängigen elektrischen Primärsignals; und eine elektronische Schaltung zum Treiben des Druckmesswandlers und zum Verarbeiten des Primärsignals, um ein primärsignalabhängiges Signal als Messwert an einem Ausgang der elektronischen Schaltung bereitzustellen, wobei der Drucksensor und die elektronische Schaltung in dem Gehäuse angeordnet sind, wobei das Gehäuse (2) eine Mediendrucköffnung (6) und einen Referenzluftpfad aufweist, wobei der Drucksensor über die Mediendrucköffnung mit dem Mediendruck und über den Referenzluftpfad mit der Umgebungsluft zum Bereitstellen des Atmosphärendrucks beaufschlagbar ist, wobei der Referenzluftpfad ein Filterelement umfasst um den Drucksensor vor Feuchte zu schützen, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzluftpfad mindestens zwei Referenzluftöffnungen (10, 12) in einer Oberfläche des Gehäuses (2) aufweist, wobei von jedem Filterelement jeweils mindestens ein Öffnungspfad zu einer zu Referenzluftöffnung verläuft, wobei die Öffnungspfade jeweils so zueinander positioniert und orientiert sind, dass von...Relative pressure transmitter (1), comprising a housing (2); a pressure sensor with a pressure transducer, for providing a pressure-dependent electrical primary signal; and an electronic circuit for driving the pressure transducer and for processing the primary signal to provide a signal dependent on the primary signal as a measured value at an output of the electronic circuit, the pressure sensor and the electronic circuit being arranged in the housing, the housing (2) having a media pressure opening ( 6) and has a reference air path, wherein the pressure sensor can be acted upon via the media pressure opening with the media pressure and via the reference air path with the ambient air for providing the atmospheric pressure, the reference air path comprising a filter element to protect the pressure sensor from moisture, characterized in that the reference air path Has at least two reference air openings (10, 12) in a surface of the housing (2), with at least one opening path from each filter element to a reference air opening, the opening paths being positioned relative to one another and are oriented that from ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Relativdruckmessumformer, zum Messen der Differenz zwischen einem Mediendruck und den Atmosphärendruck in der Umgebung des Relativdruckmessumformers, insbesondere einen Relattvdruckmessumformer mit einem Feuchtefilter.The present invention relates to a relative pressure transducer for measuring the difference between a medium pressure and the atmospheric pressure in the vicinity of the relative pressure transducer, in particular a Relattvdruckmessumformer with a moisture filter.

Gattungsgemäße Relativdruckmessumformer umfassen ein Gehäuse, einen Drucksensor mit einem Druckmesswandler, zum Bereitstellen eines druckabhängigen elektrischen Primärsignals und eine elektronische Schaltung zum Treiben des Druckmesswandlers und zum Verarbeiten des Primärsignals um ein primärsignalabhängiges Signal als Messwert an einem Ausgang der elektronischen Schaltung bereitzustellen, wobei der Drucksensor und die elektronische Schaltung in dem Gehäuse angeordnet sind, wobei das Gehäuse eine Mediendrucköffnung und einen Referenzluftpfad aufweist, wobei der Drucksensor über die Mediendrucköffnung mit dem Mediendruck und über den Referenzluftpfad mit der Umgebungsluft zum Bereitstellen des Atmosphärendrucks beaufschlagbar ist, wobei der Referenzluftpfad ein Filterelement umfasst um den Drucksensor vor Feuchte zu schützen.Generic relative pressure transmitters comprise a housing, a pressure sensor with a pressure transducer, for providing a pressure-dependent primary electrical signal and an electronic circuit for driving the pressure transducer and for processing the primary signal to provide a primary signal-dependent signal as a measured value at an output of the electronic circuit, wherein the pressure sensor and the electronic circuit are arranged in the housing, wherein the housing has a media pressure opening and a reference air path, wherein the pressure sensor via the media pressure opening with the medium pressure and the reference air path with the ambient air to provide the atmospheric pressure is acted upon, the reference air path comprises a filter element to the pressure sensor to protect against moisture.

Wenn sich beispielsweise Spritzwasser oder Kondensat im Referenzluftpfad vor dem Filter sammelt, führt dies zu einer fehlerhaften Druckmessung, da der Atmosphärendruck nicht mehr korrekt übertragen werden kann.For example, if splash water or condensate collects in the reference air path in front of the filter, this will result in erroneous pressure measurement because the atmospheric pressure can no longer be transmitted correctly.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Relativdruckmessumformer gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1.It is therefore the object of the present invention to remedy this situation. The object is achieved by the relative pressure transducer according to independent claim 1.

Der erfindungsgemäße Relativdruckmessumformer ist dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzluftpfad mindestens zwei Referenzluftöffnungen in einer Oberfläche des Gehäuses aufweist, wobei von jedem Filterelement jeweils mindestens ein Öffnungspfad zu einer zu Referenzluftöffnung verläuft, wobei die Öffnungspfade jeweils so zueinander positioniert und orientiert sind, dass von mindestens einem Filterelement ein Öffnungspfad ohne einen Anstieg zu einer Referenzluftöffnung verläuft, so dass Wasser, von dem Filter abfließen kann.The relative pressure transducer according to the invention is characterized in that the reference air path has at least two reference air openings in a surface of the housing, wherein at least one opening path of each filter element extends to a reference air opening, wherein the opening paths are each positioned and oriented to each other that of at least one filter element an opening path without a rise to a reference air opening, so that water can flow from the filter.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die beiden Öffnungspfade jeweils eine Öffnungspfadachse auf, wobei die Öffnungspfadachsen einen Winkel von 180° – ϑ, wobei einerseits gilt ϑ ≥ 0 und andererseits 9 < 10°, vorzugsweise ϑ < 5°, weiter bevorzugt ϑ < 2°, und besonders bevorzugt, ϑ < 1°.In one development of the invention, the two opening paths each have an opening path axis, wherein the opening path axes form an angle of 180 ° -θ, where on the one hand θ ≥ 0 and on the other hand 9 <10 °, preferably θ <5 °, more preferably θ <2 ° , and more preferably, θ <1 °.

In einer Weiterbildung sind die Öffnungspfade zumindest abschnittweise kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei sie sich von dem mindestens einen Filterelement zur Referenzluftöffnung hin weiten. In einer Weiterbildung weisen die kegelstumpfförmig ausgebildeten Abschnitte der Öffnungen in einer Ebene, in welcher die Öffnungspfadachse verläuft einen Öffnungswinkel α zur Öffnungspfadachse auf, für den gilt α ≥ ϑ, insbesondere α ≥ ϑ + 2°, weiter bevorzugt α ≥ ϑ + 4°.In a further development, the opening paths are at least partially frusto-conical, whereby they expand from the at least one filter element to the reference air opening. In a development, the frustoconical sections of the openings in a plane in which the opening path axis extends to an opening angle α to the opening path axis, for which α ≥ θ, in particular α ≥ θ + 2 °, more preferably α ≥ θ + 4 °.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Relativdruckmessumformer zwei Filterelemente auf von denen jeweils mindestens ein Öffnungspfad zu einer Referenzluftöffnung verläuft.In one development of the invention, the relative pressure transducer has two filter elements, of which in each case at least one opening path extends to a reference air opening.

In einer Weiterbildung der Erfindung verläuft von jedem der beiden Filterelemente genau ein Öffnungspfad, wobei die Öffnungspfade jeweils eine Achse aufweisen, die einen Winkel von 180° zueinander einschließen.In a further development of the invention, exactly one opening path extends from each of the two filter elements, the opening paths each having an axis enclosing an angle of 180 ° to one another.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse eine zumindest abschnittsweise zylindrische Form auf.In a development of the invention, the housing has an at least partially cylindrical shape.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse in einem Abschnitt eine zylindrische und/oder kegelstumpfförmige Mantelfläche auf, die mindestens einen gegenüber der Mantelfläche zurückgesetzten Bereich umgibt, wobei der zurückgesetzte Bereich mindestens eine Referenzluftöffnung insbesondere zwei Referenzluftöffnungen aufweist.In one development of the invention, the housing has in a section a cylindrical and / or truncated cone-shaped lateral surface which surrounds at least one area recessed with respect to the lateral surface, wherein the recessed region has at least one reference air opening, in particular two reference air openings.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Realtivdruckmessumformer eine Blende welche mindestens eine Referenzluftöffnung überdeckt.In a development of the invention, the real-time pressure transmitter comprises a diaphragm which covers at least one reference air opening.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst Blende zumindest abschnittsweise einen Sektor einer zylindrischen und/oder kegelförmigen Mantelfläche, wobei die Blende den zurückgesetzten Bereich, welcher die mindestens eine Referenzluftöffnung aufweist, überdeckt, und wobei der Sektor insbesondere der zylindrischen und/oder kegelförmigen Mantelfläche im wesentlichen dem Verlauf der den zurückgesetzten Bereich umgebenden Mantelfläche des Gehäuses entspricht.In a further development of the invention, the aperture comprises, at least in sections, a sector of a cylindrical and / or conical lateral surface, wherein the aperture covers the recessed region which has the at least one reference air opening, and wherein the sector, in particular of the cylindrical and / or conical lateral surface, substantially Course of the recessed area surrounding lateral surface of the housing corresponds.

Die Erfindung wird nun anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained with reference to the embodiment shown in the drawings. It shows:

1a: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Relativdruckmessumformers mit entferntem Blendenkörper; 1a a perspective view of a relative pressure transducer according to the invention with the visor body removed;

1b: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Relativdruckmessumformers mit montiertem Blendenkörper; 1b a perspective view of a relative pressure transducer according to the invention with mounted visor body;

2a: eine Seitenansicht der Referenzluftöffnungen eines erfindungsgemäßen Relativdruckmessumformers; und 2a a side view of the reference air openings of a relative pressure transducer according to the invention; and

2b: eine detaillierte Schnittzeichnung einer Referenzluftöffnung. 2 B : a detailed sectional drawing of a reference air opening.

Der in 1a und 1b gezeigte Relativdruckmessumformer 1 weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2 auf, in welchem ein Drucksensor mit einem Druckmesswandler, zum Bereitstellen eines druckabhängigen elektrischen Primärsignals angeordnet ist. Der Druckmesswandler kann insbesondere ein kapazitiver oder ein resistiver Wandler sein. Der Relativdruckmessumformer enthält in dem Gehäuse weiterhin eine elektronische Schaltung zum Treiben des Druckmesswandlers und zum Verarbeiten des Primärsignals zu einem von dem Primärsignal abhängigen Messwert, der an einem Ausgang der elektronischen Schaltung bereitgestellt wird. Der Messwert kann als anologes Stromsignal (4...20 mA) oder als digitales Signal, beispielsweise als HART-Signal oder einem Signal nach dem Standard der Foundation-Fieldbus oder dem Profibus-Standard ausgegeben werden. Hierzu weist der Relativdruckmessumformer 1 an einer ersten Stirnfläche des Gehäuses 2 eine Buchse 8 einer Steckverbinderkupplung auf.The in 1a and 1b shown relative pressure transmitter 1 has a substantially cylindrical housing 2 in which a pressure sensor is arranged with a pressure transducer, for providing a pressure-dependent primary electrical signal. The pressure transducer may in particular be a capacitive or a resistive converter. The relative pressure transducer further includes in the housing an electronic circuit for driving the pressure transducer and for processing the primary signal at a reading dependent on the primary signal provided at an output of the electronic circuit. The measured value can be output as an anologic current signal (4 ... 20 mA) or as a digital signal, for example as a HART signal or a signal according to the Foundation Fieldbus standard or the Profibus standard. For this purpose, the relative pressure transducer 1 on a first end face of the housing 2 a socket 8th a connector coupling on.

Das Gehäuse 2 weist einen Prozessanschluss auf, der hier als Prozessanschlusszapfen 4 mit einem Gewinde ausgebildet ist, und der an einer zweiten Stirnfläche eine Mediendrucköffnung 6 aufweist, über die der Drucksensor mit einem Mediendruck beaufschlagbar ist. Um eine dem Mediendruck abgewandte Seite des Drucksensors mit dem Atmosphärendruck zu beaufschlagen ist ein Referenzluftpfad vorgesehen, der über die zwei Referenzluftöffnungen 10, 12 mit der Umgebung des Gehäuses 2 kommuniziert.The housing 2 has a process connection, here as a process connection pin 4 is formed with a thread, and at a second end face a media pressure opening 6 has, via which the pressure sensor can be acted upon with a media pressure. In order to pressurize a side of the pressure sensor facing away from the media pressure with the atmospheric pressure, a reference air path is provided, which via the two reference air openings 10 . 12 with the environment of the housing 2 communicated.

Die Referenzluftöffnungen sind 10, 12 sind in einem Öffnungsbereich 14 der Oberfläche des Gehäuses angeordnet, wobei der Öffnungsbereich 14 einen zylindersegmentförmigen Mantelflächenabschnitt umfasst, wobei der Öffnungsbereich 14 gegenüber einer Hauptmantelfläche 16 des Gehäuses 2, radial einwärts versetzt ist. In dem axialen Abschnitt des Gehäuses, in dem der Öffnungsbereich 14 angeordnet ist, weist das Gehäuse azimutal an den Öffnungsbereich 14 angrenzend beidseitig Schutzblöcke 18 auf, die gegenüber dem Öffnungsbereich 14 radial vorstehen, wobei der Radius der Schutzblöcke 18 insbesondere stetig an den Radius der Hauptmantelfläche 18 anschließt. Die Schutzblöcke 18 weisen angrenzend an die Hauptmantelfläche 16 eine zylindersegmentförmige Mantelfläche auf, an welche dann eine kegelsegmentförmige Mantelfläche anschließt, die mit zunehmendem Abstand zur Hauptmantelfläche einen abnehmenden Radius aufweist, wobei die Schutzblöcke 18 mit zunehmendem Abstand zur Hauptmantelfläche 16 schmaler werden. Mit anderen Worten: Der Öffnungsbereich 14 wird mit zunehmendem Abstand zur Hauptmantelfläche 16 breiter. Dies bewirkt, dass Übergangsflächen 20, 22, welche zwischen dem Öffnungsbereich 14 und den Schutzblöcken 18 angeordnet sind, sich mit zunehmendem Abstand zur Hauptmantelfläche 16 weiten, so dass Wasser an den Übergangsflächen 20, 22 ablaufen kann, wenn die Achse des Gehäuses 2 stark geneigt bzw. horizontal orientiert ist, und das Gehäuse 2 so ausgerichtet ist, dass der Öffnungsbereich 14 nach oben zeigt. Der Relativdruckmessumformer 1 einen ringscheibenförmigen Blendenträger 24 mit einer zentralen Öffnung 26, und einer Blende 28, welche den Öffnungsbereich 14 in radialer Richtung überdeckt, ohne die Referenzluftöffnungen 10, 12 zu verschließen. Zwischen der Blende 28 und den Schutzblöcken 18 verbleiben jeweils Spalte 30, durch welche die Referenzluftöffnungen mit 10, 12, mit der Umgebung des Relativdruckmessumformers 1 kommunizieren. Die Blende 28, Schutzblöcke 18, und die Positionen der Referenzluftöffnungen 10, 12 sind so dimensioniert und aufeinander abgestimmt, dass es keine freie Sichtlinie von außen auf die Referenzluftöffnungen 10, 12 gibt. Auf diese weise ist gewährleistet, dass beispielsweise beim Reinigen des Gehäuses 2 kein Spritzwasser direkt in die Referenzluftöffnung gelangen kann.The reference air openings are 10 . 12 are in an opening area 14 the surface of the housing, wherein the opening area 14 a cylinder-segment-shaped lateral surface portion, wherein the opening region 14 opposite a main lateral surface 16 of the housing 2 is radially inwardly offset. In the axial portion of the housing, in which the opening area 14 is arranged, the housing has azimuthally to the opening area 14 adjacent both sides protection blocks 18 on, opposite the opening area 14 protrude radially, with the radius of the guard blocks 18 in particular steadily to the radius of the main surface area 18 followed. The protective blocks 18 have adjacent to the main surface area 16 a cylindrical segment-shaped lateral surface, which is then followed by a conical-segment-shaped lateral surface, which has a decreasing radius with increasing distance from the main lateral surface, wherein the protective blocks 18 with increasing distance to the main surface 16 become narrower. In other words: the opening area 14 becomes increasingly larger than the main surface 16 wider. This causes transition surfaces 20 . 22 which is between the opening area 14 and the protection blocks 18 are arranged, with increasing distance to the main surface 16 wide, leaving water at the transitional areas 20 . 22 can expire when the axis of the housing 2 strongly inclined or horizontally oriented, and the housing 2 aligned so that the opening area 14 pointing upwards. The relative pressure transmitter 1 an annular disk-shaped diaphragm support 24 with a central opening 26 , and a panel 28 which the opening area 14 covered in the radial direction, without the reference air openings 10 . 12 to close. Between the aperture 28 and the protection blocks 18 each column remains 30 through which the reference air openings with 10 . 12 , with the environment of the relative pressure transmitter 1 communicate. The aperture 28 , Protection blocks 18 , and the positions of the reference air holes 10 . 12 are dimensioned and matched so that there is no free line of sight from the outside to the reference air openings 10 . 12 gives. In this way, it is ensured that, for example, when cleaning the housing 2 no splash water can get directly into the reference air opening.

Weitere Einzelheiten zur Gestaltung der Referenzluftöffnungen werden nun anhand der 2a und 2b beschrieben. Der in 2b gezeigte Schnitt verläuft in einer Ebene einer Längsachse der Referenzluftöffnungen 10, 12, wobei die Ebene weiterhin parallel zu Längsachse des Gehäuses 2 verläuft. Die gemeinsame Längsachse der Referenzluftöffnungen 10, 12 umfasst eine Sehne durch einen Kreis entlang dessen Umfang die Oberfläche des Öffnungsbereichs 14 verläuft. In die Referenzluftöffnungen 10, 12 ist jeweils ein Filterelement 30 eingesetzt, welches einen Trägerkörper 32 mit einer axialen Filterbohrung 34 aufweist, wobei ein Filter, welcher beispielsweise PTFE oder PFA aufweist, in der Filterbohrung angeordnet ist. Von den Filterelementen verläuft die Referenzluftöffnung mit einer sich kegelmantelförmig weitenden Wand, zur Oberfläche des Öffnungsbereichs, wobei der Öffnungswinkel α zur Längsachse beispielsweise 4° beträgt.Further details on the design of the reference air openings will now be described with reference to 2a and 2 B described. The in 2 B The section shown extends in a plane of a longitudinal axis of the reference air openings 10 . 12 , wherein the plane continues to be parallel to the longitudinal axis of the housing 2 runs. The common longitudinal axis of the reference air openings 10 . 12 Includes a chord through a circle along the circumference of the surface of the opening area 14 runs. Into the reference air openings 10 . 12 is each a filter element 30 used, which is a carrier body 32 with an axial filter hole 34 wherein a filter comprising, for example, PTFE or PFA is disposed in the filter bore. Of the filter elements, the reference air opening extends with a cone-shaped wall widens, to the surface of the opening area, wherein the opening angle α to the longitudinal axis, for example, 4 °.

Die beiden Referenzluftöffnungen 10, 12 kommunizieren über eine Kapillarleitung 40, die in einem zwischen den beiden Filterelementen 30 in den Referenzluftöffnungen eingeschlossenen Volumen mündet, mit dem Drucksensor, um diesen mit dem Umgebungsdruck zu beaufschlagen.The two reference air openings 10 . 12 communicate via a capillary line 40 placed in one between the two filter elements 30 In the reference air openings trapped volume opens, with the pressure sensor to apply this to the ambient pressure.

Mit der beschriebenen Konstruktion ist unabhängig von der Einbaulage des Relativdruckmessumformers 1 immer mindestens eine Referenzluftöffnung so orientiert, dass ggf. vor die Referenzluftöffnung gelangtes Wasser abfließen kann, ohne den Filter zu verstopfen. Damit ist eine zuverlässige Relativdruckmessung abhängig von der Einbaulage des Relativdruckmessumformers gewährleistet.With the described construction is independent of the mounting position of the relative pressure transducer 1 always oriented at least one reference air opening so that, if necessary, before the reference air opening water can flow out without clogging the filter. For a reliable relative pressure measurement is guaranteed depending on the mounting position of the relative pressure transducer.

Claims

Relative pressure transmitter ( 1 ), comprising a housing ( 2 ); a pressure sensor with a pressure transducer, for providing a pressure-dependent primary electrical signal; and an electronic circuit for driving the pressure transducer and for processing the primary signal to provide a primary signal dependent signal as a measurement at an output of the electronic circuit, wherein the pressure sensor and the electronic circuit are disposed in the housing, wherein 2 ) a media pressure opening ( 6 ) and a reference air path, wherein the pressure sensor via the media pressure opening with the medium pressure and the reference air path with the ambient air to provide the atmospheric pressure is acted upon, the reference air path comprises a filter element to protect the pressure sensor from moisture, characterized in that the reference air path at least two reference air openings ( 10 . 12 ) in a surface of the housing ( 2 ), wherein in each case at least one opening path of each filter element extends to a reference air opening, wherein the opening paths are respectively positioned and oriented relative to each other, that of at least one filter element an opening path without a rise to at least one reference air opening ( 10 . 12 ), so that water can flow from the filter.

Relative pressure transmitter according to claim 1, wherein the two opening paths each have an opening path axis, wherein the Öffnungspfadachsen an angle of 180 ° - θ, where on the one hand θ ≥ 0 ° and on the other hand θ <10 °, preferably θ <5 °, more preferably θ <2 °, and more preferably θ <1 °

Relative pressure transmitter according to claim 1 or 2, wherein the opening paths are formed at least partially frusto-conical, wherein they expand from the at least one filter element to the reference air opening.

Relative pressure transmitter according to claim 2 and 3, wherein the frusto-conical-shaped portions of the openings in a plane in which the opening path axis has an opening angle α to the opening path axis for which α ≥ θ, in particular α ≥ θ + 2 °, more preferably α ≥ θ + 4 °.

Relative pressure transmitter according to one of the preceding claims 1, wherein the relative pressure transducer comprises two filter elements of which in each case at least one opening path to a reference air opening.

Relative pressure transmitter according to claim 5, wherein of each of the two filter elements exactly one opening path extends, wherein the opening paths each having an axis which enclose an angle of 180 ° to each other.

Relative pressure transmitter according to one of the preceding claims, wherein the housing has an at least partially cylindrical shape.

Relative pressure transmitter according to one of the preceding claims, wherein the housing in a section has a cylindrical and / or conical circumferential surface which surrounds at least one region recessed with respect to the lateral surface, the recessed region having at least one reference air opening, in particular two reference air openings.

Relative pressure transmitter according to one of the preceding claims, wherein the housing has an aperture which covers at least one reference air opening.

Relative pressure transmitter according to claim 8 and 9, wherein the aperture at least partially has a sector of a cylindrical and / or conical lateral surface, wherein the aperture covers the recessed area, which has the at least one reference air opening.