DE202016008710U1

DE202016008710U1 - Druckmittleraufbau mit evakuierter Doppelmembran und Vakuumüberwachung mit Ringkanal

Info

Publication number: DE202016008710U1
Application number: DE202016008710.0U
Authority: DE
Original assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Current assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Priority date: 2016-12-24
Filing date: 2016-12-24
Publication date: 2019-03-18
Anticipated expiration: 2026-12-25

Abstract

Druckmittleraufbau (1) mit
einem Grundkörper (10) mit zumindest einer ersten Membran (31; 31A) und einer zweiten Membran (32; 32A),
einem ersten Messgerät (MG) zur Überwachung eines Druckes eines Prozessmediums, und
einem zweiten Messgerät (LEG), wobei
die erste Membran (31; 31A) dem zu überwachenden Prozessmedium zugewandt ist,
die zweite Membran ( 32; 32A) einem fluidgefüllten Druckpfad ( 50) zugewandt ist, und
ein Zwischenraum ( 51) zwischen der ersten Membran (31; 31A ) und der zweiten Membran ( 32 ; 32A ) ausgebildet ist, wobei der Zwischenraum ( 51) evakuiert ist und das zweite Messgerät (LEG) das in dem Zwischenraum ( 51) vorhandene Vakuum überwacht,
dadurch gekennzeichnet, dass
um den Außenrand der ersten Membran (31; 31A) aber innerhalb des Außenrandes der zweiten Membran ( 32 ; 32A) ein umlaufender Ringkanal angelegt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckmesseinrichtung beziehungsweise einen Druckmittleraufbau für eine Druckmesseinrichtung mit einem Druckmessglied, das beispielsweise aus einem Rohr, wie zum Beispiel einem Bourdonrohr, oder einer Sensormembran besteht. Die Druckübertragung erfolgt hierbei von einer Seite eines zu überwachenden Prozessmediums beziehungsweise Prozessfluids über einen Membrandruckmittler, der das Prozessmedium von einem Druckmessgliedpfad getrennt hält, wodurch bereits eine Dauerfestigkeit des Druckmessgeräts verbessert werden kann. Ein Membrandruckmittler dient demnach im Wesentlichen dazu, einen Prozessdruck, d.h. einen zu messenden Druck des Prozessmediums auf eine Druckmesseinrichtung, die zum Beispiel ein Druckmessglied wie vorhergehend aufgeführt beinhaltet, zu übertragen, insbesondere, wenn das Druckmessglied aus bestimmten Gründen nicht direkt mit dem zu überwachenden Medium in Berührung kommen soll. Das kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn es sich bei dem zu überwachenden Medium um ein aggressives Medium handelt, beispielsweise ein korrosiv wirkendes Medium, und im Falle des direkten Kontaktes mit dem Druckmessglied dieses angreifen würde, oder auch wenn das zu überwachende Medium zur Kristallisation oder Polymerisation neigt und dadurch Anschlussleitungen zum Druckmessglied verstopfen würde, andererseits sind insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie Totvolumen in einem Messstrang zu vermeiden, in denen sich verderbliche Reste ansammeln können, diese sind ebenso mit einer Membran abzuschliessen, um nur einige wenige Beispiele zu nennen. Bei der Druckmesseinrichtung handelt es sich üblicherweise um eine Messeinrichtung zur Messung und Anzeige von Druck, üblicherweise Überdruck, des zu überwachenden Mediums, wobei es sich bei dem Druckmessglied alternativ auch um einen Druckmessumformer, einen Druckschalter, einen Druckaufnehmer oder eine Differenzdruckmesskomponente oder dergleichen handeln kann.
Um nun Lösungen für die Verbesserung des Dauereinsatzes einer derartigen Druckmesseinrichtung unter extremen oder rauen Einsatzbedingungen zu schaffen sind bisher Druckmessgeräte zum Einsatz gekommen, bei denen der Prozessdruck über eine Trenn-Membran auf einen mit einem Öl gefüllten Messaufbau-Druckpfad mit Sensorik und Druckauswertung übertragen wurde. Hierbei kann es jedoch beispielsweise bei starken Wechselbiegungen der Membran unter potentiell auftretenden Extrembedingungen zu unerwünschten Beschädigungen der Membran kommen, wie zum Beispiel Rissen in der Membran oder dergleichen. Um diesem Problem zu begegnen, wurden in den vergangenen Jahren Membrandruckmittler in Form von mehrteiligen Membrananordnungen vorgeschlagen, welche beispielsweise eine sogenannte Vorlagenmembran und zumindest eine weitere Membran umfassen können, die also beispielsweise doppel- oder mehrwandig ausgeführt sind, wobei ein Zwischenraum zwischen den Membranen der Membrananordnung evakuiert sein kann. Üblicherweise kann dabei das Messgerät nur dann ansprechen, wenn das zu überwachende Prozessmedium unter einem positiven Druck, also einem Überdruck steht. Durch eine Überwachung des in dem Zwischenraum vorliegenden Vakuums kann hierbei ermittelt werden, ob die Membranen der mehrteiligen Membrananordnung noch intakt sind, oder ob aufgrund einer Beschädigung einer oder mehrerer der mehrteiligen Membranen durch den Überdruck eine Leckage in der Membrananordnung vorliegt.
Als Beispiel für einen Druckmittler einer Druckmesseinrichtung mit mehrteiliger Membrananordnung des Stands der Technik offenbart die Patentschrift DE 199 49 831 B4 einen Membrandruckmittler mit einer flachen Membrananordnung oder Membraneinheit aus einer ersten wellenförmigen Membran und einer zweiten wellenförmigen Membran, wobei ein Zwischenraum zwischen den beiden Membranen ausgebildet ist. Die Membraneinheit stellt dabei eine Trennung zwischen einem zu überwachenden Prozessmedium und einer Übertragungsflüssigkeit dar, welche einen Prozessdruck möglichst unverfälscht an den Druckmessfühler der Druckmesseinrichtung überträgt. Bei dieser bekannten Druckmesseinrichtung ist der Zwischenraum zwischen den zwei wellenförmigen Membranen evakuiert und ein Evakuierungszustand des Zwischenraums wird überwacht, um einen Riss oder Bruch der Membran und damit eine Beschädigung des Membrandruckmittlers bemerken zu können, so dass ein Hindurchtreten des zu überwachenden Mediums zu dem Druckmessglied (Leckage) verhindert werden kann. Vor der Evakuierung des Zwischenraums ist es bei diesem Druckmittler wesentlich, dass die Breite des Zwischenraums, also der Abstand der beiden Membranen zueinander gegen Null geht. Diese Anordnung dient als vorbereitende Maßnahme vor der Evakuierung, um bereits eine möglichst anliegende Anordnung im Vorfeld der Evakuierung zu erreichen, und hat letztendlich das Ziel, die beiden Membranen im evakuierten Zustand in eine möglichst vollständig und flächig anliegende Anordnung zu bringen. Es hat sich bei diesem Druckmittler des Stands der Technik jedoch als problematisch herausgestellt, dass sich die vor der Evakuierung bereits aneinander anliegenden Innenseiten der beiden Membranen bei der Evakuierung zwar wie gewünscht aneinander ansaugen beziehungsweise weiter aneinander anliegen. Durch die vorbereitende nahe Anordnung der Membrane können jedoch beispielsweise Luftblasen in den Rillen der wellenförmigen Membranen eingeschlossen werden, welche somit nicht vollständig evakuiert werden können. Insbesondere im weiteren Fertigungsprozess, so beim Verschweissen, Prägen, Füllen, Evakuieren und Zwischenschritten kann es zu Fertigungsfehlern kommen. Dies sind Präge- und Fügefehler wie aber auch Lufteinschlüsse beim Evakuieren. Diese Lufteinschlüsse, Blasen können den Evakuierungszustand des Druckmittlers negativ beeinflussen und können beispielsweise zu fehlerhaften Überwachungsergebnissen, oder schlechten Übertragungen im Druckpfad und so zu schlechten Messergebnissen führen. Dies zum Beispiel bei einer durch eine Bewegung der Membran losgelöste, wandernde Luftblase, die zu einer falschen Anzeige einer Leckage der Doppelmembrananordnung führen kann, oder aber insbesondere eine Druckmessung verfälschen kann.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich demnach generell auf einen Druckmittleraufbau mit zumindest einem Messgerät, wobei eine Druckübertragung von einer zu überwachenden Prozess-Seite über eine Anordnung zweier Membranen mit einem dazwischen angeordneten evakuierten Zwischenraum zu einem Druckmessgerät verlässlich getrennt von der Prozess-Seite erfolgt, und wobei die Dauerfestigkeit des Druckmessaufbaus unter extremen Einsatzbedingungen verbessert ist. Dies soll mit einer doppelten Vorlagenmembran erreicht werden, sodass eine Beschädigung einer Membran nicht unmittelbar zu einer Beschädigung des Messgeräts und dadurch zu einem Ausfall der Messeinrichtung führt und sich das Prozessmedium nicht mit der Übertragungsflüssigkeit vermischt. Hierzu wird zwischen den Membranen ein Vakuum angelegt und überwacht, sodass im Fall einer Beschädigung der Membrananordnung bei nächster Gelegenheit der Druckmittler oder die gesamte Messeinrichtung getauscht oder repariert werden kann, ohne dass es zu weiteren Beeinträchtigungen kommt. Jedoch kann bisher eine verlässliche Überwachung des Evakuierungszustands in dem Zwischenraum zwischen den Membranen nicht immer verlässlich garantiert werden, wie es vorhergehend mit Bezug auf den bekannten Stand der Technik bereits beschrieben wurde.
Um derartigen Problemen zu begegnen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige und effektive Lösung für die Verbesserung des Dauereinsatzes von Druckmittlern unter extremen oder rauen Einsatzbedingungen zu schaffen. Es soll also ein verbesserter Druckmittleraufbau bereitgestellt werden, der einen Druckmittlerpfad aufweist, welcher mit einem Druckübertragungsmedium gefüllt ist, wobei der Druckmittleraufbau für extreme Einsatzbedingungen eine Doppelmembran mit einem Zwischenraum aufweist, der unter Vakuum steht und der verlässlich auf Dichtheit überwacht werden soll. Sowohl der Druckmittler der vorliegenden Erfindung als auch die integrierte Vakuumüberwachung und die entsprechende Signalführung sollen dabei sowohl hinsichtlich Dauerfestigkeit und Sicherheit als auch für eine vereinfachte Herstellung optimiert sein.
Diese Aufgaben werden mit einem Druckmittleraufbau gelöst, wie er in den Ansprüchen beschrieben ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Ansatz, dass ein konstruktiver und sicherer Druckmittleraufbau mit Vorlagenmembranstruktur geschaffen werden soll, bei dem kostengünstig eine maximale Robustheit auch unter Extrembedingungen erreicht werden kann, und der bei einem Membranbruch noch eine kurze Zeit weiter benutzt werden kann und dabei den Membranbruch signalisiert. Dies gilt insbesondere für Vibrationen, Druckschwankungen, Pulsation, Druckschläge und Penetration der Vorlagenmembranstruktur mit im Prozessmedium potentiell vorhandenen Fremdkörpern. Insbesondere bei Pharmaanwendungen und in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie ist es schädlich, wenn eine Charge durch Druckmittlerflüssigkeit, wie zum Beispiel Übertragungsöl auf der Sekundärseite eines Druckmittlers, verunreinigt würde. Eine frühe Erkennung eines Risses kann hier die Verunreinigung einer Charge verhindern, beispielsweise durch rechtzeitige Anzeige des Risses aufgrund Vakuumverlustes, so dass beispielsweise der Druckmittler oder die gesamte Druckmesseinrichtung umgehend ausgetauscht werden kann. Die Ausbildung der Membraneinheit als Zweifach-Membran hat dabei ferner die Wirkung, dass die Füllflüssigkeit und das zu überwachende Prozessmedium selbst dann nicht in Kontakt miteinander kommen, wenn eine der beiden Membranen brechen sollte, da dann noch die andere der beiden Membranen das Prozessmedium und die Füllflüssigkeit voneinander getrennt hält.
Erfindungsgemäß wird demnach ein Druckmittleraufbau vorgeschlagen, der einen Grundkörper mit zumindest einer ersten Membran und einer zweiten Membran, ein erstes Messgerät zur Überwachung eines Druckes eines Prozessmediums und ein zweites Messgerät aufweist, wobei die erste Membran dem zu überwachenden Prozessmedium zugewandt ist, die zweite Membran einem fluidgefüllten Druckpfad zugewandt ist; und ein Zwischenraum zwischen der ersten Membran und der zweiten Membran ausgebildet ist. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Zwischenraum zwischen der ersten Membran und der zweiten Membran evakuiert; dieser ist also nicht belüftet, sondern es herrscht in dem Zwischenraum und in jedem mit diesem in Strömungsverbindung stehenden Hohlraum der Absolutdruck Null, wobei unter dem Begriff „Absolutdruck Null“ ein technisch mit vertretbarem Aufwand realisierbares Vakuum zu verstehen ist, das einen Druck von weniger als 100 mbar und vorzugsweise weniger als 10 mbar hat. Die Tatsache, dass bei dem erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau der Zwischenraum und jeder damit in Verbindung stehende Hohlraum evakuiert ist, hat ferner den Vorteil, dass im Falle eines Bruchs nur einer Membran das Prozessmedium nicht verunreinigt werden kann, da aus dem evakuierten Zwischenraum kein Medium in das Prozessmedium gelangen kann.
Das in dem Zwischenraum vorhandene Vakuum wird dabei erfindungsgemäß durch das zweite Messgerät überwacht, wobei ein Außenrand der ersten Membran von einem Außenrand der zweiten Membran durch einen vorbestimmten Mindestabstand beabstandet ist. Dies hat den Vorteil, dass sich in einem nicht-evakuierten Zustand des Zwischenraums, also in einem Montagezustand des Druckmittleraufbaus, die beiden Membranen mit dem vorbestimmten Mindestabstand voneinander beabstandet sind, vorzugsweise an jeder Stelle, die Membranen also parallel zueinander mit dem vorbestimmten Abstand zwischen sich verlaufen. Bei einem Evakuieren des Zwischenraums werden dadurch die Membranen zuerst in deren Mitte aneinander angesaugt. Bei dem weiteren Evakuieren verläuft das Ansaugen der Membranen aneinander von Innen nach Außen, also bei runden Membranen von deren Zentrum zu deren Außenrand, so dass jegliche Luftblasen von Innen nach Außen gesaugt beziehungsweise gepresst werden. Dadurch kann eine möglichst perfekte Evakuierung des Zwischenraums zwischen den beiden Membranen erreicht werden; und eine falsche Anzeige einer Leckage der Doppelmembrananordnung beispielsweise durch losgelöste, wandernde Luftblasen, Luftreste verhindert werden. Die Membranen weisen dabei vorzugsweise eine Dicke von 0,01mm - 0,5mm auf, beispielsweise 0,03mm - 0,2mm. Ferner können die Membranen wellenförmig ausgebildet sein, also in einer wellenartigen Gestalt, die bei runden Membranen von deren Mitte zu deren Rand wellig verläuft, wobei die Wellenform eine „Wellenlänge“ von 0,5mm - 20mm, vorzugsweise 0,7mm - 12mm, und eine doppelte Amplitude von 0,1mm - 2,0mm, vorzugsweise 0,15mm - 1,5mm aufweist. Die doppelte Amplitude wird auch als Höhenschlag bezeichnet. Alternativ kann jede Membran eine stufenförmige Gestalt zeigen, mit einem Stufenabstand von 0,5mm - 20mm, vorzugsweise 0,7mm - 12mm.
In anderen Worten weist der Druckmittleraufbau ein Messgerät, beispielsweise bestehend aus einem Messglied in Form eines Bourdonrohrs oder einer Membran oder eines Sensors, sowie eine daran angeschlossene Auswerteeinrichtung auf, welche Druckwerte auf einer Anzeige anzeigt, wobei das Messgerät einen Druckanschlusskanal aufweist, welcher sekundärseitig mit einem Druckübertragungsmedium gefüllt ist und durch eine doppelte Vorlage in Form einer beispielsweise welligen Doppelmembran von der Primärseite her vom Prozess getrennt ist, wobei die Vorlage durch einen doppelten, deckungsgleichen Abschnitt mit einem bestimmten Mindestabstand dazwischen gekennzeichnet ist, und wobei die primärseitige Membran vorzugsweise größer als die sekundärseitige Membran sein kann. Die beiden Membranen bilden also zusammen eine verstärkte „Sandwich-Membran“ aus, über die der Prozessdruck auf das Druckübertragungsmedium und das Messglied wirken kann. Durch ein Anschweißen der Membranen auf unterschiedlichen Ebenen ist der evakuierte Doppelmembranaufbau insbesondere im Gesamtverhalten steifer und robuster als die beiden Membranen einzeln zusammengerechnet wirken würden. Die Doppelmembran kann weiterhin durch eine Zwischenlage hinsichtlich Ihres Verhaltens unter Vakuum optimiert werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau also der Zwischenraum zwischen den beiden Membranen evakuiert ist, tritt bei einem Messdruck, der größer als der Absolutdruck Null ist, zwangsläufig eine Druckerhöhung an dem zweiten Messgerät auf, wenn eine der beiden Membranen bricht und undicht wird. Diese Druckerhöhung wird von dem zweiten Messgerät erfasst und kann in eine entsprechende Anzeige oder ein entsprechendes Warnsignal umgesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus ist eine Aussparung in dem Grundkörper vorgesehen, so dass mindestens zwei Aussparungsstufen in dem Grundkörper vorzusehen sind, welche die beiden unterschiedlichen Ebenen ausbilden, und welche durch den vorbestimmten Mindestabstand voneinander beabstandet sind und zur Anordnung der ersten Membran und der zweiten Membran dienen. Dabei ist der Außenrand der ersten Membran auf einer Aussparungsstufe, also auf einer Ebene, und der Außenrand der zweiten Membran auf einer anderen Aussparungsstufe, also auf einer anderen Ebene angeordnet. Die beiden Ebenen sind demnach ebenso durch den vorbestimmten Mindestabstand voneinander beabstandet. Dies hat den Vorteil, dass der Mindestabstand vom Rand der Membranen her herstellungstechnisch eindeutig festgelegt werden kann, ohne den Zwischenraum zwischen den Membranen zu kompromittieren. Der vorbestimmte Mindestabstand liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 0,01mm - 1,2mm, beispielsweise in einem Bereich von 0,05mm - 0,5mm. Dadurch kann beim Evakuieren der vorhergehend genannte technische Effekt der Annäherung der beiden Membranen durch aneinander Ansaugen von Innen nach Außen gewährleistet werden.
Insbesondere aber zeichnet sich der Druckmittler durch eine umlaufende Ringkanal, Nut aus, oder einen kreisförmigen Spalt, welcher zwischen den beiden Membranen gelagert ist und beim Evakuieren das vollständige Absaugen der atmosphärischen Luft zwischen den beiden Membranen ermöglicht. Durch den Spalt oder die Nut kann sich das Vakuum zuerst ringsherum ausbilden und dann langsam die Membranen gleichmäßig zur Anlage bringen, bis diese eine vollständige Doppelmembran ausbilden. Hierzu ist die kreisförmige Nut oder der Spalt umlaufend und an einer Stelle mit dem Vakuumkanal verbunden. In Verbindung mit der vorbeschriebenen Stufe ist insbesondere vordefiniert, dass sich die beiden Membranen zuerst mittig durchbiegen und dort zur Anlage kommen.
Als besondere Ausführung des vorhergenannten Druckmittleraufbaus ist der Grundkörper ein rohrförmiger Grundkörper und die Aussparung ist innerhalb eines Rohrinneren, das heißt in einem durchgehenden Freiraum in Form einer Durchgangsbohrung in dem rohrförmigen Grundkörper vorgesehen, wobei die erste Membran und die zweite Membran in Form von Rohrmembranen in der Durchgangsbohrung des Rohres angeordnet sind. Die Aussparung ist wieder so in dem Grundkörper vorgesehen, dass mindestens zwei Stufen in dem Grundkörper vorgesehen sind, welche die beiden unterschiedlichen Ebenen ausbilden, wobei eine Ebene der Innenumfang des Rohrinneren ist und die weitere Ebene der Innenumfang der Aussparung ist. Dadurch sind beide Ebenen durch den vorbestimmten Mindestabstand voneinander beabstandet und dienen zur Anordnung der ersten Membran und der zweiten Membran, so dass die erste Membran innerhalb der zweiten Membran angeordnet ist, wobei der Außenrand der ersten Membran deren Außenumfang darstellt, und der Außenrand der zweiten Membran deren Außenumfang darstellt, und wobei der Außenumfang der ersten Membran und der Außenumfang der zweiten Membran durch den vorbestimmten Mindestabstand beabstandet sind. Die innere Membran, i.e. die erste Membran, schließt dabei an ihren Längsenden mit den jeweiligen Längsenden der Durchgangsbohrung ab, so dass eine gleichmäßige innere Oberfläche des Druckmittleraufbaus gemäß der vorliegender Ausführung entsteht. Dies hat den Vorteil, dass auch Prozesse durch den erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau erfasst werden können, die eine optimale Reinigung und Entleerbarkeit in allen Einbaulagen des Druckmittleraufbaus erfordern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus weist der Grundkörper ferner eine mit dem zweiten Messgerät fluidverbundene Nut auf, die in der Aussparungsstufe der zweiten Membran vorgesehen ist, also auf einer Ebene der Anbringung der zweiten Membran liegt, und lateral außerhalb des Außenrands der zweiten Membran vorgesehen ist, also außerhalb der zweiten Membran in den Grundkörper eingebracht ist, wobei die Nut die zweite Membran umlaufend vorgesehen ist. Mit „umlaufend“ ist an dieser Stelle zumindest ein halbkreisförmiger Umlauf um die zweite Membran zu verstehen. Die Nut hat dabei beispielsweise eine Breite von 0,3mm - 3mm und eine Tiefe von 0,2mm - 1,5mm. Vorzugsweise zeigt die Nut im Querschnitt eine halbkreisförmig Gestalt, welche einen Radius von 0,1mm - 1,5mm haben kann, wobei die Kanten der Nut weiter vorzugsweise entgratet oder verrundet ausgebildet sein können. Die Nut in dem Grundkörper hat dabei den Vorteil, dass bei einem Evakuieren des Zwischenraums das Vakuum den Zwischenraum zwischen den beiden Membranen vollständig erreichen kann.
Weiter vorzugsweise können das zweite Messgerät und der Zwischenraum zwischen der ersten Membran und der zweiten Membran durch einen Kanal fluidverbunden sein, wobei ein Evakuierungsanschluss mit dem Kanal gasdicht verbunden ist, welcher Evakuierungsanschluss doppelt gasdicht verschlossen ist. In anderen Worten ist der Stutzen zum Anlegen des Vakuums selbst verschlossen, beispielsweise verschweißt, und der Stutzen weist zusätzlich eine Abdeckung auf, beispielsweise in Form einer Abdeckkappe, die ebenfalls gasdicht verschweißt ist, wodurch der Anschluss zum Anlegen des Vakuums doppelt gasdicht ausgeführt ist. Der Vakuumpfad ist des Weiteren bezüglich seines Volumens für eine Dauerfestigkeit des Vakuums optimiert und vorzugsweise mit einem Material wie zum Beispiel einem Gettermaterial bestückt, welches die Vakuumqualität über die Zeit, also über die Lebenszeit des Druckmittleraufbaus, dadurch verbessert, dass freie Substanzen aufgenommen und gespeichert werden. Als Gettermaterial kommt vorzugsweise Platin oder Titan zum Einsatz oder auch Barium, Aluminium, Zirkonium-Eisen oder reines oder legiertes Magnesium mit vorzugsweise einer offenen, vergrößerten Oberfläche. Ferner können Ventil- und/oder Membran-Anordnungen in dem Kanal integriert sein, die das zweite Messgerät im Leckagefall vor Überdruck schützen. Im Falle eines Vakuumverlusts, wie zum Beispiel eines Membranbruchs, schützt demnach eine Ventileinrichtung oder eine weitere Membran des Weiteren das zweite Messgerät, also die Überwachungseinrichtung für das Vakuum, beispielsweise vor einer Druckwelle aus dem Prozess.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus wird ein Messsignal des ersten Messgeräts durch das zweite Messgerät durchgeschleift, wobei im Leckagefall das zweite Messgerät das durchgeschleifte Messsignal mit einem Fehlersignal beaufschlagt. In anderen Worten kann dann, wenn die Auswertung für das erste Messgerät des Druckmittleraufbaus und die Auswertung des als Leckage-Erkennungsgeräts ausgeführten zweiten Messgeräts elektronisch ausgeführt ist, ein Messsignal als Schleife an eine übergeordnete Prozessumgebung weitergegeben werden, wobei ein Alarmwert bei Membranbruch mit dem Signalwert zusammen auf einer gemeinsamen Leitung übertragen wird. Das hat den Vorteil, dass handelsübliche Messgeräte verwendet werden können, welche beispielsweise einen 4 mA - 20mA Ausgang für einen Druckwert bereitstellen, wobei das zweite Messgerät dieses Signal solange passieren lässt, wie das Vakuum im Druckmittleraufbau im Zwischenraum zwischen den Membranen sowie im Kanal im Sollbereich ist.
Um nun weiterhin eine bessere Überwachbarkeit des Vakuums im Zwischenraum der Membranen zu gewährleisten, ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus vorzuziehen, eine Anzeige des ersten Messgeräts in derselben Sichtachse wie eine Anzeige des zweiten Messgeräts auszurichten, so dass ein Beobachter oder Prozessbetrachter bei einem Betrachten des Druckmittleraufbaus beide Anzeigen in seinem Sichtfeld hat. Dabei können beide Anzeigen auf dem Grundkörper außermittig beziehungsweise dezentral angebracht sein, also so, dass keine der beiden Anzeigen in der Mitte des Grundkörpers angeordnet ist, wobei das zweite Messgerät, i.e. das Leckage-Erkennungsgerät, dem ersten Messgerät, i.e. dem Druckmessgerät, vorgelagert sein kann und der Prozessbetrachter aus einer Blickrichtung beide Anzeigen im Blick haben kann, diese also in seiner Blickrichtung parallel zueinander angeordnet sind, also in einer gemeinsamen Richtung ausgerichtet sind. Alternativ können eine Anzeige des ersten Messgeräts und eine Anzeige des zweiten Messgeräts in einer gemeinsamen Anzeige integriert sein, so dass der Beobachter ebenfalls bei einem Betrachten des Druckmittleraufbaus beide Anzeigen in seinem Sichtfeld hat. Hierbei kann das erste Messgerät mittig auf dem Grundkörper angeordnet sein, und das zweite Messgerät kann dem ersten Messgerät beispielsweise radial vorgelagert sein, so dass der Prozessbetrachter wieder aus einer Blickrichtung beide Anzeigen parallel zueinander betrachten kann, diese also wieder in eine Richtung ausgerichtet sind. Dies hat den Vorteil, dass der Prozessbetrachter immer sowohl den zu messenden Druck als auch den Vakuumzustand der beiden Membranen, i.e. den Zustand des Druckmittlers im Sinne von beispielsweise „in Ordnung“ oder „beschädigt“ in ein und demselben Blickfeld hat, wodurch eine Überwachbarkeit der Funktionsfähigkeit des Druckmittlers wesentlich verbessert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus liegt das Gesamt-Innen-Volumen innerhalb aller vakuumtragender Komponenten des Druckmittleraufbaus in einem Bereich von 3ml - 100ml, beispielsweise 5ml - 50ml. Ferner kann der Durchmesser der ersten Membran 8mm - 200mm betragen, beispielsweise 12mm - 120mm. Darüber hinaus kann der Durchmesser der ersten Membran 5mm - 80mm, beispielsweise 8mm - 50mm größer als der Durchmesser der zweiten Membran sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau kann entsprechend eine Optimierung der Geometrien des Vakuumpfades und der Membranen erzielt werden. Bei einer Verwendung eines elektronischen Anzeigengeräts für die Vakuumüberwachung, das in die Signalschleife des Druckmessgeräts implementiert ist, können verschiedene weitere Signalmöglichkeiten bereitgestellt werden. Alternativ kann bei einem optional eingebauten mechanischen Anzeigegerät durch eine Ausrichtung oder Implementierung eine Optimierung des Druckmittleraufbaus erzielt werden. Insgesamt kann mit der vorliegenden Erfindung eine Funktion eines Druckmittleraufbaus durch optimierte Geometrie des Vakuum-enthaltenden Raums sowie eine Verbesserung des Detektierens eines Ausfalls einer Membran durch ein elektronisches Anzeigengerät oder alternativ eine Verbesserung eines Erkennens eines Fehlerfalls durch ausgerichtete Anordnung einer mechanischen Anzeige erreicht werden.
In einer weiteren Ausbildung wird dieser Aufbau insbesondere in Form eines Rohrdruckmittlers vorgestellt. Diese werden ebenso beispielsweise in Marktsegmenten der Nahrungs- und Genussmittelindustrie eingesetzt. Dort, wie auch in Molkereien, werden Rohrsysteme insbesondere mit Molchen gereinigt. Ein Riss in einem Rohrdruckmittler führt normalerweise sofort zu einer Verunreinigung der Charge, ohne dass man es gleich merkt. Ein Rohrdruckmittler mit überwachter Doppelmembran bietet hier den Vorteil der doppelten Sicherheit aus dem Aufbau mit Doppelmembran, bei gleichzeitiger Überwachung der Membranen mittels Überwachung des Vakuums zwischen den Membranen.
Eine weitere Verbesserung der Standzeit des Vakuums kann dadurch erreicht werden, dass vergrösserte Vakuumdepoträume im Aufbau vorgesehen werden.
Figurenliste
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung, vor einem Anschluss an einen zu überwachenden Prozessraum;
2 einen erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung;
3A - 3C Beispiele einer Anbindung von Messgeräten des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus mit einer Prozessumgebung;
4A & 4B Beispiele der Betrachtung von Anzeigen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungen in einer Draufsicht;
4C - 4E weitere bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus;
5A einen erfindungsgemäßen Druckmittler gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung;
5B eine vergrößerte Detailansicht der in 5A gezeigten bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus; und
6 eine Detailansicht einer Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus.
7A eine Detailansicht einer verbauten Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus.
7B eine Detailansicht einer verbauten Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus ohne Stufe aber mit Spaltkanal.
7C eine Detailansicht einer verbauten, vormontierten Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus, hier mit gewelltem Membranbett, einer ersten Stufe vom Membranbett auf die Befestigungsebene für die kleinere Membran, wobei diese Stufe mit Radiusübergang ausgebildet ist und mit kreisförmigem Vakuumkanal zwischen einem äußeren Rand der Membran und einer Stufe zur Ebenen, auf der die Prozessmembran befestigt ist.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung, bevor ein Grundkörper 10 des Druckmittleraufbaus 1 an einen zu überwachenden Prozessraum P angeschlossen wird. Der in 1 dargestellte Druckmittleraufbau 1 besteht dabei hauptsächlich aus dem im wesentlichen kreisscheibenförmigen Grundkörper 10, vorzugsweise in Form eines Flanschs, der mit einem Gewinde oder über eine Klemmverbindung, eine Schraubenverbindung oder dergleichen mit einem Dichtflansch 11 eines Anschlussstutzens 12 des Prozessraums P verbunden werden kann, in dem sich ein zu überwachendes Prozessmedium (nicht gezeigt) befindet. Der Grundkörper 10 kann dabei aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem austenitischen Stahl, bestehen. Alternativ kommt aber auch eine Ausbildung aus einem Kunststoffwerkstoff, beispielsweise einem Fluorpolymer, in Frage. Der Grundkörper 10 schließt im zusammengebauten beziehungsweise angebauten Zustand dichtend mit dem Dichtflansch 12 ab, um einen Druck des Prozessmediums unverfälscht aufnehmen zu können. An dessen anderer Seite weist der Grundkörper 10 ein erstes Messgerät MG zur Druckmessung und ein zweites Messgerät LEG als Leckage-Erfassungsgerät auf. Zur Übertragung des zu messenden Drucks an das erste Messgerät MG weist der Druckmittleraufbau 1 einen als Druckpfad wirkenden Druckanschlusskanal 13 auf, welcher mit einem fluidischen Druckübertragungsmedium 14 gefüllt ist, auch als Druckmittlerflüssigkeit 14 bezeichnet, wie zum Beispiel ein Druckübertragungsöl, über das das erste Messgerät MG an den Grundkörper 10 fluidisch angekoppelt ist. Der Druckanschlusskanal 13 kann über einen Füllanschluss 42 mit dem Druckübertragungsmedium 14 gefüllt werden, das im Anschluss nach dem Füllen verschlossen und gasdicht verschweißt wird. Das Messgerät MG ist zum Beispiel in Form eines Manometers oder Drucksensors ausgeführt, welcher vorzugsweise mit Dehnungsmesselementen versehen ist und an welchem eine Auswerteeinrichtung in Form einer Elektronikplatine angeschlossen ist. Das Messglied des Messgeräts MG kann aber auch in Form eines hier nicht dargestellten Bourdonrohrs ausgeführt sein, an welchem als Auswerteeinrichtung ein Zeigerwerk angekoppelt ist.
Im Fall einer elektronischen Auswerteeinrichtung anstelle einer Zeigerwerk-Auswerteeinrichtung ist eine entsprechende Platine vorzugsweise in einem Gehäuse 20 des ersten Messgeräts MG angeordnet, welches über einen Anschluss 22 direkt oder indirekt mit einer Prozessumgebung in Verbindung steht und dorthin direkt seine Messwerte übermitteln kann. Die Messwerte können Druckwerte in Form von Protokollen abbilden, beispielsweise mit 4mA - 20mA Einheitssignalen, HART oder Telegrammen, welche über den Anschluss 22 an eine Warte der Prozessumgebung übermittelt werden. Dort werden dann die gemessene Druckwerte auf einer Anzeige angezeigt, oder aber diese steuern direkt weiterführende Prozesse.
Der Grundkörper 10 des Druckmittleraufbaus 1 weist prozessseitig zumindest eine Aussparung auf, so dass zwei Aussparungsstufen in der Unterseite des Grundkörpers 10 vorgesehen sind, wobei eine Aussparungsstufe durch die Unterseite des Grundkörpers 10 ausgebildet werden kann, und die weitere Aussparungsstufe durch den Boden der Aussparung ausgebildet sein kann. Die beiden Aussparungsstufen bilden dabei unterschiedliche Ebenen aus, die durch einen vorbestimmten Mindestabstand H voneinander beabstandet sind und zur Anordnung einer ersten, prozessseitigen Membran 31 und einer zweiten, druckpfadseitigen Membran 32 dienen. Demnach ist die Aussparung an der Unterseite des in 1 dargestellten Grundkörperflanschs 10 mit der ersten Membran 31 verschlossen, die auch als primäre Vorlagenmembran 31 bezeichnet wird, und die Aussparung mit einem ersten Durchmesser D1 abdeckt, wobei deckungsgleich darunter die zweite Vorlagenmembran 32 mit dem Durchmesser D2 angeordnet ist. Beide Membranen 31, 32 weisen eine gewellte Oberfläche auf, wobei die jeweilige Wellung aus ringförmigen Wellenkämmen und ringförmigen Wellentälern besteht, die sämtlich zueinander konzentrisch angeordnet und ausgebildet sind. Die Membran 31 weist hier eine zur Wellung der Membran 32 komplementäre Wellung auf und umgekehrt. Eine genaue Ausbildung der Wellengestalt der beiden Membranen 31, 32 wird später mit Bezug auf 6 genauer beschrieben. Die zweite Membran 32 deckt wie bei üblichen Druckmittlern den Druckanschlusskanal 13 ab, über welchen mittels des Druckübertragungsmediums 14 der Prozessdruck in dem Prozessraum P zum ersten Messgerät MG hin übertragen wird. Durch das mit dem Druckübertragungsmedium 14 gefüllte und abgeschlossene Mess-System wird verhindert, dass Fremdstoffe zum Messglied (nicht gezeigt) vordringen und den Druckmesskanal 13 oder das Messglied selbst verstopfen und diese in ihrer Funktion beeinträchtigt werden können. Dabei sind die verwendeten Membranen 31, 32 sehr dünn, um ein optimales Druckübertragungsverhalten zu gewährleisten, wodurch diese aber rissanfällig sein können. Die hier vorgelagerte Membran 31 bildet zusammen mit der weiteren Membran 32 somit eine doppelte Barriere, die einen zu überwachenden Prozess effektiv vor Kontamination mit dem Druckübertragungsmedium 14 absichern kann.
Der vorbestimmte Mindestabstand zwischen den Membranen, ergibt sich durch das Mass H, welches den Abstand der beiden Membranebenen, also die Stufenhöhe definiert, und dieses ist immer größer, als die Membrandicke der hinteren Membran 32. Der Zuschlag liegt hier beispielsweise in einem Bereich von 0,05mm - 0,5mm zur Dicke der Membran 32. Dabei ist der Außenrand der ersten Membran 31 auf der ersten Aussparungsstufe gasdicht befestigt, vorzugsweise mit dieser verschweißt, und der Außenrand der zweiten Membran 32 ist auf einer anderen, tieferen Aussparungsstufe befestigt, vorzugsweise verschweißt, so dass die beiden Membranen 31, 32 mit der Stufenhöhe, dem Ausparungsstufenmass H voneinander beabstandet sind. Die beiden Membranen 31, 32 sind demnach mit dem Grundkörper 10 vorzugsweise verschweißt, und zwar je beiderseits einer Nut 40 auf zwei unterschiedlichen Höhen. Alternativ können die Membranen 31, 32 auch durch Löten oder Kleben entlang dem gesamten Umfang der jeweiligen Membran 31, 32 fluiddicht mit dem Grundkörper 10 verbunden sein. Wie in 1 gezeigt bildet dadurch die zweite Membran 32 zusammen mit dem Grundkörper 10 in der Aussparung einen Druckmittler-Arbeitsraum 50 aus, der zusammen mit dem Druckanschlusskanal 13 den Druckmittlerpfad zum ersten Messgerät MG hin ausbildet, wobei der Druckmittlerpfad durch den Füllanschluss 42 mit dem Druckübertragungsmedium 14 gefüllt ist. Dies gibt dem Doppelmembranaufbau des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus 1 eine erhöhte Stabilität und ein verbessertes Ansprechverhalten sowie ein verbessertes Übertragungsverhalten des Prozessdrucks zu dem ersten Messgerät MG.
Die erste Membran 31 weist einen Schweißauflagendurchmesser D1 auf, und die zweite Membran 32 weist einen Schweißauflagendurchmesser D2 auf. Durch den beabstandeten Aufbau der beiden Membranen 31, 32 wird ein Zwischenraum 51 zwischen den Membranen 31, 32 ausgebildet, der über einen Vakuum-Kanal 26 in dem Grundkörper 10 und einem weiterführenden Vakuumkanal 25 in dem Anschlussstück des zweiten Messgeräts LEG mit dem zweiten Messgerät LEG in Verbindung steht. Der Membranzwischenraum 51 und der mit diesem in Verbindung stehende Vakuumkanal 25, 26 kann über einen Evakuierungsanschluss 41 evakuiert werden, wobei der Evakuierungsanschluss 41 nach dem Evakuieren verschlossen wird, vorzugsweise durch Verschweißen mit einem Stopfen 42, oder durch Verschliessen, Verlöten eines Kapillarleitungsanschlusstücks und wobei ferner eine Verschlusskappe 43 über den Evakuierungsanschluss 41 aufgesetzt und diese ebenfalls verschweißt wird, so dass ein doppelt gasdichter Verschluss des Evakuierungsanschlusses 41 erzielt wird. Auch wenn der Innenraum unter der Kappe nur optional evakuiert ist, so ist dieses zweite Volumen eine wesentliche weitere Barriere zum Schutz des Vakuums, mitunter auch, weil der Raum unter der Kappe sehr minimiert ist. Optional ist weiterhin möglich den Vakuumpfad durch Verschweissung zu verschliessen. Gleichzeitig ist der Zwischenraum 51 zwischen den Membranen 31, 32 evakuiert und das Vakuum wird über den Vakuum-Kanal 25, 26 an das zweite Messgerät LEG in seiner Funktion als Leckage-Erkennungsgerät herangeführt. Im Falle eines Membranrisses wird dadurch ein Abfall des Vakuums von dem Leckage-Erkennungsgerät LEG detektiert und am Ausgang 23 als Signal und/oder Alarmmeldung ausgegeben.
Insbesondere sind Prozesse im Pharmabereich mit sehr kostenintensiven Wirkstoffen besetzt, und die Anforderungen an solche Prozesse sind auch mit der abschließenden Kontrolle aller Messgeräte verbunden, um zu gewährleisten, dass beispielsweise keine Verunreinigungen durch Druckmittlerflüssigkeiten stattgefunden haben. Eine Kontrolle und Demontage kann aber durch den erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau 1 eingespart werden, indem Zusatzgeräte wie eben das Leckage-Erkennungsgerät LEG anzeigen, dass die Membranen 31, 32 unbeschädigt sind. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit und des genauen Übertragungsverhaltens des Prozessdrucks in dem Prozessraum P auf das erste Messgerät MG hat die vordere primäre Membran 31 beispielsweise einen Durchmesser D1 von 12mm - 120mm und kann aus Edelstahl gefertigt sein. Insbesondere ist die erste Membran 31 im Verhältnis zur zweiten Membran größer, und zwar bezogen auf deren Durchmesser beispielsweise um 8mm - 50mm größer als der Durchmesser der sekundären Membran 32.
Erfindungsgemäß weist der Grundkörper 10 ferner die Nut 40 in der Aussparung seitlich neben der zweiten Membran 32 und unterhalb der ersten Membran 31 in Fluidverbindung mit dem Vakuumkanal 25, 26 auf, wodurch die Nut 40 einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als der äußere Durchmesser D1 der ersten Membran 31 aber größer ist als der äußere Durchmesser der zweiten Membran 32. Die Nut 40 kann dabei durch eine drehende Bearbeitung in die Aussparung in dem Grundkörper 10 eingebracht sein, beispielsweise als Einstich, der vorzugsweise in U-Form, V-Form oder in trapezförmiger Form vorliegt und über den Vakuumkanal 25, 26 mit dem zweiten Messgerät LEG in Verbindung steht. Die Nut unterstützt dabei das zuverlässige Evakuieren des Zwischenraums 50 zwischen den beiden Membranen 31, 32 und gewährleistet im Leckagefall, also im Falle eines Membranrisses, dass ein dadurch hervorgerufener Vakuumabfall schnell detektiert werden kann.
Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus 1 können weitere Verbesserungen hinsichtlich des Übertragungsverhaltens des Drucks auf das erste Messgerät MG erzielt werden, indem folgende Montageschritte vorzugweise in dieser Reihenfolge vorzunehmen sind:

a) Auflegen und Verschweißen der zweiten Membran 32 mit dem Grundkörper 10;
b) Auflegen und Verschweißen der ersten Membran 31 mit dem Grundkörper 10;
c) Verbinden des Grundkörpers 10 mit dem Druckanschlusskanal 13 an das erste Messgerät MG und gasdichtes Verschweißen;
d) Verbinden des zweiten Messgeräts LEG, i.e. des Leckage-Erkennungs-Geräts LEG mit dem Grundkörper 10 über das Kanalstück 25 und gasdichtes Verschweißen;
e) Evakuieren des Membranzwischenraums 51 durch den Evakuierungsanschluss 41 und Verschließen des Evakuierungsanschluss 41 mit gasdichter Verschweißung;
f) Evakuieren des Druckmittler-Arbeitsraums 50 und des Druckmittlerpfads in dem Druckanschlusskanal 13 zum ersten Messgerät MG durch den Füllanschluss 42;
g) Füllen des Druckmittler-Arbeitsraums 50 und des Druckmittlerpfads in dem Druckanschlusskanal 13 zum ersten Messgerät MG mit der Druckmittlerflüssigkeit 14 über den Füllanschluss 42;
h) Schließen und gasdichtes Verschweißen des Füllanschlusses 42.

Optional kann bei dem vorhergehend beschriebenen Montageverfahren als Zwischenschritt der Membranzwischenraum 51 zwischen den Membranen 31, 32 mit Helium beaufschlagt werden, wobei dieses mit einem bestimmten Druck eingefüllt wird, um von Außen die Dichtheit der Schweißnähte mit Heliumspürgeräten überprüfen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann der Druckmittleraufbau und insbesondere der Membranzwischenraum 51 zwischen den Membranen 31, 32 sterilisiert werden, um ihn für die Nahrungsmittelindustrie auch für den Fall eines Membranbruchs der primären Membran 31 unkritisch für eine laufende Fertigung zu machen. Insbesondere wird für den hier beschriebenen Druckmittleraufbau 1 der Evakuierungsanschluss 41 gasdicht verschweißt und weist hiernach eine Leckagerate von weniger als 1*10^-3 ^mbar*l/s auf, welche mittels Heliumlecktest ermittelt oder überprüft werden kann. Zur weiteren Verbesserung des Vakuums, um eine möglichst dauerhafte Überwachung zu erzielen, ist es sinnvoll, ein Gesamtvolumen zur Leckageüberwachung, welches die Nut 40, den Membranzwischenraum 51 zwischen den Membranen 31, 32, den Vakuumkanal 25, 26, den Evakuierungsanschluss 41 sowie das Messvolumen des zweiten Messgeräts LEG aufweist, konstruktiv auf 3ml - 100ml, vorzugsweise 5ml - 50ml einzustellen.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau 1 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der das zweite Messgerät LEG, i.e. die Leckage-Erkennungseinrichtung beziehungsweise die Vakuumüberwachungseinrichtung so ausgebildet ist, dass das Messsignal vom ersten Messgerät MG durch das zweite Messgerät LEG durchgeschleift ist, wie es anhand einer angedeuteten Leitung zwischen dem ersten Messgerät MG und dem zweiten Messgerät LEG dargestellt ist. Auf diese Weise kann für das erste Messgerät MG ein handelsübliches Gerät verwendet werden, welches beispielsweise einen 4mA - 20mA Ausgang für einen Druckwert bereitstellt, wobei das zweite Messgerät LEG dieses Signal solange passieren lässt, wie das Vakuum im Druckmittleraufbau 1 im Zwischenraum 51 der Membranen 31, 32 sowie in der Nut 40 und im Kanal 25 im Sollbereich ist. Im Falle eines Vakuumverlustes, wie es bei einem Membranriss üblicherweise der Fall ist, zieht das zweite Messgerät LEG das Signal auf unter 4mA oder über 20mA und signalisiert so einer Prozessumgebung PU oder einer Warte einen Alarm bzw. einen Ausfall des Druckmittleraufbaus.
Alternativ dazu kann beispielsweise bei Verwendung eines anderen Protokolls das durchgeschleifte Signal auch aufmoduliert werden, um so einen Ausfall des Druckmittleraufbaus 1 anzuzeigen, dies ist beispielsweise in Zusammenhang mit dem HART Protokoll möglich. Ein entsprechender Alarm kann beispielsweise über Funk via einer Antenne 70, als Datennachricht an ein Remote-Gerät, beispielsweise über SMS oder Email oder dergleichen, und/oder auch direkt über eine Warnlampe wie zum Beispiel eine Blinkleuchte 71 optisch, und/oder auch über ein akustisches Signal über eine Hupe oder eine Sirene ausgegeben werden.
Bei dem im 2 gezeigten Druckmittleraufbau 1 gibt es noch einen weiteren Unterschied zu dem in 1 dargestellten Aufbau darin zu finden dass der Boden 52B der vorzugsweise flachen Aussparung in dem Grundkörper 10, gezeigt wie in 1, der ein sogenanntes Membranbett insbesondere für die zweite Membran 32 ausbildet, eine gewellte Oberfläche aufweist. Dabei besteht die Wellung aus ringförmigen Wellenkämmen und ringförmigen Wellentäler, die sämtlich zueinander konzentrisch angeordnet und ausgebildet sind. Die Membraneinheit aus den Membranen 31, 32 weist hier eine zur Wellung des Membranbetts komplementäre Wellung auf, anders als bei der ebenen Ausbildung des Membranbetts 52A des Druckmittleraufbaus 1 in 1.
3A - 3C zeigen Beispiele der Anbindung des ersten Messgeräts MG und des zweiten Messgeräts LEG eines erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus 1 an eine Prozessumgebung PU, wobei hierbei insbesondere in 3A das zweite Messgerät LEG in dessen Funktion als Leckageerkennungseinrichtung oder Vakuumüberwachungseinrichtung zum ersten Messgerät MG in dessen Funktion als Druckmesseinrichtung an eine Prozessumgebung PU parallel angeschlossen ist. In der Ausführung gemäß 3B ist das zweite Messgerät LEG als sogenannter Durchgangsmaster zum ersten Messgerät MG an eine Prozessumgebung PU angeschlossen; Das erste Messgerät MG ist demnach ausschließlich an das zweite Messgerät LEG in Reihe angeschlossen, welches auch mit der Prozessumgebung PU verbunden ist, und das Signal des ersten Messgeräts MG wird durch das zweite Messgerät durchgeschleift und erst dann an die Prozessumgebung PU abgegeben. Ferner ist in 3C eine zu 3B umgedrehte Anordnung dargestellt, bei der das zweite Messgerät LEG einzig an das erste Messgerät MG in Reihe angeschlossen ist und diesmal das erste Messgerät MG auch mit der Prozessumgebung verbunden ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn das erste Messgerät MG einen derartigen Zusatzeingang zum Anschluss des zweiten Messgeräts LEG hat und dieses beispielsweise über wirelessHART oder andere Protokolle an eine Prozessumgebung PU schon angebunden ist.
4A und 4B zeigen Beispiele der Betrachtung von Anzeigen oder Anzeigevorrichtungen, wie zum Beispiel analoge Zeigeranzeigen oder dergleichen, des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus 1 gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungen in einer Draufsicht auf den Grundkörper 10. Eine Mitte des Grundkörpers 10 ist dabei in 4A mit dem Buchstaben M bezeichnet, und ein Abstand zwischen den beiden Anzeigen wird mit dem Buchstaben L dargestellt. Ein Betrachter der beiden Anzeigen wird in beiden 4A und 4B durch ein schematisches Auge dargestellt, dessen Blickrichtung durch einen Pfeil angezeigt wird. Hierbei sind in 4A die Anzeige des zweiten Messgeräts LEG sowie die Anzeige des ersten Messgeräts MG außermittig oder dezentral auf dem Grundkörper 10 angebracht, so dass keine der beiden Anzeigen in der Mitte M angeordnet ist, wobei das zweite Messgerät LEG dem ersten Messgerät MG vorgelagert sein kann, wobei beide Anzeigen für einen Prozessbetrachter aber aus dessen Blickrichtung parallel zueinander ausgerichtet sind, also in eine gemeinsame Richtung ausgerichtet sind. Der Betrachter kann dadurch bei einer schiefen Betrachtung beide Anzeigen gleichzeitig betrachten. Alternativ dazu ist in 4B eine Anordnung dargestellt, bei der das erste Messgerät MG mittig auf dem Grundkörper 10 angebracht ist, wobei das zweite Messgerät LEG dem ersten Messgerät MG radial vorgelagert ist und für einen Prozessbetrachter wieder aus einer Blickrichtung beide Anzeigen parallel zu einander ausgerichtet sind. Hierbei ist das LEG insbesondere auf einer anderen, niedrigeren Höhe als das Messgerät MG angeordnet, und damit gut einsehbar.
4C bis 4E zeigen weitere bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus 1, wobei in 4C ein Messglied 90 in Form einer Bourdonfeder dargestellt ist, die mit einem Zeigerwerk 91 zum Antrieb eines Zeigers 92 über einer Skala 93 integriert angebracht ist, wobei bei dieser Ausführung eine Anzeige des zweiten Messgeräts LEG in das erste Messgerät MG integriert, und damit auch dessen Anzeige mit der Anzeige des ersten Messgeräts MG für eine gemeinsame Betrachtungsrichtung integriert ist. Hierfür ist das erste Messgerät LEG über eine Kapillare 25C mit dem Vakuumkanal 26 im Grundkörper 10 verbunden und ist zusammen mit dem Druckpfad in Form des Druckanschlusskanals 13 in einer gemeinsamen Hülse 80 untergebracht, welche das erste Messgerät MG trägt. Die Membranen 31 und 32 sind in dieser Ausgestaltung vorzugsweise mit ringförmigen Lötabschnitten 81 und 82 auf den Grundkörper 10 dichtend aufgelötet, also in der Aussparung des Grundkörpers 10 eingelötet. Der Grundkörper 10 weist zudem an einem äußeren Rand seines Bodens O-Ringe als zusätzliche Dichtungen auf.
In 4D ist das zweite Messgerät LEG ebenfalls im Messgerät MG integriert angebracht dargestellt, wobei eine gemeinsame Anzeige alle Informationen anzeigt und das Messsignal wahlweise über Kabel oder per Funk, in analoger Form mit 4mA - 20mA oder in digitaler Form ausgegeben wird. Der hier gezeigte Druckmittleraufbau ist prinzipiell ähnlich wie der Druckmittleraufbau von 4C ausgeführt. Je nach Prozessdruck ist ein Drucksensor, wie zum Beispiel ein piezoresistiver Drucksensor oder ein durch eine Dünnfilm-Dehnungsmessstreifenanordnung gebildeter Sensor, oder auch ein Druckschalter zur Überwachung des Vakuums integriert, wobei diese auch im unteren Bereich der Hülse 80 oder im Grundkörper 10 integriert sein können. Insbesondere bei Anwendung für heiße Prozesse oder heiße Prozessumgebungen dient die Hülse 80 als Kühlabstandstrecke, wobei dann die Sensoren vorzugsweise im Gehäuse 20 untergebracht sind, ebenso wie die elektronische Auswertung auf einer Platine, die mit der Anzeige 99, auch als Display 99 denkbar, verbunden ist. Optional ist der vorliegende Druckmittleraufbau mit einer Blinkleuchte 71 oder auch mit einer Antenne 70 versehen, wobei auch denkbar ist, dass in dem Gerät eine eigene Stromversorgung, zum Beispiel in Form einer Batterie oder eines Akkus, untergebracht sein kann. Insbesondere zeigt die Anzeige 99 den aktuellen Messwert an, sowie ob das Vakuum noch intakt ist. Ferner kann die Anzeige einen Prozessdruck, Schaltpunkte, Signalverfügbarkeit, Verbindung oder andere Zustände, wie beispielsweise den Zustand einer möglicherweise eingebauten Batterie und deren eventuell anstehenden notwendigen Wechsel anzeigen.
4E zeigt eine spezielle Ausführung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus 1, und zwar als Rohrdruckmittler. Bei dieser Gestaltung ist der Membranaufbau in Form von zwei ineinander angeordneten Rohrmembranen 31A, 32A gestaltet. Das bedeutet, dass bei der hier gezeigten Ausführung der Grundkörper ein rohrförmiger Grundkörper ist und die Aussparung sich innerhalb eines Rohrinneren befindet, das heißt in einem durchgehenden Freiraum in Form einer Durchgangsbohrung in dem rohrförmigen Grundkörper vorgesehen ist. Dabei sind die erste Membran 31A und die zweite Membran 32A in Form von Rohrmembranen in der Durchgangsbohrung des Rohres koaxial zueinander angeordnet. Die Aussparung ist so dem Grundkörper vorgesehen, dass mindestens zwei Stufen in dem Grundkörper vorgesehen sind, welche die beiden unterschiedlichen Ebenen ausbilden, wobei eine Ebene der Innenumfang des Rohrinneren ist und die weitere Ebene der Innenumfang der Aussparung ist. Dadurch sind beide Ebenen durch den vorbestimmten Mindestabstand voneinander beabstandet und dienen zur Anordnung der ersten Membran 31A und der zweiten Membran 32A, so dass die erste Membran 31A innerhalb der zweiten Membran 32A angeordnet ist. Hier stellt der Außenrand der ersten Membran 31A deren Außenumfang dar, und der Außenrand der zweiten Membran 32A stellt deren Außenumfang dar. Dabei muss die Druckmittlergeometrie einer Rohrleitungsinnenwand folgen, und kann nicht flach beziehungsweise kreisförmig ausgestaltet sein. Das erste Messgerät MG ist dabei wie bereits bei den Ausführungen zuvor über den Druckanschlusskanal 13A mit dem Druckmittler-Arbeitsraum verbunden, und das zweite Messgerät LEG ist über den Vakuumkanal 25A an den zu überwachenden Vakuum angekoppelt, welcher insbesondere in einen kreisförmigen Kanal 40B zwischen den beiden Membranen mündet.
Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass auch Prozesse durch den erfindungsgemäßen Druckmittleraufbau erfasst werden können, die eine optimale Reinigung und Entleerbarkeit in allen Einbaulagen des Druckmittleraufbaus - hier als Rohrdruckmittler - erfordern. Dies ist insbesondere die Reinigung mit Molchen, wie oben schon beschrieben. Für ein verbessertes Übertragungsverfahren erhalten optional die beiden Membranen insbesondere definierte Verformungen, so wie hier gezeigt in Form von Rauten 45A oder Felder mit Beulungen. Für die Herstellung einer solchen Verformung ist vorstellbar in den Rohrdruckmittler ein oder zwei Kerne seitlich ein- oder mehrteilig einzuführen, welche an ein Frankfurter Apfelweinglas ( ein sogn. „Frankfurter Geripptes“ ) oder an henkellose Münchner Biergläser erinnern. Bei Beaufschlagung mit Druck über einen Anschluss an den Druckpfad 14B kann dann der doppelte Membranaufbau, welcher vorzugsweise vorher evakuiert wurde, so mit einem bleibenden Prägemuster versehen werden.
Die definierten Verformungsfelder, Beulungen dienen dann als elastische Arbeitsfelder für eine Druckübertragung des Prozessdrucks auf den Druckpfad 14, auf das Messgerät MG.
Bei diesem wie auch allen vorhergehenden Ausgestaltungen wird der zu evakuierende Zwischenraum optional zwischen den beiden Membranen vorher sterilisiert, um Prozesse bei einem Riss der prozessseitigen Membran nicht zu gefährden.
5A zeigt einen erfindungsgemäßen Druckmittler gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung, und 5B zeigt eine vergrößerte Detailansicht der in 5A gezeigten bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus. Genauer gesagt zeigt 5A den Querschnitt eines Druckmittleraufbaus 1 ähnlich wie in 1, wobei das zweite Messgerät LEG optimiert wurde. Und zwar besteht das zweite Messgerät LEG zur Überwachung des Vakuums zwischen den beiden Membranen 31, 32 in dieser Ausführung ebenfalls aus einer Druckmesseinrichtung, kann aber je nach Prozessdruck für den Fall eines Membranrisses speziell abgesichert sein, so dass ein Überdruck des Prozessdrucks bei einem Membranriss nicht zu einer Zerstörung dieser Einrichtung führen sollte. Hierfür ist im zweiteiligen Vakuumkanal zwischen dessen Abschnitten 25A und 25B zusätzlich ein Ventilabschnitt 60 vorgesehen, der zwischen dem ersten Abschnitt 25A und dem zweiten Abschnitt 25B eingesetzt ist und einen zweiteiligen Ventilkörper 61 zur Anlage an einen ersten Dichtsitz 68 und/oder einen zweiten Dichtsitz 69 aufweist, wobei dieser den Kanal 25A, 25B im Falle eines Überdrucks sicher an zumindest einer Stelle beziehungsweise an zwei Stellen abdichtet, wodurch das zweite Messgerät LEG vor einer Beschädigung geschützt wird. Im Fall eines Membranrisses wird die Ventilfläche 67 angeströmt und hebt den Ventilkörper 61 gegen die Schwerkraft in den ersten und/oder zweiten Dichtsitz 68, 69. Alternativ zu dem zweiteiligen Ventilkörper 61 kann ein einfacher Ventilpfropfen 62 eingebaut werden, der über eine Feder 63 belastet ist und bei einem Überdruck ebenfalls in Anlage an den ersten oder den zweiten Dichtsitz 68, 69 gehen kann. Zudem oder auch alternativ dazu kann ferner eine Membran 64 in einem Anschlussbereich 65 des zweiten Messgeräts LEG vorgesehen sein, welche dieses ebenfalls vor Überdruckbelastungen schützen kann. Ferner kann bei der vorliegenden Ausführung ein Gettermaterial 100 beispielsweise in den Kanalabschnitt 25A eingebracht sein, das freie Atome oder Moleküle binden kann und somit die Vakuumqualität über die Lebenszeit des Aufbaus verbessert. Als Gettermaterial 100 kommen hier beispielsweise Platin oder Titan in Frage, oder auch Barium, Aluminium, Zirkonium-Eisen oder reines oder legiertes Magnesium mit vorzugsweise einer offenen, vergrößerten Oberfläche.
Des Weiteren ist bei der in 5A dargestellten bevorzugten Ausführung der Membranraum 50 hinter der sekundären Membran 32 optimiert. Ähnlich wie in 2 ist hier ein welliges Membranbett 52 vorgesehen, mit einer Wellung in Entsprechung zu der Geometrie der Wellung der Sekundärmembran 32, wobei auch die Wellung der vorderen, primären Prozess-Membran 31 die gleichartige Geometrie, Wellung eingeprägt hat, so dass bei einem Fluidverlust im Druckanschlusskanal 13 oder bei einer ungleichmäßigen Belastung der Membran beide Membranen 31, 32 komplementär im Membranbett abgestützt und so vor Beschädigung geschützt werden können.
Ferner ist zur Optimierung des Vakuumraums 51 die Nut 40 in einer im Querschnitt halbkreisförmigen Gestalt vorgesehen, wie es auch in 5B vergrößert dargestellt ist, beispielsweise mit einer Breite B von 0,3mm - 3mm und einer Tiefe T von 0,2mm - 1,5mm, wobei der Halbkreis einen Radius R1 von 0,1mm - 1,5mm aufweisen kann, und wobei die Kanten R2 vorzugsweise entgratet oder verrundet sind. Das GesamtVolumen innerhalb aller vakuumtragenden Teile samt Vakuumkanal erreicht hier insgesamt ein Volumen von 3ml - 100ml, vorzugsweise 5ml - 50ml.
Im Weiteren sind Vakuumdepots denkbar, welche das Vakuum weiter vergrößern, und so hinsichtlich der Langlebigkeit verbessern.
Schließlich zeigt 6 eine Detailansicht einer Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus, wobei beide Membranen 31, 32 wellenförmig ausgeprägt sind und jeweils eine Dicke d von 0,01mm - 0,5mm, vorzugsweise 0,03mm - 0,2mm auf. Unter „wellenförmig“ ist hierbei zu verstehen, dass die Membranen 31, 32 jeweils entsprechend eine gewellte Oberfläche aufweisen, wobei die jeweilige Wellung bei kreisförmigen Membranen 31, 32 von deren Mitte aus beginnen und sich nach außen hin mit ringförmigen Wellenkämmen und ringförmigen Wellentäler fortsetzen, die dadurch sämtlich zueinander konzentrisch angeordnet und ausgebildet sind. Die Membran 31 weist hier eine zur Wellung der Membran 32 komplementäre Wellung auf, und umgekehrt, mit einem Wellenbergabstand S1, i.e. einer Wellenamplitude von 0,5mm - 20mm, vorzugsweise 0,7mm - 12mm. Darüber hinaus weisen beiden Membranen 31, 32 einen sogenannten Höhenschlag S2 von 0,1mm - 2,0mm, vorzugsweise 0,15mm - 1,5mm auf, wobei hier mit Höhenschlag der Abstand zwischen Berg und Tal einer Welle einer Membran gemeint ist, also die doppelte Amplitude einer Welle. Alternativ kann jede Membran eine stufenförmige Gestalt zeigen, mit einem Stufenabstand von 0,5mm - 20mm, vorzugsweise 0,7mm - 12mm.
7 A zeigt eine Detailansicht einer Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus im vormontierten Zustand, wobei gezeigt ist, dass die beiden Aussparungsstufen unterschiedliche Ebenen mit einen vorbestimmten Mindestabstand H ausbilden, welche vorzugsweise zumindest größer ist als die Dicke d der hinteren druckpfadseitigen Vorlagenmembran 32. Es ergibt sich somit auch ein Abstand zwischen der ersten primären Vorlagenmembran 31 und der deckungsgleich darunter angeordneten zweiten Vorlagenmembran 32.
Die Membranen sind entweder gewellt, vorzugsweise bei Flanschdruckmittlern wie in 1 oder 2 gezeigt, oder flach und eben, oder mit Prägung versehen bei einem Rohrdruckmittler, wie gezeigt in 4E. Diese Variationsmöglichkeiten sind durch unterbrochene Abschnitte dargestellt.
Desweiteren ist möglich, im Pfad 25, 26 zur Vakuumüberwachung das Vakuumvolumen konstruktiv durch Implementierung von Vakuumsdepots 45 weiter zu vergößern.
Beide Membranen 31, 32 sind vorzugsweise durch Verschweissungen 46, 47 mit dem Grundkörper verbunden.
Der vorbestimmte Mindestabstand zwischen den Membranen ergibt sich durch das Maß H, dieses ergibt sich hier beispielsweise aus einem Aufschlag von 0,05mm - 0,5mm zuzüglich zur Membrandicke d2.
Vorzugsweise sind die Membrandicken d1 und d2 der beiden Membranen gleich.
Insbesondere weist hierbei der Druckmittler einen angeformten kreisförmigen Nutkanal 40B auf, welcher durch Drehen oder Fräsen hergestellt ist und in den Vakuumkanal26 mündet. Der Querschnitt beträgt vorzugsweise 0,5 × 1,0 mm oder 0,2-2,0 × 0,5-5,0 mm und ermöglicht wie vorbeschrieben einen optimalen Prozess zur Herstellung der Doppelmembran dadurch, dass die Membranen ringsherum an Durchmesser evakuiert werden. Vorzugsweise in Kombination mit der Stufe legen die Membranen sich hierbei mit Durchbiegung zuerst mittig an, und werden im weiteren „blasenfrei“ zu einer Doppelmembran oder „Sandwich“-Membran vereint.
Gleichzeitig ermöglicht die umlaufende Nut auch, bei einer Leckage die Druckveränderung schnellstmöglich an das LEG weiterzugeben. Es wird ausgeschlossen, daß sich durch verbleibendes Vakuum und damit noch anhaftende Stellen Verzögerungen bei der Anzeige des LEG ergeben.
Die Nut ist vorzugsweise um den Außenrand der ersten Membran 31 aber innerhalb des Außenrand der zweiten Membran 32 ein kreisförmiger Ringkanal angelegt.
7 B zeigt eine Detailansicht einer Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus ebenfalls im verbauten, vormontierten Zustand, jedoch noch vor Anlegen des Vakuums, wobei gezeigt ist, dass sich ein kreisförmiger Spalt (40C) auch dadurch ausbilden kann, indem die 2 Membranen direkt übereinandergelegt und verschweisst werden. Es ergibt sich auch in dieser Art ein umlaufender Ringspalt, der wie bei 7A ein Verhalten und einen Fügeprozess für das Fertigen einer Doppelmembran ergibt.
Der umlaufende Spalt ergibt sich insbesondere am äußeren Rand der inneren Membran 32 und ist um den Außenrand der ersten Membran 31 aber innerhalb des Außenrand der zweiten Membran 32 angelegt und hat dann vorzugsweise eine Größe von mindestens 0,03-0,3 mm × 1,0-5,0 mm, vorzugsweise aber 0,05mm × 2,0mm, versehen mit einem Radius wie in der Detailansicht durch das Biegen der Membran 31 dargestellt.
7 B zeigt eine Detailansicht einer Membrananordnung der bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmittleraufbaus im verbauten, vormontierten Zustand, jedoch noch vor Anlegen des Vakuums, sodass die Membranen also noch nicht aneinander anliegen. Hierbei ist gezeigt, der Membranboden, hier als Ebene 52E gekennzeichnet, vorzugsweise durch eine durchgehende Wellenform 52D gebildet ist, wobei die Mitte zwischen Berg und Tal einer Welle als Bodenebene gesehen wird. Im weiteren zeichnet sich die Ausführung dadurch aus, dass eine erste Stufe nicht scharfkantig ausgeformt ist, sondern dass die Heranführung des Membranbetts mit einem Radius 49 tangential an die Ebene 48 hier als Stufe gesehen werden kann, auf der dann die Membran 32 zum Aufliegen kommt.
Insbesondere kann sich auch ein kreisförmiger Spalt, umlaufender Vakuumkanal (40E) am äußeren Durchmesser der Membran (32) dadurch ausbilden, dass der Durchmesser der angrenzenden Stufe größer ist als der äußere Durchmesser der Membran. Optional kann dieser Kanalraum vergrößert werden, indem die nächste Stufe (SE), die Stufenkontur weiter nach außen verlagert wird, oder als Kanalstufe (40D) ausgebildet wird ( hiergestrichelt dargestellt).
Die prozessseitige Membran (31) wird dann auf die an die Stufe (SE) angrenzende Ebene (47) aufgelegt und verschweisst, wie zuvor beschrieben.
Der Abstand der Membranebenen liegt hierbei vorzugsweise zwischen 0,02 und 1,5 mm.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung weitere Ausführungsformen sowie Abwandlungen der erläuterten Ausführungsbeispiele möglich. Die technischen Merkmale der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen sind ebenfalls nicht auf die jeweilige beschriebene Ausführungsform begrenzt und sind entsprechend untereinander austauschbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19949831 B4 [0003]

Claims

Druckmittleraufbau (1) mit einem Grundkörper (10) mit zumindest einer ersten Membran (31; 31A) und einer zweiten Membran (32; 32A), einem ersten Messgerät (MG) zur Überwachung eines Druckes eines Prozessmediums, und einem zweiten Messgerät (LEG), wobei die erste Membran (31; 31A) dem zu überwachenden Prozessmedium zugewandt ist, die zweite Membran ( 32; 32A) einem fluidgefüllten Druckpfad ( 50) zugewandt ist, und ein Zwischenraum ( 51) zwischen der ersten Membran (31; 31A ) und der zweiten Membran ( 32 ; 32A ) ausgebildet ist, wobei der Zwischenraum ( 51) evakuiert ist und das zweite Messgerät (LEG) das in dem Zwischenraum ( 51) vorhandene Vakuum überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass um den Außenrand der ersten Membran (31; 31A) aber innerhalb des Außenrandes der zweiten Membran ( 32 ; 32A) ein umlaufender Ringkanal angelegt ist.
Druckmittleraufbau (1) nach Anspruch 1, wobei eine Aussparung in dem Grundkörper (10) vorgesehen ist, um mindestens zwei Aussparungsstufen in dem Grundkörper (10) vorzusehen, welche durch den vorbestimmten Mindestabstand, die Stufenhöhe (H) voneinander beabstandet sind und zur Anordnung der ersten Membran (31; 31A) und der zweiten Membran ( 32 ; 32A ) dienen, wobei der Außenrand der ersten Membran (31; 31A) auf einer Aussparungsstufe und der Außenrand der zweiten Membran ( 32 ; 32A) auf einer anderen Aussparungsstufe angeordnet sind.
Druckmittleraufbau (1) nach Anspruch 1 bis 2, wobei der vorbestimmte Mindestabstand zwischen den beiden Membranen oder Aufschweissbahnen 0,02 mm-1,5 mm beträgt.
Druckmittleraufbau (1) nach Anspruch 1 bis 2, wobei der Mindestabstand zwischen den beiden Membranen über ein Aussparungsstufenmass (H) definiert ist, welches 0,05 mm-1,5 mm größer ist als die Stärke (d) der zweiten Membran (32).
Druckmittleraufbau (1) nach Anspruch 1 bis 4, wobei ein vorbestimmter Mindestabstand sich durch einen Unterschied zwischen der Membrandicke d der Membran 32 und dem Mass (H) in einem Bereich von 0,01 mm-1,2 mm ergibt, vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 mm-0,5 mm.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Membran ( 31A) und die zweite Membran ( 32A) in Form von Rohrmembranen gestaltet sind und die erste Membran ( 31A) innerhalb der zweiten Membran ( 32A) angeordnet ist, wobei der Außenrand der ersten Membran (31A) deren Außenumfang darstellt, und der Außenrand der zweiten Membran ( 32A) deren Außenumfang darstellt, und wobei der Außenumfang der ersten Membran ( 31A) und der Außenumfang der zweiten Membran ( 32A) durch den vorbestimmten Mindestabstand beabstandet sind.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Grundkörper (10) ferner eine mit dem zweiten Messgerät (LEG) fluidverbundene Nut (40) aufweist, die in der Aussparungsstufe der zweiten Membran (32) vorgesehen ist und lateral außerhalb des Außenrands der zweiten Membran ( 32) liegt, wobei die Nut (40) vorzugsweise halbkreisförmig die zweite Membran ( 32) umlaufend ausgebildet ist, wobei die Nut (40) weiter vorzugsweise eine Breite von 0,3 mm-3 mm und eine Tiefe von 0,2 mm-1,5 mm hat.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Messgerät (LEG) und der Zwischenraum (50) zwischen der ersten Membran (31; 31A) und der zweiten Membran ( 32 ; 32A ) durch einen Kanal (25, 26; 25C, 26; 25A; 25A, 25B, 26) fluidverbunden sind, und wobei ein Evakuierungsanschluss (41) mit dem Kanal ( 25 , 26; 25C, 26; 25A; 25A, 25B, 26) gasdicht verbunden ist, welcher Evakuierungsanschluss (41) doppelt gasdicht verschlossen ist, vorzugsweise durch eine erste direkte Verschweißung des Evakuierungsanschlusses (41) oder eines dort platzierten Stopfens (42) und mit einer zweiten Verschweissung einer Kappe (43).
Druckmittleraufbau (1) nach Anspruch 1-8, wobei Ventil- und/oder Membran-Anordnungen in dem Kanal (25, 26; 25C, 26; 25A; 25A, 25B, 26) integriert sind, die das zweite Messgerät (LEG) im Leckagefall vor Überdruck schützen.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Membranen ( 31 ; 31A; 32; 32A) eine Dicke von 0,01 mm-0,5 mm aufweisen, vorzugsweise 0,03 mm-0,2 mm, und/oder wobei die Membranen (31; 31A; 32; 32A) wellenförmig mit einer Wellenlänge von 0,5 mm-20 mm, vorzugsweise 0,7 mm-12 mm, und einer doppelten Amplitude von 0,1 mm-2,0 mm, vorzugsweise 0,15 mm-1,5 mm, oder stufenförmig mit einem Stufenabstand von 0,5 mm-20 mm, vorzugsweise 0,7 mm-12 mm, ausgebildet sind.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Messsignal des ersten Messgeräts (MG) durch das zweite Messgerät (LEG) durchgeschleift ist und im Leckagefall das zweite Messgerät (LEG) das durchgeschleifte Messsignal mit einem Fehlersignal beaufschlagt.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Anzeige des ersten Messgeräts (MG) in derselben Sichtachse wie eine Anzeige des zweiten Messgeräts (LEG) ausgerichtet ist, oder wobei eine Anzeige des ersten Messgeräts (MG) und eine Anzeige des zweiten Messgeräts (LEG) in einer gemeinsamen Anzeige integriert sind.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gesamt-Innen-Volumen innerhalb aller vakuumtragender Komponenten ( 31; 31A; 32; 32A; 40; 25, 26; 25C, 26; 25A; 25A, 25B, 26) des Druckmittleraufbaus (1) in einem Bereich von 3 ml-100 ml, vorzugsweise 5 ml-50 ml liegt, der Durchmesser der ersten Membran (31) 8 mm-200 mm, vorzugsweise 12 mm-120 mm beträgt, und/oder der Durchmesser der ersten Membran (31) 5 mm-80 mm, vorzugsweise 8 mm-50 mm größer als der Durchmesser der zweiten Membran ( 32) ist.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Membranen sterilisiert ist, durch Gettermaterial (100) in der Einsatzzeit verbessert ist oder konstruktiv durch Vakuumdepots (45) vergrößert ist.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ringkanal (40) als Nut (40B) ausgeformt ist, die in den Druckmittler (10) eingeformt ist, vorzugsweise durch Drehen oder Fräsen.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ringkanal (40) als kreisförmiger Ringspalt (40C) ausgebildet ist, welcher sich durch das direkte Übereinanderlegen der beiden Membranen ( 31, 32) und Verbinden mit einem Teil auf einer gemeinsamen Ebene des Druckmittlers (10) am äußeren Rand der inneren Membran ( 32) ergibt.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ringkanal (40) eine Mindestquerschnittsfläche mit der eine Größe von 0,03-3,0 mm × 1,0-5,0 mm, vorzugsweise aber 0,05 mm × 2,0 mm oder 1,5 × 2,5 mm hat.
Druckmittleraufbau (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ringkanal als kreisförmiger Ringspalt (40E) ausgebildet ist, welcher sich durch einen umlaufenden Spalt am äußeren Durchmesser der kleineren Membran ( 32) zu einer umlaufenden Stufe (SE) ergibt, auf welcher die größere, prozessseitige Membran (31) befestigt ist.