DE3737033A1 - Grundkoerper fuer reinstgase, insbesondere fuer einen druckregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Grundkörper für Reinstgase, insbesondere für einen Druckregler, mit einem Druckmeßgerät, bestehend aus einem mit dem Reinstgas in Verbindung stehenden Druckaufnehmer und einem Verstärker, welcher mit einer Druckanzeige verbunden ist.

Bei Druckreglern, Armaturen sowie Verbindungselementen, die beispielsweise zur Prozeßgasversorgung für die Halbleitertechnik, bei der Immissionsschutzmessung oder Eichgasversorgung zur Schadstoffmessung eingesetzt werden, wird ein Höchstanspruch in bezug auf den Reinheitsgrad von Gasen gestellt. Dabei soll die Qualität des Gases in bezug auf seine Reinheit möglichst unverändert aus einem Transportbehälter (Flasche) zu einem Verbraucher geleitet werden. Um Verunreinigungskomponenten, wie Partikel und Feuchtigkeit zu verringern, werden Grundkörper mit möglichst wenig vom Reinstgas berührten Toträumen benötigt.

Gattungsgemäße Grundkörper für beispielsweise Druckregler oder Gasversorgungsanlagen, wie Entspannungsstationen, Entnahmestellen usw., benötigen zur Druckanzeige ein Druckmeßgerät. Zur Druckanzeige in unmittelbarer Nähe des Grundkörpers werden Manometer verwendet, die aus einem Anschlußrohr und der Anzeige bestehen. Das Anschlußrohr wird in einer Bohrung oder auf einem Anschlußstutzen angeordnet. Mit einem als Schraube oder Mutter ausgebildeten Befestigungselement wird das Manometer so befestigt, daß es außerhalb des Gehäusekörpers und abstehend von diesem angeordnet ist.

Hierbei ist von Nachteil, daß das Meßsystem des Manometers, insbesondere das Bourdon-Rohr, Toträume darstellen, in denen sich Verunreinigungskomponenten, wie Partikel und Feuchtigkeit, ablagern können.

Durch die Verwendung eines Druckmeßumformers anstatt eines Manometers kann eine Fernanzeige des ermittelten Druckwertes vorgenommen werden. Es sind Druckmeßumformer bekannt, die im wesentlichen aus einem Druckaufnehmer und einem Verstärker bestehen und die als komplett in einem Gehäuse gekapselten Baueinheiten ausgebildet sind. Über ein Anschlußrohr werden die Druckmeßumformer in den Gehäusekörper so eingedreht, daß sie wie das Manometer außerhalb des Gehäusekörpers und abstehend von diesem angeordnet sind (Prospekt "Armaturen für Elektronik- Gase", Messer Griesheim, Sachnr.: 08 11 889, Seite 7).

Hierbei vermeidet man zwar den Nachteil, den das Bourdon-Rohr im Manometer hat; durch das Anschlußrohr ist der Totraum jedoch noch erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Toträume innerhalb eines Grundkörpers mit zugeordnetem Druckmeßgerät zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckaufnehmer als separates Bauteil ausgebildet ist, innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet und mit einem Befestigungselement im Gehäusekörper befestigt ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch die Ausbildung des Druckaufnehmers als separates Bauteil dieser ohne Gehäusekörper und Druckaufnehmer verbindendes, vom Gehäusegrundkörper abstehendes Anschlußrohr, so innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet werden kann, daß er mit Ausnahme einer verschließbaren Öffnung für die Einführung des Druckaufnehmers von dem Werkstoff des Gehäusekörpers umgeben ist. Dabei wird die Öffnung für die Einführung des Druckaufnehmers mit einem den Druckaufnehmer gasdicht abdichtenden Befestigungselement geschlossen. Der Totraum ist durch diese Anordnung um ca. 300 Prozent gegenüber dem bekannten komplett gekapselten Druckmeßumformer und ca. 600 Prozent gegenüber einem Manometer verringert. Aufgrund dieses verringerten Totraumes kann die Spülung des Gehäusekörpers effektiver bzw. intensiviert werden. Der Spülgasverbrauch sowie die Spülzeit reduziert sich. Weiterhin wird mit der Verringerung des Totraumes eine geringere bzw. keine Veränderung der Reinstgasqualität erreicht.

Vorteilhaft weist der Grundkörper eine Anlagefläche mit einem ringförmigen Dichtwulst für den Druckaufnehmer auf. Damit bei der Befestigung innerhalb des Gehäusekörpers keine Kräfte auf den Druckaufnehmer wirken, ist an dessen mit dem Reinstgas in Verbindung stehenden Seite ein Andruckflansch vorgesehen, auf welchem sich das Befestigungselement mit einem stirnseitig ringförmig angeordneten Dichtwulst anlegt. Dabei wirkt der Dichtwulst des Befestigungselementes mit dem Dichtwulst des Gehäusekörpers zusammen. Der Andruckflansch bildet die zwischen den Dichtwülsten angeordnete Dichtscheibe.

In dem Druckaufnehmer ist mindestens eine mit dem Reinstgas in Verbindung stehende Zentrumsbohrung vorgesehen, welche an einer ihrer Stirnseiten gasdicht verschlossen ist. An dieser Stirnseite sind im reinstgas­ freien Bereich des Grundkörpers elektrische Verbindungsleitungen befestigt, die durch eine Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, abkapselnde Verschlußkappe zu dem außerhalb des Grundkörpers angeordneten Verstärker geführt sind. Durch die Verschlußkappe wird vorteilhaft der Druckaufnehmer gegen die Messung beeinflussende Umgebungseinflüsse geschützt. Hierzu ist die Verschlußkappe nach einem Ausführungsbeispiel innerhalb des Befestigungselementes und nach einem anderen Ausführungsbeispiel innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper Bestandteil eines Druckreglers bestehend aus einer Membran, die zusammen mit dem Gehäusekörper einen Niederdruckraum begrenzt, einem in dem Gehäusekörper angeordneten, aus einem beweglichen Ventilkörper und einem Ventilsitz bestehenden, durch die Membran ansteuerbaren Ventil, dessen mit einer Hochdruckleitung verbundener Eingangskanal und dessen mit einer Niederdruckleitung verbundener Ausgangskanal gegenüberliegend senkrecht zum Ventil im Gehäusekörper angeordnet und mit den der Membran gegenüberliegend im Gehäusekörper angeordneten Zentrumsbohrungen der Druckaufnehmer verbunden ist. Durch diese Ausbildung eines Druckreglers mit innerhalb des Gehäusekörpers angeordneten Druckaufnehmern, die über im Gehäusekörper angeordnete kurze Verbindungskanäle mit den Druckaufnehmern verbunden sind, wird vorteilhaft eine Reduzierung des Totraumes gegenüber den bekannten Ausführungen von ca. 300 Prozent erreicht.

Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die Druckaufnehmer innerhalb der mit einer Hoch- bzw. Niederdruckleitung verbundenen Ein- bzw. Ausgangskanäle angeordnet. Über die zur Ein- bzw. Ausströmseite offenen Zentrumsbohrungen und senkrecht zu den Zentrumsbohrungen vorgesehenen Verbindungskanälen strömt das Reinstgas von der Hoch- zur Niederdruckseite. Zwischen den gegenüberliegend angeordneten Andruckflanschen der Druckaufnehmer wird ein durch diese Andruckflansche gasdicht verschlossener, reinstgas­ freier Raum innerhalb des Grundkörpers gebildet, in den die Verbindungsleitungen münden. Von diesem Raum aus führen die Verbindungsleitungen durch die im Gehäusekörper angeordnete Verschlußkappe zu dem außerhalb des Gehäusekörpers angeordneten Verstärker.

Das Reinstgas strömt vorteilhaft von den Verbindungskanälen des Druckaufnehmers über im Befestigungselement vorgesehene Verbindungsöffnungen in einen Ringkanal, von welchem aus es beispielsweise in den Hochdruckraum des Ventiles stömt. Eine gasdichte Abdichtung des Ringraumes wird vorteilhaft über eine mit dem Befestigungselement zusammenwirkende Druckschraube erreicht, welche auf einen Dichtflansch des Befestigungselementes wirkt. Dabei weist das Befestigungselement vorteilhaft ein durch die Druckschraube geführtes Anschlußrohr auf. Durch die vorteilhafte Anordnung innerhalb der Kanäle wird ein Totraum im Grundkörper vermieden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Druckreglers nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Druckreglers nach der Erfindung.

In der Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung des Druckreglers 10 nach der Erfindung dargestellt. Der Druckregler besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 11, in welchem ein prozeßgasführender Hochdruckraum 12 und ein prozeßgasführender Niederdruckraum 13 angeordnet sind. Der Hochdruckraum 12 ist eingangsseitig über einen Eingangskanal 14 und einer nicht näher dargestellten Hochdruckleitung mit einer Gasversorgung und abgangsseitig über ein ansteuerbares Ventil 15 mit dem Niederdruckraum 13 verbunden. Der Niederdruckraum 13 ist über einen Ausgangskanal 16 und eine nicht näher dargestellte Niederdruckleitung an eine Anlage angeschlossen. Der Niederdruckraum 13 wird durch den Gehäusekörper 11 und die Niederdruckmembran 18 begrenzt, die stirnseitig zwischen dem Gehäusekörper 11 und einem Federgehäuse 17 eingespannt ist. Die zwischen dem Grundkörper 11 und dem Federgehäuse 17 vorgesehenen Dichtungen sind in der Fig. 1 nicht näher dargestellt.

Das zwischen dem Hochdruckraum 12 und dem Niederdruckraum 13 angeordnete Ventil 15 besteht aus einem Ventilsitz 19 und einem beweglichen Ventilkörper 20, der über die Niederdruckmembran 18 ansteuerbar ist. Hierzu wirkt auf die Niederdruckmembran eine im Federgehäuse 17 angeordnete Stellfeder 21, die mit ihrem anderen Ende an einem Druckstück 22 eines Einstellelementes 23 anliegt. Gegen die Federkraft der Stellfeder 21 wirkt eine auf den beweglichen Ventilkörper 20 wirkende Schließfeder 24, welche den Ventilkörper 20 gegen den Ventilsitz 19 drückt.

Senkrecht zu dem Hochdruckraum 12 zweigt der Eingangskanal 14 ab, dem gegenüberliegend der Ausgangskanal 16 angeordnet ist. Über eine senkrecht zum Ausgangskanal 16 verlaufende Verbindungsbohrung 25 ist der Ausgangskanal 16 mit dem Niederdruckraum 13 verbunden.

Der Niederdruckmembran 18 gegenüberliegend sind im Grundkörper 11 Öffnungen 26, 27 vorgesehen, die über kurze, senkrecht zu dem Eingangs- bzw. Ausgangskanal 14, 16 verlaufende Meßbohrungen 28, 29 mit dem Hoch- bzw. Niederdruckraum 12, 13 verbunden sind. In den Öffnungen ist jeweils ein Druckaufnehmer 30, 31 innerhalb des Gehäusekörpers 11 angeordnet. Die Druckaufnehmer 30, 31 weisen koaxial zu den Meßbohrungen 28, 29 verlaufende Zentrumsbohrungen 32, 33 auf, welche an ihren Stirnseiten 34, 35 gasdicht verschlossen sind. An diesen Stirnseiten sind elektrische Verbindungsleitungen 36, 37 befestigt, über die die Druckaufnehmer 30, 31 mit außerhalb des Grundkörpers 11 angeordneten Verstärkern 38, 39 verbunden sind. Die Verstärker 38, 39 sind an eine Druckanzeige 40 angeschlossen.

An den zum Grund der Öffnungen 26, 27 weisenden Seiten der Druckaufnehmer 30, 31 sind Andruckflansche 41, 42 befestigt, an welchen sich in die Öffnungen 26, 27 vorzugsweise einschraubbare Befestigungselemente 43, 44 mit an ihren Stirnseiten vorgesehenen Dichtwulsten 45, 46 anlegen. Die Befestigungselemente 43, 44 sind hierzu schraubenförmig ausgebildet. Mit in den Befestigungselementen 43, 44 vorgesehenen Zentrumsöffnungen werden diese über den Druckaufnehmern 30, 31 haubenförmig angeordnet. Die geschlossenen Stirnseiten 34, 35 der Druckaufnehmer 30, 31 sowie die Dichtwulste 45, 46 der Befestigungselemente 43, 44 dichten in Verbindung mit den durchmessergrößeren Andruckflanschen 41, 42 der Druckaufnehmer 30, 31 die Öffnungen 26, 27 des Gehäusekörpers 11 gasdicht ab. Als Gegenlager für die Andruckflansche 41, 42 dienen im Grundkörper 11 vorgesehene Anlageflächen 47, 48, auf denen vorzugsweise einstückig ringförmige Dichtwulste 49, 50 ausgebildet sind, die mit den Dichtwulsten 45, 46 der Befestigungselemente 43, 44 zusammenwirken. In den Befestigungselementen 43, 44 sind Verschlußkappen 51, 52 angeordnet, die eine Durchführung der Verbindungsleitungen 36, 37 erlauben und Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, abkapseln. Vorteilhaft bestehen die Verschlußkappen aus einem gummiartigen Material.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Für gleiche Bauteile sind gleiche Bezugsziffern eingetragen. Unterschiedlich zu dem in der Fig. 1 dargestellten Druckregler sind die Druckaufnehmer 30, 31 in dem Ein- bzw. Ausgangskanal 14, 16 des Grundkörpers 11 angeordnet. Die Zentrumsbohrungen 32, 33 sind mit ihren Öffnungen zur Einströmseite 53 bzw. Ausströmseite 54 des Druckreglers 10 gerichtet. Senkrecht zu den Zentrumsbohrungen 32, 33 sind in den Druckaufnehmern 30, 31 Verbindungskanäle 55, 56 vorgesehen. Vorzugsweise auf der gleichen Achse zu den Verbindungskanälen 55, 56 liegend sind in den Befestigungselementen 43, 44 Verbindungsöffnungen 57, 58 angeordnet, über die das Reinstgas in zwischen dem Grundkörper 11 und den Befestigungselementen 43, 44 gebildete Ringkanäle 59, 60 strömt. Die Ringkanäle 59, 60 sind über Verbindungsbohrungen 25, 61 an den Hoch- bzw. Niederdruckraum 12, 13 angeschlossen. Eine gasdichte Abdichtung der Ringräume 59, 60 wird vorteilhaft über mit den Befestigungselementen 43, 44 zusammenwirkende Druckschrauben 62, 63 erreicht. Die Druckschrauben 62, 63 liegen an jeweils einem am Kopfende der Befestigungselemente 43, 44 ausgebildeten Dichtflansch 64, 65 an, welche ihrerseits an Anlageflächen des Grundkörpers 11 anliegen. Selbstverständlich ist es vorteilhaft möglich, an den Stirnflächen der Druckschrauben 62, 63 und den Anlageflächen des Grundkörpers ringförmige Dichtwulste vorzusehen.

Die Befestigungselemente 43, 44 weisen vorteilhaft durch die Druckschrauben geführte Anschlußrohre 66, 67 auf.

Durch den senkrecht zum Ventil 15 angeordneten Eingangs- bzw. Ausgangskanal 14, 16 und die mit ihren Andruckflanschen 41, 42 gegenüberliegend in den Kanälen 14, 16 angeordneten Druckaufnehmer 30, 31 wird zwischen den Andruckflanschen 41, 42 im Grundkörper 11 ein reinstgasfreier Raum gebildet, durch den die Verbindungsleitungen 36 der beiden Druckaufnehmer 30, 31 über eine Verschlußkappe 51 aus dem Grundkörper 11 geführt werden.

Claims (6)

1. Grundkörper für Reinstgase, insbesondere für einen Druckregler, mit einem Druckmeßgerät, bestehend aus einem mit dem Reinstgas in Verbindung stehenden Druckaufnehmer und einem Verstärker, welcher mit einer Druckanzeige verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (30, 31) als separates Bauteil ausgebildet ist, innerhalb des Gehäusekörpers (11) angeordnet und mit einem Befestigungselement (43, 44) im Gehäusekörper (11) befestigt ist.

2. Grundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (30, 31) an einer mit dem Reinstgas in Verbindung stehenden Seite mit einem Andruckflansch (41, 42) versehen ist, an welchen das Befestigungselement (43, 44) mit einem ringförmigen Dichtwulst (45, 46) anlegbar ist.

2. Grundkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Grundkörper (11) vorgesehene Anlagefläche (47, 48) für den Andruckflansch (41, 42) einen ringförmigen Dichtwulst (49, 50) aufweist.

3. Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckaufnehmer (30, 31) mindestens eine mit dem Reinstgas in Verbindung stehende Zentrumsbohrung (32, 33) vorgesehen ist, welche an einer ihrer Stirnseiten (34, 35) gasdicht verschlossen ist, an der Stirnseite (34, 35) im reinstgasfreien Bereich elektrische Verbindungsleitungen (36, 37) befestigt und durch mindestens eine Verschlußkappe (51, 52) zu dem außerhalb des Grundkörpers (11) angeordneten Verstärker (38, 39) geführt sind und die Verschlußkappe (51, 52) innerhalb des Befestigungselementes (43,44) oder des Gehäusekörpers (11) angeordnet ist.

4. Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Membran (18) die zusammen mit dem Gehäusekörper (11) einen Niederdruckraum (13) begrenzt, ein in dem Gehäusekörper (11) angeordnetes, aus einem beweglichen Ventilkörper (20) und einem Ventilsitz (19) bestehendes, durch die Membran (18) ansteuerbares Ventil (15), einen Eingangs- (14) und Ausgangskanal (16) die gegenüberliegend und senkrecht zum Ventil (15) im Gehäusekörper (11) angeordnet und mit den, der Membran (18) gegenüberliegend im Gehäusekörper (11) angeordneten Zentrumsbohrungen (32, 33) der Druckaufnehmer (30, 31) verbunden sind.

5. Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Membran (18) die zusammen mit dem Gehäusekörper (11) einen Niederdruckraum (13) begrenzt, ein im Gehäusekörper (11) angeordnetes aus einem beweglichen Ventilkörper (20) und einem Ventilsitz (19) bestehendes, durch die Membran (18) ansteuerbares Ventil (15), einen Eingangs- (14) und Ausgangskanal (16) die gegenüberliegend und senkrecht zum Ventil (15) im Gehäusekörper (11) angeordnet sind, wobei in den Kanälen (14, 16) die Druckaufnehmer (30, 31) mit zur Ein- bzw. Ausströmseite (53, 54) offenen Zentrumsbohrungen (32, 33) und senkrecht zu den Zentrumsbohrungen (32, 33) vorgesehenen Verbindungskanälen auf den Anlageflächen (47, 48) des Grundkörpers (11) angeordnet sind.