DE3941369A1 - Druckmittler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittler mit einer Membran, deren eine Oberfläche vom Meßmedium beaufschlagt wird, während die gegenüberliegende Oberfläche auf eine den zu messenden Druck über eine Kapillar­ leitung an ein Meßgerät bzw. einen Meßumfor­ mer übertragende Hydraulikflüssigkeit in einem Gehäuse einwirkt.

Derartige Druckmittler dienen zur Übertra­ gung von Drücken oder Druckdifferenzen aus Prozeßanlagen, z. B. der chemischen oder Lebensmittelindustrie an ein Meßgerät oder einen Meßumformer. Wird hierbei die vom Meßmedium bedeckte Membran z. B. durch Lochkorrosion undicht, kann das Meßmedium in den mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Gehäuseraum eindringen, wodurch sich das Meßmedium mit der Hydraulikflüssigkeit mischt. Dies hat auf den Ablauf des Meßvorganges zunächst keinen Einfluß, da nur Hydraulikflüssigkeit durch das Meßmedium ersetzt wird und die Membran des Druckmittlers ausschließlich Trennfunktionen zwischen Meßmedium und Hydraulikflüssigkeit erfüllt. Durch die Bewegung der Membran während der Messungen dringt das Meßmedium auch in die Kapillarleitung vor, die in der Regel aus einem chemisch wenig beständigen Werkstoff besteht und daher von aggressiven Medien schnell zerstört wird, die dann ungehindert in die Umgebung austreten. Dies wird möglicherweise erst festgestellt, nachdem erhebliche Schäden entstanden sind. Handelt es sich beim Meßme­ dium um ein Produkt, das nur bei hohen Tempe­ raturen flüssig ist, kann dieses Produkt die in der Regel Umgebungstemperatur be­ sitzenden Kapillarleitungen verstopfen, wodurch der Meßvorgang unterbunden wird. Es dringt bei beschädigter Membran aber nicht nur das Meßmedium in den Gehäuseraum des Druckmittlers ein, sondern auch die Hydraulikflüssigkeit in die Prozeßanlage, wodurch das Meßmedium, sofern es sich um ein Nahrungsmittel handelt, ungenießbar werden kann.

Zur Vermeidung dieser von Beschädigungen der Membran des Druckmittlers ausgehenden Unzulänglichkeiten werden routinemäßig Funk­ tionskontrollen der Geräte vorgenommen, was nicht nur zeitaufwendig ist, sondern auch keine absolute Sicherheit bietet, sofern die Membran z. B. unmittelbar nach einer solchen Kontrolle zerstört wird.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Druckmittler der eingangs beschriebenen Gattung zu auszubilden, daß Beschädigungen der Membran sofort angezeigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gehäuseraum, der die Hydrau­ likflüssigkeit enthält, ein bei beschädigter Membran auslösbarer Signalgeber vorgesehen ist.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Druckmittlers nach der Erfindung weist die Membran eine solche Vorspannung auf, daß im drucklosen Zustand ein Bereich derselben auf dem Boden des Gehäuses aufliegt und einen im Boden als Signalgeber eingebetteten Schalter betätigt, der mit einem Signalgerät verbindbar ist. Dabei hat die in der Regel aus Metall bestehende Membran vorzugsweise eine durch Verformung erhaltene sphärische Form und wird so am Gehäuse des Druckmitt­ lers angeordnet, daß ein Bereich von deren Wölbung oder Krümmung auf den am Gehäuseboden angeordneten Schalter einwirkt. Im "Normalzu­ stand" wird die Membran von der Hydraulik­ flüssigkeit, die die zu überwachenden Größen des Meßmediums an das Meßgerät oder den Meßumformer überträgt und unter einem leich­ ten Überdruck steht, vom Gehäuseboden und damit vom Schalter ferngehalten. Dabei ist die Menge an Hydraulikflüssigkeit unter Berücksichtigung des Verdrängungsvolumens des am Druckmittler angeschlossenen Meßge­ rätes oder Meßumformers und somit der Abstand der Membran vom Gehäuseboden so bemessen, daß es im gesamten Meßbereich des Gerätes oder Umformers zu keiner Auflage der Membran auf dem Gehäuseboden bzw. keiner Berührung mit dem Schalter kommt. Wird eine derartige Membran z. B. durch Lochkorrosion beschädigt, findet ein Druckausgleich zwischen dem Meßme­ dium und der Hydraulikflüssigkeit statt, so daß die von der erfindungsgemäßen Form der Membran ausgehenden Vorspannungskräfte durch die Hydraulikflüssigkeit nicht weiter kompensiert werden, sondern sich voll entfal­ ten können, wodurch ein zweckmäßigerweise mit einer Erhebung oder einem Vorsprung versehener Bereich der Membran sich auf dem Gehäuseboden abstützt und den dort ange­ brachten Schalter zum Auslösen eines einen Membrandefekt anzeigenden Signales betätigt.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Druckmittlers wird der Schalter von einem elektrischen Kontakt am Boden des Gehäuses gebildet, der über die Membran elektrisch leitend mit dem Gehäu­ se als zweiten Kontakt verbunden wird. Dabei hat es sich bewährt, die Erhebung an der Membran z. B. in Gestalt einer angeschweißten Kontaktplatte auszubilden.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungs­ form des Druckmittlers nach der Erfindung umfaßt der Schalter zwei elektrische Kontakte im Boden des Gehäuses, die über die Membran elektrisch leitend verbunden werden.

Es hat sich bei korrosiven Meßmedien auch bewährt, im Gehäuse des erfindungsgemäßen Druckmittlers in der Hydraulikflüssigkeit einen dünnen elektrischen Leiter aus einem leicht korrodierenden Werkstoff anzuordnen, dessen aus dem Gehäuse herausgeführte Enden mit einem Signalgerät verbindbar sind. Bei einer Beschädigung der Membran findet nicht nur ein Druckausgleich, sondern auch ein Stoffaustausch zwischen der Hydraulikflüs­ sigkeit im Gehäuse des Druckmittlers und dem Meßmedium statt. Dadurch dringt Meßmedium in das Gehäuse ein und zerstört den elektri­ schen Leiter durch Korrosion, wodurch ein Signal ausgelöst wird, das einen Membrande­ fekt anzeigt. Die Auslösung des Signales kann auch durch die beschädigte Membran selbst erfolgen, indem sich diese derart verformt, daß der elektrische Leiter zerstört wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden noch an Hand der Zeichnungen beschrieben, die in den Fig. 1 bis 3 je einen Druckmittler in schematischer Schnittansicht zeigen.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Druck­ mittler umfaßt ein dosenförmiges Gehäuse 1, dessen Deckel von einer am Gehäuserand befestigten Membran 2, die im drucklosen Zustand eine in den Gehäuseraum gerichtete sphärische Krümmung aufweist (untere Hälfte der Zeichnung von Fig. 1 und 2), gebildet wird. Aus dem Boden 3 des Gehäuses 1 ragen zwei in einen Isolierkörper 4 eingebettete Kontakte 5, deren Anschlüsse 6 mit einem nicht gezeigten Signalgerät verbunden werden können. Den Kontakten 5 im mit einer unter leichtem Überdruck stehenden Hydraulikflüs­ sigkeit 7 gefüllten Gehäuseraum gegenüberlie­ gend ist an der Membran 2 eine Kontaktplatte 8 befestigt. Der Gehäuseraum und damit die Hydraulikflüssigkeit 7 stehen über eine Kapillarleitung 9 mit einem Meßgerät oder Meßumformer (nicht dargestellt) in Verbin­ dung, mit dem der von einem in Richtung des Pfeiles "A" auf die Membran 2 einwirkende Druck eines Meßmediums gemessen wird.

Bei intakter Membran 2 sind der Druck und das Volumen der Hydraulikflüssigkeit 7 im Gehäuseraum so bemessen, daß die im drucklo­ sen Zustand eine in den Gehäuseraum gerichte­ te sphärische Krümmung aufweisende Membran 2 bzw. die daran befestigte Kontaktplatte 8 den Boden 3 des Gehäuses 1 über den gesam­ ten zu messenden Druckbereich nicht berührt, wie es in der oberen Hälfte der Fig. 1 und 2 wiedergegeben ist. Bei einer Beschädigung der Membran 2 findet ein Druckausgleich zwischen dem Meßmedium und der Hydraulikflüs­ sigkeit 7 statt, so daß die von der Krümmung der Membran 2 ausgehende Vorspannung die Membran 2 in die in der unteren Hälfte der Zeichnung dargestellte Lage bewegt, in der die Kontaktplatte 8 die Kontakte 5 berührt und ein Signal auslöst, daß einen Menbrande­ fekt anzeigt.

Der in Fig. 2 dargestellte Druckmittler unterscheidet sich von dem im vorstehenden in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Gerät geringfügig, so daß es keiner erneuten Erläu­ terung bedarf, dadurch, daß nur ein Kontakt 5 im Boden 3 des Gehäuses 1 im Isolierkörper 4 eingebettet ist und der zweite Schalterkon­ takt vom Gehäuse 1 gebildet wird. Dabei verbindet die aus Metall gefertigte Membran 2 den Kontakt 5 und das Gehäuse 1 elektrisch zur Auslösung eines einen Membrandefekt anzeigenden Signales, sobald die beschädigte Membran2 den Kontakt 5 berührt.

Der Druckmittler nach Fig. 3 weicht von den im vorstehenden in Verbindung mit Fig. 1 und 2 erläuterten Geräten nur darin ab, daß anstatt des Schalters im Gehäuseraum über dem Boden 3 ein dünner elektrischer Leiter 10 aus einem leicht korrodierbaren Werkstoff angeordnet ist, dessen aus dem Gehäuse 1 herausgeführte Enden 6 zum Schlie­ ßen eines Stromkreises mit einem nicht ge­ zeigten Signalgerät verbunden werden können. Dringt bei einer beschädigten Membran 2 aggressives Meßmedium in das Gehäuse 1 ein, zerstört es den elektrischen Leiter 10, wodurch der Stromkreis zum Signalgerät unter­ brochen und ein einem Membrandefekt anzeigen­ des Signal ausgelöst wird. Dabei kann der elektrische Leiter 10 auch von der sich aufgrund der Beschädigung verformenden Membran 2 zerstört werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele be­ grenzt, sondern schließt für den Fachmann geläufige Abwandlungen ein. So kann der Schalter von pneumatischen Elementen der Mikromechanik gebildet werden, wenn elektri­ sche Verbindungen unzweckmäßig sind. Es können auch ein membranbetätigter Schalter und ein zu zerstörender elektrischer Leiter zur Auslösung eines einen Membrandefekt anzeigenden Signales in einem Gehäuse vorhan­ den sein.

Claims (8)

1. Druckmittler mit einer Membran, deren eine Oberfläche vom Meßmedium beaufschlagt wird, während die gegenüberliegende Ober­ fläche auf eine den zu messenden Druck über eine Kapillarleitung an ein Meßgerät bzw. einen Meßumformer übertragende Hy­ draulikflüssigkeit in einem Gehäuse ein­ wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gehäuseraum, der die Hydraulikflüs­ sigkeit (7) enthält, ein bei beschädigter Membran (2) auslösbarer Signalgeber (5, 10) vorgesehen ist.

2. Druckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) eine sphärische Krümmung hat.

3. Druckmittler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) eine solche Vorspannung aufweist, daß im drucklosen Zustand ein Teil (8) derselben (2) auf dem Boden (3) des Gehäu­ ses (1) aufliegt und einen im Boden (3) eingebetteten Schalter (5) betätigt, der mit einem Signalgerät verbindbar ist.

4. Druckmittler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Membran (2) eine Erhebung (8) eingearbeitet ist, die auf den Schalter (5) einwirkt.

5. Druckmittler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen elektrischen Kontakt (5) am Boden (3) des Gehäuses (1) auf­ weist, der über die Membran (2) mit dem Gehäuse (1) als zweiten Kontakt verbunden wird.

6. Druckmittler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter zwei elektrische Kontakte (5) am Boden (3) des Gehäuses (1) umfaßt, die über die Membran (2) elektrisch lei­ tend verbunden werden.

7. Druckmittler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung von einer Kontaktplatte (8) ge­ bildet wird.

8. Druckmittler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) in der Hydraulikflüssigkeit (7) ein dünner elektrischer Leiter (10) aus einem leicht korrodierenden Werkstoff angeordnet ist, dessen aus dem Gehäuse (1) herausge­ führte Enden (6) mit einem Signalgerät verbindbar sind.