DE4104811A1

DE4104811A1 - Differential pressure measurement cell with two membranes - has flexural element with fluid connection to transfer vol. region via gap designed for ignition and combustion safety

Info

Publication number: DE4104811A1
Application number: DE19914104811
Authority: DE
Inventors: Leo Nawrocki
Original assignee: Eckardt AG
Current assignee: Eckardt AG
Priority date: 1991-02-16
Filing date: 1991-02-16
Publication date: 1992-08-20
Also published as: DE4104811C2

Abstract

The differential pressure measurement cell has two membranes (2,3) between which are one or more fluid-filled transfer chambers. Two transfer vol. regions (4,5) lie adjacent to the facing sides of the membranes. A signal line (10) is fed to a flexural element (11) mounted in a space (23) between the membranes with a fluid connection to at least one of the transfer vol. regions. The fluid connection is made via a gap (27) whose width to length ratio does not exceed a value required for ignition and combustion safety. ADVANTAGE - For inflammable or explosive materials. Compact with simple design which achieves ignition and combustion safety.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Differenzdruckmeßzelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a differential pressure measuring cell the preamble of claim 1.

Derartige Meßzellen sind als Einkammer- und Mehrkammersysteme bekannt. So ist in der DE 36 21 785 A1 ein Differenzdruckgeber mit drei Kammern offenbart. Zwischen zwei parallel angeordneten Membranen, deren voneinander abgewandte Seiten jeweils mit dem Druck einer der Medien beaufschlagt sind, deren Differenzdruck zu messen ist, befinden sich fluidbefüllte Übertragungsraum bereiche von denen jeweils ein Bereich an die einander zuge wandten Seiten der Membranen angrenzt; zwischen diesen Über tragungsmembranen befinden sich wiederum zwei parallel ver laufende Meßmembranen, die einen Meßraum mit geringem Volumen einschließen und gemeinsam an eine mit einem Biegebalken ver bundene Stange angekoppelt sind. Der Biegebalken ist in einem Biegebalkenraum untergebracht, der einen Teil eines Über tragungsraumbereiches bildet. Der Fluidstrom während einer Druckmessung erfolgt über den Biegebalkenraum, wozu dieser zu den Übertragungsmembranen hin beidseitig mit breiten Durch trittskanälen versehen ist.Such measuring cells are single-chamber and multi-chamber systems known. DE 36 21 785 A1 is a differential pressure transmitter disclosed with three chambers. Between two arranged in parallel Membranes, the sides of which face away from each other with the Pressure is applied to one of the media, the differential pressure to be measured, there are fluid-filled transmission spaces areas of which one area is facing each other adjacent sides of the membranes; between these over support membranes are in turn two parallel ver running measuring diaphragms, which have a measuring space with a small volume enclose and jointly ver to one with a bending beam tied rod are coupled. The bending beam is in one Bending beam room housed part of an over area. The fluid flow during a Pressure measurement takes place via the bending beam space, which is why the transmission membranes on both sides with wide diameters is provided.

Für bestimmte Anwendungsfälle, insbesondere wenn die Prozeß medien, deren Differenzdruck zu messen ist, brennbar oder explosiv sind, ist die Einhaltung bestimmter Anforderungen zur Zünd- und Flammendurchschlagsicherheit erforderlich. Ein vom Außenraum über die Durchführungen für die Signalleitungen in den Biegebalkenraum eindringender Zünd- oder Flammendurchschlag darf sich nicht bis zu den an die Prozeßmedien angrenzenden, äußeren Übertragungsmembranen der Differenzdruckmeßzelle fortpflanzen.For certain applications, especially when the process media whose differential pressure is to be measured, flammable or are explosive, compliance with certain requirements Protection against ignition and flame arrester required. One from Outside through the bushings for the signal lines in ignition or flame penetration penetrating the bending beam area must not extend as far as the process media outer transmission membranes of the differential pressure measuring cell reproduce.

Zur Gewährleistung solcher Anforderungen sind zwar in einen Durchführungskanal einfügbare, flammendurchschlagsichere Armaturen bekannt, zum Beispiel aus der DE 38 38 312 A1, deren Einfügung würde jedoch die Baugröße einer kompakten Differenz druckmeßzelle ungebührlich erhöhen.To ensure such requirements are in one Feed-through channel insertable, flame-proof Fittings known, for example from DE 38 38 312 A1, the However, insertion would make the size of a compact difference Increase the pressure measuring cell unduly.

Auch ein querseitiges Anflanschen einer Meßfühlereinheit an einen Druckaufnahmeteil unter Fluidverbindung beider Teile mittels quer verlaufender Kanäle, wie es bei einem Differenz druckmesser nach der DE 30 47 276 C2 vorgesehen ist, erhöht die Abmessungen dieses Meßgerätes beträchtlich.Also a flange-mounted flange on a sensor unit a pressure receiving part with fluid connection of both parts by means of transverse channels, as is the case with a difference Pressure meter according to DE 30 47 276 C2 is provided, increases Dimensions of this measuring device considerably.

Der Erfindung liegt die Schaffung einer Differenzdruckmeßzelle zugrunde, die in einfacher Weise raumsparend dergestalt auf gebaut ist, daß sie die Anforderungen bezüglich Zünd- und Flammendurchschlagsicherheit erfüllt.The invention lies in the creation of a differential pressure measuring cell based on that in a simple manner to save space is built to meet the requirements regarding ignition and Flame arrest resistance fulfilled.

Diese Aufgabe wird durch eine Differenzdruckmeßzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Biegeelementraum hat zwar eine fluide Verbindung zu wenigstens einem der Über tragungsraumbereiche, die sich jeweils auf der dem Prozeßmedium gegenüberliegenden Seite einer Übertragungsmembran befinden, diese erfolgt aber über einen genügend engen und damit zünd- und flammendurchschlagsicheren Spalt. Insbesondere erübrigt sich mit der Anordnung eines solchen Spaltes das zusätzliche Anbringen einer flammendurchschlagsicheren Armatur, und der Biegeelementraum befindet sich weiterhin platzsparend im Bereich zwischen den beiden Übertragungsmembranen. Diese Maß nahme kombiniert mit konstruktiv vorteilhaftem geringem Aufwand die Zünd- und Flammendurchschlagsicherheit der Meßzelle mit deren kompakten Bauweise und mit der Fluidverbindung von Biege elementraum und wenigstens einem der Übertragungsraumbereiche. Ggf. können natürlich auch mehrere derartige Spalte angeordnet sein.This task is performed by a differential pressure measuring cell Features of claim 1 solved. The flexure space has a fluid connection to at least one of the over areas, each of which is based on the process medium opposite side of a transmission membrane, however, this takes place over a sufficiently narrow and thus and flame-proof gap. In particular, unnecessary the additional with the arrangement of such a gap Attaching a flame-arresting fitting, and the Bending element space is still in the space-saving Area between the two transmission membranes. This measure combination combined with constructively advantageous little effort the ignition and flame arrest resistance of the measuring cell their compact design and with the fluid connection from Biege element space and at least one of the transmission space areas. Possibly. can of course also arranged several such columns be.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Spalt in einfacher Weise als Ringspalt ausgebildet, indem die Kopplungsstange in einer Durchführung verläuft, die gegenüber der Kopplungsstange einen um die Spaltweite größeren Radius aufweist (Anspruch 2).In an embodiment of the invention, the gap becomes simpler Formed as an annular gap by the coupling rod in a passage that runs opposite the coupling rod has a larger radius by the gap width (claim 2).

Eine für die Zünd- und Flammendurchschlagsicherheit ausreichen de Spaltlänge läßt sich dadurch erreichen, daß nach Anspruch 3 der Biegeelementraum näher zu einer der beiden Übertragungs membranen hin angeordnet und der Spalt in Richtung der weiter entfernten Membran hin herausgeführt ist.One is sufficient for safety against ignition and flame arrest de gap length can be achieved in that according to claim 3 the flexure space closer to one of the two transmission membranes arranged and the gap towards the next removed membrane is led out.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Biegeelementraum von einem angrenzenden Übertragungsraumbereich durch eine Deck platte abgedeckt (Anspruch 4).In a further development of the invention, the bending element space is from an adjacent transmission room area through a deck plate covered (claim 4).

Wenn zwischen einem an eine Übertragungsmembran angrenzenden und demjenigen Übertragungsraumbereich, in den der Spalt mündet, über einen Verbindungskanal eine fluide Verbindung besteht, ist es nach Anspruch 5 vorteilhaft, die Durchtritts fläche dieses Verbindungskanals größer als diejenige des Spaltes zu wählen. Die während einer Druckmessung auftretende Fluidströmmung erfolgt dadurch ganz überwiegend über diesen Verbindungskanal und nicht in den Biegeelementraum hinein, so daß die Meßzelle sehr reaktionsschnell und verzögerungsfrei arbeitet.If between one adjacent to a transmission membrane and that transmission space area into which the gap opens, a fluid connection via a connecting channel there is, it is advantageous according to claim 5, the passage area of this connecting channel is larger than that of the Column to choose. The one that occurs during a pressure measurement As a result, fluid flow occurs predominantly through this Connection channel and not into the bending element space, see above that the measuring cell is very responsive and without delay is working.

Eine konstruktiv einfache Lösung ist weiterhin durch die Merk male der Ansprüche 6 und 7 gegeben. Insbesondere können die eingefügten Rohre als Verbindungskanäle gemäß Anspruch 8 in die Deckplatte einmünden und dort dicht befestigt sein. A constructively simple solution is still through the Merk Male of claims 6 and 7 given. In particular, the inserted pipes as connecting channels according to claim 8 in the Open the cover plate and be tightly fastened there.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist nach Anspruch 9 eine Dreikammer-Meßzelle zünd- und flammendurchschlagsicher ausgeführt. Auch hier ist zur Gewährleistung hoher Ansprech geschwindigkeiten der Meßzelle der Fluidverbindungskanal mit gegenüber dem Spalt größerer Durchtrittsfläche gestaltet.In a further embodiment of the invention is according to claim 9 a three-chamber measuring cell is flame and flame proof executed. Here, too, is to ensure high response velocities of the measuring cell with the fluid connection channel designed in relation to the gap of larger passage area.

Eine sehr raumsparende Bauweise bei gleichzeitiger Zünd- und Flammendurchschlagsicherheit ist auch bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 erreicht, indem die erforder liche Spaltlänge durch eine in eine Aussparung eines mittigen Haltetellers der ringförmigen Meßmembranen hineinragende Hülse erzielt ist.A very space-saving design with simultaneous ignition and Flame arrest resistance is also a part of further training of the invention according to claim 10 achieved by the required gap length through a recess in a central Holding plates of the annular measuring membrane protruding sleeve is achieved.

Hervorzuheben ist, daß es durch die genannten Ausgestaltungen, insbesondere nach den Ansprüchen 4, 7, 8 und/oder 10, möglich ist, durch wenige konstruktive Zusatzmaßnahmen bekannte, kompakte Differenzdruckmeßzellen so zu modifizieren, daß sie zünd- und flammendurchschlagsicher sind.It should be emphasized that the above-mentioned configurations, in particular according to claims 4, 7, 8 and / or 10 possible is known through a few additional constructive measures, to modify compact differential pressure measuring cells so that they are flame-proof and flame-proof.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are in the Drawings are shown and are described below. It demonstrate:

Fig. 1 eine zünd- und flammendurchschlagsichere Einkammer Differenzdruckmeßzelle im Längsschnitt und Fig. 1 is a flame and flame-proof single-chamber differential pressure measuring cell in longitudinal section and

Fig. 2 eine zünd- und flammendurchschlagsichere Dreikammer Differenzdruckmeßzelle im Längsschnitt. Fig. 2 is a flame and flame-proof three-chamber differential pressure measuring cell in longitudinal section.

Die in Fig. 1 gezeigte Einkammer-Differenzdruckmeßzelle (1) ist aus scheibenartig aneinandergeschweißten, im wesentlichen zur Längsachse (25) rotationssymmetrischen scheibenartigen Teilen (6, 7, 8) aufgebaut. An den äußeren Teilen (6, 7) ist an den äußeren Stirnseiten jeweils ein Membranbett angeformt und eine ringförmige Übertragungsmembran (2, 3) umfangsseitig befestigt. Die Übertragungsmembranen (2, 3) sind in ihrer Mitte mit Tellern (13, 14) verbunden, wobei letztere durch ein Paar längs verlaufender Kopplungsstangen (15, 16) starr miteinander ge koppelt sind. Die Differenzdruckmeßzelle (1) ist über umfangs seitige Flansche (6a, 7a) in nicht näher gezeigter Weise zwischen zwei Prozeßräume abgedichtet einsetzbar, deren Dif ferenzdruck gemessen werden soll. Die Prozeßräume schließen also an die einander abgewandten Außenseiten (2a, 3a) der Membranen (2, 3) an. Die Verbindung nach außen erfolgt über eine Signalleitung (10), die durch eine quer verlaufende Bohrung (9) im Mittelstück (8) in den radial äußeren Bereich (9a) einer mittig in das Mittelstück (8) eingebrachten, abge stuften Bohrung geführt ist. Ein Zwischenstück (24) ist derart in die abgestufte Bohrung im Mittelteil (8) eingesetzt, daß der mit dem Außenraum (9b) in Verbindung stehende Zuführungsbereich (9, 9a) für die Leitung (10) in Richtung des Außenteils (6) dicht abgrenzt ist.The single-chamber differential pressure measuring cell ( 1 ) shown in FIG. 1 is constructed from disk-like parts ( 6 , 7 , 8 ) which are welded to one another in a disk-like manner and are essentially rotationally symmetrical to the longitudinal axis ( 25 ). A membrane bed is formed on each of the outer parts ( 6 , 7 ) on the outer end faces and an annular transmission membrane ( 2 , 3 ) is attached on the circumference. The transmission membranes ( 2 , 3 ) are connected in the middle to plates ( 13 , 14 ), the latter being rigidly coupled to one another by a pair of longitudinal coupling rods ( 15 , 16 ). The differential pressure measuring cell ( 1 ) can be used sealed over circumferential flanges ( 6 a, 7 a) in a manner not shown between two process rooms, the dif ferential pressure to be measured. The process rooms therefore adjoin the outer sides ( 2 a, 3 a) of the membranes ( 2 , 3 ) facing away from one another. The connection to the outside takes place via a signal line ( 10 ) which is guided through a transverse bore ( 9 ) in the center piece ( 8 ) in the radially outer region ( 9 a) of a centrally in the center piece ( 8 ), graduated bore . An intermediate piece ( 24 ) is inserted into the stepped bore in the central part ( 8 ) in such a way that the supply area ( 9 , 9 a) for the line ( 10 ) in the direction of the outer part ( 6 ) which is connected to the outer space ( 9 b). is delineated.

Durch eine Durchmessererweiterung des Zwischenstücks (24) im erweiterten Bereich der Bohrung im Mittelstück (8) und einer topfförmigen Ausnehmung an der Stirnseite des erweiterten Durchmesserbereiches des Zwischenstücks (24) ist ein Biege elementraum (23) gebildet, der vom Zuführungsbereich (9a) getrennt ist und in dem am Boden der topfförmigen Ausnehmung des Zwischenstücks (24) ein Biegeelement in Form eines Biege balkens (11) fixiert ist. Am Biegebalken (11) sind in nicht gezeigter Weise Dehnmeßstreifen angeordnet, die mit der Signal leitung (10) verbunden sind. Die elektrische Durchführung erfolgt über einen in eine Bohrung im Zwischenstück (24) eingesetzten, leitenden Stift (22), der in der Bohrung in einer Ummantelung aus gegossenem Glas (21) gehalten ist.By expanding the diameter of the intermediate piece ( 24 ) in the enlarged area of the bore in the middle piece ( 8 ) and a pot-shaped recess on the end face of the expanded diameter area of the intermediate piece ( 24 ), a bending element space ( 23 ) is formed, which is separated from the feed area ( 9 a) is and in the bottom of the cup-shaped recess of the intermediate piece ( 24 ) a bending element in the form of a bending beam ( 11 ) is fixed. On the bending beam ( 11 ) strain gauges are arranged in a manner not shown, which are connected to the signal line ( 10 ). The electrical implementation takes place via a conductive pin ( 22 ) inserted into a bore in the intermediate piece ( 24 ), which is held in the bore in a casing made of cast glass ( 21 ).

An die einander zugewandten Seiten (2b, 3b) der Membranen (2, 3) schließt sich jeweils, ein Übertragungsraumbereich (4, 5) an, der ebenso wie der Biegeelementraum (23) mit einem Fluid be füllt ist. Über einen Spalt (27) besteht eine Fluidverbindung zwischen dem Biegeelementraum (23) und dem Übertragungsraum bereich (4). Der Spalt (27) ist ein Ringspalt, der zwischen einer den Biegebalken (11) an das Membranhalteteil (13) an koppelnden Kopplungsstange (12) und deren Durchführung (18) gebildet ist. Ein auftretender Differenzdruck lenkt die Mem branen (2, 3) und die mit den Stangen (15, 16) starr gekoppel ten Membranhalterungen (13, 14) synchron in Längsrichtung aus, wodurch auch die Kopplungsstange (12) in Längsrichtung bewegt wird und zu einer entsprechenden Verformung des Biegebalkens Anlaß gibt, über dessen Dehnmeßstreifen dann das entsprechende Meßsignal abnehmbar ist. Um einen Fluidausgleich zwischen den Übertragungsraumbereichen (4, 5) zu ermöglichen, sind diese über zwei längs verlaufende Kanäle (28, 29) miteinander ver bunden. Hierzu sind die beiden Außenteile (6, 7) sowie das Zwischenstück (24) mit entsprechenden Bohrungen versehen. Gleichzeitig sind zweckmäßigerweise die Kopplungsstangen (15, 16) durch die Verbindungskanäle (28, 29) hindurchgeführt.On the mutually facing sides ( 2 b, 3 b) of the membranes ( 2 , 3 ), a transmission space region ( 4 , 5 ) connects, which, like the bending element space ( 23 ), is filled with a fluid. Via a gap ( 27 ) there is a fluid connection between the bending element space ( 23 ) and the transmission space area ( 4 ). The gap ( 27 ) is an annular gap which is formed between a coupling bar ( 12 ) and the passage ( 18 ) between the bending beam ( 11 ) on the membrane holding part ( 13 ). An occurring differential pressure deflects the membrane ( 2 , 3 ) and with the rods ( 15 , 16 ) rigidly coupled membrane holders ( 13 , 14 ) synchronously in the longitudinal direction, whereby the coupling rod ( 12 ) is moved in the longitudinal direction and to one corresponding deformation of the bending beam gives rise to the strain gauge then the corresponding measurement signal can be removed. In order to allow fluid balance between the transmission space areas ( 4 , 5 ), these are connected to one another via two longitudinal channels ( 28 , 29 ). For this purpose, the two outer parts ( 6 , 7 ) and the intermediate piece ( 24 ) are provided with corresponding bores. At the same time, the coupling rods ( 15 , 16 ) are expediently passed through the connecting channels ( 28 , 29 ).

In die Bohrungen des Zwischenstücks (24) sind Rohre (19, 20) eingefügt, die auf der Länge des Mittelteils (8) die Verbin dungskanäle (28, 29) bilden und dafür sorgen, daß letztere gegenüber dem Biegeelementraum (23) abgeschirmt sind. Zur Trennung gegenüber einer mittigen Bohrung (26) im Außenteil (7), die in den Übertragungsraumbereich (5) mündet, ist der Biegeelementraum (23) mit einer Deckplatte (17) abgeschlossen. In die Deckplatte (17) münden gleichzeitig die beiden Rohre (19, 20) ein und sind dort abgedichtet fixiert. Auf diese Weise ist erreicht, daß der Biegeelementraum (23) lediglich über den engen, langen Ringspalt (27) eine Fluidverbindung zum Über tragungsbereich (4) besitzt. Dabei bilden Biegebalkenraum (23), Spalt (27) sowie die beiden, an die Membranen (2, 3) angrenzen den Übertragungsraumbereiche (4, 5) mit den sie verbindenden Kanälen (28, 29) einen zusammenhängenden, fluidbefüllten Über tragungsraum (Einkammer-Prinzip).In the bores of the intermediate piece ( 24 ) tubes ( 19 , 20 ) are inserted, the connec tion channels ( 28 , 29 ) along the length of the central part ( 8 ) and ensure that the latter are shielded from the bending element space ( 23 ). To separate it from a central bore ( 26 ) in the outer part ( 7 ), which opens into the transmission space area ( 5 ), the bending element space ( 23 ) is closed with a cover plate ( 17 ). The two tubes ( 19 , 20 ) open into the cover plate ( 17 ) at the same time and are fixed there in a sealed manner. In this way it is achieved that the bending element space ( 23 ) has only a fluid connection to the transmission area ( 4 ) via the narrow, long annular gap ( 27 ). Bending beam space ( 23 ), gap ( 27 ) and the two, adjacent to the membranes ( 2 , 3 ), the transmission space areas ( 4 , 5 ) with the channels ( 28 , 29 ) connecting them form a coherent, fluid-filled transmission space (single chamber Principle).

Tritt im Außenraum (9b) eine Flamme oder ein Zündfunken auf, so kann dieser eventuell über den leitungszuführenden Bereich (9, 9a) und die nicht durchschlagsichere Glasausgießung (21) in den Biegeelementraum (23) durchschlagen. Wäre die Deckplatte (17) nicht vorhanden und der Biegeelementraum (23) über die Bohrung (26) direkt mit dem Übertragungsraumbereich (5) verbunden, könnte ein weiterer Durchschlag zum Bereich (5) und durch die Membran (3) hindurch in den angrenzenden Prozeßraum auftreten und in ungünstigen Fällen Brände und/oder Explosionen auslösen. Gleichfalls könnte ein weiterer Durchschlag vom Biegeelement raum (23) entlang der Kopplungsstange (12) in den Übertragungs raumbereich (4) und durch die Membran (2) hindurch zum anderen Prozeßraum auftreten und eine entsprechende Gefahr auslösen, wenn der Spalt (27) eine geringe Länge und eine große Spalt weite hätte. Eine zunächst zu weite Durchführung ist daher mittels eines Rohres (18) als Durchführung für die Kopplungs stange (12) zwischen Topfboden des Zwischenstücks (24) und der Mündung in den Übertragungsraumbereich (4) verengt, wodurch der Spalt (27) zünd- und flammendurchschlagsicher mit einem einen bestimmten Wert nicht überschreitenden Verhältnis von Spalt weite zu Spaltlänge gebildet ist. Mit dieser Maßnahme ist ein Durchschlag vom Außenraum (9b) in einen der Prozeßräume zu verlässig unterbunden und damit die Zünd- und Flammendurch schlagsicherheit der Differenzdruckmeßzelle (1) erreicht.If a flame or an ignition spark occurs in the outside space ( 9 b), it can possibly break through into the bending element space ( 23 ) via the line-feeding area ( 9 , 9 a) and the non-puncture-proof glass pouring ( 21 ). Were not present, the cover plate (17) and the flexure space (23) connected directly via the bore (26) with the transfer space portion (5), could be another puncture to the area (5) and by the membrane (3) into the adjacent process chamber occur and in unfavorable cases trigger fires and / or explosions. Likewise, a further breakdown from the bending element space ( 23 ) along the coupling rod ( 12 ) in the transmission space area ( 4 ) and through the membrane ( 2 ) to the other process space could occur and trigger a corresponding danger if the gap ( 27 ) is a small Length and a large gap. An initially too wide implementation is therefore narrowed by means of a tube ( 18 ) as a passage for the coupling rod ( 12 ) between the pot bottom of the intermediate piece ( 24 ) and the mouth in the transmission space area ( 4 ), whereby the gap ( 27 ) is ignition and flame arrester is formed with a ratio of gap width to gap length not exceeding a certain value. With this measure, a breakdown from the outside ( 9 b) into one of the process rooms is reliably prevented, and thus the ignition and flame resistance of the differential pressure measuring cell ( 1 ) is achieved.

Besonders vorteilhaft ist, daß bei Entfernen der Deckplatte (17) sowie der Rohre (18, 19 und 20) eine gleichfalls funktionstüchtige Differenzdruckmeßzelle entsteht, die für nicht explosionsgefährdete Anwendungsfälle ausreicht. Umgekehrt kann letztere in konstruktiv besonders einfacher Weise durch Einfügen der drei Rohre (18, 19, 20) und der Deckplatte (17) zu einer zünd- und flammendurchschlagsicheren Differenzdruckmeß zelle modifiert werden. Dabei bleibt die kompakte Gestalt des Meßgerätes ohne jede Vergrößerung der Außenabmessungen erhal ten. Die Lage des Biegeelementraums (23) zwischen den Membranen (2, 3) kann unverändert beibehalten werden, wobei die einge fügten Rohre (19, 20) und die Deckplatte (17) für die nötige Trennung vom Übertragungsraumbereich (5) sorgen, während der Spalt (27) zwar noch eine Fluidverbindung zwischen Biege elementraum (23) und dem Übertragungsraumbereich (4) gewähr leistet, gleichzeitig aber einen Flammendurchschlag unter bindet. Als typischer Wert ist bei einer Spaltlänge von ca. 13 mm eine Spaltweite von bis zu 0,1 mm erlaubt. Um die not wendige Spaltlänge problemlos zur Verfügung stellen zu können, ist der Biegeelementraum (23) im Mittelstück (8) an der dem Außenteil (7) zugewandten Stirnseite angeordnet und der Spalt (27) auf der gegenüberliegenden, dem äußeren Teil (6) zuge wandten Seite aus dem Biegeelementraum (23) herausgeführt, so daß der Spalt (27) noch ca. die halbe Breite des Mittelstücks (8) nutzt. Der Spalt (27) kann daher ebenso wie die Verbin dungskanäle (28, 29) geradlinig in Richtung der Längsachse (25) verlaufen.It is particularly advantageous that when the cover plate ( 17 ) and the tubes ( 18 , 19 and 20 ) are removed, an equally functional differential pressure measuring cell is created, which is sufficient for non-hazardous applications. Conversely, the latter can be modified in a structurally particularly simple manner by inserting the three tubes ( 18 , 19 , 20 ) and the cover plate ( 17 ) into an ignition- and flame-proof differential pressure measuring cell. The compact shape of the measuring device remains without any enlargement of the external dimensions. The position of the bending element space ( 23 ) between the membranes ( 2 , 3 ) can be maintained unchanged, the inserted tubes ( 19 , 20 ) and the cover plate ( 17th ) provide the necessary separation from the transmission space area ( 5 ), while the gap ( 27 ) still ensures a fluid connection between the bending element space ( 23 ) and the transmission space area ( 4 ), but at the same time prevents flame penetration. A typical value with a gap length of approx. 13 mm is a gap width of up to 0.1 mm. In order to be able to easily provide the necessary gap length, the bending element space ( 23 ) is arranged in the center piece ( 8 ) on the end face facing the outer part ( 7 ) and the gap ( 27 ) on the opposite, the outer part ( 6 ) turned side out of the bending element space ( 23 ), so that the gap ( 27 ) still uses about half the width of the middle piece ( 8 ). The gap ( 27 ) can therefore, like the connec tion channels ( 28 , 29 ) run straight in the direction of the longitudinal axis ( 25 ).

Zu beachten ist, daß die sich als Differenz von Querschnitt des Rohres (18) und Querschnitt der Kopplungsstange (12) ergebende Durchtrittsfläche des Spaltes (27) ausreichend kleiner gewählt ist als die durch die Differenz der Quer schnitte der Rohre (19, 20) zu den Querschnitten der Kopp lungsstangen (16, 15) bestimmten Durchtrittsflächen der Ver bindungskanäle (28, 29). Eine Bewegung der Meßmembranen (2, 3) verursacht so hauptsächlich nur eine Fluidausgleichsströmung zwischen den Übertragungsraumbereichen (4, 5) durch die Verbin dungskanäle (28, 29) hindurch, ohne daß eine merkliche Fluid strömung durch den Spalt (27) in den Biegeelementraum (23) auftritt. Dies verhindert eine Verschlechterung des Über tragungsverhaltens der Meßzelle. Selbstverständlich können anstatt eingesetzter Rohre Bohrungen mit jeweils passenden Durchmessern vorgesehen sein.It should be noted that the difference between the cross section of the tube ( 18 ) and the cross section of the coupling rod ( 12 ) resulting passage area of the gap ( 27 ) is chosen to be sufficiently smaller than that due to the difference in the cross sections of the tubes ( 19 , 20 ) the cross sections of the coupling rods ( 16 , 15 ) certain passage areas of the United connecting channels ( 28 , 29 ). A movement of the measuring membranes ( 2 , 3 ) mainly causes only a fluid compensation flow between the transmission space areas ( 4 , 5 ) through the connec tion channels ( 28 , 29 ) without a noticeable fluid flow through the gap ( 27 ) into the bending element space ( 23 ) occurs. This prevents a deterioration in the transmission behavior of the measuring cell. Of course, instead of inserted tubes, holes with suitable diameters can be provided.

Eine zur Fig. 1 ähnliche, jedoch im Dreikammerprinzip aus geführte Differenzdruckmeßzelle (41) zeigt die Fig. 2. An ein Mittelteil (48) sind jeweils wiederum stirnseitig scheiben artige Außenteile (46, 47) angeschweißt, alle drei Teile (46, 47, 48) sind im wesentlichen rotationssymmetrisch zur Geräte längsachse (70). Die Außenstücke (46, 47) sind wiederum in geeigneter Weise zum Einsetzen der Meßzelle zwischen die beiden Prozeßräume, deren Differenzdruck zu messen ist, ausgebildet. Ihre Außenseiten bilden jeweils ein Membranbett für sich anschließende, kreisförmige, an ihrem Umfang an den Außen stücken (46, 47) fixierte Übertragungsmembranen (42, 43), deren voneinander abgewandte Seiten (42a, 43a) jeweils dem Prozeßmedium zugewandt sind. FIG. 2 shows a differential pressure measuring cell ( 41 ) similar to FIG. 1, but based on the three-chamber principle . On the middle part ( 48 ), in turn, disk-like outer parts ( 46 , 47 ) are welded, all three parts ( 46 , 47 , 48 ) are essentially rotationally symmetrical to the device's longitudinal axis ( 70 ). The outer pieces ( 46 , 47 ) are in turn designed in a suitable manner for inserting the measuring cell between the two process spaces, the differential pressure of which is to be measured. Their outer sides each form a membrane bed for subsequent, circular, on their circumference on the outer pieces ( 46 , 47 ) fixed transmission membranes ( 42 , 43 ), the sides of which face away from each other ( 42 a, 43 a) facing the process medium.

An die einander zugewandten Membranseiten (42b, 43b) grenzen jeweils Übertragungsraumbereiche (44, 45) an, die sich durch mittige Bohrungen (53, 54) in den Außenstücken (46, 47) ins Innere fortsetzen. Zwischen dem Mittelstück (48) und dem Außen stück (46) ist ein Hohlraum gebildet, in den eine Drucker fassungseinheit, bestehend aus zwei ringförmigen Meßmembranen (61, 62), einem Membranbettkörper (63) zwischen den Meß membranen (61, 62) und einem mittigen Teller (60), welcher die ringförmigen Meßmembranen (61, 62) an ihrem Innenumfang hält, besteht. Diese Druckerfassungseinheit ist dergestalt eingefügt, daß sie den fluidbefüllten Übertragungsraumbereich (44) zu einer ersten geschlossenen Kammer begrenzt. Eine zweite fluid befüllte, sogenannte Meßkammer (68) ist zwischen den Ring membranen (61, 62) mit möglichst geringem Volumen gebildet, um Temperatureinflüsse auf die Druckmessung möglichst gering zu halten. Die ringförmige Meßmembran (62) grenzt andererseits mit einer gegenüberliegenden Fläche des Mittelstücks (48) einen weiteren Übertragungsbereich (69) ein, der über einen von einer längs verlaufenden Bohrung durch das Mittelstück (48) gebil deten Verbindungskanal (56) mit dem Übertragungsraumbereich (45) eine fluide Verbindung hat.On the mutually facing membrane sides ( 42 b, 43 b) adjoin each transmission space areas ( 44 , 45 ), which continue into the interior through central bores ( 53 , 54 ) in the outer pieces ( 46 , 47 ). Between the center piece ( 48 ) and the outer piece ( 46 ), a cavity is formed, in which a printer unit, consisting of two annular measuring membranes ( 61 , 62 ), a membrane bed body ( 63 ) between the measuring membranes ( 61 , 62 ) and a central plate ( 60 ), which holds the annular measuring membranes ( 61 , 62 ) on its inner circumference. This pressure detection unit is inserted in such a way that it delimits the fluid-filled transmission space region ( 44 ) to a first closed chamber. A second fluid-filled, so-called measuring chamber ( 68 ) is formed between the ring membranes ( 61 , 62 ) with the smallest possible volume in order to keep temperature influences on the pressure measurement as low as possible. The annular measuring membrane ( 62 ), on the other hand, delimits a further transmission area ( 69 ) with an opposite surface of the middle piece ( 48 ), which communicates with the transmission space area ( 45 ) via a connecting channel ( 56 ) formed by a longitudinal bore through the middle piece ( 48 ) ) has a fluid connection.

An der dem Außenstück (47) zugewandten Seite des Mittelstücks (48) ist mittels einer abgestuften Bohrung im Mittelstück (48) ein Biegeelementraum (66) gebildet, in den ein Biegebalken (55) in einer zu Fig. 1 analogen Art aufgenommen ist. Auch die Signalführung über eine Leitung (50), die umfangsseitig von außen durch einen im Schnitt der Fig. 2 nicht näher gezeigten, quer verlaufenden Zuführungskanal im Mittelstück (48) an einen elektrisch leitenden Durchführungsstab (52) geführt ist, ent spricht derjenigen in Fig. 1. Der Stab (52) ist in eine Glaseingießung (51) in einer Bohrung eines Zwischenstücks (65) eingebettet. Das Zwischenstück (65) ist wiederum mit unter schiedlichen Durchmessern gestaltet, so daß der Zuführungs bereich (64) vom Biegeelementraum (66) getrennt ist. Zum Übertragungsraumbereich (45) hin ist der Biegeelementraum (66) mittels einer Deckplatte (57) abgedeckt. Eine Kopplungsstange (58) ist einerseits an dem Biegeelement (55) und andererseits an dem beweglichen Teller (60) der Ringmembranen (61, 62) be festigt. Über einen die Kopplungsstange (58) umgebenden Ring spalt (67) erfolgt die Fluidverbindung vom Biegeelementraum (66) zum Übertragungsraumbereich (69). Um die Meßzelle wie oben beschrieben zünd- und flammendurchschlagsicher zu gestalten, ist der Spalt (67) bei gegebener Spaltweite in einer ausreichenden Länge ausgebildet. Dies erfolgt durch eine Ausnehmung (74) im Teller (60) und eine in diesen hineinragende Hülse (59), die am Zwischenstück (65) angebracht ist und die Kopplungsstange (58) dergestalt umgibt, daß dazwischen der Ringspalt (67) liegt. Die im Verhältnis zur Spaltweite große Spaltlänge verhindert, daß ein von außen über den Zuführungsbereich (64) möglicherweise eindringender Zünd- oder Flammendurchschlag vom Biegeelemen traum (66) weiter in die Übertragungsraumbereiche (69, 45) und damit durch die Membran (43) hindurch in den anschließenden Prozeßraum gelangen kann.At the outer piece (47) facing side of the central piece (48) a flexure space (66) is formed by means of a stepped bore in the central piece (48) is accommodated in a manner analogous to Fig. 1 type in which a bending beam (55). The signal routing via a line ( 50 ), which is guided on the circumference from the outside through an transverse feed channel (not shown in section in FIG. 2) in the middle ( 48 ) to an electrically conductive feed-through rod ( 52 ), corresponds to that in FIG . 1. The rod (52) is embedded in a Glaseingießung (51) in a bore of an intermediate piece (65). The intermediate piece ( 65 ) is in turn designed with different diameters, so that the feed area ( 64 ) from the bending element space ( 66 ) is separated. The bending element space ( 66 ) is covered toward the transmission space area ( 45 ) by means of a cover plate ( 57 ). A coupling rod ( 58 ) is on the one hand on the bending element ( 55 ) and on the other hand on the movable plate ( 60 ) of the ring membranes ( 61 , 62 ) be fastened. The fluid connection from the bending element space ( 66 ) to the transmission space area ( 69 ) takes place via an annular gap ( 67 ) surrounding the coupling rod ( 58 ). In order to design the measuring cell to be fireproof and flame-proof as described above, the gap ( 67 ) is of sufficient length for a given gap width. This takes place through a recess ( 74 ) in the plate ( 60 ) and a sleeve ( 59 ) projecting into it, which is attached to the intermediate piece ( 65 ) and surrounds the coupling rod ( 58 ) in such a way that the annular gap ( 67 ) lies between them. The gap length, which is large in relation to the gap width, prevents an ignition or flame breakdown from the bending element dream ( 66 ) possibly penetrating from the outside via the feed region ( 64 ) further into the transmission space regions ( 69 , 45 ) and thus through the membrane ( 43 ) can reach the subsequent process room.

Bei Druckveränderungen kommt es wie im Fall der Fig. 1 zu Fluidströmungen, in diesem Fall zwischen den Übertragungsraum bereichen (45 und 69) durch den Verbindungskanal (56). Um Ansprechgenauigkeit und -geschwindigkeit der Meßzelle nicht zu beeinträchtigen, ist der Verbindungskanal (56) mit einer gegenüber dem Spalt (67) weit größeren Durchtrittsfläche gebildet. Die Fluidströmung vom und zum Biegeelementraum (66) ist daher auch in diesem Fall vernachlässigbar. With pressure changes, as in the case of FIG. 1, fluid flows occur, in this case areas ( 45 and 69 ) between the transmission space through the connecting channel ( 56 ). In order not to impair the response accuracy and speed of the measuring cell, the connecting channel ( 56 ) is formed with a passage area that is far larger than the gap ( 67 ). The fluid flow from and to the bending element space ( 66 ) is therefore also negligible in this case.

Wie aus Fig. 2 weiter hervorgeht, ist die Deckplatte (57) nicht bündig zur Stirnseite des Mittelstückes (48) eingebracht, sondern steht über diese über, so daß sie näher an die gegen überliegende Fläche des Außenstücks (47) hereinreicht. Der so gebildete kreisförmige Spalt um die Bohrung (54) herum kann noch weiterhin zur Zünd- und Flammendurchschlagfestigkeit in Richtung der Membran (43) hin beitragen, während durch die Druckerfassungseinheit die Membran (42) völlig vom Biege elementraum (66) abgetrennt ist.As can further be seen from FIG. 2, the cover plate ( 57 ) is not inserted flush with the end face of the middle piece ( 48 ), but projects beyond it so that it extends closer to the opposite surface of the outer piece ( 47 ). The circular gap formed in this way around the bore ( 54 ) can still further contribute to the ignition and flame resistance in the direction of the membrane ( 43 ), while the membrane ( 42 ) is completely separated from the bending element space ( 66 ) by the pressure detection unit.

Es bleibt noch anzumerken, daß durch Wegfall der Hülse (59) und der Deckplatte (57) wiederum eine gleichfalls funktionsfähige Differenzdruckmeßzelle entsteht, die lediglich keine Flammen durchschlagsicherheit besitzt. Die Fluidströmung erfolgt dann auch zu einem beträchtlichen Teil durch den Biegeelementraum (66) hindurch. Umgekehrt kann natürlich wiederum ein solches Bauelement durch Einfügen von Hülse (59) und Deckplatte (57) in sehr einfacher Weise zu einer zünd- und flammendurchschlag sicheren Differenzdruckmeßzelle modifiziert werden. Auch in diesem Anwendungsbeispiel ergibt sich für beide Bauformen keinerlei Veränderung der Außenabmessungen der in Scheiben bauweise gefertigten Meßzelle.It still remains to be noted that the omission of the sleeve ( 59 ) and the cover plate ( 57 ) in turn creates an equally functional differential pressure measuring cell which only has no flame resistance. The fluid flow then also takes place to a considerable extent through the bending element space ( 66 ). Conversely, of course, such a component can be modified in a very simple manner by inserting the sleeve ( 59 ) and the cover plate ( 57 ) into a differential pressure measuring cell that is safe from ignition and flame arrest. In this application example, too, there is no change in the external dimensions of the measuring cell constructed in the form of disks for both designs.

Claims

1. Differential pressure measuring cell with

a first ( 2; 42 ) and a second (transmission) membrane ( 3 ; 43 ), between which a transmission space consisting of one or more fluid-filled chambers is formed,
a first ( 4; 44 ) and second transmission space area ( 5 ; 45 ) which adjoin the mutually facing sides of the first and second membrane ( 2 , 3 ; 42 , 43 ),
- A bending element space ( 23 ; 66 ) between the transmission membranes ( 2 , 3 ; 42 , 43 ), in which a bending element ( 11 ; 55 ) is brought in and a signal line ( 10 ) is supplied and which with at least one of the transmission space areas ( 4 , 5 ; 44 , 45 ) has a fluid connection,
- characterized in that the fluid connection takes place via a gap ( 27 ; 67 ), the ratio of the gap width to the gap length of which does not exceed a predetermined value required for the ignition and flame resistance.

2. Differential pressure measuring cell according to claim 1 with a one-sided on the bending element ( 11 ; 55 ) attached, from the bending element space ( 23 ; 66 ) through a passage ( 18 ; 59 ) out coupling rod ( 12 ; 58 ), characterized in that the Gap ( 27 , 67 ) is an annular gap formed between the leadthrough ( 18 ; 59 ) and the coupling rod ( 12 ; 58 ).

3. Differential pressure measuring cell according to claim 1 or 2, characterized in that the bending element space ( 23 ; 66 ) at a greater distance from the first ( 2; 42 ) than the second membrane ( 3 ; 43 ) and the gap ( 27 ; 67 ) on the side facing away from the second membrane ( 3 ; 43 ) is led out of the bending element space ( 11 ; 55 ).

4. Differential pressure measuring cell according to one of claims 1 to 3, characterized by a cover plate ( 17 ; 57 ) separating the bending element space ( 23 ; 66 ) from the second transmission space area ( 5 ; 45 ).

5. Differential pressure measuring cell according to one of claims 1 to 4, characterized by at least one connecting channel ( 28 , 29 ; 56 ) with compared to the gap ( 27 ; 67 ) larger passage area between the second transmission space area ( 5 ; 45 ) and that transmission space area ( 4 ; 69 ) into which the gap ( 27 ; 67 ) opens.

6. Differential pressure measuring cell according to claim 5, characterized in that the gap ( 27 ; 67 ) and connecting channels ( 28 , 29 ; 56 ) parallel to the measuring cell longitudinal axis ( 25 ; 70 ) and transversely to the transmission membranes ( 2 , 3 ; 42 , 43 ) run.

7. Differential pressure measuring cell according to claim 5 or 6, characterized in that the connecting channels ( 28 , 29 ) of through the bending element space ( 23 ) leading tubes ( 19 , 20 ) are formed GE.

8. Differential pressure measuring cell according to claim 7, characterized in that the tubes ( 19 , 20 ) open into suitable openings in the cover plate ( 17 ) and are tightly fastened there.

9. Differential pressure measuring cell according to one of claims 1 to 8 with a third ( 61 ) and fourth (measuring) membrane ( 62 ) which enclose between them a closed measuring chamber ( 68 ) and are coupled to a coupling rod ( 58 ), the first Transmission space region ( 44 ) forms a closed chamber between the first ( 42 ) and third membrane ( 61 ), characterized in that the gap ( 67 ) opens into a third transmission space region ( 69 ) adjoining the fourth membrane ( 62 ), which via a connecting channel ( 56 ) with a larger passage area than the gap ( 67 ) is fluidly connected to the second transmission area ( 45 ).

10. Differential pressure measuring cell according to claim 9, with an annular measuring diaphragms ( 61 , 62 ) holding on the inner circumference, movable plate ( 60 ) which is rigidly connected to the coupling rod ( 58 ), characterized in that the plate ( 60 ) has a recess ( 74 ) into which a sleeve ( 59 ) projects, which forms the coupling rod ( 58 ) surrounding the annular gap ( 67 ).