DE9314579U1

DE9314579U1 - Differensdruck-Meßumformer

Info

Publication number: DE9314579U1
Application number: DE9314579U
Authority: DE
Original assignee: WALCHER MESTECHNIK GmbH
Current assignee: WALCHER MESTECHNIK GmbH
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2003-09-30

Description

Die Erfindung betrifft einen Differenzdruck-Meßumformer mit einem zwei Druckkammern mit jeweils einem Druckanschluß aufweisenden Sensorelement sowie mit einem bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz wirksam werdenden, ventilgesteuerten Überlastschutz, der im Überlastfall die beiden Druckkammern auf den gleichen Druck legt.

Differenzdruck-Meßumformer sind bekannt. Sie weisen ein Sensorelement auf, bei dem in einem Gehäuse eine Membrane im weitesten Sinne angeordnet ist. Diese Membrane unterteilt das Gehäuse in zwei Druckkammern, wobei jeder der beiden Druckkammern jeweils ein Druckanschluß zugeordnet ist. Bei der Membrane kann es sich beispielsweise um eine Kupfer-Beryllium-Membrane handeln, welche in das Gehäuse eingespannt ist. Diese Membrane steht in Wirkverbindung mit einem Wegaufnehmer, welcher die Auslenkung der Membrane aufgrund einer herrschenden Druckdifferenz in den beiden Druckkammern mißt. Weiterhin kennt man Siliziumsensoren, bei denen die Durchbiegung einer Siliziumscheibe durch die Änderung einer darauf befindlichen Widerstandsbücke erfaßt wird.

Einige Differenzdruck-Meßumformer sind mit einem erhöhten Überlastschutz versehen. Dieser soll verhindern, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz die Membrane zu sehr ausgelenkt wird, was zu einer Beschädigung des Differenzdruck-Meßumformers führen kann. Ein bekannter Überlastschutz für einen derartigen Differenzdruck-Meßumformer sieht vor, in beide Druckanschlußleitungen je ein 3/2-Wege-Ventil zu schalten, welche im Überlastfall die Druckanschlüsse vom Sensorelement wegschalten und die beiden Druck-

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kammern des Sensorelements gegen Umgebung entlüften. In nachteiliger Weise sind für diesen Überlastschutz zwei Ventile erforderlich, was technisch aufwendig ist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen technisch einfacheren Differenzdruck-Meßumformer mit einem Überlastschutz zu schaffen.

Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß in einen der beiden Druckanschlüsse ein Ventil geschaltet ist, welches im Überlastfall diesen Druckanschluß von der zugehörigen Druckquelle trennt und stattdessen eine Verbindung mit dem anderen Druckanschluß herstellt, so daß die beiden Druckkammern des Sensorelements kurzgeschlossen sind.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Differenzdruck-Meßumformers besteht darin, daß ein Überlastschutz an beiden Druckanschlüssen mit nur einem einzigen Ventil erreicht wird. Dieses Ventil ist nur in die eine Druckanschlußleitung der beiden Druckanschlüsse geschaltet. Das Ventil ist dabei derart geschaltet, daß es im Überlastfall den einen Druckanschluß von der dazugehörigen Sensorseite wegschaltet. Der zweite Druckanschluß wird dabei von dem Ventil auf beide Sensorseiten geschaltet. Das Sensorelement wird somit druckmäßig kurzgeschlossen und mit dem Druckpotential des zweiten Druckanschlusses beaufschlagt.

Eine bevorzugte Weiterbildung schlägt vor, daß das Ventil in den Druckanschluß für den positiven Überdruck geschaltet ist. Dies bedeutet, daß im Überlastfall das Sensorelement mit dem Druckpotential des negativen Druckanschlusses beaufschlagt wird.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Ventil um ein 3/2-Wege-Ventil. Dies stellt eine technisch einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Realisierung des Ventils dar, um die beiden Druckkammern im Überlastfall kurzzuschließen.

Schließlich wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß das Sensorelement ein Gehäuse aufweist, welches mit einer separaten Stabilisierung ausgestattet ist. Da mit dem Überlastschutz des erfindungsgemäßen Differenzdruck-Meßumformers nicht mehr wie bisher gegen Umgebung entlüftet wird, kann im Überlastfall im Sensorelement ein sehr hoher Druck herrschen, da in ihm der Druck des (gemeinsamen) Druckanschlusses anliegt. Dies macht es erforderlich, daß das Sensorelement gegen Gleichtaktdrücke bis zur Höhe des zulässigen Überlastwertes unempfindlich sein muß. Insbesondere darf das Sensorgehäuse nicht bersten oder undicht werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Sensorgehäuse

konstruktiv so ausgelegt wird, daß ein geforderter Gleichtaktdruck keine so große Kraft erzeugt, daß mechanische Veränderungen am Gehäuse des Sensorelements entstehen können. Da aber herkömmliche Sensorelemente häufig auf Umgebungsdruck ausgelegt sind, werden diese gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung mit einer Stabilisierung versehen, so daß für die Realisierung des erfindungsgemäßen Differenzdruck-Meßumformers mit dem neuartigen Überlastschutz auch auf herkömmliche Sensorelemente zurückgegriffen werden kann, die üblicherweise nicht für derart hohe Drücke ausgelegt sind, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Überlastschutz auftreten können. Bei der Stabilisierung kann es sich beispielsweise um Spannringe handeln.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzdruck-Meßumformers wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in einer schematischen Darstellungsweise diesen Differenzdruck-Meßumformer.

Zunächst ist ein Sensorelement 1 zu erkennen. Dieses besteht aus einem zylinderformigen Gehäuse 2, in dem eine Membrane 3 beispielsweise aus Kupfer/Beryllium angeordnet ist. Diese Membrane 3 unterteilt das Innere des Gehäuses 2 in zwei Druckkammern 4, 4'. Entsprechend der Druckbeaufschlagung in den beiden Druckkammern 4, 4' wird die Membrane 3 etwas ausgelenkt, wobei diese Auslenkung durch einen entsprechenden Wegaufnehmer ermittelt wird. Stattdessen ist es auch denkbar, als Membrane 3 im weitesten Sinne eine Siliziumscheibe zu verwenden, welche mit einer Widerstandsbrücke ausgestattet ist. Diese Widerstandsbrücke mißt die entsprechende Auslenkung der Siliziumscheibe bei unterschiedlichen Drücken in den beiden Druckkammern 4, 4'. Weiterhin ist in der Zeichnung erkennbar, daß das Gehäuse 2 mit einer zusätzlichen Stabilisierung 5 versehen ist. Es handelt sich dabei um zwei Spannringe, welche miteinander verschraubt sind und dem Gehäuse 2 die notwendige Stabilität verleihen.

Die beiden Druckkammern 4, 4' weisen jeweils einen Druckanschluß 6, 6' mit entsprechenden Leitungen auf. Dabei ist der eine Druckanschluß 6 der Druckanschluß für den positiven Überdruck (p) während der andere Druckanschluß 6' der Druckanschluß für den negativen Überdruck (s), also für den Sog ist. In den einen Druckanschluß 6 ist ein 3/2-Wege-Ventil 7 geschaltet. Der eine Anschluß dieses 3/2-Wege-Ventils 7 steht dabei über eine entsprechende Leitung 8 in Verbindung mit dem anderen Druckanschluß 6'.

Der Differenzdruck-Meßumformer funktioniert wie folgt:

Im Normalzustand, wenn also ein bestimmter Druck gemessen werden soll, liegt an beiden

Druckanschlüssen 6, 6' der jeweilige Druck an. Das 3/2-Wege-Ventil 7 ist dabei so geschaltet, daß die Leitung im Druckanschluß 6 nicht unterbrochen ist, so daß der Druck, welcher von der dem Druckanschluß 6 zugeordneten Druckquelle erzeugt wird, in der Druckkammer 4 anliegt. Die Verbindung zwischen dem Druckanschluß 6 und dem Druckanschluß 6' über die Leitung 8 ist dann abgesperrt. Durch die unterschiedliche Druckbeaufschlagung in den beiden Druckanschlüssen 6, 6' wird die Membrane 3 entsprechend ausgelenkt. In einer Auswerteschaltung werden die Meßergebnisse ermittelt und ausgewertet.

Im Überlastfall, wenn also eine vorgegebene Druckdifferenz überschritten wird und zu Beschädigungen der Membrane 3 führen könnte, schaltet das 3/2-Wege-Ventil 7 den Druckanschluß 6 von der zugehörigen Sensorseite weg und der zweite Druckanschluß 6' wird von dem 3/2-Wege-Ventil 7 auf beide Sensorseiten geschaltet. Das Sensorelement 1 mit seinen beiden Druckkammern 4, 4' wird somit druckmäßig kurzgeschlossen und mit dem Druckpotential des zweiten Druckanschlusses 6' beaufschlagt. Da bei diesem zweiten Druckanschluß 6' ein relativ hoher Druck herrschen kann, wird das Gehäuse 2 des Sensorelements 1 mit einem entsprechend hohen Druck beaufschlagt. Da aber derartig hohe Drücke von herkömmlichen Sensorelementen 1 nicht immer ausgehalten werden, ist die zusätzliche Stabilisierung 5 vorgesehen, welche das Gehäuse 2 konstruktiv so auslegt, daß ein geforderter Gleichtaktdruck keine so großen Kräfte erzeugt, daß mechanische Veränderungen am Gehäuse 2 bzw. am Sensorelement 1 auftreten können. Somit wird das Sensorelement 1 gegen Gleichtaktdrücke bis zur Höhe des zulässigen Überlastwertes aufgrund der Stabilisierung 5 unempfindlich, ohne daß das Gehäuse 2 birst oder undicht wird.

Bezugszeichenliste

1 Sensorelement

2 Gehäuse

3 Membrane

4,4' Druckkammer

5 Stabilisierung

6,6¹ Druckanschluß

7 3/2-Wege-Ventil

8 Leitung

Claims

Ansprüche

1. Differenzdruck-Meßumformer

mit einem zwei Druckkammern (4,4') mit jeweils einem Druckanschluß (6,6') aufweisenden Sensorelement (1)

sowie mit einem bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz wirksam werdenden, ventilgesteuerten Überlastschutz, der im Uberlastfall die beiden Druckkammern (4,4') auf den gleichen Druck legt,
dadurch gekennzeichnet,

daß in einen (6) der beiden Druckanschlüsse (6,6') ein Ventil (7) geschaltet ist, welches im Uberlastfall diesen Druckanschluß (6) von der zugehörigen Druckquelle trennt und stattdessen eine Verbindung mit dem anderen Druckanschluß (6¹) herstellt, so daß die beiden Druckkammern (4,4') des Sensorelements (1) kurzgeschlossen sind.

2. Differenzdruck-Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) in den Druckanschluß (6) für den positiven Überdruck geschaltet ist.

3. Differenzdruck-Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) ein 3/2-Wege-Ventil (7) ist.

4. Differenzdruck-Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement ein Gehäuse (2) aufweist, welches mit einer separaten Stabilisierung (5) ausgestattet ist.