EP4042123A1 - Druckmessgerät zur messung eines druckes - Google Patents

Druckmessgerät zur messung eines druckes

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Publication number
EP4042123A1
EP4042123A1 EP20780651.4A EP20780651A EP4042123A1 EP 4042123 A1 EP4042123 A1 EP 4042123A1 EP 20780651 A EP20780651 A EP 20780651A EP 4042123 A1 EP4042123 A1 EP 4042123A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure measuring
sensor socket
cross
section
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20780651.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Hügel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102019127315.3A external-priority patent/DE102019127315A1/de
Priority claimed from DE102020121981.4A external-priority patent/DE102020121981A1/de
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP4042123A1 publication Critical patent/EP4042123A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0672—Leakage or rupture protection or detection

Definitions

  • Pressure measuring device for measuring a pressure
  • the invention relates to a pressure measuring device for measuring a pressure.
  • pressure measuring devices are often used that are used to monitor a process medium.
  • Such pressure measuring devices usually consist of a process connection which is used to fasten the pressure measuring device in a measuring point in an automation system.
  • a pressure measuring cell is inserted flush into the process connection, i.e. facing the process, which is sealed off from the process by a process seal so that no process medium can escape or enter the housing of the pressure measuring device.
  • One way of recognizing such a leaky process seal is to use electronic means, for example a sensor in the form of an electronic nose, which recognizes the entry of the process medium into a housing of the pressure measuring device.
  • electronic means for example a sensor in the form of an electronic nose, which recognizes the entry of the process medium into a housing of the pressure measuring device.
  • the sensor must be integrated into the pressure measuring device and, in addition, corresponding electronics are required to control the sensor.
  • the object is achieved according to the invention by the pressure measuring device according to claim 1.
  • a process seal which seals in a sealing plane between the sensor socket and the stop surface of the process connection in order to prevent the process medium from penetrating into the pressure measuring device; wherein the process connection and / or the sensor socket has or have several individual recesses, which are designed such that the individual recesses together form a fluidic path network consisting of several fluidic individual paths running parallel to one another, via which, in the event of a failure of the process seal, the Process medium is passed from the sealing level in the process sealing to at least one of an opening visible from the outside when the pressure measuring device is installed, the individual recesses being designed so that a cross-sectional sum of the cross-section of the recesses forming the several parallel fluidic individual paths has a predetermined minimum cross section corresponds to.
  • a pressure measuring device is proposed in which the detection of leaks in the process seal is made possible by the fact that the process medium is conducted via a fluidic path network from the point of entry or the leak to an opening that is easily recognizable from the outside for an operator / service technician, so that a leak in the process seal is signaled when the process medium emerges from the opening.
  • the fluid path network comprises not only a single path through which the process medium is passed, but several individual paths running parallel to one another, via which the process medium is passed from the leaky process seal to the opening.
  • the sensor socket has several horizontal recesses on one end face and / or the process connection on a stop surface intended for the sensor socket and extending radially inward, the several horizontal recesses being designed so that the cross-sectional sum of the individual Cross-sections of the multiple horizontal recesses corresponds to the specified minimum cross-section.
  • a further advantageous embodiment of the pressure measuring device provides that an outer jacket surface of the sensor socket in a lower sub-area, which in the installed state adjoins an inner jacket surface of the process connection and / or an inner jacket surface of the process connection in a lower sub-area, which in the installed state adjoins one or the outer jacket surface of the lower sub-area of the sensor socket, has or have several vertical recesses, the several vertical recesses being designed so that the cross-sectional sum of the individual cross-sections of the several vertical recesses corresponds to the specified minimum cross-section.
  • a further advantageous embodiment of the pressure measuring device provides that the sensor socket in the lower sub-area and / or the process connection in the lower sub-area has or have at least one circumferential collecting groove for collecting the process medium supplied in particular via the horizontal recesses, the at least one collecting groove so is designed that a cross section of the collecting groove corresponds to the predetermined minimum cross section.
  • a further advantageous embodiment of the pressure measuring device provides that the sensor socket has a circumferential shoulder ring up to which the sensor socket is inserted into the opening of the process connection in the installed state, and the sensor socket has a further circumferential collecting groove, preferably directly adjacent to the shoulder ring, which is designed to guide the process medium to the at least one externally visible opening, the further collecting groove being designed such that a cross section of the further collecting groove corresponds to the predetermined minimum cross section.
  • a further advantageous embodiment of the pressure measuring device provides that the at least one opening visible from the outside is designed such that a cross section or a cross section sum corresponds to the specified minimum cross section.
  • the embodiment can provide that the at least one externally visible opening is or are formed on a rear side of the process connection on which the shoulder ring of the sensor socket rests in the installed state.
  • the specified minimum cross-section corresponds to a specification of a standard, in particular a hygiene-related standard of the European Hygienic Equipment Design Group and / or 3-A, in particular the standard 74-07 of 3-A published in March 2019
  • a further advantageous embodiment of the pressure measuring device provides that the specified minimum cross section is at least 4.9 square millimeters (mm2), preferably at least 5 mm2, particularly preferably at least 7.2 mm2.
  • mm2 square millimeters
  • FIG. 4 shows a perspective view of an embodiment of the sensor socket
  • FIG. 1 shows a partial section through a pressure measuring device 100 designed according to the invention.
  • the pressure measuring device 100 shown in FIG. 1 comprises several main elements, a rotationally symmetrical sensor socket 400, a pressure measuring cell 500 inserted flush into the sensor socket 400, a likewise rotationally symmetrical process connection 300 for attaching the pressure measuring device 1 a wall of a container or pipe containing a process medium, a process seal 600 for sealing the pressure measuring cell 500 used at the front from the process, and a housing 200 fastened via a housing adapter 210.
  • the rotationally symmetrical sensor socket 400 has an essentially hollow cylindrical body with a shoulder ring 420 running around the outside, a lower part 430 adjoining the shoulder ring 420 that can be introduced into the process connection 300, and an upper part 410 adjoining the shoulder ring 420.
  • the lower part 430 of the sensor socket 400 is designed in such a way that the sensor socket can be inserted via it into a corresponding opening 33 of the process connection 300.
  • the shoulder ring 420 has several, preferably concentric bores 421, through which the housing 202 can be connected to the process connection 300 by means of screws 220.
  • the sensor socket 400 also has, at an end opposite the housing, an inwardly extending, radially circumferential stop surface 433.
  • the pressure measuring cell 500 is introduced flush with the front into the sensor socket 400 via the stop surface 433 and can be positioned with the aid of an additional rotationally symmetrical centering ring 700.
  • the centering ring 700 has an essentially rotationally symmetrical L-shaped cross section with a short and a long leg piece 710 and 720.
  • the stop surface 43 and the centering ring 700 are matched to one another in such a way that the centering ring 700 rests with the short leg piece 710 on the stop surface 433.
  • the centering ring 700 is designed so that the long leg piece 720 surrounds the pressure measuring cell 500 on the outside essentially flush, so that the pressure measuring cell 500 is aligned centrally in the sensor socket 400.
  • the pressure measuring cell 500 used is preferably a ceramic pressure measuring cell which has a, preferably ceramic, base body 510 and a pressure-sensitive, preferably ceramic measuring membrane 520, which moves out of its rest position depending on a pressure acting on it.
  • the measuring membrane 520 and the base body 510 are joined to one another in a pressure-tight manner at their edge, forming a measuring chamber by means of a joint 530.
  • the pressure measuring cell has one or more transducer elements. All converter elements known from the prior art come into consideration as converter elements. However, the transducer elements are preferably capacitive transducer elements. Capacitive
  • Transducer elements usually have at least one electrode arranged on an inside of the measuring membrane and at least one counter-electrode arranged on an outside of the base body opposite the inside and facing the measuring membrane.
  • the rotationally symmetrical process connection 300 in turn has an inwardly extending, radially circumferential stop surface 310 at an end (front side) 370 facing the process when installed, up to which the sensor socket 400 with the pressure measuring cell 500 is introduced into the process connection 300.
  • the pressure measuring cell 500 is introduced into the sensor socket 400 in such a way that the pressure-sensitive measuring membrane 520, when installed, is directed towards the process (front-flush).
  • a radially circumferential process seal 600 is introduced between the pressure measuring cell 500 and the process connection 300 in order to prevent the process medium from penetrating between the process connection and the sensor socket.
  • the process seal 600 can be designed, for example, in the form of an O-ring and consist of a material that is resistant to the process medium.
  • the process seal can comprise ethylene-propylene-diene rubbers (EPDM), fluororubber (FKM), perfluororubber (FFKM), nitrile rubber (NBR) or fluoroprene.
  • the stop surface of the process connection 310 can be designed such that the stop surface 310 extends further inward beyond the stop surface of the sensor socket 433 for the centering ring extends and in this area, has a recess 320 for receiving the process seal 600. Furthermore, in order to reduce creep of the process seal, a tab 434 can be provided on the inner end of the stop surface of the sensor socket.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a correspondingly configured sensor socket.
  • the sensor socket has eight radially outwardly extending recesses (horizontal recesses) 435 on the end face, via which the process medium is guided in the event of failure of the process seal 600.
  • a plurality of horizontal recesses can also be made in the stop surface 310 for the sensor socket of the process connection 300.
  • the process medium is guided through the horizontal recesses 435 as far as an outer jacket surface 431 of the lower part 431 of the sensor socket 400.
  • the lower part 431 of the sensor socket 400 can have a circumferential lower collecting groove 438 adjoining the end face, in which the supplied process medium is collected.
  • the outer jacket surface of the lower part of the sensor socket 431 can have a plurality of vertical recesses 436.
  • the lower part of the sensor socket can have an upper collecting groove 439 which is directly adjacent to the shoulder ring and into which the vertical recesses 436 open.
  • the vertical recesses 436 are thus designed in such a way that, in the installed state, a fluidic connection is created between the lower and upper collecting grooves 438, 439, via which the process medium is conducted.
  • an inner jacket surface 380 of the process connection 300 which in the installed state adjoins the outer jacket surface 431 of the lower part 430 of the sensor jack 400, can have several vertical recesses exhibit. This can be useful, for example, if, due to the design of the sensor socket, it does not have sufficient material in the wall area to be able to realize corresponding vertical recesses.
  • the horizontal and / or vertical recesses 435, 350, 436 can, for example, have been made at the corresponding point by milling.
  • recesses 435, 350, 436 can also be designed in the form of slots.
  • a fluidic path network consisting of several fluidic individual paths EP1, EP2, EP3 and EP4 go to the groove 340 is formed
  • Process medium penetrating due to a defective process seal 600 from a sealing level in which the process seal 600 forms a pressure-tight connection between the contact surface of the process connection and the sensor socket resting on the contact surface with the end face, led to the opening 340, which is clearly visible from the outside.
  • the opening 340 can, as shown in FIG. 5, be formed on a rear side 360 of the process connection facing away from the end face. Furthermore, instead of a single opening 340, a plurality of openings can also be provided.
  • Each individual path thus comprises a horizontal recess 435 which opens into the lower collecting groove 438 adjoining the end face of the sensor socket 400, a vertical recess 436 which opens into the lower collecting groove 438 with an upper collecting groove 439 adjoining the shoulder ring and the one adjoining the shoulder ring upper collecting groove 439.
  • the recesses 435, 350, 436 are designed such that a cross-sectional sum of the cross-section of the recesses forming the multiple individual fluidic paths running parallel to one another corresponds to a predetermined minimum cross-section.
  • the specified minimum cross-section corresponds to a specification from a standard, in particular a standard (hygiene standard) of the European Hygienic Equipment Design Group (EHEDG) and / or 3-A.
  • the specified minimum cross-section corresponds to the 74-07 standard, published in March 2019.
  • the specified minimum cross-section can be at least 4.9 square millimeters (mm2), preferably at least 5 square millimeters (mm2), particularly preferably at least 7.2 square millimeters (mm2). List of reference symbols

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Abstract

Druckmessgerät zur Messung eines Druckes, aufweisend: - eine Druckmesszelle (500); - eine rotationssymmetrische Sensorbuchse (400) in die die Druckmesszelle (500) eingebracht ist; - einen rotationssymmetrischen Prozessanschluss (300) zur lösbaren Befestigung des Druckmessgerätes (100) an einer Wand einer Messstelle, - eine Prozessdichtung (600), um ein Eindringen des Prozessmediums in das Druckmessgerät zu verhindern; - wobei der Prozessanschluss (300) und/oder die Sensorbuchse (400) mehrere einzelne Ausnehmungen (435) aufweist bzw. aufweisen, die derartig ausgestaltet sind, dass die einzelnen Ausnehmungen (435) zusammen einen aus mehreren zueinander parallel verlaufenden fluidischen Einzelpfaden (EP1-EP4) bestehenden fluidischen Pfadverbund ausbilden, über den, im Falle eines Versagens der Prozessdichtung, das Prozessmedium von der Abdichtungsebene bei der Prozessdichtung zu mindestens einer von einer im eingebauten Zustand des Druckmessgerätes (100) von außen sichtbaren Öffnung (340) geleitet wird, wobei die einzelnen Ausnehmungen so ausgebildet sind, dass eine Querschnittssumme der Querschnitt der die mehreren zueinander parallel verlaufenden fluidischen Einzelpfade ausbildenden Ausnehmungen einem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.

Description

Druckmessgerät zur Messung eines Druckes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmessgerät zur Messung eines Druckes.
In der Automatisierungstechnik werden häufig Druckmessgeräte eingesetzt, die zur Überwachung eines Prozessmediums dienen. Derartige Druckmessgeräte bestehen für gewöhnlich aus einem Prozessanschluss der zum Befestigen des Druckmessgerätes in einer Messstelle in einer Automatisierungsanlage dient. In den Prozessanschluss wird frontbündig, d.h. zum Prozess hin gerichtet, eine Druckmesszelle eingesetzt, die durch eine Prozessdichtung gegenüber dem Prozess abgedichtet ist, sodass kein Prozessmedium austreten bzw. in das Gehäuse des Druckmessgerätes eintreten kann.
Bei hygienischen Anwendungen, also Prozessen, bei denen ein hoher Anspruch an die Reinheit gestellt wird, bspw. der Lebensmittelindustrie, der Pharmazie oder auch der Biochemie, wird von entsprechenden Zertifizierungsstellen, bspw. der 3-A oder der European Hygienic Equipment Design Group (im Folgenden auch kurz. EHEDG) eine Erkennung einer undichten Prozessdichtung vorgeschrieben.
Eine Möglichkeit eine solche undichte Prozessdichtung zu erkennen ist der Einsatz von elektronischen Mitteln, bspw. eines Sensors in Form einer elektronischen Nase, der das Eintreten des Prozessmediums in ein Gehäuse des Druckmessgerätes erkennt. Ein derartiger Ansatz ist beispielsweise in der DE 102 55 279 A1 beschrieben.
Nachteilig hieran ist, dass zum einen der Sensor in das Druckmessgerät integriert werden muss und zusätzlich eine entsprechende Elektronik zum Ansteuern des Sensors benötigt wird.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung eine einfachere Möglichkeit der Überwachung einer Prozessdichtung auf Undichtigkeit hin vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Druckmessgerät gemäß Patentanspruch 1.
Das erfindungsgemäße Druckmessgerät zur Messung eines Druckes umfasst: eine Druckmesszelle; eine rotationssymmetrische Sensorbuchse in die die Druckmesszelle eingebracht ist; einen rotationssymmetrischen Prozessanschluss zur lösbaren Befestigung des Druckmessgerätes an einer Wand einer Messstelle, wobei der Prozessanschluss an einem Ende eine sich nach innen erstreckenden umlaufende Anschlagsfläche und an einem anderen Ende eine Öffnung zur Aufnahme der Sensorbuchse aufweist, wobei die Sensorbuchse mit der Druckmesszelle in einem eingebauten Zustand durch die Öffnung bis zu der Anschlagsfläche in den Prozessanschluss eingeführt ist, sodass die Druckmesszelle im Wesentlichen frontbündig in die Messstelle eingebracht ist. - eine Prozessdichtung, die in einer Abdichtungsebene zwischen der Sensorbuchse und der Anschlagsfläche des Prozessanschlusses abdichtet, umso ein Eindringen des Prozessmediums in das Druckmessgerät zu verhindern; wobei der Prozessanschluss und/oder die Sensorbuchse mehrere einzelne Ausnehmungen aufweist bzw. aufweisen, die derartig ausgestaltet sind, dass die einzelnen Ausnehmungen zusammen einen aus mehreren zueinander parallel verlaufenden fluidischen Einzelpfaden bestehenden fluidischen Pfadverbund ausbilden, über den, im Falle eines Versagens der Prozessdichtung, das Prozessmedium von der Abdichtungsebene bei der Prozessdichtung zu mindestens einer von einer im eingebauten Zustand des Druckmessgerätes von außen sichtbaren Öffnung geleitet wird, wobei die einzelnen Ausnehmungen so ausgebildet sind, dass eine Querschnittssumme der Querschnitt der die mehreren zueinander parallel verlaufenden fluidischen Einzelpfade ausbildenden Ausnehmungen einem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht. Es wird ein Druckmessgerät vorgeschlagen, bei dem eine Erkennung von Undichtigkeiten an der Prozessdichtung dadurch ermöglicht wird, dass das Prozessmedium über einen fluidischen Pfadverbund von der Stelle des Eintritts bzw. der Leckage zu einer von außen für einen Bediener/Servicetechniker gut erkennbaren Öffnung geleitet wird, sodass durch das Austreten des Prozessmediums aus der Öffnung eine Undichtigkeit der Prozessdichtung signalisiert wird. Erfindungsgemäß umfasst derfluidische Pfadverbund dabei nicht nur einen einzigen Pfad durch den das Prozessmedium geleitet wird, sondern mehrere zueinander parallel verlaufende Einzelpfade, über die das Prozessmedium von der undichten Prozessdichtung zu der Öffnung geleitet wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Druckmessgerätes sieht vor, dass die Sensorbuchse auf einer Stirnseite und/oder der Prozessanschluss auf einer für die Sensorbuchse gedachten sich radial nach innen erstreckenden Anschlagsfläche mehrere horizontale Ausnehmungen aufweist, wobei die mehreren horizontalen Ausnehmungen so ausgebildet sind, dass die Querschnittssumme der einzelnen Querschnitte der mehreren horizontalen Ausnehmungen dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckmessgerätes sieht vor, dass eine äußere Mantelfläche der Sensorbuchse in einem unteren Teilbereich, welcher im eingebauten Zustand an eine innere Mantelfläche des Prozessanschluss angrenzt und/oder eine innere Mantelfläche des Prozessanschlusses in einem unteren Teilbereich, welcher im eingebauten Zustand an eine bzw. die äußere Mantelfläche des unteren Teilbereichs der Sensorbuchse angrenzt, mehrere vertikale Ausnehmungen aufweist bzw. aufweisen, wobei die mehreren vertikalen Ausnehmungen so ausgebildet sind, dass die Querschnittssumme der einzelnen Querschnitte der mehreren vertikalen Ausnehmungen dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckmessgerätes sieht vor, dass die Sensorbuchse in dem unteren Teilbereich und/oder der Prozessanschluss in dem unteren Teilbereich zumindest eine umlaufende Sammelnut zum Sammeln des insbesondere über die horizontalen Ausnehmungen zugeführten Prozessmediums aufweist bzw. aufweisen, wobei die zumindest eine Sammelnut so ausgebildet ist, dass ein Querschnitt der Sammelnut dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckmessgerätes sieht vor, dass die Sensorbuchse eine umlaufenden Absatzring aufweist bis zu dem die Sensorbuchse im eingebauten Zustand in die Öffnung des Prozessanschlusses eingeführt ist, und wobei die Sensorbuchse eine weitere an den Absatzring, vorzugsweise direkt angrenzende umlaufende Sammelnut aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Prozessmedium zu der zumindest einen von außen sichtbaren Öffnung zu leiten, wobei die weitere Sammelnut so ausgebildet ist, dass ein Querschnitt der weiteren Sammelnut dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckmessgerätes sieht vor, dass die zumindest eine von außen sichtbare Öffnung so ausgebildet ist, dass ein Querschnitt bzw. eine Querschnittsumme dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die zumindest eine von außen sichtbare Öffnung auf einer Rückseite des Prozessanschlusses, auf dem im eingebauten Zustand der Absatzring der Sensorbuchse aufsitzt, ausgebildet ist bzw. sind. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckmessgerätes sieht vor, dass der vorgegebene Minimalquerschnitt einer Vorgabe eines Standards, insbesondere eines eine Hygiene betreffenden Standards der European Hygienic Equipment Design Group und/oder 3-A entspricht, insbesondere dem Standard 74-07 von 3-A, veröffentlicht im März 2019
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckmessgerätes sieht vor, dass der vorgegebene Minimalquerschnitt zumindest 4,9 Quadratmillimeter (mm2), vorzugsweise zumindest 5 mm2, besonders bevorzugt zumindest 7,2 mm2 aufweist. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 : einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Druckmessgerät,
Fig. 2: eine Detailansicht des Bereichs des Druckmessgerätes in dem die Abdichtung des Druckmessgerätes mittels einer Prozessdichtung gegenüber dem Prozessmedium erfolgt,
Fig. 3: eine Explosionsansicht einer Sensorbuchse, der Prozessdichtung und eines Prozessanschlusses über den das Druckmessgerät an einer Messstelle angebracht wird,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung der Sensorbuchse, und
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des Prozessanschlusses.
Figur 1 zeigt einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Druckmessgerät 100. Das in Fig. 1 dargestellte Druckmessgerät 100 umfasst mehrere Hauptelemente, eine rotationssymmetrische Sensorbuchse 400, eine in die Sensorbuchse 400 frontbündig eingesetzte Druckmesszelle 500, einen ebenfalls rotationssymmetrischen Prozessanschluss 300 zum Befestigen des Druckmessgerätes 1 an einer Wand eines ein Prozessmedium enthaltenen Behälters oder Rohres, eine Prozessdichtung 600 zur Abdichtung der frontseitig eingesetzten Druckmesszelle 500 gegenüber dem Prozess und ein über einen Gehäuseadapter 210 befestigtes Gehäuse 200.
Die rotationssymmetrische Sensorbuchse 400 weist einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Körper mit einem außenseitig umlaufenden Absatzring 420, einen in den Prozessanschluss 300 einführbaren an den Absatzring 420 angrenzenden unteren Teil 430 und einen an den Absatzring 420 angrenzenden oberen Teil 410 auf. Der untere Teil 430 der Sensorbuchse 400 ist derartig ausgebildet, dass die Sensorbuchse über diesen in eine entsprechende Öffnung 33 des Prozessanschluss 300 einführbar ist. Der Absatzring 420 weist mehrere, vorzugsweise konzentrische Bohrungen 421 auf, durch die das Gehäuse 202 mit dem Prozessanschluss 300 mittels Schrauben 220 verbindbar ist. Die Sensorbuchse 400 weist ferner an einem dem Gehäuse entgegengesetzten Ende eine sich nach innen erstreckende radial umlaufende Anschlagsfläche 433 auf. Über die Anschlagsfläche 433 ist die Druckmesszelle 500 frontbündig in die Sensorbuchse 400 eingebracht und kann mit Hilfe eines zusätzlichen rotationssymmetrischen Zentrierrings 700 positioniert werden.
Der Zentrierring 700 weist einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen L-förmigen Querschnitt mit einem kurzen und einem langen Schenkelstück 710 und 720 auf. Die Anschlagsfläche 43 und der Zentrierring 700 sind dabei derartig aufeinander abgestimmt, dass der Zentrierring 700 mit dem kurzen Schenkelstück 710 auf der Anschlagsfläche 433 aufsitzt. Ferner ist der Zentrierring 700 so ausgebildet, dass das lange Schenkelstück 720 die Druckmesszelle 500 außenseitig im Wesentlichen bündig umgibt, sodass die Druckmesszelle 500 mittig in der Sensorbuchse 400 ausgerichtet ist.
Bei der eingesetzten Druckmesszelle 500 handelt es sich vorzugsweise um eine keramische Druckmesszelle, die einen, vorzugsweise keramischen Grundkörper 510 und eine druckempfindliche, vorzugsweise keramische Messmembran 520 aufweist, die sich in Abhängigkeit eines auf sie einwirkenden Druckes aus ihrer Ruhelage herausbewegt.
Die Messmembran 520 und der Grundkörper 510 sind an deren Rand unter Bildung einer Messkammer mittels einer Fügestelle 530 druckdicht miteinander gefügt.
Zur Erfassung der druckabhängige Auslenkung und Wandeln der druckabhängigen Auslenkung in ein elektrisches Signal weist die Druckmesszelle ein oder mehrere Wandlerelement auf. Als Wandlerelemente kommen dabei sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Wandlerelemente in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich bei den Wandlerelementen allerdings um kapazitive Wandlerelemente. Kapazitive
Wandlerelemente weisen üblicherweise zumindest eine auf einer Innenseite der Messmembran angeordneten Elektrode und mindestens eine auf einer der Innenseite gegenüberliegenden, der Messmembran zugewandten Außenseite des Grundkörpers angeordnete Gegenelektrode.
Der rotationssymmetrische Prozessanschluss 300 weist wiederum an einem im eingebauten Zustand zu dem Prozess hin gerichteten Ende (Vorderseite) 370 eine sich nach innen erstreckende radial umlaufende Anschlagsfläche 310 auf, bis zu der die Sensorbuchse 400 mit der Druckmesszelle 500 in den Prozessanschluss 300 eingebracht ist. Die Druckmesszelle 500 ist dabei derartig in die Sensorbuchse 400 eingebracht, dass die druckempfindliche Messmembran 520 im eingebauten Zustand zu dem Prozess gerichtet ist (frontbündig).
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine radial umlaufende Prozessdichtung 600 zwischen der Druckmesszelle 500 und dem Prozessanschluss 300 eingebracht, um ein Eindringen des Prozessmediums zwischen dem Prozessanschluss und der Sensorbuchse zu verhindern. Die Prozessdichtung 600 kann beispielsweise in Form eines O-Rings ausgeführt sein und aus einem gegenüber dem Prozessmedium beständigen Material bestehen. Beispielsweise kann die Prozessdichtung Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM), Fluorkautschuk (FKM), Perfluorkautschuk (FFKM), Nitrilkautschuk (NBR) oder Fluroprene umfassen.
Um ein Verrutschen der Prozessdichtung 600 zu verhindern, kann die Anschlagsfläche des Prozessanschlusses 310 so ausgeführt sein, dass sich die Anschlagsfläche 310 über die Anschlagsfläche der Sensorbuchse 433 für den Zentrierring hinaus weiter nach innen erstreckt und in diesem Bereich, eine Vertiefung 320 zur Aufnahme der Prozessdichtung 600 aufweist. Ferner kann, um ein Kriechen der Prozessdichtung zu reduzieren, eine Nase 434 an dem inneren Ende der Anschlagsfläche der Sensorbuchse vorgesehen sein.
Um ein Versagen der Prozessdichtung 600 erkennen zu können, weist eine im eingebauten Zustand zur Anschlagsfläche des Prozessanschluss hin gerichtete Stirnseite der Sensorbuchse mehrere Ausnehmungen oder Schlitze auf. Exemplarisch ist in Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer entsprechend ausgestalteten Sensorbuchse dargestellt. In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sensorbuchse an der Stirnseite acht sich radial nach außen erstreckende Ausnehmungen (horizontale Ausnehmungen) 435 auf, über die das Prozessmedium im Versagensfall der Prozessdichtung 600 geführt wird.
Ergänzend oder alternativ zu den horizontalen Ausnehmungen 435 auf der Stirnseite der Sensorbuchse können auch mehrere horizontale Ausnehmungen in die Anschlagsfläche 310 für die Sensorbuchse des Prozessanschlusses 300 eingebracht sein.
Durch die horizontalen Ausnehmungen 435 wird das Prozessmedium bis zu einer äußeren Mantelfläche 431 des unteren Teils 431 der Sensorbuchse 400 geleitet. Der untere Teil 431 der Sensorbuchse 400 kann dabei eine an die Stirnseite angrenzende umlaufende untere Sammelnut 438 aufweisen, in der das zugeführte Prozessmedium gesammelt wird.
Um das Prozessmedium von der unteren Sammelnut 438 weiter zu einer von außen gut sichtbaren Öffnung zu leiten, kann die äußere Mantelfläche des unteren Teils der Sensorbuchse 431 mehrere vertikale Ausnehmungen 436 aufweisen. Ergänzend kann der untere Teil der Sensorbuchse eine direkt an den Absatzring angrenzende obere Sammelnut 439 aufweisen, in die die vertikalen Ausnehmungen 436 münden. Die vertikalen Ausnehmungen 436 sind somit so ausgebildet, dass im eingebauten Zustand eine fluidische Verbindung zwischen der unteren und der oberen Sammelnut 438, 439 entsteht, über die das Prozessmedium geleitet wird.
Alternativ oder ergänzend zu den in die äußere Mantelfläche 431 des unteren Teils 430 der Sensorbuchse integrierten vertikalen Ausnehmungen 436 kann eine innere Mantelfläche 380 des Prozessanschlusses 300, welche im eingebauten Zustand an die äußere Mantelfläche 431 des unteren Teils 430 der Sensorbuchse 400 angrenzt, mehrere vertikale Ausnehmungen aufweisen. Dies kann beispielsweise dann nützlich sein, wenn aufgrund der Ausgestaltung der Sensorbuchse diese nicht ausreichen Material im Wandungsbereich aufweist um entsprechende vertikale Ausnehmungen realisieren zu können. Die horizontalen und/oder vertikalen Ausnehmungen 435, 350, 436 können beispielsweise durch Fräsen an die entsprechende Stelle eingebracht worden sein.
Ferner können die Ausnehmungen 435, 350, 436 auch in Form von Schlitzen ausgebildet sein.
Durch die horizontalen und/oder vertikalen Ausnehmungen 435, 350, 436 in Kombination mit der Sammelnut bzw. den Sammelnuten 438, 439 wird ein fluidischer Pfadverbund bestehend aus mehreren fluidischen Einzelpfaden EP1 ,EP2, EP3 und EP4 gehen zur Nut 340 ausgebildet, über den ein aufgrund einer defekten Prozessdichtung 600 eindringendes Prozessmedium von einer Abdichtungsebene, in der die Prozessdichtung 600 eine druckdichte Verbindung zwischen der Anschlagsfläche des Prozessanschlusses und der auf der Anschlagsfläche mit der Stirnseite aufsitzenden Sensorbuchse ausbildet, zu der von außen gut sichtbaren Öffnung 340 geführt. Die Öffnung 340 kann dabei, wie in Fig. 5 dargestellt, auf einer von der Stirnseite abgewandten Rückseite 360 des Prozessanschlusses ausgebildet sein. Ferner können anstelle einer einzigen Öffnung 340 auch mehrere Öffnungen vorgesehen sein.
Zur Verdeutlichung der fluidischen Einzelpfade EP1-EP4 sind in Fig. 4 exemplarisch vier Einzelpfade durch gestrichelte Pfeile dargestellt. Jeder Einzelpfad umfasst somit eine horizontale Ausnehmung 435, die in der unteren an die Stirnseite der Sensorbuchse 400 angrenzende Sammelnut 438 mündet, eine vertikale Ausnehmung 436, die die untere Sammelnut 438 mit einer an den Absatzring angrenzenden oberen Sammelnut 439 mündet und die an den Absatzring angrenzende obere Sammelnut 439.
Erfindungsgemäß sind die Ausnehmungen 435, 350, 436 so ausgebildet, dass eine Querschnittssumme der Querschnitt der die mehreren zueinander parallel verlaufenden fluidischen Einzelpfade ausbildenden Ausnehmungen einem vorgegebenem Minimalquerschnitt entspricht. Der vorgegebene Minimalquerschnitt entspricht dabei einer Vorgabe aus einem Standard, insbesondere einem Standard (Hygienestandard) der European Hygienic Equipment Design Group (EHEDG) und/oder 3-A. Insbesondere entspricht der vorgegebene Minimalquerschnitt dem Standard 74-07, veröffentlicht im März 2019. Beispielsweise kann der vorgegebene Minimalquerschnitt zumindest 4,9 Quadratmillimeter (mm2), vorzugsweise zumindest 5 Quadratmillimeter (mm2), besonders bevorzugt zumindest 7,2 Quadratmillimeter (mm2) aufweisen. Bezugszeichenliste
Druckmessgerät
Gehäuse
Gehäuseadapter
Schrauben
Prozessanschluss
Anschlagsfläche für Sensorbuchse
Vertiefung zur Aufnahme und Fixierung der Prozessdichtung
Öffnung zur Aufnahme der Sensorbuchse
Öffnung zum Signalisieren einer undichten Prozessdichtung
Vertikale Ausnehmungen
Rückseite des Prozessanschlusses
Vorderseite des Prozessanschlusses
Innere Mantelfläche des Prozessanschlusses
Sensorbuchse
Oberer Teil der Sensorbuchse Absatzring
Bohrungen
Unterer Teil der Sensorbuchse
Äußere Mantelfläche des unteren Teils der Sensorbuchse
Anschlagsfläche für Zentrierring
Nase
Horizontale Ausnehmungen
Vertikale Ausnehmungen
Untere Sammelnut
Obere Sammelnut
Druckmesszelle
Grundkörper
Messmembran
Fügestelle
Prozessdichtung
Zentrierring
Kurzes Schenkelstück des Zentrierrings Langes Schenkelstück des Zentrierrings Exemplarisch dargestellte fluidische Einzelpfade

Claims

Patentansprüche
1 . Druckmessgerät zur Messung eines Druckes, aufweisend: eine Druckmesszelle (500); eine rotationssymmetrische Sensorbuchse (400) in die die Druckmesszelle (500) eingebracht ist; einen rotationssymmetrischen Prozessanschluss (300) zur lösbaren Befestigung des Druckmessgerätes (100) an einer Wand einer Messstelle, wobei der Prozessanschluss (300) an einem Ende (370) eine für die Sensorbuchse gedachte sich nach innen erstreckende umlaufende Anschlagsfläche (310) und an einem anderen Ende (380) eine Öffnung (340) zur Aufnahme der Sensorbuchse aufweist, wobei die Sensorbuchse (400) mit der Druckmesszelle (500) in einem eingebauten Zustand durch die Öffnung (340) bis zu der Anschlagsfläche (310) in den Prozessanschluss (300) eingeführt ist, sodass die Druckmesszelle (500) im Wesentlichen frontbündig in die Messstelle eingebracht ist; eine Prozessdichtung (600), die in einer Abdichtungsebene zwischen der Sensorbuchse (400) und der Anschlagsfläche (310) des Prozessanschlusses (300) abdichtet, umso ein Eindringen des Prozessmediums in das Druckmessgerät (100) zu verhindern; wobei der Prozessanschluss (300) und/oder die Sensorbuchse (400) mehrere einzelne Ausnehmungen (435) aufweist bzw. aufweisen, die derartig ausgestaltet sind, dass die einzelnen Ausnehmungen (350, 435, 436) zusammen einen aus mehreren zueinander parallel verlaufenden fluidischen Einzelpfaden (EP1-EP4) bestehenden fluidischen Pfadverbund ausbilden, über den, im Falle eines Versagens der Prozessdichtung, das Prozessmedium von der Abdichtungsebene bei der Prozessdichtung (600) zu mindestens einer von einer im eingebauten Zustand des Druckmessgerätes von außen sichtbaren Öffnung (340) geleitet wird, wobei die einzelnen Ausnehmungen (350, 435, 436) so ausgebildet sind, dass eine Querschnittssumme der Querschnitt der die mehreren zueinander parallel verlaufenden fluidischen Einzelpfade ausbildenden Ausnehmungen einem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
2. Druckmessgerät nach Anspruch 1 , wobei die Sensorbuchse (400) auf einer Stirnseite und/oder der Prozessanschluss (300) auf der für die Sensorbuchse gedachten sich radial nach innen erstreckenden Anschlagsfläche (310) mehrere horizontale Ausnehmungen (435) aufweist, wobei die mehreren horizontalen Ausnehmungen (435) so ausgebildet sind, dass die Querschnittssumme der einzelnen Querschnitte der mehreren horizontalen Ausnehmungen (435) dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
3. Druckmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine äußere Mantelfläche (431) der Sensorbuchse (400) in einem unteren Teilbereich (430), welcher im eingebauten Zustand an eine innere Mantelfläche (380) des Prozessanschlusses (300) angrenzt und/oder die innere Mantelfläche (380) des Prozessanschlusses (300) in einem unteren Teilbereich, welcher im eingebauten Zustand an eine bzw. die äußere
Mantelfläche des unteren Teilbereichs der Sensorbuchse angrenzt, mehrere vertikale Ausnehmungen (436) aufweist bzw. aufweisen, wobei die mehreren vertikalen Ausnehmungen (436) so ausgebildet sind, dass die Querschnittssumme der einzelnen Querschnitte der mehreren vertikalen Ausnehmungen (436) dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
4. Druckmessgerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Sensorbuchse (400) in dem unteren Teilbereich (430) und/oder der Prozessanschluss (300) in dem unteren Teilbereich zumindest eine umlaufende Sammelnut (438) zum Sammeln des insbesondere über die horizontalen Ausnehmungen (435) zugeführten Prozessmediums aufweist bzw. aufweisen, wobei die zumindest eine Sammelnut (438) so ausgebildet ist, dass ein Querschnitt der Sammelnut dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
5. Druckmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorbuchse (400) eine umlaufenden Absatzring (420) aufweist bis zu dem die
Sensorbuchse im eingebauten Zustand in die Öffnung (330) des Prozessanschlusses (300) eingeführt ist, und wobei die Sensorbuchse (300) eine weitere an den Absatzring (420), vorzugsweise direkt angrenzende umlaufende Sammelnut (439) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Prozessmedium zu der zumindest einen von außen sichtbaren Öffnung (340) zu leiten, wobei die weitere Sammelnut (439) so ausgebildet ist, dass ein Querschnitt der weiteren Sammelnut dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
6. Druckmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine von außen sichtbare Öffnung (340) so ausgebildet ist, dass ein Querschnitt bzw. eine Querschnittsumme dem vorgegebenen Minimalquerschnitt entspricht.
7. Druckmessgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zumindest eine von außen sichtbare Öffnung (340) auf einer Rückseite (360) des Prozessanschlusses (300), auf dem im eingebauten Zustand der Absatzring (420) der Sensorbuchse (400) aufsitzt, ausgebildet ist bzw. sind.
8. Druckmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Minimalquerschnitt einer Vorgabe eines Standards, insbesondere eines eine Hygiene betreffenden Standards der European Hygienic Equipment Design Group und/oder 3-A entspricht, insbesondere dem Standard 74-07 von 3-A, veröffentlicht im März 2019.
9. Druckmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Minimalquerschnitt zumindest 4,0 Quadratmillimeter (mm2), vorzugsweise zumindest 4,5 mm2, besonders bevorzugt zumindest 4,9 mm2 aufweist.
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