WO2016102155A1

WO2016102155A1 - Verfahren zum befüllen eines druckmittlers

Info

Publication number: WO2016102155A1
Application number: PCT/EP2015/078200
Authority: WO
Inventors: Daniel Sixtensson; Ulrich Buder
Original assignee: Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-06-30
Also published as: DE102014119432A1

Abstract

Verfahren zum dauerhaften Befüllen eines Druckmittlers über eine in einer Gehäusewand des Druckmittlers befindliche Befüllöffnung mit folgenden Verfahrensschritten: - Befüllen des Druckmittlers mit einer Übertragungsflüssigkeit über die Befüllöffnung; - Anordnen eines Abdichtungselementes in der Befüllöffnung, sodass keine Übertragungsflüssigkeit mehr durch die Befüllöffnung austreten kann; - Anordnen wenigstens eines nano- oder mikroreaktiven Werkstoffes zumindest im Bereich der um die Befüllöffnung befindlichen Gehäusewand; - Anordnen des Verschlusselementes, sodass dieses zumindest teilweise den nano- oder mikroreaktiven Werkstoff und zumindest teilweise das Abdichtungselement bedeckt; - Auslösen einer lokalen exothermen Reaktion um das Verschlusselement mit der Gehäusewand mittels des nano- oder mikroreaktiven Werkstoffs zu verbinden.

Description

Verfahren zum Befüllen eines Druckmittlers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dauerhaften Befüllen eines

Druckmittlers über eine in einer Gehäusewand befindlichen Befüllöffnung, sowie einen Druckmittler mit einer solchen Befüllöffnung.

Druckmittler werden in der industriellen Messtechnik zur Übertragung von Drücken eingesetzt. Dabei werden sie z.B. in Verbindung mit Druck- oder

Differenzdruckmessgeräten eingesetzt. Bei Druckmessgeräten wird ein zu messender Druck beispielsweise dem Druckmittler zugeführt und über den Druckmittler auf ein im Messgerät ggfl. auch im Druckmittler befindliches Drucksensorelement übertragen. Bei Differenzdruckmessgeräten werden entsprechend zwei Druckmittler eingesetzt denen jeweils einer der Drücke, deren Differenz gemessen werden soll, zugeführt wird. Die Druckmittler übertragen diese Drücke dann auf das Drucksensorelement zur Erfassung eines Druckmesswertes.

Der Einsatz von Druckmittlern ist z.B. dann erforderlich, wenn der oder die Drücke dem Druck- bzw. Differenzdrucksensor nicht direkt zugeführt werden können. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn die Sensoren gegenüber chemischen und/oder mechanischen Belastungen sehr empfindlich sind, wie dies z.B. bei piezoresistiven Druckmesszellen, die z.B. Messmembranen aus oder mit empfindlichen Halbleiterbauelementen aufweisen, der Fall ist, oder wenn eine Differenz zwischen zwei an verschiedenen Orten wirkenden Drücken mit einem Differenzdrucksensor erfasst werden. Weiter werden Druckmittler auch dann eingesetzt, wenn, z.B. aus hygienischen Gründen, ein frontbündiger Abschluss zum Prozess gewünscht ist.

Druckmittler weisen in der Regel eine auf einen Körper, bspw. einen Gehäusekörper, montierte flexible Trennmembran auf, deren vom Körper abgewandte Seite ein zu übertragender Druck zuführbar ist. Der Körper weist üblicherweise eine zur

Trennmembran hin geöffnete hydraulische Kammer auf, die von der Trennmembran überdeckt und nach außen abgeschlossen ist. Vorzugsweise dient eine der

Trennmembran zugewandte innere Mantelfläche der Kammer als Membranbett, an das sich die Trennmembran anlegt, wenn der auf sie einwirkende Druck einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Der Anschluss des Druckmittlers an einen Drucksensorelement kann bspw. über eine Druckleitung, die in die Druckkammer mündet, erfolgen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Drucksensorelement sich innerhalb des Körpers befindet und somit keine Druckleitung notwendig ist. Die hydraulische Kammer und ggfl. auch die Druckleitung bilden zusammen einen hydraulischen Kammerverbund aus und werden mit einer inkompressiblen

Ü bertragungsflüssigkeit gefüllt, über die im Betrieb die Druckübertragung erfolgt. Anhand der Befüllung des hydraulischen Kammerverbundes lässt sich somit ein spezifischer Arbeitspunkt des Druckmittlers einstellen. Dieser Arbeitspunkt hängt unter anderem von dem unter der Trennmembran in den hydraulischen Kammerverbund eingeschlossenen Volumen ab. Hierbei gilt es, für jede Ausgestaltungsvariante der Trennmembran die Kammer und ggfl. die Druckleitung mit einem spezifischen Volumen der

Ü bertragungsflüssigkeit zu befüllen.

Eine entsprechende hydraulische Kammer zur Aufnahme der Ü bertragungsflüssigkeit bzw. des Füllfluids wird typischerweise durch verschiedene Fügeprozesse struktureller Komponenten des Druckmittlers untereinander sowie mit der Trennmembran und ggfl. dem integrierten Sensorelement hergestellt. Erst wenn die Trennmembran und ggfl. auch das integrierte Sensorelement montiert sind, d .h. alle Öffnungen bis auf eine dediziert zur Fluidbefüllung vorgesehene Befüllöffnung verschlossen sind, kann die Fluidbefüllung erfolgen. Anschließend muss die Befüllöffnung hinreichend druckdicht verschlossen werden, um einen bei allen Lastfällen und auf Dauer funktionsfähigen Sensor zu erhalten. Bekannte Verschlussmechanismen und -prozesse basieren entweder auf rein mechanischen Effekten oder auf einer Kombination von mechanischem Verschluss und thermischem Fügeverfahren zur Erzielung der Druckdichtigkeit. Die rein mechanischen Verfahren weisen entweder eine geringe Druckfestigkeit auf (z.B. Kugelverschluss), erfordern komplexe und somit teure Teilegeometrien (z.B. Verschluss mit Kugel und Schraube) oder aufwendige automatisierte Prozesse (z. B. Königs-Expander).

Verschlussverfahren unter Nutzung thermischer Fügeprozesse erzielen typischerweise eine Dichtheit bis zu sehr hohen Drücken, bringen aber heute so viel thermische Energie unweit der Befüllöffnung ein, dass eine thermische Beeinflussung der

Ü bertragungsflüssigkeit bzw. des Füllfluids nicht ausgeschlossen werden kann. Eine solche thermische Beeinflussung kann über chemische Reaktionen im Füllfluid zum

Zerfall von Füllfluid-Molekülen und zur Gasbildung in der hydraulischen Kammer führen, was bei Fortschreiten des derart initiierten Prozesses eine langsame Veränderung der Messeigenschaften bewirken und über längere Zeiträume einen Totalausfall des Sensors zur Folgen haben kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Möglichkeit vorzuschlagen, die thermische Rückwirkung auf die Übertragungsflüssigkeit zu verringern. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum dauerhaften Befüllen eines Druckmittlers über eine in einer Gehäusewand befindlichen Befüllöffnung, sowie einen Druckmittler gelöst.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum dauerhaften Befüllen eines Druckmittlers über eine in einer Gehäusewand befindlichen Befüllöffnung mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:

- Befüllen des Druckmittlers mit einer Übertragungsflüssigkeit über die Befüllöffnung;

- Anordnen eines Abdichtungselementes in der Befüllöffnung, sodass keine

Übertragungsflüssigkeit mehr durch die Befüllöffnung austreten kann;

- Anordnen wenigstens eines nano- oder mikroreaktiven Werkstoffes (18) zumindest im Bereich der um die Befüllöffnung (3) befindlichen Gehäusewand (2);

- Anordnen des Verschlusselementes, sodass dieses zumindest teilweise den nano- oder mikroreaktiven Werkstoff und zumindest teilweise das Abdichtungselement bedeckt;

- Auslösen einer lokalen exothermen Reaktion um das Verschlusselement mit der Gehäusewand mittels des nano- oder mikroreaktiven Werkstoffs zu verbinden.

Erfindungsgemäß wird also ein Verschlussverfahren vorgestellt, das einen einfachen mechanischen Vorverschluss über einfache Teilegeometrien realisiert und im Anschluss über ein Mikro-Fügeverfahren eine verbesserte Druckfestigkeit ohne thermische

Rückwirkung auf die Übertragungsflüssigkeit erzielt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Befüllöffnung mittels einer Stufenbohrung realisiert wird, wobei die Stufenbohrung dergestalt ist, dass sie zumindest einen ersten und einen zweiten zylindrischen Bereich mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Abdichtungselement so in der Befüllöffnung angeordnet wird, dass eine erste Stirnseite des Abdichtungselementes im Wesentlichen bündig mit einer ersten

Stufenkante zwischen dem ersten und zweiten zylindrischen Bereich abschließt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach dem Anordnen des Abdichtungselementes in der Befüllöffnung ein Reinigungsschritt durchgeführt wird, der zumindest die Gehäusewand und/oder die erste Stirnseite des Abdichtungselementes, insbesondere von der Übertragungsflüssigkeit reinigt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die lokale exotherme Reaktion durch einen Laserpuls, das Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen dem Verschlusselement und der Gehäusewand des Druckmittlers oder durch eine lokale Erwärmung ausgelöst wird.

Hinsichtlich des Druckmittlers wird die Aufgabe durch einen Druckmittler zumindest aufweisend ein Gehäuse mit einer hydraulischen Kammer und einer Trennmembran gelöst, wobei die hydraulische Kammer mit einer Übertragungsflüssigkeit gefüllt ist und durch die Trennmembran von einem zu messenden Medium abgetrennt ist, wobei die Trennmembran und die Übertragungsflüssigkeit einen an der Trennmembran anliegenden Mediendruck an ein, vorzugsweise innerhalb des Gehäuses befindliches

Drucksensorelement zur Erfassung eines Druckmesswertes übertragen, wobei der Druckmittler ferner eine in einer Gehäusewand befindlichen Befüllöffnung, ein in der Befüllöffnung angeordnetes Abdichtungselement und ein Verschlusselement aufweist, wobei das Verschlusselement über einen nano- oder mikroreaktiven Werkstoff dauerhaft zumindest an der Gehäusewand befestigt ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmittlers sieht vor, dass die Befüllöffnung in Form einer Stufenbohrung realisiert ist, die zumindest einen ersten zylindrischen Bereich und einen zweiten zylindrischen Bereich mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Insbesondere sieht die Ausgestaltung vor, dass die

Stufenbohrung ferner einen dritten zylindrischen Bereich mit einer zweiten Stufenkante zwischen dem zweiten und dritten zylindrischen Bereich aufweist und wobei das

Abdichtungselement mit einer zweiten Stirnseite auf der zweiten Stufenkante aufliegt.

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmittlers sieht vor, dass die Befüllöffnung in Form einer Stufenbohrung realisiert ist, die zumindest einen ersten zylindrischen Bereich und einen zweiten zylindrischen Bereich mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Insbesondere sieht die alternative Ausgestaltung vor, dass eine Öffnung des zweiten zylindrischen Bereichs bündig mit der Gehäusewand abschließt und das in den zweiten zylindrischen Bereich eingelassene Abdichtungselement mit seiner ersten Stirnseite im Wesentlichen bündig mit der Gehäusewand abschließt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmittlers sieht vor, dass das Abdichtungselement und der zweite zylindrische Bereich als eine Passung realisiert sind. Derartig für diesen Anwendungsfall geeignete Passung stellen bspw. eine Press- oder eine Übergangspassung dar. Diese haben gegenüber einer Spielpassung den Vorteil, dass sich das Abdichtungselement nicht aufgrund der Gewichtskraft der

Übertragungsflüssigkeit aus dem zweiten zylindrischen Bereich herauslöst, wie dies bei einer Spielpassung möglicherweise der Fall sein könnte. Als besonders bevorzugt haben sich dabei Übergangspassungen des Typs H7/n6 oder H7/k6 oder H7/j6, die in der Norm DIN ISO 286 T2 beschrieben sind, erwiesen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmittlers sieht vor, dass das in der Befulloffnung angeordnete Abdichtungselement mit einer ersten Stirnseite im Wesentlichen bündig mit einer ersten Stufenkante zwischen dem ersten und zweiten zylindrischen Bereich abschließt.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckmittler,

Fig. 2: eine Detailansicht der Befüllöffnung einer ersten Ausgestaltung des

erfindungsgemäßen Druckmittlers und des zum Verschluss eingesetzte

Abdichtungselements vor der Montage,

Fig. 3: eine Detailansicht der Befüllöffnung der ersten Ausgestaltung des

erfindungsgemäßen Druckmittlers und des eingesetzten Abdichtungselements nach der Montage und der Anwendung des Mikro-Fügeverfahrens.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckmittler 1 , der zumindest ein, vorzugsweise metallisches, Gehäuse 10 mit einer hydraulischen Kammer 1 1 und einer flexiblen, vorzugsweise metallischen, Trennmembran 12 aufweist. Die hydraulische Kammer 1 1 ist durch die flexible Trennmembran 12 von einem zu messenden Medium abgetrennt.

Die in die hydraulische Kammer 1 1 eingefüllte Übertragungsflüssigkeit 4 dient dazu, einem (in dieser Ausgestaltung innerhalb des Gehäuses 10 befindlichen)

Drucksensorelement 13 ein an der Trennmembran 12 anliegenden Mediendruck möglichst hysteresefrei und zeitstabil zuführen. Eine direkte Exposition des

Drucksensorelementes 13 mit dem zu messenden Medium ist, wie eingangs erwähnt, in vielen Fällen nicht empfehlenswert oder sogar verboten.

Das Drucksensorelement 13 erfasst anhand des über die Übertragungsflüssigkeit 4 zugeführten Mediendrucks einem Druckmesswert.

Der Druckmittler 1 umfasst ferner eine in einer Gehäusewand 2 befindlichen Befüllöffnung 3, die als Stufenbohrung 7 ausgebildet ist. Die Stufenbohrung 7 weist einen in die hydraulische Kammer 1 1 mündenden dritten zylindrischen Bereich 15 mit einem dritten Durchmesser D3, einem zweiten zylindrischen Bereich 9, der an den dritten zylindrischen Bereich 15 anschließt, mit einem zweiten Durchmesser D2 und einem ersten zylindrischen Bereich 8, der an den zweiten zylindrischen Bereich 9 anschließt, mit einem ersten Durchmesser D 1 , auf. Die Durchmesser sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, derartig gewählt, dass der dritte Durchmesser D3 kleiner als der zweite Durchmesser D2 und dieser wiederum kleiner als der erste Durchmesser D 1 ist. Denkbar sind/ist aber auch eine Ausgestaltung bei der der dritte zylindrische Bereich 15 weggelassen wird und/oder auch eine Ausgestaltung bei der der erste Durchmesser D1 und der zweite Durchmesser D2 im Wesentlichen gleich groß sind.

Die Symmetrieachsen der drei zylindrischen Bereiche 8, 9, 15 sind dabei ohne Knick ineinander übergehend.

Im günstigsten Fall sind die Gehäusewände 2 sowie das Abdichtungselement 5 aus Edelstahl gefertigt. Andere Materialien sind denkbar, wobei deren thermische

Ausdehnungskoeffizienten möglichst ähnlich, im besten Fall gleich sein sollten.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht der Befüllöffnung 3 einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmittlers 1 und des zum Verschluss eingesetzten zylindrischen Abdichtungselements 5 vor der Montage.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum dauerhaften Befüllen sieht vor, dass nach erfolgter Befüllung der hydraulischen Kammer 1 1 mit der Übertragungsflüssigkeit 4 diese mittels eines zylindrischen Abdichtungselementes 5, bspw. eines Stiftes, verschlossen wird. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn beim Befüllvorgang die Übertragungsflüssigkeit 4 mindestens bis zu einer zweiten Stufenkante 17 eingefüllt wird. Als zweite Stufenkante 17 ist die Kante zwischen dem zweiten zylindrischen Bereich 9 und dem ersten zylindrischen Bereich 8 zu verstehen. Dementsprechend ist als erste Stufenkante 16 die Kante zwischen dem dritten zylindrischen Bereich 15 und dem zweiten zylindrischen Bereich 9 zu verstehen.

Hierbei ist zu beachten, dass das Abdichtungselement 5 bis zum Übergang zur Bohrung mit dem kleinsten Durchmesser, also dem dritten zylindrischen Bereich 15, eingeführt wird, sodass eine zweite Stirnseite 5b des Abdichtungselementes 5 auf der ersten Stufenkante 16 aufliegt. Das Abdichtungselement 5 und die zweite Bohrung 9 bilden eine Passung 14, bei der das Abdichtungselement 5 nicht durch geringfügige Kräfte wie die Gewichtskraft der Übertragungsflüssigkeit 4 aus dem zweiten zylindrischen Bereich bzw. der zweiten Bohrung 9 herausgedrückt werden kann. Derartig für diesen Anwendungsfall geeignete Passungen 14 stellen bspw. eine Pressoder eine Übergangspassung dar. Diese haben gegenüber einer Spielpassung den Vorteil, dass sich das Abdichtungselement 5 nicht aufgrund der Gewichtskraft der Übertragungsflüssigkeit 4 aus dem zweiten zylindrischen Bereich 9 herauslöst, wie dies bei einer Spielpassung möglicherweise der Fall sein könnte. Als besonders bevorzugt haben sich dabei Übergangspassungen des Typs H7/n6 oder H7/k6 oder H7/j6, die in der Norm DIN ISO 286 T2 beschrieben sind, erwiesen.

Das Abdichtungselement 5 hat im Wesentlichen die gleiche Länge wie der zweite zylindrische Bereich, sodass eine erste Stirnseite des Abdichtungselementes 5 nur geringfügig, bspw. aufgrund von Toleranzen, über den zweiten zylindrischen Bereich 9 übersteht oder in diesen eintaucht.

Da die Übertragungsflüssigkeit 4 in der zweiten Bohrung bzw. zweiten zylindrischen Bereich 9 steht, wird die dort vorhandene Übertragungsflüssigkeit 4 durch das Einführen des Abdichtungselementes 5 derart verdrängt, dass keine Luft in der hydraulischen Kammer 1 1 eingeschlossen ist und die überschüssige Übertragungsflüssigkeit 4 aus der zweiten Bohrung bzw. dem zweiten zylindrischen Bereich 9 heraus gedrückt wird. Nach dem Verschließen mit dem Abdichtungselement 5 wird der Druckmittler 1 von

Resten der Übertragungsflüssigkeit 4 auf den äußeren Flächen gereinigt. Hierzu eigenen sich z.B. ein Tauchprozess oder eine Dampfreinigung mit einem geeigneten

Lösungsmittel. Das Abdichtungselement 5 dient dazu, ein Auslaufen der

Übertragungsflüssigkeit 4 oder ein Eindringen von Reinigungsfluid vollständig zu verhindern.

Anschließend wird der erste zylindrische Bereich 8, der den gleichen oder einen größeren Durchmesser als der mit dem Abdichtungselement 5 verschlossene zweite zylindrische Bereich 9 aufweist, mittels eines, vorzugsweise zylindrischen Verschlusselementes 6 abgedeckt. Das Verschlusselement 6 kann bspw. in Form einer Platte bzw. Scheibe mit geringer Höhe realisiert sein, wobei der Außendurchmesser an den ersten Durchmesser D1 des ersten zylindrischen Bereichs 8 derartig angepasst ist, dass dieser kleiner als der erste Durchmesser D1 ist. Typischerweise wird hierbei die Bohrung des ersten zylindrischen Bereichs 8 und der Außendurchmesser des Verschlusselementes 6 nicht als Passung ausgebildet.

Vorteilhaft ist es, wenn das Verschlusselement 6 aus Edelstahl, ansonsten aus einem Material mit ähnlichem, im günstigsten Fall gleichem, thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die Gehäusewand 2 und das Abdichtungselement 5 aufweist.

Ebenfalls von besonderem Vorteil ist es, wenn das Verschlusselement 6 zumindest eine, vorzugsweise mehrere Belüftungsöffnungen, bspw. in Form von Bohrungen, aufweist.

Über die Belüftungsöffnungen kann ein Lufteinschluss vermieden werden oder zumindest stark reduziert werden. Dieses Merkmal ist als besonders vorteilhaft in Kombination mit dem eingesetzten thermischen Fügeverfahren, bspw. dem nanoreaktiven Fügen, anzusehen, jedoch ist die Erfindung prinzipiell auch ohne dieses Merkmal möglich.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht der Befüllöffnung der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmittlers und des eingesetzten Abdichtungselements nach der Montage und der Anwendung des Mikro-Fügeverfahrens. Zur stoffschlüssigen

Verbindung zwischen der Gehäusewand 2 im Bereich der zweiten Stufenkante 17 bzw. am Boden der Bohrung für den ersten zylindrischen Bereich 8 und dem

Verschlusselement 6 wird als thermisches Mikro-Fügeverfahren vorzugsweise nanoreaktives Fügen eingesetzt.

Zum Nanoreaktiven Fügen können verschiedene Schichtsysteme und Träger eingesetzt werden. Im Folgenden werden drei Systeme bzw. Ausprägungen des nanoreaktiven Fügens beschrieben:

1. Zwischen Verschlusselement 6 und der Wandung im Bereich der zweiten Stufenkante 17 wird eine Preform 18 mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Verschlusselementes 6 ist, eingebracht. Der Preform 18 weist dabei eine Folie aus nanoreaktivem Material, welches vorzugsweise beidseitig mit Lot beschichtet ist, auf. Zur Sicherstellung einer hochwertigen Fügeverbindung ist ggf. eine Vorbereitung der zu fügenden Oberflächen, insbesondere wenn es sich um Edelstahlteile handelt, durch Reinigung und Aufbringen eines geeigneten Flussmittels durchzuführen. Weiterhin ist das Lot entsprechend den Anforderungen der

Fügepartner auszuwählen. Verschlusselement 6 und beschichtete Preform 18 werden auf die Wandung der zu verschließenden Befüllöffnung gepresst, um den empfohlenen Mindestdruck zur Herstellung der Fügeverbindung zu erreichen. Der Druck wird während der gesamten Reaktion, die durch eine lokale exotherme Reaktion, bspw. einen Laserpuls durch eine der Belüftungsöffnungen in dem Verschlusselement 6, aber auch durch Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen Verschlusselement 6 und Kammerwandung oder durch lokale Erwärmung gestartet werden kann, aufrechterhalten. Ein geringfügiges Überstehen oder Eintauchen der Oberkante des Abdichtelementes 5 wird in diesem Fall durch die Lotschichten ausgeglichen. 2. Zwischen Verschlusselement 6 und der Wandung im Bereich der zweiten Stufenkante 17 werden von unten nach oben eine Lot-Preform 19, eine Preform 18, welche zumindest eine Folie aus nanoreaktivem Material aufweist und wiederum eine Lot- Preform 19 eingebracht (wie in Fig. 2 dargestellt). Der Durchmesser des Preforms 18 sowie der beiden Lot-Preforms 19 sind dabei im Wesentlichen gleich dem

Durchmesser des Verschlusselementes 6. Die Lot-Preforms 19 können dabei flussmittelbeschichtet sein, sodass eine Benetzung der Fügeoberflächen mit Flussmittel ggf. entfallen kann. Hinsichtlich Oberflächenvorbereitung, Auswahl von Lot und Flussmittel, Druck während des Fügens, Starten der Reaktion und Position des Abdichtungselementes 5 gilt das unter dem ersten Punkt beschriebene.

3. Mit der der zweiten Stufenkante 17 zugewandten Seite des Verschlusselementes 6 fest verbunden ist eine Haftschicht und eine ausreichend dicke Schicht nanoreaktiven Materials. Haftschicht und nanoreaktives Material können z.B. durch einen vorangestellten Sputterprozess oder galvanischen Abscheidungsprozess auf das

Verschlusselement 6 aufgebracht werden. Das beschichtete Verschlusselement 6 und eine Lot-Preform 19 werden in den ersten zylindrischen Bereich 8 eingelegt.

Vorzugsweise wird jedoch zuvor die Stirnfläche der Wandung der zweiten Stufenkante 17 wie im ersten Punkt beschrieben gereinigt und mit einem Flussmittel versehen. Hinsichtlich Auswahl von Lot und Flussmittel und Druck während des Fügens gilt wiederum das unter dem ersten Punkt beschriebene. Zu beachten gilt es, dass das Aufbringen von Schichten durch einen Sputterprozess eine lochfreie Oberfläche erfordert, weswegen der Start des Fügeprozesses in diesem Fall nicht durch einen Laserstrahl durch eine Belüftungsöffnung in der Verschlussscheibe sondern ggf. nur durch seitliches Bestrahlen erfolgen kann. Ansonsten können die unter dem ersten

Punkt beschriebenen Verfahren zur Auslösung der lokalen exothermen Reaktion eingesetzt werden. Alternativ zur Verwendung der Lot-Preform 19 und ggfl. des Flussmittels, das auf der Stirnfläche der Wandung der zweiten Stufenkante 17 aufgebracht wird, kann eine Haftschicht verwendet werden, die auf die Stirnfläche der Wandung der zweiten Stufenkante 17 abgeschieden wurde. Hierfür kann bspw. wiederum ein Sputterprozess oder ein galvanischer Abscheidungsprozess eingesetzt werden.

Allgemein, d.h. unabhängig von den zuvor beschriebenen Systemen bzw. Ausprägungen des nanoreaktiven Fügens ist die Oberflächengüte der zu fügenden Flächen, d.h. von Verschlusselement 6 und Stufenkante 17, an das jeweilige Schichtsystem im

Fügeprozess geeignet anzupassen. Das Verschlusselement 6, welches typischerweise eine runde Grundform aufweist, kann zur besseren Ausnutzung des verfügbaren Platzes auf bzw. innerhalb des Druckmittlers auch eine Grundform haben, die nicht rund, sondern beispielsweise rechteckig ist. Denkbar ist auch eine Ausgestaltung bei der die Grundform an die Form des Gehäuses des Druckmittlers angepasst ist und bspw. an spezifischen Punkten ausgeschnitten ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Verschlusselement 6 optimal an die Geometrie des Gehäuses 10 des Druckmittlers 1 angepasst werden kann. Zu beachten gilt es allerdings, dass die Dimensionierung der Verschlussscheibe derart erfolgen muss, dass über den Randbereich des Verschlusselementes 6 in jeder

Ausbreitungsrichtung eine ausreichend große Fügefläche zur Verfügung steht, um die erstrebte bzw. definierte Druckfestigkeit zu erreichen.

Die zuvor als durchgängige Volumenelemente beschriebenen Lot-Preforms 19 und/oder Preforms 18 können auch eine alternative Ausprägungsform aufweisen, bei der die

Volumenelemente Teilausschnitte aufweisen. Denkbar ist bspw. eine Ausprägung bei der die Lot-Preforms 19 und/oder die Preforms 18 eine hohlzylinderähnliche Form aufweisen.

Bezugszeichenliste

1 Druckmittler

2 Gehäusewand

3 Befü Hoffnung

4 Übertragungsflüssigkeit

5 Abdichtungselement

5a Erste Stirnseite des Abdichtungselementes

5b Zweite Stirnseite des Abdichtungselementes

6 Verschlusselement

7 Stufenbohrung

8 Erster zylindrischer Bereich bzw. erste Bohrung

9 Zweiter zylindrischer Bereich bzw. zweite Bohrung

10 Gehäuse

1 1 Hydraulische Kammer

12 Trennmembran

13 Drucksensorelement

14 Passung

15 Dritter zylindrischer Bereich bzw. dritte Bohrung

16 Erste Stufenkante

17 Zweite Stufenkante

18 Preform

19 Lot-Preform

D 1 Erster Durchmesser

D2 Zweiter Durchmesser

D3 Dritter Durchmesser

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum dauerhaften Befüllen eines Druckmittlers (1 ) über eine in einer Gehäusewand (2) befindliche Befüllöffnung (3) mit folgenden Verfahrensschritten: - Befüllen des Druckmittlers (1 ) mit einer Übertragungsflüssigkeit (4) über die

Befüllöffnung (3);

- Anordnen eines Abdichtungselementes (5) in der Befüllöffnung (3), sodass keine Übertragungsflüssigkeit (4) mehr durch die Befüllöffnung (3) austreten kann;

- Anordnen des Verschlusselementes (6), sodass dieses zumindest teilweise den nano- oder mikroreaktiven Werkstoff (18) und zumindest teilweise das Abdichtungselement (5) bedeckt;

- Auslösen einer lokalen exothermen Reaktion um das Verschlusselement (6) mit der Gehäusewand (2) mittels des nano- oder mikroreaktiven Werkstoffs zu verbinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Befüllöffnung (3) mittels einer Stufenbohrung (7) realisiert wird, wobei die Stufenbohrung (7) dergestalt ist, dass sie zumindest einen ersten und einen zweiten zylindrischen Bereich (8, 9) mit unterschiedlichen

Durchmessern aufweist.

3. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Abdichtungselement (5) so in der Befüllöffnung (3) angeordnet wird, dass eine erste Stirnseite (5a) des

Abdichtungselementes (5) im Wesentlichen bündig mit einer ersten Stufenkante (17) zwischen dem ersten und zweiten zylindrischen Bereich (8, 9) abschließt.

4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei nach dem Anordnen des

Abdichtungselementes (5) in der Befüllöffnung (3) ein Reinigungsschritt durchgeführt wird, der zumindest die Gehäusewand (2) und/oder die erste Stirnseite des

Abdichtungselementes (5), insbesondere von der Übertragungsflüssigkeit (4) reinigt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lokale exotherme Reaktion durch einen Laserpuls, das Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen dem Verschlusselement und der Gehäusewand des Druckmittlers oder durch eine lokale Erwärmung ausgelöst wird.

6. Druckmittler, zumindest aufweisend ein Gehäuse (10) mit einer hydraulischen Kammer (1 1 ) und einer Trennmembran (12), wobei die hydraulische Kammer (1 1 ) mit einer Übertragungsflüssigkeit (4) gefüllt ist und durch die Trennmembran (12) von einem zu messenden Medium abgetrennt ist, wobei die Trennmembran (12) und die Übertragungsflüssigkeit (4) einen an der Trennmembran (12) anliegenden Mediendruck an ein vorzugsweise innerhalb des Gehäuses (10) befindliches Drucksensorelement (13) zur Erfassung eines Druckmesswertes übertragen, wobei der Druckmittler (1 ) femer eine in einer Gehäusewand (2) befindliche Befüllöffnung (3), ein in der Befüllöffnung (3) angeordnetes Abdichtungselement (5) und ein Verschlusselement aufweist, wobei das Verschlusselement über einen nano- oder mikroreaktiven Werkstoff (18) dauerhaft zumindest an der Gehäusewand (2) befestigt ist.

7. Druckmittler nach Anspruch 6, wobei die Befüllöffnung (3) in Form einer

Stufenbohrung (7) realisiert ist, die zumindest einen ersten zylindrischen Bereich (8) und einen zweiten zylindrischen Bereich (9) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.

8. Druckmittler nach Anspruch 7, wobei die Stufenbohrung (7) ferner einen dritten zylindrischen Bereich (15) mit einer zweiten Stufenkante (17) zwischen dem zweiten und dritten zylindrischen Bereich (9, 15) aufweist und wobei das Abdichtungselement (5) mit einer zweiten Stirnseite auf der ersten Stufenkante (16) aufliegt.

9. Druckmittler nach Anspruch 7 wobei eine Öffnung des zweiten zylindrischen Bereichs (9) bündig mit der Gehäusewand (2) abschließt und das in den zweiten zylindrischen Bereich (9) eingelassene Abdichtungselement (5) mit seiner ersten Stirnseite (5a) im Wesentlichen bündig mit der Gehäusewand (2) abschließt.

10. Druckmittler nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Abdichtungselement (5) und der zweite zylindrische Bereich (9) als eine Passung (14) realisiert sind.

1 1. Druckmittler nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das in der Befüllöffnung (3) angeordnete Abdichtungselement (5) mit einer ersten Stirnseite (5a) im Wesentlichen bündig mit einer zweiten Stufenkante (17) zwischen dem ersten und zweiten zylindrischen Bereich (8, 9) abschließt.