WO2021122775A1 - Differenzdruckmessaufnehmer zur bestimmung des differenzdrucks von zwei drücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckmessaufnehmer (1) zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken (p1, p2) mit einem Messwerk (2) und einer Wandlerkammer (3), wobei in der Wandlerkammer (3) eine Differenzdruckmesszelle (12) mit einem drucksensitiven Element (13) angeordnet ist, wobei in dem Messwerk an einem dem Prozess zugewandten Endbereich ein koplanares Doppelmembransystem mit zwei Doppelmembranen (4a, 4b) vorgesehen ist, wobei die beiden Doppelmembranen (4a, 4b) jeweils aus einer Trennmembrane (5a, 5b) und einer in Richtung der Druckwirkung hinter der Trennmembrane (5a, 5b) angeordneten Überlastmembrane (6a, 6b) bestehen, wobei zwischen der ersten Trennmembrane (5a) und der ersten Überlastmembrane (6a) eine erste Druckkammer (7a) und zwischen der ersten Überlastmembrane (6a) und einem Grundkörper (9) des Messwerks (2) eine erste Zusatzdruckkammer (8a) ausgebildet ist, wobei zwischen der zweiten Trennmembrane (5b) und der zweiten Überlastmembrane (6b) eine zweite Druckkammer (7b) und zwischen der zweiten Überlastmembrane (6b) und dem Grundkörper (9) des Messwerks (2) eine zweite Zusatzdruckkammer (8b) ausgebildet ist, wobei jeder der beiden Druckkammern (7a, 7b) eine Kapillarverbindung (10, 11) zugeordnet ist, und wobei jeder der beiden Zusatzdruckkammern (8a, 8b) zumindest eine Kapillarverbindung (10, 11) zugeordnet ist, wobei die Kapillarverbindungen (10, 11) so ausgestaltet und verbunden/gekoppelt sind, dass im normalen Messbetrieb die an den Trennmembranen (5a, 5b) anliegenden Drücke (p1, p2) hydraulisch zu dem drucksensitiven Element (13) übertragen werden, und dass im Überdruckfall der Überdruck mittels einer Hydraulikflüssigkeit (16) von der Hochdruckseite (4b) auf die Niederdruckseite (4a) hydraulisch übertragen wird, so dass die Überdruckmembrane (6a) und die Trennmembrane (5a) zur Auslenkung gebracht werden und die von der Hochdruckseite (4b) verschobene Hydraulikflüssigkeit (16) in der Zusatzdruckkammer (8a) auf der Niederdruckseite (4a) aufgenommen wird, bevor der Überdruck zu dem drucksensitiven Element (13) gelangt, wobei der Grundkörper des Messwerks (2) einteilig ausgestaltet ist und zumindest bis zu den Verbindungen/Kopplungen der Kapillarverbindungen (10, 11) einen im Wesentlichen vollsymmetrischen Aufbau aufweist.

Description

Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei

Drücken

Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken.

Differenzdruckmessgeräte dienen insbesondere zur kontinuierlichen Messung von Druckdifferenzen in Messmedien, z.B. in Flüssigkeiten, Dämpfen, Gasen und Stäuben. Aus dem Differenzdruck kann z.B. der Füllstand eines Füllguts in einem Behälter oder der Durchfluss eines Messmediums durch eine Rohrleitung ermittelt werden.

Als drucksensitives Element wird üblicherweise ein Silizium-Chip verwendet. Um eine gute Messempfindlichkeit zu erreichen, arbeitet ein Differenzdruckmessaufnehmer bevorzugt in einem Bereich, der in der Nähe eines kritischen Grenzwertes für den Druck (Nenndruck) liegt. Wird der kritische Grenzwert überschritten, besteht die Gefahr, dass der Chip zerstört wird. Da insbesondere Silizium-Chips eine relativ geringe Überlastfestigkeit aufweisen, ist einem Differenzdruckmessaufnehmer üblicherweise ein Überlastschutz zugeordnet. Dieser ist bevorzugt so ausgestaltet, dass er die Messempfindlichkeit und die Messgenauigkeit des drucksensitiven Elements möglichst wenig beeinträchtigt.

Aus der DE 3 222 620 A1 ist ein Druckdifferenzmessgerät bekannt geworden, das eine vor Überlastung geschützte Druckmessaufnehmereinrichtung aufweist. Das Messgerät hat einen zentralen Aufnah me körper, der an zwei gegenüberliegenden Seiten zwischen einem Membranbett und einer T rennmembrane jeweils eine Vorkammer ausbildet. In dem

Aufnahmekörper ist jeweils hinter der vom Membranbett abgewandten Seite eine Zusatzkammer vorgesehen, die durch eine vorgespannte Zusatzmembrane begrenzt wird. Innerhalb des Aufnahmekörpers befindet sich weiterhin eine Messkammer, die durch die Druckmessaufnehmereinrichtung in zwei Teilkammern unterteilt ist. Jede der beiden Teilkammern der Messkammer ist über jeweils einen Verbindungskanal mit einer der beiden Vorkammern verbunden. Über jeweils einen Zusatzkanal ist jeder der beiden Verbindungskanäle an eine der beiden Zusatzkammern angeschlossen.

Ist das Gerät einem Differenzdruck unterhalb oder im Bereich des Differenzdruck- Nennwertes ausgesetzt, dann wird dieser Differenzdruck der

Druckmessaufnehmereinrichtung über die Verbindungskanäle übermittelt. Die Zusatzmembranen entfalten eine geringe Wirkung, die in erster Näherung vernachlässigbar ist. Übersteigt die Druckdifferenz infolge einer Überlast den Druckdifferenz-Nennwert um einen vorgegebenen Wert, dann wird bei der T rennmembrane auf der Hochdruckseite die unter ihr befindliche Druckvermittler- Flüssigkeit in die ihr zugeordnete Vorkammer gedrückt. Die herausgedrückte Flüssigkeit gelangt über den Verbindungskanal und den Zusatzkanal zur Zusatzmembrane auf der Niederdruckseite und veranlasst diese, sich abzuheben. Somit befindet die sich auf der Hochdruckseite unter der Trennmembrane herausgedrückte Flüssigkeit im Überlastfall unter der sich abhebenden Zusatzmembrane auf der Niederdruckseite. Eine Überlastung der Druckmessaufnehmereinrichtung wird folglich vermieden. Die Wandlerkammer ist bei der Deutschen Patentanmeldung in das Messwerk integriert.

Aus der WO 2018/165122 A1 ist ein koplanar aufgebauter Differenzdruckmessaufnehmer bekannt geworden, bei dem die Druckeingänge mit Trennmembrane und

Überlastmembrane in einer Ebene - und zwar in dem dem Prozess zugewandten Endbereich - angeordnet sind und nicht auf gegenüberliegenden, parallelen Ebenen wie in der zuvor genannten Deutschen Patentanmeldung. Es handelt sich um ein sog. Doppelmembransystem. Der Vorteil bei Doppelmembransystemen liegt in dem deutlich geringeren Ölvolumen, das für den hydraulischen Betrieb des

Differenzdruckmessaufnehmers benötigt wird. Zudem kann hier auf die druckbelastete Mittenmembranschweißung verzichtet werden, so dass das Messwerk einteilig ausgeführt werden kann. Ebenso wie bei der zuvor genannten Patentanmeldung ist auch bei dieser bekannten Lösung der Überlastschutz im Messwerk angeordnet, d.h. die gekreuzten Kapillaren befinden sich im Messwerk. Die Wandlerkammer ist unmittelbar auf das Messwerk aufgesetzt bzw. in das Messwerk integriert.

Die bekannten Lösungen haben mehrere Nachteile: Da die gekreuzten hydraulischen Druckdurchführungen im Messwerk angeordnet sind, sind z.B. bei der bekannten Koplanar-Ausführung zwecks Ölbefüllung von außen freiliegenden Bohrungen erforderlich, die nach der Befüllung verschlossen werden. Die Verschlussbereiche sind potenzielle Korrosionsschwachstellen. Außerdem sind die Bohrungen ziemlich lang, was sich negativ auf die Fertigungskosten auswirkt. Lange Bohrungen erfordern zudem zwangsläufig ein größeres Ölvolumen, was wiederum die Umsetzung des Überlastschutzes im Messwerk erschwert. Da definierte Abstände zwischen den Druckdurchführungen eingehalten werden müssen, sind einer Minimierung der Dimensionen des Messwerks Grenzen gesetzt.

Aus der US 10, 656,039 B2 ist ein Differenzdruckmessaufnehmer mit zwei koplanar angeordneten Doppelmembranen und einem Überlastschutz bekannt geworden. Jedes Doppelmembrane besteht aus einer Trennmembrane und einer sich anschließenden Überlastmembrane. Die Überlastmembranen weisen mehrere Faltungen auf. Im Bereich der Auffaltungen sind die Überlastmembranen nicht mit dem Grundkörper in Kontakt. Die unteren Kanten der Auffaltungen der beiden Überlastmembranen liegen unter einer definierten Vorspannung an dem Grundkörper/Sensorkörper an und heben erst dann vom Grundkörper ab, wenn an einer der Trennmembranen ein Druck/Überdruck anliegt, der größer ist als die definierte Vorspannung. Die Druckübertragung erfolgt jeweils über zwei hydraulische Leitungen, die beide jeweils von dem Bereich zwischen der Überlastmembrane und dem Grundkörper abzweigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmessaufnehmer mit Überlastschutz und reduzierten Ölvolumen vorzuschlagen. An dieser Stelle wird der Begriff “Ölvolumen“ gewählt, da es sich bei der hydraulischen Übertragungsflüssigkeit üblicherweise um ein annähernd inkompressibles Öl, z.B. ein Silikonöl, handelt.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen koplanaren Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken mit einem Messwerk und einer Wandlerkammer, wobei an oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Messwerks ein koplanares Doppelmembransystem mit zwei Doppelmembranen vorgesehen ist. In der Wandlerkammer ist eine Differenzdruckmesszelle mit einem drucksensitiven Element angeordnet. Die beiden Doppelmembranen bestehen jeweils aus einer T rennmembrane und einer in Richtung der Druckwirkung hinter der Trennmembrane angeordneten Überlastmembrane, wobei zwischen der ersten Trennmembrane und der ersten Überlastmembrane eine erste Druckkammer und zwischen der ersten Überlastmembrane und dem Grundkörper eine erste

Zusatzdruckkammer ausgebildet ist. Zwischen der zweiten Trennmembrane und der zweiten Überlastmembrane ist eine zweite Druckkammer und zwischen der zweiten Überlastmembrane und dem Grundkörper eine zweite Zusatzdruckkammer ausgebildet. Jeder der beiden Druckkammern ist eine Kapillarverbindung zugeordnet ist. Ebenso ist jeder der beiden Zusatzdruckkammern zumindest eine Kapillarverbindung zugeordnet.

Die Kapillarverbindungen sind so ausgestaltet und verbunden/gekoppelt, dass im normalen Messbetrieb die an den Trennmembranen anliegenden Drücke hydraulisch zu dem drucksensitiven Element übertragen werden. Im Überdruckfall wird der Überdruck von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite hydraulisch übertragen, so dass die Überdruckmembrane und die T rennmembrane zur Auslenkung gebracht werden und eine von der Hochdruckseite verschobene Hydraulikflüssigkeit in der Zusatzdruckkammer auf der Niederdruckseite aufgenommen wird, bevor der Überdruck zu dem drucksensitiven Element gelangt. Eine einfache Konstruktion sieht vor, dass der Grundkörper des Messwerks einteilig, also monolithisch, und somit äußerst einfach ausgestaltet ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Messwerk zumindest bis zu den

Verbindungen/Kopplungen der Kapillarverbindungen einen vollsymmetrischen Aufbau aufweist. Vollsymmetrisch heißt hierbei, dass das Gehäuse des Messwerks mit den Kapillarbohrungen bezüglich einer mittig und senkrecht zwischen den beiden koplanaren Doppelmembranen verlaufenden Ebene einen symmetrischen/vollsymmetrischen Aufbau aufweist. Der Ölbedarf in dem Hydrauliksystem ist infolge der geringen Größe der Membranen und der im normalen Messbetrieb ungefüllten Zusatzdruckkammern gering. Eine Kosteneinsparung beim Messwerk wird insbesondere durch Materialeinsparungen (kleine Dimensionen) und eine vereinfachte Fertigung und Bearbeitung erreicht. Die Kapillarverbindungen werden bevorzugt durch Bohren oder Erodieren hergestellt. Die Befüllung des hydraulischen Systems mit Hydraulikflüssigkeit erfolgt je nach Ausgestaltung über das Messwerk und/oder die Wandlerkammer.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Messwerk und die Wandlerkammer nicht nur separate Komponenten sind, sondern dass das Messwerk und die Wandlerkammer auch räumlich voneinander getrennt bzw. beabstandet sind. Hierdurch sind das Messwerk und die Messeinheit in der Wandlerkammer mechanisch, aber auch thermisch voneinander entkoppelt. Die Verbindung der getrennten Komponenten ist natürlich druckfest und gasdicht ausgestaltet. Aufgrund des reduzierten Ölvolumens ist der Messfehler, der durch den Temperaturgradienten bedingt ist, entsprechend geringer. Weiterhin sind infolge des geringeren Ölbedarfs auch kleinere Trennmembranen und Überlastmembranen möglich, was für die Realisierung eines koplanaren Sensors wichtig und vorteilhaft ist. Kleine Membranen wiederum sind für einen effektiven Überlastschutz erforderlich, da hierdurch kleine Messbereiche ermöglicht werden. Durch kleine Messbereiche wiederum lässt sich die Ansteuerung bzw. die Auslenkung der Membranen gering halten, was einhergeht mit kleineren Messfehlern.

Allgemein lässt sich sagen, dass es zum Schutz des drucksensitiven Elements gegen Überdruck erfindungsgemäß sichergestellt ist, dass ein einseitig auftretender Überdruck am koplanaren Doppelmembransystem bei Erreichen des drucksensitiven Elements so beschränkt ist, dass eine Zerstörung des drucksensitiven Elements ausgeschlossen ist.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers sind die Zusatzmembranen derart vorgespannt, dass sie im normalen Messbetrieb vollflächig am Grundkörper des Messwerks anliegen und sich erst dann von dem

Grundkörper abheben, wenn ein vorgegebener kritischer Grenzdruck überschritten wird. Somit ist sichergestellt, dass der Überlast- bzw. Überdruckschutz erst dann aktiviert wird, wenn der zu messende Druck so hoch ist, dass die Gefahr einer Zerstörung des drucksensitiven Elements besteht. Eine Prozessmembrane/Trennmembrane, die u.a. in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung eingesetzt werden kann, ist z.B. in der US 10,656,039 B2 beschrieben.

Infolge der im Wesentlichen vollflächigen und bevorzugt formschlüssigen Anlage der Überlastmembranen am Messwerk gelangt der Messdruck über die Druckkammern und die entsprechend gekoppelten Verbindungskapillaren zu der entsprechenden Zusatzdruckkammer und zu der Plus- bzw. der Minusseite des drucksensitiven Elements. Ev. ist in den Membranbetten und/oder in den entsprechenden Rückseiten der Überlastmembranen zumindest ein hydraulischer Kanal vorgesehen. Die Auslenkung der Überlastmembranen wird infolge ihrer Vorspannung bis zu einem vorgegebenen Wert zwangsweise verhindert bzw. ist so gering, dass sie vernachlässigt werden kann. Die Vorspannung ist so ausgelegt, dass sie größer als der Messbereich des Differenzdruckaufnehmers ist. Insbesondere ist sichergestellt, dass diese Bedingung auch über die Lebenszeit des Differenzdruckmessaufnehmers gilt. So können sich Alterungseffekte nicht negativ auf die Messperformance auswirken.

Durch die Vorspannung der Überlastmembranen ist sichergestellt, dass ihre Auslenkung erst erfolgt, wenn an einer der Doppelmembranen ein kritischer Überdruck auftritt, der die Gefahr der Zerstörung des drucksensitiven Elements mit sich bringen würde. Sobald beispielsweise an der zweiten Trennmembrane ein kritischer Überdruck auftritt, wird die zweite Trennmembrane gegen die zweite Überlastmembrane bewegt, bis sie an der Überlastmembrane anliegt. Bei Überschreiten der Vorspannung der ersten Überlastmembrane wird diese ausgelenkt, und die aus der zweiten Druckkammer herausgeschobene Übertragungsflüssigkeit wird über die gekoppelten Verbindungskapillaren in die erste Zusatzdruckkammer verschoben. Der Druck in der ersten Zusatzdruckkammer und in der mit ihr in Wirkverbindung stehenden ersten

Druckkammer steigt an. Dieser Prozess endet, wenn die Hydraulikflüssigkeit von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite verschoben ist. Nachfolgend kann der hydraulische Druck in dem hydraulischen System nicht mehr ansteigen und die Druckbegrenzung, also der Überdruckschutz, greift.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers sieht vor, dass die Überlastmembranen so vorgespannt sind, dass sie im normalen Messbetrieb im Wesentlichen an dem Grundkörper des Messwerks anliegen. Die Rückseite der Überlastmembranen sind mit dem Grundkörper des Messwerks vollflächig in Kontakt. Wenn ein Überdruck auftritt, muss somit nur die in der Druckkammer der Hochdruckseite befindliche Übertragungsflüssigkeit bewegt und in die Zusatzdruckkammer der Niederdruckseite verschoben werden. Hierdurch lässt sich bei optimal schnell wirkendem Überlastschutz die benötigte Menge an Übertragungsflüssigkeit in dem Hydrauliksystem minimieren bzw. gering halten. Bei Überschreiten eines das drucksensitive Element gefährdenden Überdrucks wird auf der Hochdruckseite die Trennmembrane fest an die am Grundkörper anliegende Überlastmembrane angepresst; auf der Niederdruckseite wird die Vorspannung der Überdruckmembrane überwunden, so dass die Überlastmembrane von dem Grundkörper abgehoben wird, die Trennmembrane wird ausgelenkt und die von der Hochdruckseite verschobene Übertragungsflüssigkeit wird in der ausgebildeten Zusatzdruckkammer auf der Niederdruckseite aufgenommen.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Messwerk integraler Bestandteil eines im Wesentlichen symmetrisch aufgebauten Prozessanschlusses ist. Die Wandlerkammer mit dem drucksensitiven Element ist in einem mit dem Prozessanschluss verbindbaren Gehäuseadapter integriert.

In einer kostengünstigen Ausgestaltung sind die Kapillarverbindungen als Kapillarbohrungen ausgestaltet. Für den Fall, dass Messwerk und Wandlerkammer voneinander abgesetzt sind, können im Zwischenbereich Kapillarröhrchen vorgesehen sein, die in die Kapillarbohrungen von Messwerk und Wandlerkammer eingesetzt sind. Alternativ kann ein Zwischenmodul mit Kapillarbohrungen die Verbindung der Kapillarverbindungen von Messwerk und Wandlerkammer sicherstellen.

Die Anzahl, die Anordnung und Kopplung der Kapillarverbindungen ist so bemessen oder ausgestaltet, dass das drucksensitive Element und die dem Überdruckschutz dienenden Überlastmembranen bzw. die Zusatzdruckkammern druckdynamisch gesehen in Reihe geschaltet sind. Alternativ ist vorgesehen, die Anzahl, die Anordnung und Kopplung der Kapillarverbindungen so zu bemessen oder auszugestalten, dass das drucksensitive Element und die dem Überdruckschutz dienenden Überlastmembranen bzw. die Zusatzdruckkammern druckdynamisch gesehen parallel geschaltet sind.

Die Kopplungen/Verbindungen der Verbindungskapillaren zum Zwecke des Überdruckschutzes können an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein: im Messwerk, im Zwischenbereich bzw. in einem Zwischenmodul von Messwerk und Wandlerkammer, teilweise im Zwischenbereich/Zwischenmodul von Messwerk und Wandlerkammer und teilweise in der Wandlerkammer, in der Wandlerkammer, im Rückraum der Wandlerkammer also quasi hinter der Wandlerkammer.

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

Fig. 1a, Fig. 1b: eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes (EM5790 A1) Fig. 2a, Fig. 2b: eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes, (EM5790 A2) Fig. 3a, Fig. 3b: eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes, (EM 5791 , Fig. C3, C4)

Fig. 4 eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes, (EH1924 B1)

Fig. 5: eine fünfte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes, (EM5792 C2a) Fig. 6: eine sechste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes, (neu C2b)

Fig. 7a, Fig. 7b: eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Reihenschaltung des Überlastschutzes, (EM 5789, Fig. ) B2

Fig. 8a, 8b: eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Differenzdruckmessaufnehmers mit Reihenschaltung des Überlastschutzes, (EH1944 C1 Die Figuren Fig. 1a und Fig. 1 b zeigen eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes. Der Differenzdruckmessaufnehmer 1 dient zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken p1 , p2. Zur Anwendung kommt die Messung des Differenzdruckes zweier Drücke p1 , p2 z.B. in einer Rohrleitung zur Durchflussbestimmung. Ein weiterer Anwendungsfall eines Differenzdruckmessaufnehmers 1 ist beispielsweise die Bestimmung des Füllstandes eines in einem Tank befindlichen fluiden Mediums.

Der Differenzdruckmessaufnehmer 1 besteht aus einem Messwerk 2 und einer Wandlerkammer 3. An oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Messwerks 2 ist ein koplanares Doppelmembransystem mit zwei Doppelmembranen 4a, 4b vorgesehen. Das Messwerk 2 ist in dem Prozessanschluss 21 angeordnet. In der Wandlerkammer 3 ist eine Differenzdruckmesszelle 12 mit einem drucksensitiven Element 13 angeordnet. Die Wandlerkammer 3 befindet sich in dem Gehäuseadapter 22. Wandlerkammer 3 und Messwerk 2 sind im gezeigten Fall voneinander abgesetzt. Die beiden Doppelmembranen 4a, 4b bestehen jeweils aus einer Prozessmembrane 5a, 5b bzw. einer T rennmembrane 5a, 5b und einer in Richtung der Druckwirkung hinter der Trennmembrane 5a, 5b angeordneten Überlastmembrane 6a, 6b. Zwischen der ersten Trennmembrane 5a und der ersten Überlastmembrane 6a ist eine erste Druckkammer 7a und zwischen der ersten Überlastmembrane 6a und dem Grundkörper 9 eine erste

Zusatzdruckkammer 8a bzw. Überdruckkammer 8a ausgebildet. Weiterhin ist zwischen der zweiten Trennmembrane 5b und der zweiten Überlastmembrane 6b eine zweite Druckkammer 7b und zwischen der zweiten Überlastmembrane 6b und dem Grundkörper 9 eine zweite Zusatzdruckkammer 8b bzw. eine zweite Überdruckkammer 8b ausgebildet.

Der ersten Zusatzdruckkammer 8a ist eine erste Verbindungskapillare 10a und der zweiten Zusatzdruckkammer 8b ist eine zweite Verbindungskapillare 10b zugeordnet. Der ersten Druckkammer 7a ist eine erste Hilfskapillare 11a zugeordnet. Der zweiten Druckkammer 7b ist eine zweite Hilfskapillare 11b zugeordnet. Die druckübertragende Kopplung/Kreuzung zwischen der ersten Hilfskapillare 11a und der zweiten

Verbindungskapillare 10b bzw. zwischen der zweiten Hilfskapillare 11b und der ersten Verbindungskapillare 10a erfolgt bei dieser Ausgestaltung in dem Messwerk 2.

Die Druckübertragung und die Begrenzung des Überdrucks auf ein Maß, durch das das drucksensitive Element 13 nicht beschädigt bzw. zerstört wird, arbeiten parallel, wobei druckdynamisch sichergestellt ist, dass der Überdruck PeÜL begrenzt ist, bevor er die Druckmesszelle 12 erreicht. Die Begrenzung des Überdrucks PeÜL erfolgt über eine entsprechend vorgegebene Vorspannung der Überlastmembranen 6a, 6b. Diese sind so vorgespannt, dass sie im normalen Messbetrieb im Wesentlichen formschlüssig an dem Gehäuse des Grundkörpers 9 anliegen und sich erst dann von dem Grundkörper 9 abheben, wenn der vorgegebener kritischer Grenzdruck überschritten wird. Bis zu diesem Grenzdruck ist eine Unversehrtheit des drucksensitiven Elements sichergestellt.

Dargestellt ist der Überlast- bzw. Überdruckfall. Im dargestellten Fall tritt einseitig an der rechten Trennmembrane 5b ein Überdruck PeÜL auf. Ohne die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung würde der Überdruck PeÜL auf das drucksensitive Element 13 übertragen. Durch die einseitige Überlast bestände die Gefahr, dass der Siliziumchip zerstört wird.

Erfindungsgemäß wird diese Gefahr durch einen Bypass gebannt. Der Bypass besteht aus den Hilfskapillaren 11a, 11 b, die sich im Messwerk 2 mit den Verbindungskapillaren 10a, 10b kreuzen und den Druck oder einen auftretenden Überdruck auf die Rückseite der Überlastmembranen 6a, 6b leiten. Den Weg, den der Überdruck PeÜL durch das Kapillarsystem nimmt, ist in Fig. 1 b durch Pfeile symbolisiert: Der Überdruck PeÜL wird über die Hilfskapillare 11b hydraulisch zu der Verbindungskapillaren 10a und von dort auf die Rückseite der Überlastmembrane 6a der ersten Doppelmembrane 4a übertragen. Tritt ein Überdruck PeÜL an der rechten Trennmembrane 5b auf, so wird der Überdruck PeÜL über die Druckkammer 7b auf die Überlastmembrane 6b übertragen. Da diese bereits am Gehäuse 9 anliegt, gelangt der Druck nicht über die Verbindungskapillare 10b zum drucksensitiven Element 13. Der Überdruck PeÜL wird über die Druckkammer 7b, die Hilfskapillare 11 b, die Verbindungskapillare 10a, die Zusatzdruckkammer 8a und die Überlastmembrane 6a zur Druckkammer 7a geleitet. Überlastmembrane 6a und Trennmembrane 5a werden ausgelenkt und die Zusatzdruckkammer 8a und die Druckkammer 7a nehmen die von der Hochdruckseite 4b verschobene Übertragungsflüssigkeit 16 auf, bis die Trennmembrane 5b auf der Überdruckmembrane 6b anliegt. Ein weiterer Druckanstieg ist dann nicht mehr möglich. Parallel liegt der Druck, der immer unterhalb des kritischen Grenzwertes liegt, auch an der Plusseite des drucksensitiven Elements 13 an.

Um eine noch größere Sicherheit zu haben, dass der Überdruck begrenzt wird, bevor er den sensitiven Bereich des Druckchips (üblicherweise auch eine Membrane) erreicht, haben die Verbindungskapillaren 10a, 10b ebenso wie die Hilfskapillaren 11a, 11b bevorzugt entsprechend angepasste Kapillargeometrien, die in Richtung des druckempfindlichen Chips 13 eine Bremsfunktion erfüllen. Insbesondere sind die üblicherweise als Bohrungen ausgeführten Verbindungs- und Hilfskapillaren 10a, 10b, 11 a, 11 b im Messwerk 2 und in der Wandlerkammer 3 geeignet in Länge und

Durchmesser dimensioniert. Im dargestellten Fall sind zusätzlich noch vorgeschaltete Dynamikbremsen 18a, 18b und ggf. 20a, 20b vorgesehen. Diese sind bevorzugt in den Kapillarröhrchen 17a, 17b angeordnet, die in die Kapillarbohrungen 10a, 10b des Messwerks 2 münden. Zusätzlich oder alternativ sind in den Verbindungskapillaren 10a, 10b der Wandlerkammer 3 Dynamikbremsen 20a, 20b eingesetzt sind. Diese verzögern die Weiterleitung des Drucks, insbesondere eines Überdrucks PeÜL, und schützen das drucksensitive Element 13 aber auch vor im Prozess auftretenden Druckspitzen.

Bei den Dynamikbremsen 18a, 18b, 20a, 20b kann es sich um Sintermetalleinsätze handeln. Bei einem Einsatz des Differenzdruckmessaufnehmers 1 im explosionsgefährdeten Bereich werden die Dynamikbremsen 18a, 18b, 20a, 20b aus einem nicht leitfähigen Material gefertigt. In diesem Fall erfüllen die Dynamikbremsen 18a, 18b, 20a, 20b dann also eine Doppelfunktion: Eine verzögerte Weiterleitung des Drucks und einen Explosionsschutz, der entsprechend der benötigten Explosionsschutzart ausgestaltet ist.

Die in den Figuren Fig. 2a und Fig. 2b dargestellte Variante entspricht in weiten Teilen der in den Figuren Fig. 1a und Fig. 1 b gezeigten Ausgestaltung des Differenzdruckmessaufnehmers 1. Der wesentliche Unterschied besteht in der Anordnung der Befüllungsbohrungen 14a, 14b. Über diese Befüllungsbohrungen 15a, 15b wird das Kapillarsystem bzw. das Hydrauliksystem des Differenzdruckmesssaufnehmers 1 mit Übertragungsflüssigkeit 16 befüllt. Die Befüllungsbohrungen 14a, 14b verlaufen seitlich im Prozessanschluss 21 bzw. im Messwerk 2. In den gezeigten Ausgestaltungen verlaufen die Befüllungsbohrungen 14a, 14b parallel zur Grundfläche des Prozessanschlusses 21. Die Lage ist so gewählt, dass das zum Befüllen benötigte Ölvolumen möglichst gering ist.

Aus diesem Grund sind die Verschlusselemente 15a, 15b auch möglichst nahe an den Kreuzungspunkten der Kapillaren 10a, 10b, 11a, 11b vorgesehen. Diese Ausgestaltung ist übrigens gut in den Fig. 1a und Fig. 1b zu sehen. Bevorzugt ist die Ausgestaltung, dass die verschlossenen Befüllungsbohrungen 14a, 14b im Sensorrückraum und dort bevorzugt innerhalb des Gehäuseadapters 22 enden (Fig. 2a, Fig. 2b). Durch diese Anordnung im Innenraum des Differenzdruckmessaufnehmers 1 sind die Befüllungsbohrungen 14a, 14b - hinter den Verschlusselementen 15a, 15b - korrosionsgeschützt. Weiterhin können die entsprechenden Bereiche der Befüllungsbohrungen 14a, 14b nach außen auch noch vergossen sein; dies ist jedoch aufgrund der vom Außenraum abgeschlossenen Lage der Befüllungsbohrungen 14a, 14b bei der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung nicht unbedingt erforderlich.

Als druckdichter, gas- oder zumindest flüssigkeitsdichter Verschluss ist jeweils ein bevorzugt kugelförmiges Verschlusselement 15a, 15b vorgesehen, das in die

Befüllungsbohrung 14a, 14b gedrückt und anschließend verstemmt wird. Prinzipiell stehen auch anderen Verfahrens zum Verschließen der Öffnungen zur Verfügung. Schweißen wird allerdings insofern als kritisch angesehen, da infolge der Temperaturerhöhung negative Rückwirkungen auf die definierten Eigenschaften der Übertragungsflüssigkeit 16 auftreten können.

Im regulären Messbetrieb liegen die Überlastmembranen 6a, 6b am Grundkörper 9 des Messwerks 2 vollflächig an. Die Anlage ist weitgehend formschlüssig, die Überlastmembranen 6a, 6b sind entsprechend vorgespannt. Der Messdruck p1 , p2 gelangt über die Trennmembranen 5a, 5b, die Druckkammern 7a, 7b, die

Verbindungskapillaren 10a, 10b und die Hilfskapillaren 11a, 11b an die Rückseite der Zusatzdruckkammern 8a, 8b und parallel zu der Wandler-Kammer 3 bzw. zu dem drucksensitive Messelement 13. Die Überlastmembranen 6a, 6b und das Messelement 13 liegen hydraulisch parallel, es wirkt daher an beiden jeweils der gleiche Druck. An den Überlastmembranen 6a, 6b und dem Messelement 13 bildet sich der Differenzdruck dp aus P1-P2. Das drucksensitive Messelement 13 lenkt sich in Abhängigkeit von dem Differenzdruck aus. Da die Überlastmembranen 6a, 6b vorgespannt sind, wird ihre Auslenkung bis zu einem festgelegten Wert zwangsweise verhindert. Natürlich ist die Vorspannung auch größer als der Messbereich.

Das drucksensitive Messelement 13 erhält über die Druckkammer 7b und die Verbindungskapillaren 11b, 10a die Druckinformation für die Plusseite (+). Über die

Druckkammer 7a und die Verbindungskapillaren 11a, 10b wird die Druckinformation für die Minusseite (-) des drucksensitiven Messelementes 13 übermittelt. Die Wirkung der Parallelpfade über die Zusatzdruckkammern 8a, 8b sind aufgrund der vorgespannten und der näherungsweisen formschlüssigen Auflage der Überlastmembranen 6a, 6b auf dem Grundkörper 9 des Messwerks 2 nahezu vernachlässigbar.

Im Überlastfall, also bei Auftreten eines einseitigen Überdrucks PeÜL auf der rechten Seite des Differenzdruckmessaufnehmers 1 an der Trennmembran 5b, steigt der Druck in der Druckkammer 7b an. Da die Überlastmembrane 6b am Grundkörper 9 anliegt, ist ein Druckanstieg in der Zusatzdruckkammer 8b nicht möglich. Der Druck gelangt über die Druckkammer 7b, die Verbindungskapillare 11 b auf den Kontenpunkt (2) und wirkt über die Verbindungskapillare 10a auf die Plusseite (+) des drucksensitiven Messelementes 13 und parallel auf die vom Prozess abgewandte Rückseite der Überlastmembrane 6a. Überschreitet der Druck die Vorspannung der Überlastmembrane 6a, so wird diese ausgelenkt und die Zusatzdruckkammer 8a kann das Öl 16 aufnehmen, welches aus der Druckkammer 7b verschoben wird. Der Druck in der Zusatzdruckkammer 8a und der nachfolgenden Druckkammer 7a steigt kontinuierlich an. Die Überlastmembrane 6a und die Trennmembrane 5a werden in Richtung des Prozesses ausgelenkt. Dieser Vorgang endet erst, wenn alles Öl 16 aus der Druckkammer 7b verschoben ist und die Trennmembrane 5b auf der sich am Grundkörper 9 des Messwerks 2 abstützenden

Überlastmembrane 6b zur Anlage kommt. Sobald dieser Zustand erreicht ist, kann der Druck im Inneren des hydraulischen Systems nicht weiter ansteigen: Die Druckbegrenzung, d.h. der Überlastschutz, entfaltet seine Wirkung. Die Figuren Fig. 3a und Fig. 3b zeigt eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes. Der wesentliche Unterschied zu der in Fig. 2a bzw. Fig. 2b beschriebenen Lösung liegt in der Anordnung der Verbindungen/Kreuzungen von Verbindungs- und Hilfskapillaren 10a, 10b, 11a, 11b. Diese Verbindungen/Kreuzungen sind in einer separaten Komponente, einem Zwischenmodul 19, als Querbohrungen ausgeführt. Hierdurch lässt sich das Messwerk 2 vollsymmetrisch ausgestalten. Weitere Einzelheiten zu dieser Ausgestaltung sind der am selben Tag eingereichten entsprechenden Patentanmeldung der Anmelderin zu entnehmen. Diese sind explizit dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung zuzurechnen. Fig. 4 eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes. Die Funktionsweise des Überlastschutzes entspricht den Lösungen, die zuvor genannt wurden. Die Anordnung der Verbindungen/Kreuzungen der Verbindungs- und Hilfskapillaren 10a. 10b, 11a, 11b erfolgt hier in der Wandlerkammer 3. Die Befüllungsbohrungen 14a, 14b sind in der

Wandlerkammer 3 vorgesehen Auch hier ist das Messwerk vollsymmetrisch ausgestaltet. Weitere Einzelheiten zu dieser Ausgestaltung sind der am selben Tag eingereichten entsprechenden Patentanmeldung der Anmelderin zu entnehmen. Diese sind explizit dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung zuzurechnen.

Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes. Die Funktionsweise des Überlastschutzes entspricht den Lösungen, die zuvor genannt wurden. Die Anordnung der Verbindungen/Kreuzungen der Verbindungs- und Hilfskapillaren 10a, 10b, 11a, 11 b erfolgt hier im Rückraum der Wandlerkammer 3. Die Befüllungsbohrungen 14a, 14b sind entweder in dem Messwerk 2 oder in der Wandlerkammer 3 vorgesehen. Auch ist eine Kombination beider Anordnungen möglich. Auch hier ist das Messwerk vollsymmetrisch ausgestaltet. Weitere Einzelheiten zu dieser Ausgestaltung sind der am selben Tag eingereichten entsprechenden Patentanmeldung der Anmelderin zu entnehmen. Diese sind explizit dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung zuzurechnen.

Fig. 6 zeigt eine sechste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers mit Parallelschaltung des Überlastschutzes. Die Funktionsweise des Überlastschutzes entspricht den Lösungen, die zuvor genannt wurden. Die Anordnung der Verbindungen/Kreuzungen der Verbindungs- und Hilfskapillaren 10a, 10b, 11a, 11b liegen hier teilweise in der Wandlerkammer 3 und teilweise im Vorraum der Wandlerkammer 3. Die Befüllungsbohrungen 14a, 14b sind in der Wandlerkammer 3 vorgesehen. Auch hier ist das Messwerk vollsymmetrisch ausgestaltet.

Die Figuren Fig. 7a und Fig. 7b zeigen Skizzen des Verlaufs der Verbindungskapillaren 10a, 10b und der Hilfskapillaren 11a, 11 b, 11c, 11 d bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdrucksaufnehmers 1 mit in Reihe geschaltetem Überlastschutz. Im Messwerk 2 befinden sich die Doppelmembranen 4a, 4b; in der

Wandlerkammer 3 befindet sich die Differenzdruckmesszelle 12 mit dem drucksensitiven Element 13.

Jede der beiden Doppelmembranen 4a, 4b setzt sich zusammen aus einer Trennmembrane 5a, 5b und einer in Richtung der üblichen Druckwirkung hinter der Trennmembrane 5a, 5b angeordneten Überlastmembrane 6a, 6b. Zwischen der ersten Trennmembrane 5a und der ersten Überlastmembrane 6a ist eine erste Druckkammer 7a und zwischen der ersten Überlastmembrane 6a und dem Grundkörper 9 ist eine erste Zusatzdruckkammer 8a ausgebildet.

Zwischen der zweiten Trennmembrane 5b und der zweiten Überlastmembrane 6b ist eine zweite Druckkammer 7b und zwischen der zweiten Überlastmembrane 6b und dem Grundkörper 9 ist eine zweite Zusatzdruckkammer 8b ausgebildet. Die Überlastmembranen 6a, 6b sind bevorzugt derart vorgespannt, dass sie im normalen Messbetrieb an dem wie auch immer geformten Grundkörper 9 formschlüssig und vollflächig anliegen und sich erst dann von dem Grundkörper 9 abheben, wenn ein vorgegebener kritischer Grenzdruck überschritten wird. Bei Überschreiten des kritischen Grenzdruckes besteht die Gefahr, dass die Membrane des drucksensitiven Elements 13 zerstört wird und der Differenzdruckmessaufnehmer 1 funktionsuntüchtig wird.

Der ersten Zusatzdruckkammer 8a ist eine erste Verbindungskapillare 10a und der zweiten Zusatzdruckkammer 8b ist eine zweite Verbindungskapillare 10b zugeordnet. Über die beiden Verbindungskapillaren 10a, 10b wird der Druck hydraulisch zu der Differenzdruckzelle 12 in der Wandlerkammer 3 übertragen. Als Schutz des drucksensitiven Elements 13 vor einem einseitigen Überdruck ist der ersten

Zusatzdruckkammer 8a eine erste Hilfskapillare 11a und der zweiten Zusatzdruckkammer 8b eine zweite Hilfskapillare 11 b zugeordnet. Der ersten Druckkammer 7a ist eine dritte Hilfskapillare 11c und der zweiten Druckkammer 7b eine vierte Hilfskapillare 11 d zugeordnet. Zur hydraulischen Kopplung ist die erste Hilfskapillare 11a mit der vierten Hilfskapillare 11 d und die zweite Hilfskapillare 11 b mit der dritten Hilfskapillare 11 c verbunden, wobei die Verbindungsstellen bzw. Kreuzungen hier in der Wandlerkammer 3 angeordnet sind.

Im normalen Messbetrieb wird der Druck p1 über die Trennmembrane 5a, die Hilfskapillare 11 c, die Hilfskapillare 11 b und die Verbindungskapillare 10b zur Minusseite des drucksensitiven Elements 13 übertragen. Der Druck p2 wird über die Trennmembrane 5b, die Hilfskapillare 11 d, die Hilfskapillare 11a und die Verbindungskapillare 10a zur Plusseite des drucksensitiven Elements 13 übertragen. Liegen die Überlastmembranen 6a, 6b formschlüssig und vollflächig an dem Grundkörper 9 des Messwerks 2 an, ist gegebenenfalls ein hydraulischer Kanal in den

Überlastmembranen 6a, 6b oder in den beiden Membranbetten eingebracht.

Anhand von Pfeilen ist dargestellt, wie im Falle einer Überlast bzw. eines Überdrucks der Überdruck PeÜL in dem Kapillarsystem übertragen wird. Im dargestellten Fall tritt auf der Hochdruckseite an der Trennmembrane 5b ein Überdruck PeÜL auf. Bei Auftreten eines einseitigen Überdrucks PeÜL an einer der Membranen des drucksensitiven Elements 13 würde die Gefahr bestehen, dass das drucksensitive Element 13, bei dem es sich üblicherweise um einen Siliziumchip handelt, zerstört wird. Erfindungsgemäß wird diese Gefahr dadurch gebannt, dass der Überdruckschutz aktiviert wird, bevor der Überdruck PeÜL zu dem drucksensitiven Element 13 gelangt. Der an der Trennmembrane 5b anliegende Überdruck PeÜL wird von der Druckkammer 7b über die Zusatzmembrane 6b auf die Zusatzdruckkammer 8b übertragen und bringt die Trennmembrane 5b letztlich zur Anlage auf der am Grundkörper 9 des Messwerks 2 bereits anliegenden Überlastmembrane 6b. Eine eventuell noch in der Zusatzdruckkammer 8b vorhandenes Übertragungsflüssigkeit wird herausgedrückt. Nachfolgend kann dann keine

Übertragungsflüssigkeit 16 mehr verschoben werden; der einseitige Überdruck PeÜL wird nicht zur Minusseite (-) des drucksensitiven Elements 13 übertragen. Weiterhin wird der Überdruck PeÜL im Bypass über die Trennmembrane 5b, die Druckkammer 7b, die Hilfskapillare 11 d und die Hilfskapillare 11 a zur Zusatzdruckkammer 8a und von dort zur Überlastmembrane 6a geführt. Die vorgespannte Überlastmembrane 6a wird von ihrem Bett im Grundkörper 9 abgehoben und überträgt den Überdruck PeÜL zur Druckkammer 7a und zur Trennmembrane 5a. Infolge der Auslenkung der Überlastmembrane 6a und der Trennmembrane 5a kann die aus der Hochdruckseite herausgedrückte hydraulische Übertragungsflüssigkeit 16 in der Druckkammer 7a und der Zusatzdruckkammer 8a aufgenommen werden.

Es wird so viel Übertragungsflüssigkeit 16 von der Hochdruckseite des Doppelmembransystems 4b auf die Niederdruckseite des Doppelmembransystems 4a übertragen, bis auf der Hochdruckseite keine Übertragungsflüssigkeit 16 mehr verschoben werden kann, da die T rennmembrane 5b auf der sich an dem Grundkörper des Messwerks 2 abstützenden Überlastmembrane 6b anliegt. Der maximale Druck, welcher an der Plusseite (+) des drucksensitiven Elements 15 anliegt, lässt sich über die Rückstellkraft der Überlastmembrane 6a, 6b (Feder im ausgelenkten Zustand) festlegen bzw. dimensionieren. So wird einer Zerstörung des drucksensitiven Elements 13, üblicherweise eines Siliziumchips, effektiv entgegengewirkt.

Um sicherzustellen, dass der Überdruck PeÜL zuerst die Überlastmembrane 6a auslenkt, bevor er die Membrane des drucksensitiven Elements 13 erreicht, sind bei der erfindungsgemäßen Lösung die hydraulischen Pfade in Serie geführt. Der druckempfindliche Chip 13 befindet sich hierbei am Ende der Reihenschaltung. Unterstützt bzw. sichergestellt wird dies durch entsprechend angepasste Kapillargeometrien, die in Richtung des druckempfindlichen Chips eine Bremsfunktion erfüllen. Zusätzlich oder alternativ können auch dem drucksensitiven Element 13 vorgeschaltete Dynamikbremsen 18 vorgesehen sein. Insbesondere sind die Verbindungskapillaren 10a, 10b und die Hilfskapillaren 11a, 11b, 11c, 11 d geeignet in Länge und Durchmesser dimensioniert, so dass die Funktion des Überlastschutzes sicher greifen kann.

Als vorteilhaft wird es gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers 1 angesehen, wenn zusätzlich oder alternativ in den Verbindungskapillaren 10a, 10b sog. Dynamikbremsen 18 eingesetzt sind. Diese verzögern die Weiterleitung des Drucks, insbesondere eines Überdrucks PeÜL, und schützen das drucksensitive Element 13 insbesondere auch vor im Prozess auftretenden Druckspitzen. Bei den Dynamikbremsen 18 kann es sich um Sintermetalleinsätze handeln. Bei Einsatz des Differenzdruckmessaufnehmers 1 im explosionsgeschützten Bereich werden die Dynamikbremsen aus einem nicht leitfähigen Material gefertigt. In diesem Fall erfüllen die Dynamikbremsen 18 dann also eine Doppelfunktion: Verzögerte Weiterleitung des Drucks und Explosionsschutz entsprechend einer benötigten Explosionsschutzart.

Die in Fig. 8 dargestellte Ausgestaltung eines Differenzdrucksensors mit in Reihe geschaltetem Überlastschutz funktioniert so wie die zuvor beschriebene Ausgestaltung. Allerdings erfolgen die Kreuzungen/Verbindungen der Hilfskapillaren im Vorraum zur Wandlerkammer 3, ggf. in einem separaten Zwischenmodul 19. Auch hier ist das Messwerk vollsymmetrisch ausgestaltet. Weitere Einzelheiten zu dieser Ausgestaltung sind der am selben Tag eingereichten entsprechenden Patentanmeldung der Anmelderin zu entnehmen. Diese sind explizit dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung zuzurechnen.

Bezugszeichenliste

1 Differenzdruckmessaufnehmer

2 Messwerk 3 Wandlerkammer

4 Doppelmembransystem

4a, 4b erste Doppelmembrane, zweite Doppelmembrane 5a, 5b erste Trennmembrane, zweite Trennmembrane 6a, 6b erste Überlastmembrane, zweite Überlastmembrane 7a, 7b erste Druckkammer, zweite Druckkammer

8a, 8b erste Zusatzdruckkammer, zweite Zusatzdruckkammer 9 Grundkörper

10a, 10b Kapillarverbindungen / Verbindungskapillare 11a, 11b Kapillarverbindungen / Hilfskapillare 11c, 11d Kapillarverbindungen / Hilfskapillare

12 Differenzdruckmesszelle 13 drucksensitives Differenzdruckelement

14a, 14b Befüllungsbohrung 15a, 15b Verschlusselement 16 Übertragungsflüssigkeit /Hydraulikflüssigkeit / Öl

17a, 17b Kapillarröhrchen 18a, 18b Dynamikbremse 19 Zwischenbereich

20a, 20b Dynamikbremse 21 Prozessanschluss 22 Gehäuseadapter

Claims

Patentansprüche

1 .Differenzdruckmessaufnehmer (1) zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken (p1 , p2) mit einem Messwerk (2) und einer Wandlerkammer (3), wobei in der Wandlerkammer (3) eine Differenzdruckmesszelle (12) mit einem drucksensitiven Element (13) angeordnet ist, wobei in dem Messwerk an einem dem Prozess zugewandten Endbereich ein koplanares Doppelmembransystem mit zwei Doppelmembranen (4a, 4b) vorgesehen ist, wobei die beiden Doppelmembranen (4a, 4b) jeweils aus einer Trennmembrane (5a, 5b) und einer in Richtung der Druckwirkung hinter der Trennmembrane (5a, 5b) angeordneten Überlastmembrane (6a, 6b) bestehen, wobei zwischen der ersten Trennmembrane (5a) und der ersten Überlastmembrane (6a) eine erste Druckkammer (7a) und zwischen der ersten Überlastmembrane (6a) und einem Grundkörper (9) des Messwerks (2) eine erste Zusatzdruckkammer (8a) ausgebildet ist, wobei zwischen der zweiten Trennmembrane (5b) und der zweiten Überlastmembrane (6b) eine zweite Druckkammer (7b) und zwischen der zweiten Überlastmembrane (6b) und dem Grundkörper (9) des Messwerks (2) eine zweite Zusatzdruckkammer (8b) ausgebildet ist, wobei jeder der beiden Druckkammern (7a, 7b) eine Kapillarverbindung (10, 11) zugeordnet ist, und wobei jeder der beiden Zusatzdruckkammern (8a, 8b) zumindest eine Kapillarverbindung (10, 11) zugeordnet ist, wobei die Kapillarverbindungen (10, 11) so ausgestaltet und verbunden/gekoppelt sind, dass im normalen Messbetrieb die an den Trennmembranen (5a, 5b) anliegenden Drücke (p1 , p2) hydraulisch zu dem drucksensitiven Element (13) übertragen werden, und dass im Überdruckfall der Überdruck mittels einer Hydraulikflüssigkeit (16) von der Hochdruckseite (4b) auf die Niederdruckseite (4a) hydraulisch übertragen wird, so dass die Überdruckmembrane (6a) und die Trennmembrane (5a) zur Auslenkung gebracht werden und die von der Hochdruckseite (4b) verschobene Hydraulikflüssigkeit (16) in der Zusatzdruckkammer (8a) auf der Niederdruckseite (4a) aufgenommen wird, bevor der Überdruck zu dem drucksensitiven Element (13) gelangt, wobei der Grundkörper des Messwerks (2) einteilig ausgestaltet ist und zumindest bis zu den Verbindungen/Kopplungen der

Kapillarverbindungen (10, 11) einen im Wesentlichen vollsymmetrischen Aufbau aufweist.

2. Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die Überlastmembranen (6a, 6b) so vorgespannt sind, dass sie im normalen Messbetrieb im Wesentlichen an dem Grundkörper (9) des Messwerks (2) anliegen und dass bei Überschreiten eines das drucksensitive Element (13) gefährdenden Überdrucks die Überlastmembrane (6b) auf der Hochdruckseite (4b) an den Grundkörper (9) angepresst wird und die Überlastmembrane (6a) auf der Niederdruckseite (4a) von dem Grundkörper (9) abgehoben wird.

3. Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Messwerk (2) integraler Bestandteil eines im Wesentlichen symmetrisch aufgebauten Prozessanschlusses (21) ist und wobei die Wandlerkammer (3) in einem mit dem Prozessanschluss (21) verbundenen Gehäuseadapter (22) integriert ist.

4. Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei die Kapillarverbindungen (10, 11) als Kapillarbohrungen und/und oder als Kapillarröhrchen ausgestaltet sind.

5. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, wobei die Anzahl, die Anordnung und Kopplung der Kapillarverbindungen so bemessen oder ausgestaltet ist, dass das drucksensitive Element (13) und die dem Überdruckschutz dienenden Überlastmembranen (6a, 6b) druckdynamisch gesehen in Reihe geschaltet sind (Variante B2, Variante C1 ,

6. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, wobei die Anzahl, die Anordnung und Kopplung der Kapillarverbindungen so bemessen oder ausgestaltet ist, dass das drucksensitive Element (13) und die dem Überdruckschutz dienenden Überlastmembranen (6a, 6b) druckdynamisch gesehen parallel geschaltet sind (Variante A1 , Variante A2, Variante B1 , Variante C2a, Variante C3, Variante C4).

7. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplung der Verbindungskapillaren (10, 11) zum Zwecke des Überdruckschutzes im Messwerk (2), im Zwischenbereich (19) von Messwerk (2) und Wandlerkammer (3), teilweise im Zwischenbereich von Messwerk (2) und Wandlerkammer (3) und teilweise in der Wandlerkammer (3), in der Wandlerkammer (3) oder im Rückraum der Wandlerkammer (3) vorgesehen ist.