WO2022037860A1 - Differential pressure measuring sensor - Google Patents

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WO2022037860A1
WO2022037860A1 PCT/EP2021/069985 EP2021069985W WO2022037860A1 WO 2022037860 A1 WO2022037860 A1 WO 2022037860A1 EP 2021069985 W EP2021069985 W EP 2021069985W WO 2022037860 A1 WO2022037860 A1 WO 2022037860A1
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pressure
capillaries
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differential pressure
auxiliary
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PCT/EP2021/069985
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Thomas Uehlin
Florian Gutmann
Alexander Beck
Igor Getman
Benjamin Mack
Michael Noack
Michael Hügel
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Endress+Hauser SE+Co. KG
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Abstract

The invention relates to a differential pressure measuring sensor (1) for measuring the differential pressure between two pressures (p1, p2) using a measuring mechanism (2) and a transducer chamber (3), wherein a coplanar double diaphragm system (4) having two double diaphragms (4a, 4b) is provided on or in a process-side end region (14) of the measuring mechanism (2), wherein a differential pressure measuring cell (12), having a pressure-sensitive element (13), is arranged in the transducer chamber (3), wherein the two double diaphragms (4a, 4b) each consist of a separating diaphragm (5a, 5b) and an overload diaphragm (6a, 6b) arranged downstream of the separating diaphragm (5a, 5b) in the direction of the action of pressure, wherein a first pressure chamber (7a) is formed between the first separating diaphragm (5a) and the first overload diaphragm (6a) and a first additional pressure chamber (8a) is formed between the first overload diaphragm (6a) and the main body (9), wherein a second pressure chamber (7b) is formed between the second separating diaphragm (5b) and the second overload diaphragm (6b) and a second additional pressure chamber (8b) is formed between the second overload diaphragm (6b) and the main body (9), wherein a first connection capillary (10a) and a second connection capillary (10b) are associated with the first additional pressure chamber (8a) and the second additional pressure chamber (8b), respectively; wherein the two connection capillaries (10a, 10b) hydraulically transmit the pressure to the transducer chamber (3); and wherein a first auxiliary capillary (11a) and a second auxiliary capillary (11b) are associated with the first additional pressure chamber (8a) and the second additional pressure chamber (8b), respectively, in order to protect the pressure-sensitive element (13) from excess pressure on one side; wherein the first pressure chamber (7a) and the second pressure chamber (7b) are associated with a third auxiliary capillary (11c) and a fourth auxiliary capillary (11d), respectively; and wherein, for the purpose of a hydraulic coupling, the first auxiliary capillary (11a) is connected to the fourth auxiliary capillary (11d) and the second auxiliary capillary (11b) to the third auxiliary capillary (11c), the connection points being arranged in each case in the transducer chamber (3).

Description

Differenzdruckmessaufnehmer differential pressure sensor
Die Erfindung betrifft einen koplanaren Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken. Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Differenzdruckmessaufnehmer im Bereich der Automatisierungstechnik eingesetzt. The invention relates to a coplanar differential pressure sensor for determining the differential pressure of two pressures. The differential pressure sensor according to the invention is preferably used in the field of automation technology.
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. Differential pressure gauges are used in particular for the continuous measurement of pressure differences in measurement media, e.g. in liquids, vapours, gases and dust. For example, the level of a medium in a container or the flow of a medium through a pipe can be determined from the differential pressure.
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. A silicon chip is usually used as the pressure-sensitive element. In order to achieve good measuring sensitivity, a differential pressure sensor preferably works in a range that is close to a critical limit value for the pressure (nominal pressure). If the critical limit is exceeded, there is a risk that the chip will be destroyed. Since silicon chips, in particular, have a relatively low overload resistance, overload protection is usually assigned to a differential pressure sensor. This is preferably designed in such a way that it affects the measurement sensitivity and the measurement accuracy of the pressure-sensitive element as little as possible.
Aus der DE 3 222 620 A1 ist ein Druckdifferenzmessgerät bekannt geworden, das eine vor Überlastung geschützte Druckmessaufnehmereinrichtung aufweist. Das Messgerät hat einen zentralen Aufnahmekörper, 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. DE 3 222 620 A1 discloses a pressure difference measuring device which has a pressure measuring device protected against overload. The measuring device has a central receiving body which forms an antechamber on two opposite sides between a membrane bed and a separating membrane. In the receiving body, an additional chamber is provided in each case behind the side facing away from the membrane bed, which is delimited by a prestressed additional membrane. Inside the receiving body there is also a measuring chamber, which is divided into two sub-chambers by the pressure sensor device. Each of the two partial chambers of the measuring chamber is connected to one of the two antechambers via a respective connecting channel. Each of the two connecting channels is connected to one of the two additional chambers via an additional channel.
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 Trennmembrane 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. If the device is subjected to a differential pressure below or in the range of the nominal differential pressure value, then this differential pressure is transmitted to the pressure sensor device via the connecting channels. The additional membranes develop a small effect, which is negligible in a first approximation. If the pressure difference exceeds the nominal pressure difference value by a specified value as a result of an overload, then the pressure transmitter located below the separating diaphragm on the high-pressure side is Pressed liquid into its associated antechamber. The liquid that is pushed out reaches the auxiliary diaphragm on the low-pressure side via the connection channel and the auxiliary channel, causing it to lift. Thus, in the event of an overload, the liquid that is pressed out on the high-pressure side under the separating diaphragm is under the lifting additional diaphragm on the low-pressure side. Consequently, an overload of the pressure sensor device is avoided. In the case of the German patent application, the converter chamber is integrated into the measuring mechanism.
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 Prozess zugewandten Endbereich - angeordnet sind und nicht auf gegenüberliegenden, parallelen Ebenen wie in der zuvor genannten Deutschen Patentanmeldung. Es handelt sich um ein sog. WO 2018/165122 A1 discloses a coplanar differential pressure sensor in which the pressure inputs with separating diaphragm and overload diaphragm are arranged in one plane - specifically in the end area facing the process - and not on opposite, parallel planes as in the previously mentioned German patent application. It is a so-called
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. double membrane system. The advantage of double membrane systems lies in the significantly lower oil volume that is required for the hydraulic operation of the differential pressure sensor. In addition, the pressure-loaded center membrane weld can be dispensed with here, so that the measuring mechanism can be made in one piece. As in the previously mentioned patent application, the overload protection is also arranged in the measuring mechanism in this known solution, i.e. the crossed capillaries are located in the measuring mechanism. The converter chamber is placed directly on the measuring mechanism or integrated into the measuring mechanism.
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. The known solutions have several disadvantages: Since the crossed hydraulic pressure feedthroughs are arranged in the measuring mechanism, e.g. in the known coplanar design, for the purpose of oil filling, externally exposed bores are required, which are closed after filling. The closure areas are potential corrosion weak points. In addition, the holes are quite long, which has a negative impact on manufacturing costs. Long bores also inevitably require a larger oil volume, which in turn makes it difficult to implement overload protection in the measuring mechanism. Since defined distances between the pressure ducts must be maintained, there are limits to minimizing the dimensions of the measuring unit.
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. The object of the invention is to propose a pressure sensor with overload protection and reduced oil volume. At this point, the term "oil volume" is chosen because the hydraulic transmission fluid is usually an almost incompressible oil, e.g. a silicone oil.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen koplanaren Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken mit einem Messwerk und einer Wandlerkammer. Es handelt sich bevorzugt um separate Komponenten. In der Wandlerkammer ist eine Differenzdruckmesszelle mit einem drucksensitiven Element angeordnet. Bei dem drucksensitiven Element handelt es sich beispielsweise um einen Siliziumchip. The task is solved by a coplanar differential pressure sensor for determining the differential pressure of two pressures with one measuring unit and one converter chamber. These are preferably separate components. A differential pressure measuring cell with a pressure-sensitive element is arranged in the converter chamber. The pressure-sensitive element is a silicon chip, for example.
An oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Messwerks ist ein koplanares Doppelmembransystem mit zwei Doppelmembranen vorgesehen. Jede der beiden Doppelmembranen besteht jeweils aus einer Trennmembrane und einer in Richtung der Druckwirkung hinter der Trennmembrane angeordneten Überlastmembrane. Zwischen der ersten Trennmembrane und der ersten Überlastmembrane ist eine erste Druckkammer und zwischen der ersten Überlastmembrane und dem Grundkörper ist eine erste Zusatzdruckkammer ausgebildet. Zwischen der zweiten Trennmembrane und der zweiten Überlastmembrane ist eine zweite Druckkammer und zwischen der zweiten Überlastmembrane und dem Grundkörper ist eine zweite Zusatzdruckkammer ausgebildet. Der ersten Zusatzdruckkammer ist eine erste Verbindungskapillare und der zweiten Zusatzdruckkammer ist eine zweite Verbindungskapillare zugeordnet. Über die beiden Verbindungskapillaren wird der Druck hydraulisch zu dem drucksensitiven Element übertragen. A coplanar double membrane system with two double membranes is provided on or in an end area of the measuring unit facing the process. Each of the two double diaphragms consists of a separating diaphragm and an overload diaphragm arranged behind the separating diaphragm in the direction of the pressure effect. A first pressure chamber is formed between the first separating diaphragm and the first overload diaphragm, and a first additional pressure chamber is formed between the first overload diaphragm and the base body. A second pressure chamber is formed between the second separating diaphragm and the second overload diaphragm, and a second additional pressure chamber is formed between the second overload diaphragm and the base body. A first connection capillary is assigned to the first additional pressure chamber and a second connection capillary is assigned to the second additional pressure chamber. The pressure is transmitted hydraulically to the pressure-sensitive element via the two connecting capillaries.
Als Schutz des drucksensitiven Elements vor einem einseitigen Überdruck ist der ersten Zusatzdruckkammer eine erste Hilfskapillare und der zweiten Zusatzdruckkammer eine zweite Hilfskapillare zugeordnet. Desweiteren ist der ersten Druckkammer eine dritte Hilfskapillare und der zweiten Druckkammer eine vierte Hilfskapillare zugeordnet. Zum Zwecke einer hydraulischen Kopplung ist die erste Hilfskapillare mit der vierten Hilfskapillare und die zweite Hilfskapillare mit der dritten Hilfskapillare verbunden, wobei die Verbindungsstellen / die Kreuzungen in der Wandlerkammer angeordnet sind. To protect the pressure-sensitive element from overpressure on one side, a first auxiliary capillary is assigned to the first additional pressure chamber and a second auxiliary capillary is assigned to the second additional pressure chamber. Furthermore, a third auxiliary capillary is associated with the first pressure chamber and a fourth auxiliary capillary is associated with the second pressure chamber. For the purpose of hydraulic coupling, the first auxiliary capillary is connected to the fourth auxiliary capillary and the second auxiliary capillary is connected to the third auxiliary capillary, with the connection points/intersections being arranged in the converter chamber.
Das Messwerk ist übrigens im Prozessanschluss untergebracht, die Wandlerkammer ist in dem Gehäuseadapter integriert. Incidentally, the measuring mechanism is housed in the process connection, and the converter chamber is integrated in the housing adapter.
Die erfindungsgemäße Lösung hat folgende Vorteile: The solution according to the invention has the following advantages:
Das Messwerk ist einteilig ausgestaltet. The measuring mechanism is designed in one piece.
Das Messwerk hat einen relativ einfachen und in weiten Teilen symmetrischen bzw. vollsymmetrischen Aufbau. The measuring unit has a relatively simple and largely symmetrical or fully symmetrical structure.
Kosteneinsparungen werden beim Messwerk, insbesondere durch Materialeinsparung (kleine Dimensionen) und infolge einer vereinfachten Fertigung und Bearbeitung erreicht; die Bohrungen können z.B. kostengünstig durch Erodieren hergestellt werden. Messwerk und Wandlerkammer haben einen gewissen Abstand voneinander. Da in diesem Zwischenbereich bevorzugt nur parallele Kapillaren verlaufen, kann dieser Zwischenbereich klein dimensioniert sein. Cost savings are achieved with the measuring mechanism, in particular through material savings (small dimensions) and as a result of simplified production and processing; the bores can be produced inexpensively, for example, by eroding. Measuring mechanism and converter chamber have a certain distance from each other. Since preferably only parallel capillaries run in this intermediate area, this intermediate area can be of small dimensions.
Messwerk und Wandlerkammer sind - zumindest in der Ausgestaltung ohne Zwischenmodul - nur über die Verbindungskapillaren und die Hilfskapillaren (6- Rohr-System) gekoppelt. Hierdurch ist eine gute mechanische und thermische Entkopplung zwischen Messwerk und Wandlerkammer sichergestellt. The measuring mechanism and the converter chamber are coupled only via the connecting capillaries and the auxiliary capillaries (6-tube system)—at least in the configuration without an intermediate module. This ensures good mechanical and thermal decoupling between the measuring mechanism and the converter chamber.
Die Kreuzung der Hilfskapillaren erfolgt in der Wandlerkammer bzw. die Verbindungsstellen der Hilfskapillaren liegen in der Wandlerkammer. Druckdynamisch erfolgt der Anschluss an die Wandlerkammer über eine Reihenschaltung: Ein einseitig auftretender Überdruck auf der Hochdruckseite wird zuerst über die entsprechenden Hilfskapillaren auf die Rückseite der Überlastmembrane der Niederdruckseite geleitet und dann auf die Verbindungskapillaren, die direkt zur Wandlerkammer führen. Dies hat erhebliche Vorteile bezüglich des Druckdynamikschutzes des drucksensitiven Elements, das übrigens auch als Primärsensorelement bezeichnet wird. Erst, wenn der Überlastschutz gegriffen hat, und der Druck unterhalb des kritischen Grenzwertes liegt, werden die Drücke an das drucksensitive Element übertragen. Durch Variation der Kapillardurchmesser oder durch Zusatzelemente, wie z.B. den Druck bremsende Sinterelemente, lässt sich dieser Vorteil noch verstärken. Dies wird an einer nachfolgenden Stelle noch näher beschrieben. The crossing of the auxiliary capillaries takes place in the converter chamber or the connection points of the auxiliary capillaries are in the converter chamber. In terms of pressure dynamics, the connection to the converter chamber is made via a series connection: A one-sided overpressure on the high-pressure side is first routed via the corresponding auxiliary capillaries to the back of the overload diaphragm on the low-pressure side and then to the connecting capillaries, which lead directly to the converter chamber. This has considerable advantages with regard to the pressure dynamics protection of the pressure-sensitive element, which is also referred to as the primary sensor element. The pressures are only transmitted to the pressure-sensitive element when the overload protection has taken effect and the pressure is below the critical limit value. This advantage can be increased even further by varying the capillary diameter or by using additional elements, such as sintered elements that slow down the pressure. This is described in more detail at a later point.
Aufgrund des fast nicht Vorhandenseins eines Ölvolumens in den Zusatzdruckkammern im normalen Messbetrieb (die Überlastmembranen liegen im normalen Messbetrieb zumindest näherungsweise an dem Gehäuse an) ist das Ölvolumen gering. Due to the fact that there is almost no oil volume in the additional pressure chambers during normal measuring operation (the overload diaphragms are at least approximately in contact with the housing during normal measuring operation), the oil volume is small.
Weitere Reduktion des benötigten Ölvolumens, da die üblicherweise relativ langen Befüllungsbohrungen und Querbohrungen im Messwerk entfallen. Die Befüllung erfolgt - gemäß einer nachfolgend noch näher beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung - über zumindest eine Befüllungsöffnung in der Wandlerkammer. Somit entfällt die korrosionsanfällige Befüllungsöffnung bzw. das korrosionsanfällige Verschlusselement am Messwerk. Further reduction of the oil volume required, since the usually relatively long filling holes and cross holes in the measuring mechanism are no longer required. According to a preferred embodiment described in more detail below, the filling takes place via at least one filling opening in the converter chamber. As a result, the corrosion-prone filling opening or the corrosion-prone closure element on the measuring mechanism is no longer required.
Bevorzugt sind das Messwerk und die Wandlerkammer nicht nur separate Komponenten sind, sondern Messwerk und Wandlerkammer sind auch räumlich voneinander getrennt bzw. beabstandet. Hierdurch lassen sich Messwerk und Differenzdruckmesszelle in der Wandlerkammer mechanisch und thermisch voneinander entkoppeln. Die Trennung zwischen den beiden Komponenten ist druckfest und gasdicht ausgestaltet. The measuring mechanism and the converter chamber are preferably not only separate components, but the measuring mechanism and converter chamber are also spatially separated or spaced apart from one another. This allows the measuring unit and differential pressure measuring cell in the converter chamber to be mechanically and thermally decoupled from one another. The separation between the two components is designed to be pressure-resistant and gas-tight.
Aufgrund des reduzierten Ölvolumens ist der Messfehler, der durch den Temperaturgradienten bedingt ist, relativ gering. Weiterhin sind infolge des kleineren Ölvolumens auch kleinere Membranen möglich. Da das Ölvolumen relativ gering ist, lässt es sich bei Auftreten eines Überdrucks innerhalb kurzer Zeit von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite verschieben. Dies ist sehr wichtig für die Realisierung eines funktionstüchtigen koplanaren Sensors. Weiterhin lassen sich bei der Verwendung kleinerer Membranen kleinere Messbereiche abdecken. Durch kleine Messbereiche wiederum lässt sich die Ansteuerung/Auslenkung der Trennmembranen gering halten, was einhergeht mit kleineren Messfehlern. Due to the reduced oil volume, the measurement error caused by the temperature gradient is relatively small. Furthermore, due to the smaller oil volume, smaller diaphragms are also possible. Since the oil volume is relatively small, it can be shifted from the high-pressure side to the low-pressure side within a short time if overpressure occurs. This is very important for realizing a working coplanar sensor. Furthermore, when using smaller membranes, smaller measuring ranges can be covered. Small measuring ranges, in turn, allow the activation/deflection of the separating membranes to be kept low, which is associated with smaller measuring errors.
Allgemein lässt sich sagen, dass es zum Schutz des drucksensitiven Elements gegen Überdruck aufgrund der Reihenschaltung sichergestellt ist, dass ein einseitig auftretender Überdruck am drucksensitiven Element so beschränkt ist, dass eine Zerstörung des drucksensitiven Elements ausgeschlossen ist. In general it can be said that to protect the pressure-sensitive element against excess pressure, the series connection ensures that an excess pressure occurring on one side on the pressure-sensitive element is limited in such a way that destruction of the pressure-sensitive element is ruled out.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers sind die Zusatzmembranen derart vorgespannt, dass sie formschlüssig bzw. kraftschlüssig und im Wesentlichen vollflächig am Grundkörper anliegen und sich erst dann von dem Grundkörper abheben, wenn ein vorgegebener kritischer Grenzdruck überschritten wird. Ev. ist in den Membranbetten und/oder den korrespondierenden Rückseiten der Überlastmembranen zumindest ein hydraulischer Kanal vorgesehen. Somit ist sichergestellt, dass der Überlast- bzw. Überdruckschutz erst dann aktiviert wird, wenn der zum 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. According to one embodiment of the differential pressure sensor according to the invention, the additional membranes are prestressed in such a way that they rest positively or non-positively and essentially over the entire surface on the base body and only lift off the base body when a predetermined critical limit pressure is exceeded. possibly At least one hydraulic channel is provided in the membrane beds and/or the corresponding rear sides of the overload membranes. This ensures that the overload or overpressure protection is only activated when the pressure to be measured is so high that there is a risk of the pressure-sensitive element being destroyed. A process membrane/separation membrane that can be used in connection with the solution according to the invention, among other things, is described, for example, in US Pat. No. 10,656,039 B2.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Verbindungskapillaren und die Hilfskapillaren ausgehend von dem Messwerk im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Differenzdruckaufnehmers verlaufen. Insbesondere die Hilfskapillaren zeigen in der Wandlerkammer einen Richtungswechsel, so dass die Verbindungsstellen bzw. die Kreuzungen der zuvor beschriebenen Hilfskapillaren in der Wandlerkammer liegen. Realisiert wird der Richtungswechsel und die Kreuzung bei dieser Ausgestaltung bevorzugt durch entsprechend angeordnete Querbohrungen in der relativ klein dimensionierten Wandlerkammer. Furthermore, it is provided that the connecting capillaries and the auxiliary capillaries run essentially parallel to the longitudinal axis of the differential pressure sensor, starting from the measuring mechanism. In particular, the auxiliary capillaries show a change of direction in the converter chamber, so that the connection points or the intersections of the auxiliary capillaries described above lie in the converter chamber. In this configuration, the change of direction and the crossing are preferably implemented by appropriately arranged transverse bores in the relatively small-sized converter chamber.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in dem Zwischenbereich von Messwerk und Wandlerkammer ein Materialblock angeordnet ist. Bei den im Materialblock z.B. längs- und querverlaufenden Kapillaren handelt es sich um Kapillarbohrungen. Bevorzugt kommen Kapillarröhrchen zum Einsatz, wenn der Materialblock fehlt. Weiterhin ist vorgesehen, dass es sich bei den im Messwerk und in der Wandlerkammer angeordneten Verbindungskapillaren und/oder den Hilfskapillaren um Kapillarbohrungen handelt. Insbesondere weist die Wandlerkammer an ihrem dem Prozess zugewandten Endbereich zwei Verbindungskapillaren und vier Hilfskapillaren auf, die bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind und die im Wesentlichen deckungsgleich mit den als Kapillarbohrungen oder Kapillarröhrchen ausgebildeten Verbindungskapillaren und Hilfskapillaren ggf. im Materialblock und/oder im vom Prozess abgewandten Bereich des Messwerks sind. One embodiment provides that a block of material is arranged in the intermediate area between the measuring mechanism and the converter chamber. The capillaries running longitudinally and transversely in the material block are capillary bores. Capillary tubes are preferred when the block of material is missing. Furthermore, it is provided that the connecting capillaries and/or the auxiliary capillaries arranged in the measuring unit and in the converter chamber are capillary bores. In particular, the converter chamber has two connecting capillaries and four auxiliary capillaries on its end region facing the process, which are preferably arranged parallel to one another and which are essentially congruent with the connecting capillaries and auxiliary capillaries designed as capillary bores or capillary tubes, possibly in the material block and/or in the area facing away from the process of the measuring mechanism.
Um sicherzustellen, dass eine Überlast begrenzt wird, bevor sie das drucksensitive Element erreicht, schlägt eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers vor, dass die Verbindungskapillaren und/oder die Hilfskapillaren derart ausgestaltet und/oder dimensioniert sind, dass ein über dem vorgegebenen kritischen Grenzdruck liegender Überdruck mittels des Überlastschutzes ausgeglichen ist, bevor der Überdruck an die Differenzdruckmesszelle übertragen wird. Um das drucksensitive Element zusätzlich vor Druckspitzen zu schützen, sind gemäß einer Ausgestaltung des Differenzdruckmessaufnehmers in die Verbindungsleitungen/Verbindungskapillare z.B. zwischen Messwerk und Wandlerkammer, Dynamikbremsen eingebaut. Bei den Dynamikbremsen handelt es sich um Strömungswiderstände, insbesondere um Sintermetalleinsätze. Die Dynamikbremsen können auch so ausgestaltet sein, dass sie zusätzlich die Aufgabe des Explosionsschutzes übernehmen. In order to ensure that an overload is limited before it reaches the pressure-sensitive element, an advantageous embodiment of the differential pressure sensor according to the invention proposes that the connecting capillaries and/or the auxiliary capillaries be designed and/or dimensioned in such a way that an overpressure that is above the specified critical limit pressure compensated by the overload protection before the overpressure is transmitted to the differential pressure measuring cell. In order to additionally protect the pressure-sensitive element from pressure peaks, dynamic brakes are built into the connecting lines/connecting capillaries, e.g. between the measuring mechanism and the converter chamber, according to one embodiment of the differential pressure sensor. The dynamic brakes are flow resistances, in particular sintered metal inserts. The dynamic brakes can also be designed in such a way that they also assume the task of explosion protection.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in der Wandlerkammer, bevorzugt in Verlängerung der Hilfskapillaren, Befüllungsbohrungen vorgesehen sind, die dazu dienen, die hydraulisch miteinander kommunizierenden Komponenten mit einer hydraulischen Übertragungsflüssigkeit zu befüllen. Jede Befüllungsbohrung wird nach dem Befüllen über ein Verschlusselement druckfest, gasdicht oder zumindest flüssigkeitsdicht verschlossen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Verschlusselement um eine Kugel, die in die Bohrung eingepresst und anschließend verstemmt wird. Auch ist es möglich, das Verschlusselement in der Bohrung zu verschweißen. Bevorzugt sind die Verschlusselemente möglichst nahe an der Differenzdruckmesszelle angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Befüllmenge an Übertragungsflüssigkeit in dem hydraulischen System reduziert ist. Sitzt das Verschlusselement weiter außen, so kann die benötigte Menge an Übertragungsflüssigkeit durch das Einbringen von Füllelementen, z.B. von Füllstäben, in die Befüllungsbohrungen reduziert werden. In addition, it is proposed that filling bores are provided in the converter chamber, preferably as an extension of the auxiliary capillaries, which are used to fill the components that hydraulically communicate with one another with a hydraulic transmission fluid. After filling, each filling hole is closed in a pressure-tight, gas-tight or at least liquid-tight manner via a closure element. For example, the closure element is a ball that is pressed into the bore and then caulked. It is also possible to weld the closure element in the bore. The closure elements are preferably arranged as close as possible to the differential pressure measuring cell. This has the advantage that the filling quantity of transmission fluid in the hydraulic system is reduced. If the closure element is located further out, the required amount of transmission fluid can be reduced by introducing filling elements, e.g. filling rods, into the filling bores.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Verbindungskapillaren derart ausgestaltet sind, dass sie die Wandlerkammer elektrisch von dem Messwerk isolieren. Bevorzugt erfolgt die elektrische Isolierung der Wandlerkammer vom Messwerk über Zusatzelemente. Diese können in den Verbindungskapillaren im Messwerk und/oder im Zwischenbereich und/oder in der Wandlerkammer, insbesondere im Übergang der Verbindungskapillaren zur Wandlerkammer, angeordnet sein. Bei einem isolierenden Zusatzelement kann es sich insbesondere einem Keramikisolierkörper oder eine isolierenden Einglasung handeln. Die Verbindung muss gasdicht ausgestaltet sein, entweder als Lötverbindung oder Einglasung. Wie gesagt, können die elektrischen Isolatoren in der Wandlerkammer und/oder im Messwerk und/oder zwischen Messwerk und Wandlerkammer vorgesehen sein. Insbesondere können die elektrischen Isolatoren auch als Zwischenstücke in die als Kapillarröhrchen ausgestalteten Verbindungskapillaren integriert sein. In addition, it is provided that the connecting capillaries are designed in such a way that they electrically insulate the converter chamber from the measuring unit. The electrical insulation of the converter chamber from the measuring mechanism is preferably carried out via additional elements. These can be arranged in the connecting capillaries in the measuring mechanism and/or in the intermediate area and/or in the converter chamber, in particular in the transition from the connecting capillaries to the converter chamber. With an additional insulating element, it can act in particular a ceramic insulating body or an insulating glazing. The connection must be gas-tight, either as a soldered connection or as a glazing. As stated, the electrical insulators can be provided in the converter chamber and/or in the measuring mechanism and/or between the measuring mechanism and the converter chamber. In particular, the electrical insulators can also be integrated as intermediate pieces in the connecting capillaries designed as capillary tubes.
Hierdurch ist es möglich, Erde und Masse zu trennen (Schaltungsnullpunkt; Ue = Bezugspunkt der elektrischen Versorgung = Masse) und folgende Vorteile für die Stromdurchführung zu erreichen: This makes it possible to separate earth and ground (circuit zero point; Ue = reference point of the electrical supply = ground) and to achieve the following advantages for the current feedthrough:
Guarding für besseres EMV (elektromagnetisches Verhalten); Guarding for better EMC (electromagnetic behavior);
Geringerer bzw. kein Fremdspannungseinfluss; Lower or no external voltage influence;
Möglichkeit einen kapazitiven Siliziumchip einzusetzen, bei dem das Guarding eine Voraussetzung ist, dass nur geringere Störkapazitäten auftreten; Possibility to use a capacitive silicon chip, in which the guarding is a prerequisite that only lower interfering capacitances occur;
Das bislang erforderliche isolierende Element z.B. ein Keramiksockel, ein Glassockel oder eine ausreichend isolierende Klebung in der Wandlerkammer kann entfallen; The previously required isolating element, e.g. a ceramic base, a glass base or a sufficiently isolating bond in the converter chamber can be omitted;
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdrucksensor wird das drucksensitive Element, üblicherweise ein Silizium- Chip, bevorzugt auf einen Silizium-Sockel aufgebracht. Nimmt man einen Silizium-Sockel anstelle des sonst üblichen Glassockels, so lässt sich ein günstigeres thermisches Verhalten (T-Hysterese) und ein geringerer statischer Druckfehler erreichen. Erklärung: Der E-Modul von Glas ist verschieden von dem E-Modul von Silizium. Bei Glas tritt eine größere Verformung und somit ein größerer Fehler infolge eines statischen Drucks auf als bei Silizium. Da Silizium jedoch kein Isolator ist, sondern eine gewisse Leitfähigkeit aufweist, sind für den sicheren elektrischen Betrieb Mindestisolationsstrecken erforderlich. Diese können z.B. durch in die Verbindungsleitungen eingesetzte keramische Isolierkörper und/oder entsprechend ausgestaltete Dynamikbremsen realisiert werden. In a preferred embodiment of the differential pressure sensor according to the invention, the pressure-sensitive element, usually a silicon chip, is preferably applied to a silicon base. If a silicon base is used instead of the usual glass base, a more favorable thermal behavior (T hysteresis) and a lower static pressure error can be achieved. Explanation: The modulus of elasticity of glass is different from the modulus of elasticity of silicon. Glass suffers from greater deformation and thus greater error due to static pressure than silicon. However, since silicon is not an insulator but has a certain conductivity, minimum insulation distances are required for safe electrical operation. These can be implemented, for example, by using ceramic insulating bodies in the connecting lines and/or appropriately designed dynamic brakes.
Der volle oder partielle Ex-Schutzverguss in der Wandlerkammer, der bislang bei Differenzdrucksensoren erforderlich war, kann entfallen. Bislang wurde der Verguss genutzt, um die Mindestabstände der stromführenden Elemente zum Massepotential möglichst gering halten zu können. Diese Abstandsreduzierung kann bei der Ausgestaltung der Erfindung entfallen, wo die Isolationselemente in den Verbindungskapillaren angeordnet sind. Zwecks Erzielung einer sicheren elektrischen Isolierung können die erforderlichen Mindestabstände um einiges kleiner ausfallen als beiden bislang bekannt gewordenen Lösungen. Auch lassen sich diese Mindestabstände ohne großen Aufwand erreichen. Weiterhin ist vorgesehen, dass die elektrische Verbindungspins bzw. The full or partial explosion protection potting in the converter chamber, which was previously required for differential pressure sensors, can be omitted. So far, encapsulation has been used in order to be able to keep the minimum distances between the current-carrying elements and the ground potential as small as possible. This reduction in distance can be omitted in the embodiment of the invention where the insulation elements are arranged in the connecting capillaries. In order to achieve reliable electrical insulation, the required minimum distances can turn out to be somewhat smaller than in the two solutions that have been known hitherto. These minimum distances can also be achieved without great effort. It is also provided that the electrical connection pins or
Verbindungsleitungen von dem elektrischen Wandler gasdicht durch einen der vom Prozess abgewandten Endbereiche der Wandlerkammer in Richtung einer Elektronikplatine geführt sind. Bevorzugt erfolgt dies über Glasdurchführungen. Da die Wandlerkammer elektrisch von dem Messwerk isoliert ist, können die Glasdurchführungs- PINs kleiner ausfallen und sind somit durchfester. Ziel ist insbesondere, eine Druckfestigkeit zu erreichen, die größer ist als 1280 bar. Kleinere PINs/Einglasungs- Elemente ermöglichen es darüber hinaus, dass auf gleichem Raum mehr PINs untergebracht werden können. Das bedeutet u.U. auch, dass weniger Ölvolumen benötigt wird. Connecting lines from the electrical converter are guided in a gas-tight manner through one of the end regions of the converter chamber facing away from the process in the direction of an electronic circuit board. This is preferably done via glass bushings. Because the transducer chamber is electrically isolated from the movement, the glass feedthrough PINs can be smaller and therefore have a higher throughput. The aim is in particular to achieve a pressure resistance that is greater than 1280 bar. In addition, smaller PINs/encapsulation elements allow more PINs to be accommodated in the same space. This may also mean that less oil volume is required.
Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, ist die Wandlerkammer so ausgestaltet, dass auf der Niederdruckseite (-) und der Hochdruckseite (+) gleiche Übertragungsflüssigkeits- bzw. Öl-Volumina vorhanden sind. Eine Angleichung der Ölvolumina auf der Hochdruck- und Niederdruckseite kann beispielweise dadurch erreicht werden, dass ein entsprechendes Zusatzvolumen durch eine Vergrößerung oder Verlängerung einer der Bohrungen geschaffen wird. In order to increase the measurement accuracy, the converter chamber is designed in such a way that the same transmission liquid or oil volumes are present on the low-pressure side (-) and the high-pressure side (+). The oil volumes on the high-pressure and low-pressure side can be equalized, for example, by creating a corresponding additional volume by enlarging or lengthening one of the bores.
Um den Einfluss des statischen Drucks auf die Messwerte des Differenzdruckmessaufnehmers zu erfassen und nachfolgend zu kompensieren, ist in der Wandlerkammer ein entsprechendes drucksensitives Element zur Messung des statischen Drucks vorgesehen. Um das Ölvolumen möglichst gering zu halten, sind das drucksensitive Element zur Messung des Differenzdrucks und das drucksensitive Element zur Messung des statischen Drucks gestapelt übereinander anageordnet. Hier kommt nun der Vorteil der zuvor genannten Verkleinerung der Einglasungen der PINs besonders zum Tragen: Da diese kleiner ausfallen, können die vier Zusatz-PINs, die die Messwerte des statischen Druckelements zur Verfügung stellen, in der Wandlerkammer untergebracht werden, ohne dass diese vergrößert werden müsste. Die Anordnung der PINs wird nachfolgend in der Figurenbeschreibung noch ausführlicher abgehandelt. In order to record and subsequently compensate for the influence of the static pressure on the measured values of the differential pressure sensor, a corresponding pressure-sensitive element for measuring the static pressure is provided in the converter chamber. In order to keep the oil volume as small as possible, the pressure-sensitive element for measuring the differential pressure and the pressure-sensitive element for measuring the static pressure are stacked one on top of the other. This is where the advantage of the previously mentioned reduction in the glazing of the PINs comes into play: Since these are smaller, the four additional PINs, which provide the measured values of the static pressure element, can be accommodated in the converter chamber without enlarging them would have to. The arrangement of the PINs is dealt with in more detail below in the description of the figures.
Möglich ist es jedoch auch, das drucksensitive Element zur Messung des Differenzdrucks und das drucksensitive Element zur Messung des statischen Drucks nebeneinander anzuordnen. However, it is also possible to arrange the pressure-sensitive element for measuring the differential pressure and the pressure-sensitive element for measuring the static pressure next to one another.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt: The invention is explained in more detail with reference to the following figures. It shows:
Fig. 1 : eine Darstellung, die den Aufbau eines erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmers schematisch skizziert, 1: an illustration that schematically outlines the structure of a differential pressure sensor according to the invention,
Fig. 2a: eine Skizze des Verlaufs der Verbindungs- und Hilfsverbindungskapillaren bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdrucksaufnehmers, Fig. 2b: die in Fig. 2a gezeigte Ausgestaltung im Überdruck- bzw. Überlastfall, 2a: a sketch of the course of the connection and auxiliary connection capillaries in an embodiment of the differential pressure sensor according to the invention, Fig. 2b: the configuration shown in Fig. 2a in the event of excess pressure or overload,
Fig. 2c: eine weitere Darstellung der in Fig. 2b gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers, Fig. 2c: a further illustration of the embodiment of the differential pressure sensor according to the invention shown in Fig. 2b,
Fig. 2d: eine realistischere Darstellung der Auslenkung der Membranen im Fall eines einseitig auftretenden Überdrucks, Fig. 2d: a more realistic representation of the deflection of the membranes in the case of an overpressure occurring on one side,
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers, 3: a perspective view of an embodiment of the differential pressure sensor according to the invention,
Fig 3a: einen Längsschnitt im Bereich der beiden vorderen Hilfskapillaren, Fig 3b: einen Längsschnitt im Bereich der beiden Verbindungskapillaren, Fig. 3a: a longitudinal section in the area of the two front auxiliary capillaries, Fig. 3b: a longitudinal section in the area of the two connecting capillaries,
Fig 3b: einen Längsschnitt im Bereich der beiden hinteren Hilfskapillaren, 3b: a longitudinal section in the area of the two rear auxiliary capillaries,
Fig. 4: eine perspektivische Darstellung der Stromdurchführung mit Explosionsdarstellung der Wandlerkammer, 4: a perspective view of the power feedthrough with an exploded view of the converter chamber,
Fig. 5: unterschiedliche Darstellungen vorteilhafter Varianten, wie die elektrische Isolierung zwischen Messwerk und Wandlerkammer erreicht wird, Fig. 5: Different representations of advantageous variants of how the electrical insulation between the measuring mechanism and the converter chamber is achieved,
Fig. 6: unterschiedliche Ansichten und Schnitte durch eine Wandlerkammer mit einer Einheit zur Kompensation des statischen Drucks, Fig. 6: different views and sections through a converter chamber with a unit for compensating for the static pressure,
Fig. 7: die Schaltung der elektrischen Anschlüsse von Differenzdruckmesszelle und statischer Druckmesszelle, und Fig. 7: the circuit of the electrical connections of the differential pressure measuring cell and the static pressure measuring cell, and
Fig. 8: einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Differenzdruckmesssaufnehmer, und Fig. 8: a longitudinal section through a differential pressure sensor shown schematically, and
Fig. 9: eine Draufsicht auf einen Füllkörper, bei dem die Druckmesszelle und die Druckmesszelle für den statischen Druck in einer Ebene angeordnet sind. 9: a plan view of a packing in which the pressure measuring cell and the pressure measuring cell for the static pressure are arranged in one plane.
In Fig. 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmers 1 skizziert. Der Differenzdruckmessaufnehmer 1 setzt sich zusammen aus einem Messwerk 2 mit einem koplanaren Doppelmembransystem 4a, 4b und einer Wandlerkammer 3. Die Wandlerkammer 3 ist im Gehäuseadapter 22 angeordnet, das Messwerk 2 ist in den Prozessanschluss 21 integriert. Gehäuseadapter 22 und Prozessanschluss 21 sind über eine Fügung 20 druckdicht und gasdicht, zumindest aber flüssigkeitsdicht miteinander verbunden. In Fig. 1 the structure of a differential pressure sensor 1 according to the invention is outlined. The differential pressure sensor 1 consists of a measuring mechanism 2 with a coplanar double diaphragm system 4a, 4b and a converter chamber 3. The converter chamber 3 is arranged in the housing adapter 22, and the measuring mechanism 2 is integrated into the process connection 21. Housing adapter 22 and process connection 21 are above a joint 20 is connected to one another in a pressure-tight and gas-tight manner, but at least in a liquid-tight manner.
In der Wandlerkammer ist die Differenzdruckmesszelle 12 mit einem drucksensitiven Element 13, üblicherweise einem Siliziumchip, angeordnet. Die Differenzdruckmesszelle 12 wandelt die von den Prozessmembranen bzw. den Trennmembranen 5a, 5b hydraulisch übertragenen Drücke p1 , p2 in ein elektrisches Differenzdrucksignal und generiert einen entsprechenden Messwert. Messwerk 2 und Wandlerkammer 3 sind durch einen Zwischenbereich 19 voneinander abgesetzt. Im Zwischenbereich kann ggf. ein Zwischenmodul 19 angeordnet sein. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Im Zwischenbereich 19 verlaufen die Verbindungskapillaren 10a, 10b und die Hilfskapillaren 11 a, 1 1 b, 1 1 c, 1 1 d im Wesentlichen parallel zueinander und zur Längsachse des Differenzdruckmessaufnehmers 1. Die Kapillaren können als Kapillarbohrungen und/oder als Kapillarröhrchen ausgestaltet sein. Die dem Überdruckschutz dienenden hydraulischen Kopplungen / Kreuzungen der Hilfskapillaren 11 a, 1 1 b, 1 1 c, 1 1 d sind in der Wandlerkammer 3 realisiert. Verbindungskapillaren und Hilfskapillaren sind in Fig. 1 nur skizzenhaft angedeutet und daher auch nicht mit Bezugszeichen versehen. The differential pressure measuring cell 12 with a pressure-sensitive element 13, usually a silicon chip, is arranged in the converter chamber. The differential pressure measuring cell 12 converts the pressures p1, p2 hydraulically transmitted by the process diaphragms or the separating diaphragms 5a, 5b into an electrical differential pressure signal and generates a corresponding measured value. Measuring mechanism 2 and converter chamber 3 are separated from one another by an intermediate area 19 . If necessary, an intermediate module 19 can be arranged in the intermediate area. However, this is not required. In the intermediate region 19, the connecting capillaries 10a, 10b and the auxiliary capillaries 11a, 11b, 11c, 11d run essentially parallel to one another and to the longitudinal axis of the differential pressure sensor 1. The capillaries can be designed as capillary bores and/or capillary tubes. The hydraulic couplings/crossings of the auxiliary capillaries 11a, 11b, 11c, 11d, which serve to protect against overpressure, are implemented in the converter chamber 3. Connecting capillaries and auxiliary capillaries are only sketchily indicated in FIG. 1 and are therefore not provided with reference numbers.
Die Figuren Fig. 2a, Fig. 2b und Fig. 2c zeigen Skizzen des Verlaufs der Verbindungskapillaren 10a, 10b und der Hilfskapillaren 1 1 a, 11 b, 1 1 c, 1 1d bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdrucksaufnehmers 1 zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken p1 , p2. An oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Messwerks 2 ist ein koplanares Doppelmembransystem mit zwei Doppelmembranen 4a, 4b vorgesehen. In der Wandlerkammer 3 befindet sich die Differenzdruckmesszelle 12 mit dem drucksensitiven Element 13. Figures Fig. 2a, Fig. 2b and Fig. 2c show sketches of the course of the connecting capillaries 10a, 10b and the auxiliary capillaries 11a, 11b, 11c, 11d in an embodiment of the differential pressure sensor 1 according to the invention for determining the differential pressure of two pressures p1 , p2. A coplanar double membrane system with two double membranes 4a, 4b is provided on or in an end region of the measuring unit 2 facing the process. The differential pressure measuring cell 12 with the pressure-sensitive element 13 is located in the converter chamber 3.
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. Each of the two double diaphragms 4a, 4b is composed of a separating diaphragm 5a, 5b and an overload diaphragm 6a, 6b arranged behind the separating diaphragm 5a, 5b in the direction of the usual pressure effect. A first pressure chamber 7a is formed between the first separating membrane 5a and the first overload membrane 6a, and a first additional pressure chamber 8a is formed between the first overload membrane 6a and the base body 9.
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 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. A second pressure chamber 7b is formed between the second separating membrane 5b and the second overload membrane 6b, and a second additional pressure chamber 8b is formed between the second overload membrane 6b and the base body 9. The overload diaphragms 6a, 6b are preferably prestressed in such a way that they lie against the base body 9 of whatever shape during normal measurement operation and only lift off from the base body 9 when a predetermined critical limit pressure is exceeded. If the critical limit pressure is exceeded, there is a risk that the membrane of the pressure-sensitive element 13 is destroyed and the differential pressure sensor 1 is inoperable.
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 11 a 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 11d und die zweite Hilfskapillare 11 b mit der dritten Hilfskapillare 11c verbunden, wobei die Verbindungsstellen bzw. Kreuzungen erfindungsgemäß in der Wandlerkammer 3 angeordnet sind. The first additional pressure chamber 8a is assigned a first connecting capillary 10a and the second additional pressure chamber 8b is assigned a second connecting capillary 10b. The pressure is transmitted hydraulically to the differential pressure cell 12 in the converter chamber 3 via the two connecting capillaries 10a, 10b. To protect the pressure-sensitive element 13 from overpressure on one side, a first auxiliary capillary 11a is assigned to the first additional pressure chamber 8a and a second auxiliary capillary 11b to the second additional pressure chamber 8b. A third auxiliary capillary 11c is associated with the first pressure chamber 7a and a fourth auxiliary capillary 11d is associated with the second pressure chamber 7b. For hydraulic coupling, the first auxiliary capillary 11a is connected to the fourth auxiliary capillary 11d and the second auxiliary capillary 11b is connected to the third auxiliary capillary 11c, with the connection points or crossings being arranged in the converter chamber 3 according to the invention.
Im normalen Messbetrieb wird der Druck p1 über die Trennmembrane 5a, die Hilfskapillare 11c, die Hilfskapillare 11b und die Verbindungskapillare 10b zur Minusseite des drucksensitiven Elements 13 übertragen. Der Druck p2 wird über die Trennmembrane 5b, die Hilfskapillare 11d, die Hilfskapillare 11a und die Verbindungskapillare 10a zur Plusseite des drucksensitiven Elements 13 übertragen. Liegen die Überlastmembranen 6a, 6b formschlüssig bzw. kraftschlüssig und im Wesentlichen vollflächig an dem Grundkörper 9 des Messwerks 2 an, ist gegebenenfalls ein hydraulischer Kanal in den Auflageflächen der Überlastmembranen 6a, 6b oder in den beiden Membranbetten eingebracht. In normal measurement operation, the pressure p1 is transmitted to the minus side of the pressure-sensitive element 13 via the separating membrane 5a, the auxiliary capillary 11c, the auxiliary capillary 11b and the connecting capillary 10b. The pressure p2 is transmitted to the plus side of the pressure-sensitive element 13 via the separating membrane 5b, the auxiliary capillary 11d, the auxiliary capillary 11a and the connecting capillary 10a. If the overload membranes 6a, 6b are positively or non-positively and substantially in full contact with the base body 9 of the measuring mechanism 2, a hydraulic channel may be introduced in the contact surfaces of the overload membranes 6a, 6b or in the two membrane beds.
In Fig. 2b ist anhand von Pfeilen 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. 2b uses arrows to show how the overpressure PeÜL is transmitted in the capillary system in the event of an overload or an overpressure. In the case shown, an overpressure PeÜL occurs on the high-pressure side at the separating diaphragm 5b. If a one-sided overpressure PeÜL occurs on one of the membranes of the pressure-sensitive element 13, there would be a risk that the pressure-sensitive element 13, which is usually a silicon chip, would be destroyed. According to the invention, this danger is averted in that the overpressure protection is activated before the overpressure PeÜL reaches the pressure-sensitive element 13 .
In Fig. 2c ist realistischer dargestellt, wie der Überdruckschutz arbeitet. Noch besser ist die Wirkungsweise in der Fig. 2d ersichtlich. 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 11d 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. In Fig. 2c is shown more realistically how the overpressure protection works. The mode of operation can be seen even better in FIG. 2d. The overpressure PeÜL applied to the separating diaphragm 5b is transmitted from the pressure chamber 7b via the additional diaphragm 6b to the additional pressure chamber 8b and finally brings the separating diaphragm 5b to rest on the overload diaphragm 6b already attached to the base body 9 of the measuring unit 2. Any transmission fluid still present in the additional pressure chamber 8b is pressed out. Subsequently, no more transfer liquid 16 can then be displaced; the one-sided overpressure PeÜL is not transferred to the minus side (-) of the pressure-sensitive element 13 . Furthermore, the excess pressure PeÜL is conducted in the bypass via the separating membrane 5b, the pressure chamber 7b, the auxiliary capillary 11d and the auxiliary capillary 11a to the additional pressure chamber 8a and from there to the overload membrane 6a. The prestressed overload membrane 6a is lifted from its bed in the base body 9 and transmits the excess pressure PeÜL to the pressure chamber 7a and the separating membrane 5a. As a result of the deflection of the overload diaphragm 6a and the separating diaphragm 5a, the hydraulic transmission fluid 16 pressed out of the high-pressure side can be accommodated in the pressure chamber 7a and the additional pressure chamber 8a.
Erfindungsgemäß 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 Trennmembrane 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. According to the invention, so much transfer liquid 16 is transferred from the high-pressure side of the double-diaphragm system 4b to the low-pressure side of the double-diaphragm system 4a until no more transfer liquid 16 can be displaced on the high-pressure side, since the separating diaphragm 5b rests on the overload diaphragm 6b supported on the base body of the measuring unit 2. The maximum pressure applied to the plus side (+) of the pressure-sensitive element 15 can be defined or dimensioned via the restoring force of the overload membrane 6a, 6b (spring in the deflected state). This effectively counteracts the destruction of the pressure-sensitive element 13, usually a silicon chip.
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 11 a, 11b, 11c, 11 d geeignet in Länge und Durchmesser dimensioniert, so dass die Funktion des Überlastschutzes sicher greifen kann. In order to ensure that the excess pressure PeÜL first deflects the overload membrane 6a before it reaches the membrane of the pressure-sensitive element 13, the hydraulic paths are routed in series in the solution according to the invention. The pressure-sensitive chip 13 is located at the end of the series circuit. This is supported or ensured by appropriately adapted capillary geometries, which fulfill a braking function in the direction of the pressure-sensitive chip. In addition or as an alternative, dynamic brakes 18 can also be provided upstream of the pressure-sensitive element 13 . In particular, the connecting capillaries 10a, 10b and the auxiliary capillaries 11a, 11b, 11c, 11d are suitably dimensioned in terms of length and diameter, so that the function of overload protection can take effect reliably.
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. According to a further development of the differential pressure measuring sensor 1 according to the invention, it is considered advantageous if so-called dynamic brakes 18 are additionally or alternatively used in the connecting capillaries 10a, 10b. These delay the transmission of the pressure, in particular an overpressure PeÜL, and protect the pressure-sensitive element 13 in particular from pressures occurring in the process pressure peaks. The dynamic brakes 18 can be sintered metal inserts. When using the differential pressure sensor 1 in the explosion-proof area, the dynamic brakes are made of a non-conductive material. In this case, the dynamic brakes 18 then fulfill a dual function: delayed transmission of the pressure and explosion protection according to a required type of explosion protection.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers. In Fig 3a ist ein Längsschnitt im Bereich der beiden vorderen Hilfskapillaren zusehen. Die Figuren Fig. 3b und Fig. 3c zeigen Längsschnitte im Bereich der beiden Verbindungskapillaren bzw. im Bereich der beiden hinteren Hilfskapillaren. 3 shows a perspective view of an embodiment of the differential pressure sensor according to the invention. FIG. 3a shows a longitudinal section in the area of the two front auxiliary capillaries. FIGS. 3b and 3c show longitudinal sections in the area of the two connecting capillaries and in the area of the two rear auxiliary capillaries.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Wandlerkammer 3 mit den beiden Verbindungskapillaren 10a, 10b und den vier Hilfskapillaren 11a, 11b, 11c, 11d. Über die Verbindungskapillaren 10a, 10b werden im normalen Messbetrieb die an den Trennmembranen 5a, 5b anliegenden Drücke p1 , p2 hydraulisch zum drucksensitiven Element 15 übertragen. Der Druck p1 liegt an der Plusseite (+), der Druck p2 an der Minusseite (-) des drucksensitiven Elements 13 an. Bei dieser Ausgestaltung sind in der Wandlerkammer 3 sechs vertikale (also parallel zur Längsachse des Differenzdruckmessaufnehmers 1) Kapillarbohrungen und zwei horizontale Kapillarbohrung erforderlich. Eventuell kann es auch sinnvoll sein, zwei Befüll- und Verschlusszugänge zu haben, um die Befüllung leichter durchführen zu können. Zu beachten ist, dass die Dynamikbremsen 18 das Befüllen erschweren bzw. die Befüllzeiten verlängern können. 4 shows a schematic representation of the converter chamber 3 with the two connecting capillaries 10a, 10b and the four auxiliary capillaries 11a, 11b, 11c, 11d. During normal measurement operation, the pressures p1, p2 applied to the separating membranes 5a, 5b are transmitted hydraulically to the pressure-sensitive element 15 via the connecting capillaries 10a, 10b. The pressure p1 is on the plus side (+), the pressure p2 on the minus side (-) of the pressure-sensitive element 13. In this configuration, six vertical capillary bores (that is, parallel to the longitudinal axis of the differential pressure sensor 1 ) and two horizontal capillary bores are required in the converter chamber 3 . It may also make sense to have two filling and closure accesses to make filling easier. It should be noted that the dynamic brakes 18 make filling more difficult or can lengthen the filling times.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Stromdurchführung 23 und eine Explosionsdarstellung einer würfelförmigen Ausgestaltung der Differenzdruckmesszelle 12. Ein isolierender Sockel (z.B. ein Keramiksockel) 31 ist mit der Bodenfläche einer Ausnehmung in der Wandlerkammer 3 über einen geeigneten Kleber 30 verbunden. Mittels eines Klebers 32 ist die Druckmesszelle 12, die bevorzugt als drucksensitives Element 13 einen Siliziumchip aufweist, mit dem Keramiksockel 31 verbunden. Zwecks Minimierung des benötigten Ölvolumens bzw. des Volumens der Übertragungsflüssigkeit 21 ist ein Füllkörper 33 vorgesehen, der die Druckmesszelle 12 im Seitenbereich möglichst eng umschließt. Der Füllkörper 33 wird mit einem Deckel 34 verschlossen. Nach außen ist die Wandlerkammer 3 mit einer Verschlusskappe 34 für die Stromdurchführung 23 verschlossen. Die Isolation des Siliziumchips 13 erfolgt über den Isolationssockel 31 (z.B. einen Keramiksockel oder Glassockel), der beispielsweise aus Exschutzgründen eine Dicke d> 0,5mm hat. Weiterhin übernimmt die Isolation des Siliziumchips 13 und dessen Bondverbindungen 24 der Füllkörper 33 mit Deckel 34, der z.B. aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt ist. Unterhalb sind die als Kapillarröhrchen ausgestalteten Verbindungskapillaren 10a, 10b und die Hilfskapillaren 11a, 11b, 11c, 11 d gezeigt. 4 shows a perspective view of the power feedthrough 23 and an exploded view of a cube-shaped configuration of the differential pressure measuring cell 12. An insulating base (e.g. a ceramic base) 31 is connected to the bottom surface of a recess in the converter chamber 3 using a suitable adhesive 30. The pressure measuring cell 12 , which preferably has a silicon chip as the pressure-sensitive element 13 , is connected to the ceramic base 31 by means of an adhesive 32 . For the purpose of minimizing the required volume of oil or the volume of the transmission liquid 21, a filling body 33 is provided, which encloses the pressure measuring cell 12 as closely as possible in the side area. The filling body 33 is closed with a cover 34 . The converter chamber 3 is closed to the outside with a sealing cap 34 for the current feedthrough 23 . The silicon chip 13 is insulated via the insulation base 31 (for example a ceramic base or glass base), which has a thickness d>0.5 mm for reasons of explosion protection, for example. Furthermore, the insulation of the silicon chip 13 and its bonds 24 takes over the packing 33 with cover 34, the eg is made of a suitable plastic. The connecting capillaries 10a, 10b designed as capillary tubes and the auxiliary capillaries 11a, 11b, 11c, 11d are shown below.
Fig. 5 zeigt unterschiedliche Darstellungen vorteilhafter arianten, wie die elektrische Isolierung zwischen Messwerk 2 und Wandlerkammer 3 über in oder an die Kapillarröhrchen 17 adaptierte Isolationselemente 25, bevorzugt Isolationsröhrchen 25, realisiert werden kann. Bei diesen Ausgestaltungen kann übrigens auf den zuvor beschriebenen eingeklebten Keramiksockel 31 in der Wandlerkammer 3 verzichtet werden. Die elektrische Isolation zwischen Messwerk 2 und Wandlerkammer 3 erfolgt im Bereich der Kapillarröhrchen zwischen den entsprechenden Verbindungskapillaren 10a, 10b oder am Übergang der Kapillarröhrchen zum Messwerk 2 oder zur Wandlerkammer 3. 5 shows different representations of advantageous variants of how the electrical insulation between the measuring mechanism 2 and the converter chamber 3 can be realized via insulation elements 25, preferably insulation tubes 25, adapted in or on the capillary tubes 17. Incidentally, in these configurations, the ceramic base 31 glued in place in the converter chamber 3, as described above, can be dispensed with. The electrical insulation between measuring mechanism 2 and converter chamber 3 takes place in the area of the capillary tubes between the corresponding connecting capillaries 10a, 10b or at the transition of the capillary tubes to measuring mechanism 2 or to converter chamber 3.
Wie in der linken Darstellung Fig. 5 zu sehen ist, können die elektrisch isolierenden Keramikröhrchen 25 in der Wandlerkammer 3 (Fig. 5a), im Zwischenbereich zwischen Wandlerkammer 3 und Messwerk 2 (Fig. 5c) oder im Messwerk 2 (Fig. 5b) ausgeführt sein. Bevorzugt wird durch die Isolation eine Potentialtrennung zur Erde bzw. der internen Masse erreicht. Dies ist erforderlich für die Sicherheitsstufe Ex ia und die elektrische Sicherheit. Die Alternative, dass die Ex-Trennung auch durch entsprechende Ausgestaltung der Dynamikbremsen 18 erreicht werden kann, wurde ja zuvor bereits erwähnt. Der erfindungsgemäße Differenzdruckmessaufnehmer i kann auch im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden. Hierzu muss er den Sicherheitsanforderungen ex d genügen, wozu weitere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind. As can be seen in the illustration on the left in Fig. 5, the electrically insulating ceramic tubes 25 can be placed in the converter chamber 3 (Fig. 5a), in the intermediate area between the converter chamber 3 and the measuring unit 2 (Fig. 5c) or in the measuring unit 2 (Fig. 5b) be executed. The insulation preferably achieves potential isolation from ground or the internal ground. This is required for Ex ia safety level and electrical safety. The alternative that the Ex separation can also be achieved by appropriate design of the dynamic brakes 18 has already been mentioned above. The differential pressure sensor i according to the invention can also be used in potentially explosive areas. To do this, it must meet the ex d safety requirements, for which additional safety measures are required.
Fig. 6 zeigt eine Wandlerkammer 3 oder deren Komponenten und unterschiedliche Schnitte durch die Wandlerkammer 3 oder deren Komponenten. Bei dieser Ausgestaltung ist auch eine Messzelle 27 zur Bestimmung des statischen Drucks vorgesehen. In Fig. 6a ist die Stromdurchführung 23 mit einer vorteilhaften Anordnung der Anschluss-Pins 26 für die Differenzdruckmesszelle 14 mit dem drucksensitiven Element 15 und der darüber angeordneten Messzelle 27 zur Bestimmung des statischen Drucks dargestellt. Die PINs 26 sind bevorzugt symmetrisch im Randbereich der beiden bevorzugt übereinander gestapelt angeordneten Druckmesszellen 14, 27 zu finden. Es kann jedoch auch durchaus von Vorteil sein, mindestens einen PIN asymmetrisch zu positionieren, um im späteren Prozess die Weiterverarbeitung, z.B. das Anlöten der Platine sicher zu machen (Poka-Yoke- Prinzip). Entweder enden die PINs 26 alle in einer Ebene oder in parallelen Ebenen. Zwei Pins 1.1 , 1.2 der acht Pins 26 (Fig. 7c) können ohne Isolierung z. B. gelötet sein, da sie auf Masse/Gehäusepotential liegen. Die PINS 2 und 3 könnten elektrisch zusammen, also in einem gemeinsamen PIN, auf Potenzial gelegt werden (Fig. 7b). Die elektrische Isolation erfolgt dann bevorzugt über eine Einglasung. Wenn die Masse-PINS 1.1 , 1.2, die den PI Ns 1 , 8 entsprechen, und die PINS 2, 3 für die Spannungsversorgung zusammengefasst sind, liegen die beiden Brücken parallel an der Spannungsversorgung Gezeigt ist diese Schaltung in Fig 7c 6 shows a converter chamber 3 or its components and different sections through the converter chamber 3 or its components. In this embodiment, a measuring cell 27 is also provided for determining the static pressure. In Fig. 6a, the power feedthrough 23 is shown with an advantageous arrangement of the connection pins 26 for the differential pressure measuring cell 14 with the pressure-sensitive element 15 and the measuring cell 27 arranged above it for determining the static pressure. The PINs 26 are preferably found symmetrically in the edge area of the two pressure measuring cells 14, 27, which are preferably arranged stacked one on top of the other. However, it can also be an advantage to position at least one PIN asymmetrically in order to make subsequent processing, for example soldering on the circuit board, safer later in the process (poka-yoke principle). Either the PINs 26 all end in one plane or in parallel planes. Two pins 1.1, 1.2 of the eight pins 26 (FIG. 7c) can be connected without insulation, e.g. B. soldered, since they are on ground / housing potential. The PINS 2 and 3 could be electrically connected together, ie in a common PIN, to potential (FIG. 7b). The electrical insulation then preferably takes place via a glazing. If the ground PINS 1.1, 1.2, which correspond to the PINS 1, 8, and the PINS 2, 3 for the voltage supply are combined, the two bridges are connected in parallel to the voltage supply. This circuit is shown in FIG. 7c
Um die Anforderungen der elektrischen Sicherheit und für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich zu erfüllen, sind alle PINs 25 so angeordnet bzw. beabstandet, dass eine ausreichende Spannungsfestigkeit sowohl von PIN 26 zu PIN 26 als auch von PIN 26 zum Gehäuse/Masse der Wandlerkammer 3 vorhanden ist Da das Ölvolumen umso geringer ist, je geringer der Innenraum der Wandlerkammer 3 dimensioniert ist, hat der Innenraum bevorzugt einen Durchmesser von < 10, insbesondere von <8mm. In order to meet the requirements of electrical safety and for use in hazardous areas, all PINs 25 are arranged or spaced such that there is sufficient dielectric strength both from PIN 26 to PIN 26 and from PIN 26 to the housing/ground of the converter chamber 3 Since the oil volume is all the smaller, the smaller the interior space of the converter chamber 3 is dimensioned, the interior space preferably has a diameter of <10 mm, in particular <8 mm.
Fig. 6b zeigt einen Längsschnitt durch die übereinander gestapelten Druckmesszellen 12, 27. Insbesondere ist die Druckmesszelle 27 eine Absolutdruckmesszelle. Die PINS 26 sind isoliert voneinander durch die Stromdurchführung 30 geführt. Die Stromdurchführung 23 ist druckfest und gas- bzw. flüssigkeitsfest ausgestaltet. Die PINs 26 sind entweder eingelötet oder eingeglast. Alternativ sind sie eingepresst oder impulsgeschweißt. Nur die Masse-PINS sind ohne Isolierung im Gehäuse angeordnet, alle anderen müssen isoliert sein. Dies ist dann möglich, wenn das Gehäuse isoliert über die Kapillaren am Messwerk angebunden ist. Ansonsten müssen alle PINs (auch die Masse-PINS) elektrisch isoliert sein. 6b shows a longitudinal section through the pressure measuring cells 12, 27 stacked one on top of the other. In particular, the pressure measuring cell 27 is an absolute pressure measuring cell. The PINS 26 are routed through the electrical feedthrough 30 so that they are isolated from one another. The power feedthrough 23 is designed to be pressure-resistant and gas- or liquid-resistant. The PINs 26 are either soldered or glazed. Alternatively they are pressed in or impulse welded. Only the ground PINS are arranged in the housing without insulation, all others must be insulated. This is possible if the housing is isolated and connected to the measuring unit via the capillaries. Otherwise, all PINs (including the ground PINS) must be electrically isolated.
Zwecks Minimierung des benötigten Ölvolumens, ist die Differenzdruckmesszelle 12 mit den Bonddrähten 24 möglichst eng in den Füllkörper 33 und die Füllkörperkappe 37 eingebettet. Die Füllkörperkappe 37 weist eine Ausnehmung zur Aufnahme des Chips/der Druckmesszelle 27 für den statischen Druck auf. Auf eine Isolierfolie 29 folgt die Verschlusskappe 35. Fig. 6c zeigt einen Querschnitt im Bereich der Differenzdruckmesszelle 12, während Fig 6d einen Schnitt im Bereich des Ghips 27 zur Messung des statischen Drucks zeigt. In order to minimize the oil volume required, the differential pressure measuring cell 12 with the bonding wires 24 is embedded as closely as possible in the filling body 33 and the filling body cap 37 . The packing cap 37 has a recess for receiving the chip/static pressure cell 27 . The sealing cap 35 follows an insulating film 29. FIG. 6c shows a cross section in the area of the differential pressure measuring cell 12, while FIG. 6d shows a section in the area of the ghip 27 for measuring the static pressure.
In den Figuren Fig. 7a, Fig. 7b und Fig. 7c sind die Schaltungen zu den bereits zuvor erwähnten Anordnungen der PINs 26 gezeigt. Über zwei Widerstandsbrücken werden der Differenzdruck (1.2) und der statische Druck (1.1) gemessen. Die Messwerte werden einer Elektronikplatine 36 zur Weiterverarbeitung zugeleitet. Fig. 7a zeigt das prinzipielle Anschlussbild der beiden Si-Chips 15, 27. Um die Schaltung komplett unabhängig betreiben zu können, sind acht PINs 26 erforderlich; minimal sind sechs PINs 26 (Fig. 7b) erforderlich. Fig. 7c zeigt eine Schaltung mit 7 PINs 26. Diese Zwischenlösung hat eine getrennte Plus-Versorgung, aber eine gemeinsame Masse. Der Vorteil, den die Nutzung einer geringeren Zahl von PINs 26 bringt, liegt klar darin, dass Platz eingespart werden kann. Die PINs 26 für den Masseanschluss können auch als direkte Verbindung zwischen dem entsprechenden PIN 26 bzw. den entsprechenden PINs 26 und dem leitfähigen Gehäuse (Metallgehäuse) ausgeführt sein. Die Verbindung kann über Einlöten, Einpressen oder Schweißen realisiert werden. The circuits for the previously mentioned arrangements of the PINs 26 are shown in FIGS. 7a, 7b and 7c. The differential pressure (1.2) and the static pressure (1.1) are measured via two resistance bridges. The measured values are sent to an electronic circuit board 36 for further processing. 7a shows the basic connection diagram of the two Si chips 15, 27. In order to be able to operate the circuit completely independently, eight PINs 26 are required; a minimum of six PINs 26 (FIG. 7b) are required. 7c shows a circuit with 7 PINs 26. This intermediate solution has a separate plus supply but a common ground. The benefit of using a smaller number of PINs 26, it is clear that space can be saved. The PINs 26 for the ground connection can also be implemented as a direct connection between the corresponding PIN 26 or the corresponding PINs 26 and the conductive housing (metal housing). The connection can be made by soldering, pressing in or welding.
Nachfolgend ist die Funktion der einzelnen in Fig. 7 gezeigten PINs 26 aufgeführt: (2), (3): PINs 26 für den Anschluss der Versorgungsspannung, The function of the individual PINs 26 shown in Fig. 7 is listed below: (2), (3): PINs 26 for connecting the supply voltage,
(4), (5): PINs 26 für das Brückenausgangssignal der statischen Druckmesszelle 27, (6), (7): PINs 26 für das Brückenausgangssignal der Differenzdruckmesszelle 14, 1 = (1.1): Versorgungsspannungs-Minusanschluss (Masse), (4), (5): PINs 26 for the bridge output signal of the static pressure measuring cell 27, (6), (7): PINs 26 for the bridge output signal of the differential pressure measuring cell 14, 1 = (1.1): supply voltage minus connection (ground),
8 = (1.2): Versorgungsspannungs-Minusanschluss (Masse). 8 = (1.2): supply voltage minus connection (ground).
Wie bereits zuvor beschrieben, kann für die Masseanschluss auch ein gemeinsamer PIN 26 verwendet werden. As already described above, a common PIN 26 can also be used for the ground connection.
Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Differenzdruckmesssaufnehmer 1. Weiterhin sind in der Fig. 8 die unterschiedlichen Zonen A-G aufgelistet, denen der Differenzdruckmessaufnehmer 1 ausgesetzt ist. Da die Zonen in der Figur namentlich aufgeführt sind, wird an dieser Stelle auf eine Wiederholung verzichtet. Die eingekreisten Zahlen dokumentieren schematisch Komponenten, die den Prinzipaufbau des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers 1 kennzeichnen: FIG. 8 shows a longitudinal section through a differential pressure measuring sensor 1 shown schematically. Furthermore, the different zones AG to which the differential pressure measuring sensor 1 is exposed are listed in FIG. Since the zones are listed by name in the figure, they will not be repeated at this point. The encircled numbers schematically document components that characterize the basic structure of the differential pressure sensor 1 according to the invention:
© Innenvolumen, das ev. mit einem Verguss ausgefüllt ist © Inner volume that may be filled with a potting
@ Schweißung zwischen Gehäuseadapter 22 und Messwerk 2 @ Welding between housing adapter 22 and measuring mechanism 2
@ Druckzuführung Wandlerkammer 3 - Messwerk 2 @ Pressure supply converter chamber 3 - measuring mechanism 2
@ Druckzuführung zur Wandlerkammer 3 @ Pressure feed to converter chamber 3
@ Stromdurchführung 23 mit PIN/Einglasung @ Power bushing 23 with PIN/glazing
@ Ölverschluss 15 @ Oil cap 15
(8) Trennung zwischen Gehäuse und Sensorrückraum (8) Separation between the housing and the rear of the sensor
® Exd-Gewinde Gehäuse-Sensor, z.B. über ein Second Containment und/oder einen Verguss ® Exd thread housing sensor, e.g. via a second containment and/or encapsulation
® Verschlusskappe 35 Stromdurchführung 23 ( GDF) ® sealing cap 35 power feedthrough 23 (GDF)
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf einen Füllkörper 33, bei dem die Druckmesszelle 12 und die Druckmesszelle 27 für den statischen Druck in einer Ebene angeordnet sind. Die Abstände zwischen den Pins - zu sehen sind in der Fig. 9 nur die Ausnehmungen 38 für die Pins von der Stromdurchführung - sind so gewählt, dass eine galvanische Trennung sichergestellt ist. 9 shows a plan view of a packing 33 in which the pressure measuring cell 12 and the pressure measuring cell 27 for the static pressure are arranged in one plane. The distances between the pins - can be seen in FIG. 9 only the recesses 38 for the pins from the current bushing - are selected in such a way that galvanic isolation is ensured.
Bezugszeichenliste reference list
1 Differenzdruckmessaufnehmer 1 differential pressure sensor
2 Messwerk 2 measuring mechanism
3 Wandlerkammer 3 converter chamber
4 Doppelmembransystem 4 double membrane system
4a, 4b erste Doppelmembrane, zweite Doppelmembrane4a, 4b first double membrane, second double membrane
5a, 5b erste Trennmembrane, zweite Trennmembrane 5a, 5b first separating membrane, second separating membrane
6a, 6b erste Überlastmembrane, zweite Überlastmembrane6a, 6b first overload diaphragm, second overload diaphragm
7a, 7b erste Druckkammer, zweite Druckkammer 7a, 7b first pressure chamber, second pressure chamber
8a, 8b erste Zusatzdruckkammer, zweite Zusatzdruckkammer8a, 8b first additional pressure chamber, second additional pressure chamber
9 Grundkörper 9 basic bodies
10a, 10b erste Verbindungskapillare, zweite Verbindungskapillare10a, 10b first connection capillary, second connection capillary
11a, 11b erste Hilfskapillare, zweite Hilfskapillare, 11a, 11b first auxiliary capillary, second auxiliary capillary,
11c, 11d dritte Hilfskapillare, vierte Hilfskapillare, 11c, 11d third auxiliary capillary, fourth auxiliary capillary,
12 Differenzdruckmesszelle 12 differential pressure measuring cell
13 drucksensitives Differenzdruckelement 13 pressure-sensitive differential pressure element
14a, 14b Befüllungsbohrung 14a, 14b filling hole
15a, 15b Verschlusselement 15a, 15b closure element
16 Übertragungsflüssigkeit /Hydraulikflüssigkeit / Öl 16 transmission fluid / hydraulic fluid / oil
17 Kapillarröhrchen 17 capillary tubes
18 Dynamikbremse 18 dynamic brake
19 Zwischenbereich / Zwischenmodul 19 intermediate area / intermediate module
20 Fügung 20 coincidence
21 Prozessanschluss 21 process connection
22 Gehäuseadapter 22 case adapters
23 Stromdurchführung 23 power feedthrough
24 Bondverbindung 24 bond connection
25 Isolationsröhrchen 25 isolation tubes
26 PIN 26 pins
27 Messzelle zur Bestimmung des Statischen Drucks27 Measuring cell for determining the static pressure
28 Füllkörperkappe mit Ausnehmung 28 fill cap with recess
29 Isolationsfolie / PTFE Folie 29 insulation film / PTFE film
30 Kleber für Klebung des Isolationssockels (Keramiksockels)30 glue for gluing the insulation base (ceramic base)
31 Keramiksockel 32 Kleber für Klebung der Druckmesszelle31 ceramic base 32 Adhesive for gluing the pressure measuring cell
33 Füllkörper 33 random packing
34 Füllkörperdeckel 34 packing caps
35 Verschlusskappe für Stromdurchführung 36 Elektronikplatine 35 Closing cap for power feedthrough 36 Electronic circuit board
37 Füllkörperkappe 37 fill cap
38 Ausnehmung für Pin 38 recess for pin

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Differenzdruckmessaufnehmer (1) zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken (p1 , p2) mit einem Messwerk (2) und einer Wandlerkammer (3), wobei an oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Messwerks (2) ein koplanares Doppelmembransystem (4) mit zwei Doppelmembranen (4a, 4b) vorgesehen ist und wobei in der Wandlerkammer (3) eine Differenzdruckmesszelle (12) mit einem drucksensitiven Element (13) angeordnet 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 dem Grundkörper (9) 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) eine zweite Zusatzdruckkammer (8b) ausgebildet ist, wobei der ersten Zusatzdruckkammer (8a) eine erste Verbindungskapillare (10a) und wobei der zweiten Zusatzdruckkammer (8b) eine zweite Verbindungskapillare (10b) zugeordnet ist, wobei die beiden Verbindungskapillaren (10a, 10b) den Druck hydraulisch zu der Wandlerkammer (3) übertragen, und wobei - als Schutz des drucksensitiven Elements (13) vor einem einseitigem Überdruck - der ersten Zusatzdruckkammer (8a) eine erste Hilfskapillare (11a) und der zweiten Zusatzdruckkammer (8b) eine zweite Hilfskapillare (11b) zugeordnet ist, wobei der ersten Druckkammer (7a) eine dritte Hilfskapillare (11 c) und der zweiten Druckkammer (7b) eine vierte Hilfskapillare (11d) zugeordnet ist, wobei zum Zwecke einer hydraulischen Kopplung die erste Hilfskapillare (11a) mit der vierten Hilfskapillare (11 d) und die zweite Hilfskapillare (11 b) mit der dritten Hilfskapillare (11 c) verbunden ist, wobei die Verbindungsstellen / Kreuzungen jeweils in der Wandlerkammer (3) angeordnet ist. 1. Differential pressure sensor (1) for determining the differential pressure of two pressures (p1, p2) with a measuring mechanism (2) and a converter chamber (3), with a coplanar double diaphragm system (4 ) is provided with two double membranes (4a, 4b) and wherein a differential pressure measuring cell (12) with a pressure-sensitive element (13) is arranged in the converter chamber (3), the two double membranes (4a, 4b) each consisting of a separating membrane (5a, 5b) and an overload diaphragm (6a, 6b) arranged behind the separating diaphragm (5a, 5b) in the direction of the pressure effect, with a first pressure chamber (7a) between the first separating diaphragm (5a) and the first overload diaphragm (6a) and between the first Overload membrane (6a) and the base body (9) a first additional pressure chamber (8a) is formed, wherein between the second separating membrane (5b) and the second overload membrane (6b) a second pressure chamber (7b) and between d A second additional pressure chamber (8b) is formed between the second overload diaphragm (6b) and the base body (9), a first connecting capillary (10a) being assigned to the first additional pressure chamber (8a) and a second connecting capillary (10b) being assigned to the second additional pressure chamber (8b). , wherein the two connecting capillaries (10a, 10b) transmit the pressure hydraulically to the converter chamber (3), and wherein - to protect the pressure-sensitive element (13) from overpressure on one side - the first additional pressure chamber (8a) has a first auxiliary capillary (11a) and a second auxiliary capillary (11b) is assigned to the second additional pressure chamber (8b), with a third auxiliary capillary (11c) being assigned to the first pressure chamber (7a) and a fourth auxiliary capillary (11d) being assigned to the second pressure chamber (7b), wherein for the purpose of a hydraulic Coupling the first auxiliary capillary (11a) to the fourth auxiliary capillary (11d) and the second auxiliary capillary (11b) to the third auxiliary capillary (11c) is connected, wobe i the connection points / crossings are each arranged in the converter chamber (3).
2. Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die Überlastmembranen (6a, 6b) derart vorgespannt sind, dass sie an dem Grundkörper (9) anliegen und sich erst dann von dem Grundkörper (9) abheben, wenn ein vorgegebener kritischer Grenzdruck überschritten wird. 2. Differential pressure sensor according to claim 1, wherein the overload membranes (6a, 6b) are prestressed in such a way that they rest against the base body (9) and only lift off from the base body (9) when a predetermined critical limit pressure is exceeded.
3. Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungskapillaren (10a, 10b) und die Hilfskapillaren (11a, 11 b, 11c, 11 d) ausgehend von dem Messwerk im Wesentlichen parallel zur Längsachse (L) des Differenzdruckaufnehmers (1) verlaufen, und wobei die Hilfskapillaren (11a, 11 b, 11 c, 11 d) in der Wandlerkammer (3) einen Richtungswechsel zeigen, so dass die Verbindungsstellen /Kreuzungen in der Wandlerkammer (3) liegen. 3. Differential pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the connecting capillaries (10a, 10b) and the auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) run essentially parallel to the longitudinal axis (L) of the differential pressure sensor (1) starting from the measuring unit, and wherein the auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11 d) show a change of direction in the converter chamber (3), so that the connection points/crossings are in the converter chamber (3).
4. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Zwischenbereich (19) von Messwerk (2) und Wandlerkammer (3) ein Materialblock angeordnet ist, und wobei es sich bei den im Materialblock angeordneten Kapillaren (10a, 10b, 11a, 11b, 11c, 11d) um Kapillarbohrungen oder Kapillarröhrchen (18) handelt. 4. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein a block of material is arranged in the intermediate region (19) of the measuring unit (2) and converter chamber (3), and wherein the capillaries (10a, 10b, 11a, 11b, 11c, 11d) are capillary bores or capillary tubes (18).
5. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den im Messwerk (2) und in der Wandlerkammer (3) angeordneten Verbindungskapillaren (10a, 10b) und/oder den Hilfskapillaren (11a, 11 b, 11c, 11d) um Kapillarbohrungen handelt. 5. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein the connecting capillaries (10a, 10b) and/or the auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) arranged in the measuring unit (2) and in the converter chamber (3) are is capillary drilling.
6. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandlerkammer (3) an ihrem dem Prozess zugewandten Endbereich zwei Verbindungskapillaren (10a, 10b) und vier Hilfskapillaren (11a, 11b, 11c, 11d) aufweist, die bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind und die im Wesentlichen deckungsgleich mit den als Kapillarbohrungen oder Kapillarröhrchen (17) ausgebildeten Verbindungskapillaren (10a, 10b) und Hilfskapillaren (11a, 11b, 11c, 11 d) im Materialblock und/oder im Messwerk (2) sind. 6. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein the converter chamber (3) has two connecting capillaries (10a, 10b) and four auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) on its end region facing the process, which are preferably arranged parallel to one another and which are essentially congruent with the connecting capillaries (10a, 10b) and auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) designed as capillary bores or capillary tubes (17) in the material block and/or in the measuring unit (2).
7. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verbindungskapillaren (10a, 10b) und/oder die Hilfskapillaren (11a, 11b, 11c, 11 d) derart ausgestaltet und/oder dimensioniert sind, dass ein über dem vorgegebenen kritischen Grenzdruck liegender einseitiger Überdruck (peÜL) mittels des Überdruckschutzes begrenzt wird, bevor der Überdruck an das drucksensitive Element (13) der Differenzdruckmesszelle (12) übertragen wird. 7. differential pressure sensor according to one or more of claims 1 to 6, wherein the connecting capillaries (10a, 10b) and / or the auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11 d) are designed and / or dimensioned such that a above the predetermined critical Limit pressure lying one-sided overpressure (peÜL) is limited by means of the overpressure protection before the overpressure is transmitted to the pressure-sensitive element (13) of the differential pressure measuring cell (12).
8. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in jede der Verbindungskapillaren (10a, 10b) zumindest eine Druckbremse (18) eingebaut ist, die dazu dient, Druckstöße zu dämpfen. 8. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein in each of the connecting capillaries (10a, 10b) at least one pressure brake (18) is installed, which serves to dampen pressure surges.
9. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Wandlerkammer, bevorzugt in Verlängerung der Hilfskapillaren (1 1 a, 1 1 b), Befüllungsbohrungen (14a, 14b) vorgesehen sind, die dazu dienen, die hydraulisch miteinander kommunizierenden Komponenten mit einer hydraulischen Übertragungsflüssigkeit (16) zu befüllen, wobei jede Befüllungsbohrung (14a, 14b) nach dem Befüllen über ein Verschlusselement (15a, 15b) druckfest, gasdicht oder zumindest flüssigkeitsdicht verschlossen wird. 9. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, filling bores (14a, 14b) being provided in the converter chamber, preferably as an extension of the auxiliary capillaries (11a, 11b), which are used to fill the hydraulically communicating components with a hydraulic transmission fluid (16), each Filling hole (14a, 14b) is closed pressure-tight, gas-tight or at least liquid-tight after filling via a closure element (15a, 15b).
10. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei elektrische Verbindungspins (26) gasdicht durch einen der vom Prozess abgewandten Endbereiche der Wandlerkammer (3) in Richtung einer Elektronikplatine (36) geführt sind. 10. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein electrical connection pins (26) are guided in a gas-tight manner through one of the end regions of the converter chamber (3) facing away from the process in the direction of an electronic circuit board (36).
11 . Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungskapillaren (1 Oa, 10b) und Hilfskapillaren (11 a, 1 1 b, 1 1 c, 11 d) derart ausgestaltet sind, dass sie die Wandlerkammer (3) elektrisch von dem Messwerk (2) isolieren. 11 . Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein the connecting capillaries (10a, 10b) and auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) are designed in such a way that they electrically separate the converter chamber (3) from the measuring unit (2) isolate.
12. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei elektrische Isolatoren (25) in der Wandlerkammer (3) und/oder im Messwerk (2) und/oder im Zwischenraum (14) zwischen Messwerk (2) und Wandlerkammer (3) vorgesehen sind. 12. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein electrical insulators (25) are provided in the converter chamber (3) and/or in the measuring mechanism (2) and/or in the intermediate space (14) between the measuring mechanism (2) and the converter chamber (3). are.
13. Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 12, wobei die elektrischen Isolatoren (25) in den Verbindungskapillaren (10a, 10b) und den Hilfskapillaren (11 a, 1 1 b, 1 1 c, 11 d) vorgesehen sind. 13. Differential pressure sensor according to claim 12, wherein the electrical insulators (25) in the connecting capillaries (10a, 10b) and the auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) are provided.
14. Differenzdruckmessaufnehmer nach Anspruch 13 oder einem der vorhergehenden Ansprüche 1-13, wobei die Verbindungskapillaren (10a, 10b) und die Hilfskapillaren (11 a, 11 b, 1 1c, 1 1 d) zumindest abschnittweise mit einem elektrischen Isolator (25), insbesondere einem Keramikisolierkörper oder einer isolierenden Einglasung, versehen sind, und/oder wobei die Verbindungskapillaren (10a, 10b) und die Hilfskapillaren (11 a, 1 1 b, 1 1c, 1 1 d) über eine gasdichte Verbindung in den entsprechenden Kapillaren des Messwerks (2) und/oder der Wandlerkammer (3) oder den Kapillarröhrchen (17) befestigt sind. 14. Differential pressure sensor according to claim 13 or one of the preceding claims 1-13, wherein the connecting capillaries (10a, 10b) and the auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) are at least partially provided with an electrical insulator (25), in particular a ceramic insulating body or an insulating glazing, and/or the connecting capillaries (10a, 10b) and the auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) via a gas-tight connection in the corresponding capillaries of the measuring unit (2) and/or the converter chamber (3) or the capillary tubes (17).
15. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Isolatoren (25) jeweils als Zwischenstücke in die als Kapillarröhrchen (17) ausgestalteten Verbindungskapillaren (10a, 10b) und Hilfskapillaren (11a, 11 b, 11c, 11 d) integriert sind. 15. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, the electrical insulators (25) being integrated as intermediate pieces in the connecting capillaries (10a, 10b) and auxiliary capillaries (11a, 11b, 11c, 11d) designed as capillary tubes (17).
16. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem drucksensitiven Element (13) um einen Siliziumchip handelt, und wobei der Differenzdruck (p2-p1 ) über ein kapazitives oder resistives Messverfahren oder Resonator ermittelt wird. 16. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein the pressure-sensitive element (13) is a silicon chip, and wherein the differential pressure (p2-p1) is determined via a capacitive or resistive measuring method or resonator.
17. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandlerkammer (3) so ausgestaltet ist, dass auf der Niederdruckseite (-) und der Hochdruckseite (+) gleiche Übertragungsflüssigkeits-Volumina vorhanden sind. 17. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein the converter chamber (3) is designed such that the same transmission liquid volumes are present on the low-pressure side (-) and the high-pressure side (+).
18. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Wandlerkammer (3) ein drucksensitives Element (27) zur Messung des statischen Drucks vorgesehen ist. 18. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein in the converter chamber (3) a pressure-sensitive element (27) is provided for measuring the static pressure.
19. Differenzdruckmessaufnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das drucksensitive Element (13) zur Messung des Differenzdrucks (dp) und das drucksensitive Element (27) zur Messung des statischen Drucks (pstat) übereinander gestapelt oder nebeneinander in der Wandlerkammer (3) angeordnet sind. 19. Differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, wherein the pressure-sensitive element (13) for measuring the differential pressure (dp) and the pressure-sensitive element (27) for measuring the static pressure (pstat) are stacked on top of one another or next to one another in the converter chamber (3) are arranged.
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