Drücken

Die Erfindung einen Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken. Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Differenzdruckmessaufnehmer im Bereich der Automatisierungstechnik eingesetzt.

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

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

Aus der DE 3 222 620 A1 ist ein Druckdifferenzmessgerät bekannt geworden, das eine vor Überlastung geschützte Druckmessaufnehmereinrichtung aufweist. Das Messgerät hat einen zentralen 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. 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 T rennmembrane herausgedrückte Flüssigkeit im Überlastfall unter der sich abhebenden Zusatzmembrane auf der Niederdruckseite. Eine Überlastung der Druckmessaufnehmereinrichtung wird folglich vermieden. Die Wandlerkammer ist bei der Deutschen Patentanmeldung in das Messwerk integriert. Aus der WO 2018/165122 A1 ist ein koplanar aufgebauter Differenzdruckmessaufnehmer bekannt geworden, bei dem die Druckeingänge mit Trennmembrane und Überlastmembrane in einer Ebene - und zwar in dem Prozess zugewandten Endbereich - angeordnet sind und nicht auf gegenüberliegenden, parallelen Ebenen wie in der zuvor genannten Deutschen Patentanmeldung. Es handelt sich um ein sog. Doppelmembransystem. Der Vorteil bei Doppelmembransystemen liegt in dem deutlich geringeren Ölvolumen, das für den hydraulischen Betrieb des Differenzdruckmessaufnehmers benötigt wird. Zudem kann hier auf die druckbelastete Mittenmembranschweißung verzichtet werden, so dass das Messwerk einteilig ausgeführt werden kann. Ebenso wie bei der zuvor genannten Patentanmeldung ist auch bei dieser bekannten Lösung der Überlastschutz im Messwerk angeordnet, d.h. die gekreuzten Kapillaren befinden sich im Messwerk. Die Wandlerkammer ist unmittelbar auf das Messwerk aufgesetzt bzw. in das Messwerk integriert.

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

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 Öl, z.B. ein Silikonöl, handelt.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Differenzdruckmessaufnehmer zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken p1 , p2 mit einem Messwerk und einer Wandlerkammer, wobei Messwerk und Wandlerkammer über einen Zwischenbereich oder ein Zwischenmodul voneinander abgesetzt sind. An oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich des Messwerks ist ein koplanares Doppelmembransystem mit zwei Doppelmembranen vorgesehen. In der Wandlerkammer ist eine Differenzdruckmesszelle mit einem drucksensitiven Element angeordnet. Die beiden

Doppelmembranen bestehen jeweils aus einer Trennmembrane und einer in Richtung der Druckwirkung hinter der Trennmembrane angeordneten Überlastmembran, wobei zwischen der ersten Trennmembrane und der ersten Überlastmembrane eine erste Druckkammer und zwischen der ersten Überlastmembrane und dem Grundkörper eine erste Zusatzdruckkammer ausgebildet ist. Zwischen der zweiten Trennmembrane und der zweiten Überlastmembrane ist eine zweite Druckkammer und zwischen der zweiten Überlastmembrane und dem Grundkörper ist eine zweite Zusatzdruckkammer ausgebildet. Der ersten Zusatzdruckkammer bzw. der zweiten Zusatzdruckkammer eine erste Verbindungskapillare bzw. eine zweite Verbindungskapillare zugeordnet. Über die beiden Verbindungskapillaren gelangen die an den Trennmembranen anliegenden Drücke p1 , p2 hydraulisch zu der Wandlerkammer. Um das drucksensitive Element gegen Überdruck zu schützen, sind der ersten Zusatzdruckkammer bzw. der zweiten Zusatzdruckkammer eine erste Hilfskapillare bzw. eine zweite Hilfskapillare zugeordnet und der ersten Druckkammer bzw. der zweiten Druckkammer eine dritte Hilfskapillare bzw. eine vierte Hilfskapillare, wobei die Verbindungen/Kreuzungen zwischen der ersten Hilfskapillare und der dritten Hilfskapillare bzw. zwischen der zweiten Hilfskapillare und die vierten Hilfskapillare zum Zwecke einer druckübertragenden Kopplung in dem Zwischenbereich von Messwerk und Wandlerkammer angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Lösung hat folgende Vorteile:

Das Messwerk ist einteilig, quasi monolithisch, ausgestaltet,

Das Messwerk hat einen relativ einfachen und symmetrischen bzw. vollsymmetrischen Aufbau, - Kosteneinsparung beim Messwerk, insbesondere durch Materialeinsparung

(kleine Dimensionen) und infolge einer vereinfachten Fertigung und Bearbeitung, da die Querbohrungen entfallen; die kleineren Bohrungen können z.B. kostengünstig durch Erodieren oder durch Bohren hergestellt werden;

Als Verbindung zwischen Messwerk und Wandlerkammer gibt es nur die beiden Verbindungsleitungen;

Durch das quasi Nichtvorhandensein der Zusatzdruckkammern im normalen Messbetrieb, ist das benötigte Ölvolumen erheblich reduziert;

Eine weitere Reduktion des benötigten Ölvolumens ist dadurch möglich, da ggf. die Befüllungsbohrungen und die langen Querbohrungen im - relativ zur Wandlerkammer größer dimensionierten - 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. der korrosionsanfällige Befüllverschluss am Messwerk. Alternativ ist natürlich auch die Befüllung über das Messwerk möglich. Eventuell können auch zwei Befüllungsöffnungen bzw. - Zugänge sinnvoll sein: einer am Messwerk und einer an der Wandlerkammer.

Der Anschluss an die Wandlerkammer erfolgt als Reihenschaltung; der Druck wird von der Hochdruckseite zuerst auf die Rückseite der Überlastmembrane der Niederdruckseite geleitet und gelangt erst dann zu den Verbindungsleitungen, die zur Wandlerkammer führen. Dies hat erhebliche Vorteile bezüglich des Druckdynamikschutzes des drucksensitiven Elements, das auch Primärsensorelement genannt wird. Durch Variation der Kapillardurchmesser oder durch Zusatzelemente, wie z.B. Sinterelemente, lässt sich dieser Vorteil noch verstärken. Dies wird an einer nachfolgenden Stelle noch näher beschrieben.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Messwerk und die Wandlerkammer nicht nur separate Komponenten sind, sondern dass das Messwerk und die Wandlerkammer auch räumlich voneinander getrennt bzw. beabstandet sind. Hierdurch sind das Messwerk und die Messeinheit in der Wandlerkammer mechanisch voneinander entkoppelt. Die Trennung ist natürlich druckfest und gasdicht ausgestaltet. Aufgrund des reduzierten Ölvolumens ist der Messfehler, der durch den Temperaturgradienten bedingt ist, geringer. Weiterhin sind infolge des kleineren Ölvolumens auch kleinere Membranen möglich, was für die Realisierung eines koplanaren Sensors wichtig ist. Kleine Membranen wiederum sind für einen effektiven Überlastschutz erforderlich. Dies ist sehr wichtig für die Realisierung des koplanaren Sensors und ermöglicht kleine Messbereiche. Durch kleine Messbereiche wiederum lässt sich die Ansteuerung der Membranen gering halten, was einhergeht mit kleineren Messfehlern.

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

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die nachfolgend genannten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers sind die Zusatzmembranen derart vorgespannt, dass sie im Wesentlichen vollflächig und/oder formschlüssig 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 an den entsprechenden Rückseiten der Überlastmembranen zumindest ein hydraulischer Kanal vorgesehen. Somit ist sichergestellt, dass der Überlast- bzw. Überdruckschutz erst dann aktiviert wird, wenn der zu messende Druck so hoch ist, dass die Gefahr einer Zerstörung des drucksensitiven Elements besteht. Eine Prozessmembrane/Trennmembrane, die u.a. in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung eingesetzt werden kann, ist z.B. in der US 10,656,039 B2 beschrieben. Vorteilhafterweise verlaufen die Kapillaren im Messwerk im Wesentlichen parallel.

Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass die Kapillaren unter einem Winkel kleiner 90°, bevorzugt kleiner 45°, zur Längsachse des Messwerks bzw. des Differenzdruckmessaufnehmers angeordnet sind. Messwerk und Wandlerkammer sind voneinander beabstandet. Die Verbindungs- und Hilfskapillaren sind im Zwischen Bereich als Kapillarröhrchen ausgebildet und mit dem Messwerk und der Wandlerkammer druckfest, kraftschlüssig und gasdicht verbunden. Die Kapillarröhrchen münden in der Wandlerkammer und im Messwerk in entsprechend angeordnete und/oder ausgestaltete Kapillarbohrungen. Alternativ sind die Verbindungen/Kreuzungen der Hilfskapillaren ebenso wie die Durchführung der

Verbindungskapillaren in einem Zwischenmodul als Kapillarbohrungen realisiert. Aufgrund der T rennung von Messwerk und Wandlerkammer ist es darüber hinaus auch auf einfache Art und Weise möglich, eine elektrisch isolierte Trennung zwischen den beiden Komponenten - Messwerk und Wandlerkammer - zu realisieren. Hierzu später mehr.

Die Wandlerkammer kann eine beliebige Form aufweisen, Hauptsache es handelt sich um eine kompakte Form. Bevorzugt hat die Wandlerkammer eine Würfelform oder eine zylindrische Form oder eine zylindrische Form mit abgeflachten, einander gegenüberliegenden Bereichen. An ihrem dem Prozess zugewandten Endbereich finden sich zwei Verbindungskapillaren, die bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind.

Um sicherzustellen, dass eine Überlast ausgeglichen 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 zwischen Messwerk und Wandlerkammer Dynamikbremsen eingebaut. Bei den Dynamikbremsen handelt es sich um Strömungswiderstände, z.B. Bei den Dynamikbremsen um Sintermetalleinsätze. Die Dynamikbremsen können auch so ausgestaltet sein, dass sie zusätzlich die Funktion des Explosionsschutzes übernehmen.

In einem vom Prozess abgewandten Endbereich der Wandlerkammer, insbesondere in dem vom Prozess abgewandten Stirnbereich oder der Seitenwand der Wandlerkammer, sind zwei Befüllungsbohrungen vorgesehen. Über die Befüllungsbohrungen, die in den zur Wandlerkammer führenden Verbindungsleitungen münden, werden die hydraulisch miteinander kommunizierenden Komponenten mit einer hydraulischen

Übertragungsflüssigkeit gefüllt. Bei der Übertragungsflüssigkeit handelt es sich bevorzugt um eine annähernd inkompressible Flüssigkeit, z.B. ein Silikonöl, mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Bevorzugt sind zwei Befüllungsbohrungen vorgesehen, die in Verlängerung der Bohrungen der Verbindungskapillaren parallel zur Längsachse des Differenzdruckmessaufnehmers angeordnet sind. Die

Befüllungsbohrungen werden mittels eines Verschlusselements nach dem Befüllen druckfest, gasdicht bzw. 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.

Alternativ ist vorgesehen, dass zwei zusätzliche Befüllungsbohrungen im Messwerk vorgesehen sind. Die beiden Befüllungsbohrungen sind im Wesentlichen parallel zu den Verbindungsleitungen und Hilfsleitungen und symmetrisch zueinander im Messwerk vorgesehen. Sie erstrecken sich bevorzugt zwischen der Stirnseite des vom Prozess abgewandten Endbereichs des Messwerks und jeweils einer der beiden Zusatzdruckkammern.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers sieht vor, dass die Verbindungskapillaren, bei denen es sich - wie bereits beschrieben - bevorzugt um Kapillarröhrchen handelt, derart ausgestaltet sind, dass sie die Wandlerkammer elektrisch von dem Messwerk isolieren. Bevorzugt wird die elektrische Trennung dadurch realisiert, dass die Verbindungskapillaren und die Hilfskapillaren zumindest abschnittweise mit einem Keramikisolierkörper oder einer isolierenden Einglasung versehen sind, und über eine Lötverbindung oder eine Einglasung in den entsprechenden Bohrungen des Messwerks bzw. der Wandlerkammer befestigt sind. Da nur die Verbindungskapillaren in der Wandlerkammer münden, genügt es natürlich nur diese - wie zuvor beschrieben - zu isolieren. Zwecks elektrischer Trennung kann der Keramikisolierkörper bzw. die isolierende Einglasung also in der Wandlerkammer und/oder im Messwerk und/oder im Zwischenraum zwischen Messwerk und Wandlerkammer vorgesehen sein. Eine elektrische Isolierung im Zwischenraum zwischen Messwerk und Wandlerkammer wird bevorzugt dadurch erreicht, dass der Keramikisolierkörper oder die isolierende Einglasung jeweils als Zwischenstück in den als Kapillarröhrchen ausgestalteten Verbindungskapillaren integriert sind.

Hierdurch ist es möglich, Erde und Masse zu trennen (Schaltungsnullpunkt; Ue = Bezugspunkt der elektrischen Versorgung = Masse) und folgende Vorteile für die Stromdurchführung zu erreichen:

Guarding für besseres EMV (elektromagnetisches Verhalten);

Geringerer bzw. kein Fremdspannungseinfluss;

Möglichkeit einen kapazitiven Siliziumchip einzusetzen, bei dem das Guarding eine Voraussetzung ist, dass nur geringere Störkapazitäten auftreten;

Der bislang erforderliche isolierende Keramiksockel in der Wandlerkammer kann entfallen;

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) erreichen, was sich in einem geringeren statischen Druckfehler niederschlägt. 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.

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. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers handelt es sich bei dem drucksensitiven Element um einen Siliziumchip; der Differenzdruck wird über ein kapazitives oder resistives Messverfahren ermittelt. Darüber kann auch ein Resonator eingesetzt werden.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die elektrische Verbindungspins bzw. 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

Glasdurchführungen der PINs kleiner ausfallen; sie sind somit druckfester. Ziel ist insbesondere, eine Druckfestigkeit zu erreichen, die größer ist als 1280 bar. Kleinere Einglasungs-Elemente ermöglichen es darüber hinaus, dass auf gleichem Raum mehr PINs untergebracht werden können. Das bedeutet u.U. auch weniger Ölvolumen.

Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, ist die Wandlerkammer so ausgestaltet ist, 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.

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 das drucksensitive Element zur Messung des Differenzdrucks und das drucksensitive Element zur Messung des statischen Drucks gestapelt übereinander oder auch nebeneinander angeordnet. Hier kommt nur der Vorteil der zuvor genannten Verkleinerung der PINs besonders zum Tragen: Da die Glasdurchführungen für die PINs kleiner ausfallen, können die vierZusatz-PINs, die die Messwerte des statischen Druckelements (Absolutdruckmesszelle) 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.

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

Fig. 1 : eine Darstellung, die den Aufbau eines erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmers schematisch skizziert, Fig. 2: eine Skizze des Verlaufs der Verbindungs- und Hilfsverbindungsleitungen bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdrucksaufnehmers,

Fig. 3a - Fig. 3c: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers im Überdruck- bzw. Überlastfall mit unterschiedlichen Varianten an Befüllungsbohrungen zur Befüllung des Hydrauliksystems mit Übertragungsflüssigkeit,

Fig. 4: eine schematische Darstellung der Wandlerkammer mit dem Verlauf der beiden Verbindungskapillaren,

Fig. 4a: eine Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandlerkammer mit Stromdurchführung,

Fig. 5: unterschiedliche Darstellungen vorteilhafter Varianten, wie die elektrische Isolierung zwischen Messwerk und Wandlerkammer erreicht wird,

Fig. 6: unterschiedliche Ansichten und Schnitte durch eine Wandlerkammer mit einer Einheit zur Kompensation des statischen Drucks,

Fig. 7: die Schaltung der elektrischen Anschlüsse von Differenzdruckmesszelle und statischer Druckmesszelle,

Fig. 8: einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Differenzdruckmesssaufnehmer, und

Fig. 9: eine Draufsicht auf einen Füllkörper, bei dem die Druckmesszelle und die Druckmesszelle für den statischen Druck in einer Ebene angeordnet sind.

In Fig. 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmers 1 skizziert. Der Differenzdruckmessaufnehmer 1 setzt sich zusammen aus einem Messwerk 2 mit dem koplanaren Doppelmembransystem 4a, 4b und einer Wandlerkammer 3, in der die Differenzdruckmesszelle 14 angeordnet ist. Die Differenzdruckmesszelle 14 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 13 voneinander abgesetzt. Im Zwischenbereich 13 ist erfindungsgemäß die als Überdruckschutz dienende Kreuzung der Hilfskapillaren 11a, 11b, 11c, 11 d realisiert. Verbindungskapillaren und Hilfskapillaren sind in Fig. 1 nur skizzenhaft angedeutet und daher auch nicht mit Bezugszeichen versehen. In Fig. 2 ist der Verlauf der Verbindungskapillaren 10a, 10b, der Hilfskapillaren 11a, 11b, 11c, 11d und der Kopplungskapillaren 12.1 , 12.2 gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmers 1 zu sehen. Der Differenzdruckmessaufnehmer 1 dient zur Bestimmung des Differenzdrucks von zwei Drücken p1 , p2. Zur Anwendung kommt die Messung des Differenzdruckes zweier Drücke p1 , p2 z.B. in einer Rohrleitung zur Durchflussbestimmung. Ein weiterer Anwendungsfall eines Differenzdruckmessaufnehmers 1 ist beispielsweise die Bestimmung des Füllstandes eines in einem Tank befindlichen fluiden Mediums.

Der Differenzdruckmessaufnehmer 1 besteht aus einem Messwerk 2 und einer Wandlerkammer 3, wobei Messwerk 2 und Wandlerkammer 3 über einen Zwischenbereich 19 voneinander abgesetzt sind. An oder in einem dem Prozess zugewandten Endbereich 14 des Messwerks 2 ist ein koplanares Doppelmembransystem 4 mit zwei Doppelmembranen 4a, 4b vorgesehen. In der Wandlerkammer 3 ist eine Differenzdruckmesszelle 12 mit einem drucksensitiven Element 13 angeordnet.

Die beiden Doppelmembranen 4a, 4b bestehen jeweils aus einer Prozessmembrane 5a, 5b bzw. einer T rennmembrane 5a, 5b und einer in Richtung der Druckwirkung hinter der Trennmembrane 5a, 5b angeordneten Überlastmembrane 6a, 6b. Zwischen der ersten Trennmembrane 5a und der ersten Überlastmembrane 6a ist eine erste Druckkammer 7a und zwischen der ersten Überlastmembrane 6a und dem Grundkörper 9 eine erste Zusatzdruckkammer 8a ausgebildet. Weiterhin ist zwischen der zweiten Trennmembrane 5b und der zweiten Überlastmembrane 6b eine zweite Druckkammer 7b und zwischen der zweiten Überlastmembrane 6b und dem Grundkörper 9 eine zweite Zusatzdruckkammer 8b ausgebildet. Der ersten Zusatzdruckkammer 7a bzw. der zweiten Zusatzdruckkammer 7b ist eine erste Verbindungskapillare 10a bzw. eine zweite Verbindungskapillare 10b zugeordnet, über welche die an den Trennmembranen 5a, 5b anliegenden Drücke p1 , p2 hydraulisch zu der Wandlerkammer 3 übertragen werden.

Zum Schutz des drucksensitiven Elements 15 vor Überdruck / Überlast ist der ersten Zusatzdruckkammer 8a bzw. der zweiten Zusatzdruckkammer 8b eine erste Hilfskapillare 11a bzw. eine zweite Hilfskapillare 11b und der ersten Druckkammer 7a bzw. der zweiten Druckkammer 7b eine dritte Hilfskapillare 11 c bzw. eine vierte Hilfskapillare 11d zugeordnet. Die Verbindungen/Kreuzungen der Hilfskapillaren 11a, 11b, 11c, 11 d zum Zwecke einer druckübertragenden Kopplung zwischen der ersten Hilfskapillare 11a und der vierten Hilfskapillare 11 d bzw. zwischen der zweiten Hilfskapillare 11 b und der dritten Hilfskapillare 11 c sind in dem Zwischenbereich 19 von Messwerk 2 und Wandlerkammer 3 angeordnet. Zumindest im Zwischenbereich 19 sind die Kapillaren bevorzugt als Kapillarröhrchen ausgestaltet. 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 11 d, die Hilfskapillare 11a und die Verbindungskapillare 10a zur Plusseite des drucksensitiven Elements 13 übertragen. Liegen die Überlastmembranen 6a, 6b formschlüssig an dem Grundkörper 9 des Messwerks 2 an, ist ggf. ein hydraulischer Kanal in den Überlastmembranen 6a, 6b oder in den beiden Membranbetten im Grundkörper eingebracht. In den Figuren Fig. 3a, Fig. 3b und Fig. 3c sind Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmers 1 im Überlast- bzw. Überdruckfall dargestellt. Die Figuren unterscheiden sich lediglich im Hinblick auf die Anordnung und/oder Ausgestaltung der Befüllungsbohrungen 14a, 14b. Daher genügt im Wesentlichen eine Beschreibung der Fig. 3a.

Im dargestellten Fall tritt an der Trennmembrane 5b ein Überdruck peÜL auf. Ohne die erfindungsgemäße Überdruck-Schutzvorrichtung würde der Überdruck peÜL auf die Plusseite des drucksensitiven Elements 13 übertragen. Durch die einseitige Überlast bestände die Gefahr, dass der Siliziumchip 13 zerstört wird. Infolge des Überdrucks PeÜL wird erfindungsgemäß die Trennmembrane 5b gegen die Überlastmembrane 6b bewegt, welche im Wesentlichen formschlüssig an dem Grundkörper 9 anliegt. Die Bewegung wird gestoppt, wenn die Trennmembrane 5b gegen die Überlastmembrane 6b angedrückt ist. Da hinter der Überlastmembrane 6b kaum Übertragungsflüssigkeit 16 ist, die verschoben werden kann, findet der Überdruck keinen Weg über die Verbindungskapillare 10b zu der Minusseite des drucksensitiven Elements. Der

Überdruck peÜL wird von der Druckkammer 7b über die Hilfskapillare 11 d und die mit ihr über eine Querbohrung gekoppelte Hilfskapillare 11a hydraulisch auf die Rückseite der Überlastmembrane 6a der ersten koplanaren Doppelmembrane 4a übertragen. Sobald der Überdruck PeÜL die Vorspannung der Überlastmembrane 6a übersteigt, löst sich diese von ihrem Membranbett am Grundkörper 9 und es wird Übertragungsflüssigkeit 16 von der Druckkammer 7b der Hochdruckseite in die Zusatzdruckkammer 8a verschoben. Aufgrund der Auslenkung von Überlastmembrane 6a und Trennmembrane 5a können die Zusatzdruckkammer 8a und die Druckkammer 7a Übertragungsflüssigkeit 16 aufnehmen. Diese Verschiebung von Übertragungsflüssigkeit 16 endet, sobald die Trennmembrane 5b auf der Hochdruckseite auf der Überlastmembrane 6b zur Anlage kommt. Nachfolgend kann der Druck im Kapillarsystem des Differenzdruckaufnehmers nicht weiter ansteigen. Da die Überlastmembranen 6a, 6b und das drucksensitive Element 13 druckdynamisch in Reihe geschaltet sind, gelangt über die Verbindungskapillare 10a nur ein Druck zur Plusseite des drucksensitiven Elements 13, der unterhalb des kritischen Grenzwertes liegt. Erfindungsgemäß wird so viel Übertragungsflüssigkeit 21 von der rechten Seite des Doppelmembransystems 4b auf die linke Seite des Doppelmembransystems 4a übertragen, bis auf der rechten Seite des Doppelmembransystems 4b keine Übertragungsflüssigkeit 16 mehr verschoben werden kann, da die Prozessmembrane 5b auf der Überlastmembrane 6b anliegt, welche sich ihrerseits wiederum auf dem Grundkörper 9 des Messwerkes 2 abstützt. Der maximale Druck, welcher an der linken Seite des drucksensitiven Elements 13 anliegt, lässt sich über die Rückstellkraft der Überlastmembranen 6a, 6b (Feder im ausgelenkten Zustand) festlegen bzw. dimensionieren. So wird einer Zerstörung des drucksensitiven Elements 13, üblicherweise eines Siliziumchips, effektiv entgegengewirkt.

Um sicherzustellen, dass der Überdruck zuerst die Überlastmembrane 6a auslenkt, bevor er den sensitiven Bereich des Druckchips (üblicherweise auch eine Membrane) erreicht, sind die hydraulischen Pfade in Serie geführt. Der druckempfindliche Chip 15 befindet sich erst am Ende der Reihenschaltung. Unterstützt bzw. sichergestellt wird dies durch entsprechend angepasste Kapillargeometrien, die in Richtung des druckempfindlichen Chips 13 eine Bremsfunktion erfüllen. Zusätzlich oder alternativ können auch vorgeschaltete Dynamikbremsen vorgesehen sein. Insbesondere sind die Verbindungs und Hilfskapillaren 10a, 10b, 11a, 11 b, 11c, 11 d geeignet in Länge und Durchmesser dimensioniert. Als vorteilhaft wird es gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers 1 angesehen, wenn zusätzlich oder alternativ in den Verbindungskapillaren 10a, 10b sog. Dynamikbremsen 22 eingesetzt sind. Diese verzögern die Weiterleitung des Drucks, insbesondere eines Überdrucks PeÜL, und schützen das drucksensitive Element 13 insbesondere 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 18 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.

Bei Fig. 3a erfolgt die Befüllung des Kapillarsystems mit einer Übertragungsflüssigkeit über die Wandlerkammer 3. Die Befüllungsbohrungen 14a, 14b sind mit Verschlusselementen 15a, 15b gas- oder flüssigkeitsdicht und druckdicht verschlossen. Die Verschlusselemente 15a, 15b sind nahe bei dem drucksensitiven Element 13 angeordnet. Bei der Fig. 3c befinden sich die Verschlusselemente 15a, 15b am vom Prozess abgewandten Bereich der Wandlerkammer 3. In Fig. 3c sind zusätzlich nach Befüllungsbohrungen 14a, 14b an dem Messwerk 2 vorgesehen. Die Befüllung erfolgt hier über zwei separate Befüllungsbohrungen 14, 14b vorgesehen, die parallel zu den Verbindungskapillaren 10a, 10b bzw. den Hilfskapillaren 11a, 11b, 11c, 11 d angeordnet sind. Die Befüllungsbohrungen 14a, 14b münden in die entsprechenden Zusatzdruckkammer 8a, 8b. Als druckdichter, gas- oder zumindest flüssigkeitsdichter Verschluss ist jeweils ein bevorzugt kugelförmiges Verschlusselement 15a, 15b vorgesehen, das in die Befüllungsbohrung 14a, 14b gedrückt und anschließend verstemmt wird. Prinzipiell stehen auch anderen Verfahrens zum Verschließen der Öffnungen zur Verfügung. Schweißen wird allerdings insofern als kritisch angesehen, da infolge der Temperaturerhöhung negative Rückwirkungen auf die definierten Eigenschaften der Übertragungsflüssigkeit 16 auftreten können.

Alternativ kann die Befüllung über die Wandlerkammer 3 erfolgen. Bevorzugt verlaufen die Befüllungsbohrungen 18a, 18b von der vom Prozess abgewandten Stirnfläche der Wandlerkammer 3 zu den Verbindungskapillaren 10a, 10b. Möglich ist es aber auch, die Befüllungsbohrungen 19a, 19b von der Seitenfläche der Wandlerkammer 3 zu den Verbindungskapillaren 10a, 10b zu führen. Das Verschließen der Befüllungsbohrungen 14a, 14b erfolgt in der bereits zuvor beschriebenen Art und Weise. Die Pfeile deuten übrigens jeweils die Befüllrichtung an.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Wandlerkammer 3 mit den beiden Verbindungskapillaren 10a, 10b. Über die Verbindungskapillaren 10a, 10b werden die an den Trennmembranen 5a, 5b anliegenden Drücke p1 , p2 hydraulisch zum drucksensitiven Element 13 übertragen. Bei dieser Ausgestaltung sind in der Wandlerkammer 3 zwei vertikale (also parallel zur Längsachse des Differenzdruckmessaufnehmers 1) Bohrungen und eine horizontale Bohrung erforderlich. Eventuell kann es auch sinnvoll sein, zwei Befüll- und Verschlusszugänge zu haben, um die Befüllung leichter durchführen zu können. Die Dynamikbremsen 18 könnten das Befüllen erschweren bzw. die Befüllzeiten stark verlängern.

Fig. 4a zeigt eine Explosionsdarstellung einer würfelförmigen Ausgestaltung der Differenzdruckmesszelle 12 und visualisiert, wie die Einzelkomponenten der Differenzdruckmesszelle 12 bzw. der Stromdurchführung 23 in der Wandlerkammer 3 angeordnet sind. Ein isolierender Sockel (z.B. 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 16 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 einen Glassockel), der beispielsweise eine Dicke d> 0,7mm 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 gezeigt. Fig. 5 zeigt unterschiedliche Darstellungen vorteilhafter Varianten, 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. 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 1 kann auch im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden. Hierzu muss er den Sicherheitsanforderungen ex d genügen, wozu weitere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind.

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 PINs 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.

Um die Anforderungen der elektrischen Sicherheit und für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich zu erfüllen, sind alle PINs 26 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. Fig. 6b zeigt einen Längsschnitt durch die übereinander gestapelten Druckmesszellen 12, 27. 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.

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 Chips 27 zur Messung des statischen Drucks zeigt.

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.

Nachfolgend ist die Funktion der einzelnen in Fig. 7 gezeigten PINs 26 aufgeführt:

(2), (3): PINs 26 für den Anschluss der Versorgungsspannung,

(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),

8 = (1.2): Versorgungsspannungs-Minusanschluss (Masse).

Wie bereits zuvor beschrieben, kann für die Masseanschluss auch ein gemeinsamer PIN 26 verwendet werden. 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 Wederholung verzichtet. Die eingekreisten Zahlen dokumentieren schematisch Komponenten, die den Prinzipaufbau des erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers 1 kennzeichnen:

© Innenvolumen, das ev. mit einem Verguss ausgefüllt ist

© Schweißung zwischen Gehäuseadapter 22 und Messwerk 2

@ Druckzuführung Wandlerkammer 3 - Messwerk 2 © Druckzuführung zur Wandlerkammer 3

© Stromdurchführung 23 mit PIN/Einglasung

© Ölverschluss 15

® Trennung zwischen Gehäuse und Sensorrückraum

@ Exd-Gewinde Gehäuse-Sensor, z.B. über ein Second Containment und/oder einen Verguss

© Verschlusskappe 35 Stromdurchführung 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. Bezugszeichenliste

1 Differenzdruckmessaufnehmer

2 Messwerk 3 Wandlerkammer

4 Doppelmembransystem

4a, 4b erste Doppelmembran, zweite Doppelmembran 5a, 5b erste Trennmembran, zweite Trennmembran 6a, 6b erste Überlastmembran, zweite Überlastmembran 7a, 7b erste Druckkammer, zweite Druckkammer

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

10a, 10b erste Verbindungskapillare, zweite Verbindungskapillare 11a, 11b erste Hilfskapillare, zweite Hilfskapillare, 11c, 11d dritte Hilfskapillare, vierte Hilfskapillare

12 Differenzdruckmesszelle 13 drucksensitives Differenzdruckelement

14a, 14b Befüllungsbohrung 15a, 15b Verschlusselement 16 Übertragungsflüssigkeit

17 Kapillarröhrchen

18 Dynamikbremse

19 Zwischenbereich / Zwischenmodul

20 Fügung 21 Prozessanschluss

22 Gehäuseadapter

23 Stromdurchführung

24 Bondverbindung

25 Isolationsröhrchen 26 PIN

27 Messzelle zur Bestimmung des Statischen Drucks

28 Füllkörperkappe mit Ausnehmung

29 Isolationsfolie / PTFE Folie

30 Kleber für Klebung des Isolationssockels (Keramiksockels) 31 Keramiksockel

32 Kleber für Klebung der Druckmesszelle

33 Füllkörper

34 Füllkörperdeckel

35 Verschlusskappe für Stromdurchführung

36 Elektronikplatine 37 Füllkörperkappe

38 Ausnehmung für Pin