(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス媒体（３ａ，３ｂ）内の少なくとも１つの圧力（ｐａ，ｐｂ）を検出するための圧力センサ（２）用の圧力測定変換器であって、
ケーシング（４）と、分離メンブレン（５ａ，５ｂ）と、少なくとも１つの第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）と、コンタクト媒体（７ａ，７ｂ）と、少なくとも１つの第１の接続エレメント（８ａ，８ｂ）と、少なくとも１つの第１の封止部（９ａ，９ｂ）とを有し、
該分離メンブレン（５ａ，５ｂ）は該プロセス媒体（３ａ，３ｂ）を該コンタクト媒体（７ａ，７ｂ）から分離し、
該コンタクト媒体（７ａ，７ｂ）は、該分離メンブレン（５ａ，５ｂ）を介して伝達される該プロセス媒体（３ａ，３ｂ）の圧力（ｐａ，ｐｂ）を該第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）へ伝達し、
前記第１の接続エレメント（８ａ，８ｂ）は、少なくとも電気的線路（１３）を含み、当該電気的線路（１３）を介して、該第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）によって測定された圧力値（ｐ１ａ，ｐ１ｂ）が伝送され、
該第１の封止部（９ａ，９ｂ）は該第１の接続エレメント（８ａ，８ｂ）を収容し、
該ケーシング（４）と、該分離メンブレン（５ａ，５ｂ）と、該第１の封止部（９ａ，９ｂ）とが第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）を形成する圧力測定変換器において、
該第１の封止部（９ａ，９ｂ）の該第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）と反対側に、第２の圧力室（１４）が設けられており、
該第２の圧力室（１４）内に第２の圧力測定エレメント（１５）が配置されており、
前記第２の圧力測定エレメント（１５）によって測定された圧力値（ｐ２）を用いて、前記第１の封止部（９ａ，９ｂ）の欠陥を感知することを特徴とする、圧力測定変換器。
【請求項２】
前記第２の圧力室内の圧力値（ｐ２）と所定の圧力値とが比較され、
前記第２の圧力室（１４）内の圧力値（ｐ２）が、前記所定の圧力値から所定の偏差内にない場合、前記第１の封止部の欠陥を感知する、請求項１記載の圧力測定変換器。
【請求項３】
前記第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）内の圧力値（ｐ１ａ，ｐ１ｂ）が測定され、
前記第２の圧力室（１４）内の圧力値（ｐ２）が前記第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）内の圧力値（ｐ１ａ，ｐ１ｂ）と比較されることにより、前記第１の封止部（９ａ，９ｂ）の欠陥を感知する、請求項１記載の圧力測定変換器。
【請求項４】
前記第２の圧力室（１４）は第２の封止部（１６）を有し、
該第２の封止部（１６）は少なくとも１つの第２の接続エレメント（１７）を収容し、該第２の接続エレメント（１７）を介して前記第２の圧力測定エレメント（１５）にコンタクトし、かつ／または、間接的に前記第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）にコンタクトする、請求項１から３までのいずれか１項記載の圧力測定変換器。
【請求項５】
前記第１の封止部（９ａ，９ｂ）および／または第２の封止部（１６）はセラミック材料またはガラス材料から製造され、とりわけ焼結によって製造される、請求項４記載の圧力測定変換器。
【請求項６】
圧力測定変換器（１）の状態を監視する方法であって、
該圧力測定変換器（１）は、プロセス媒体（３ａ，３ｂ）内の圧力（ｐａ，ｐｂ）を検出するために構成されており、ケーシング（４）と、分離メンブレン（５ａ，５ｂ）と、少なくとも１つの第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）と、コンタクト媒体（７ａ，７ｂ）と、少なくとも１つの第１の接続エレメント（８ａ，８ｂ）と、少なくとも１つの第１の封止部（９ａ，９ｂ）とを有し、
該分離メンブレン（５ａ，５ｂ）は該プロセス媒体（３ａ，３ｂ）を該コンタクト媒体（７ａ，７ｂ）から分離し、
該コンタクト媒体（７ａ，７ｂ）は、該分離メンブレン（５ａ，５ｂ）を介して伝達される該プロセス媒体（３ａ，３ｂ）の圧力（ｐａ，ｐｂ）を該第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）へ伝達し、
該第１の接続エレメント（８ａ，８ｂ）は少なくとも電気的線路（１３）を含み、当該電気的線路（１３）を介して、該第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）によって測定された圧力値（ｐ１ａ，ｐ１ｂ）が伝送され、
該第１の封止部（９ａ，９ｂ）は該第１の接続エレメント（８ａ，８ｂ）を収容し、
該ケーシング（４）と、該分離メンブレン（５ａ，５ｂ）と、該第１の封止部（９ａ，９ｂ）とが、第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）を形成し、
該第１の封止部（９ａ，９ｂ）の該第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）と反対側に第２の圧力室（１４）が設けられており、
該第２の圧力室（１４）内に第２の圧力測定エレメント（１５）が設けられており、
該第２の圧力測定エレメント（１５）によって測定された圧力値（ｐ２）を用いて、該第１の封止部（９ａ，９ｂ）における欠陥を感知することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記第２の圧力室（１４）内で前記第２の圧力測定エレメント（１５）によって検出された圧力値（ｐ２）と所定の圧力値とを比較し、
前記第２の圧力室（１４）内の圧力値（ｐ２）が、前記所定の圧力値から所定の偏差内にない場合、前記第１の封止部（９ａ，９ｂ）の欠陥を感知する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第２の圧力室（１４）内で前記第２の圧力測定エレメント（１５）によって検出された圧力値（ｐ２）と前記第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）内の圧力値（ｐ１ａ，ｐ１ｂ）とを比較し、
前記第２の圧力室（１４）内の圧力値（ｐ２）が前記第１の圧力室（１０ａ，１０ｂ）内の圧力値（ｐ１ａ，ｐ１ｂ）と比較されることにより、前記第１の封止部（９ａ，９ｂ）における欠陥を感知する、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記圧力測定変換器（１）または該圧力測定変換器（１）の第１の圧力測定エレメント（９ａ，９ｂ）および／または第２の圧力測定エレメント（１６）を無電位に接続するか、または固定的な電位に接続する、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の圧力室（１４）内で前記第２の圧力測定エレメント（１５）によって検出された圧力値（ｐ２）が前記所定の圧力値から偏差することを判定する際、該第２の圧力室（１４）内で検出された圧力値（ｐ２）および／または該所定の圧力値の動的な変化も考慮し、とりわけ該圧力値の時間微分および／または比較すべき圧力値間の無駄時間も考慮する、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から５までのいずれか１項記載の圧力測定変換器を備えた圧力センサにおいて、
該圧力測定変換器（１）または前記第１の圧力測定エレメント（６ａ，６ｂ）および／または前記第２の圧力測定エレメント（１５）に信号接続された電子的な評価装置（１８，１８ａ，１８ｂ）が設けられており、
該評価装置（１８，１８ａ，１８ｂ）は、請求項６から１０までのいずれか１項記載の、圧力測定変換器（１）の状態を監視する方法を実施するために構成されていることを特徴とする、圧力センサ。
【請求項１２】
前記評価装置（１８，１８ａ，１８ｂ）は少なくとも部分的に前記第２の圧力室（１４）内に設けられており、
前記第２の圧力測定エレメント（１５）はとりわけ該評価装置（１８，１８ａ，１８ｂ）に含まれており、有利には該評価装置（１８，１８ａ，１８ｂ）のボード上に設けられている、請求項１１記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記第２の封止部（１６）には、前記評価装置（１８，１８ａ，１８ｂ）の第１の部分（１８ａ）と該評価装置（１８，１８ａ，１８ｂ）の第２の部分（１８ｂ）との間の信号接続部のみが貫通案内される、請求項１２記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングと、分離メンブレンと、少なくとも１つの第１の圧力測定エレメントと、コンタクト媒体と、少なくとも１つの第１の接続エレメントと、少なくとも１つの第１の封止部とを有する、プロセス媒体内の少なくとも１つの圧力を検出するための圧力センサ用の圧力測定変換器に関する。前記分離メンブレンはプロセス媒体をコンタクト媒体から分離し、該コンタクト媒体は、該分離メンブレンを介して伝達される前記プロセス媒体の圧力を前記第１の圧力測定エレメントへ伝達し、該第１の封止部は該第１の接続エレメントを収容し、該ケーシングと該分離メンブレンと該第１の封止部とが第１の圧力室を形成する。本発明はさらに、このような圧力測定変換器の状態監視方法と、このような圧力測定変換器が備えられた圧力センサとにも関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の形式の圧力測定変換器は昔から公知であり、プロセス媒体内の検出すべき圧力を処理可能な測定信号に変換するために使用され、たとえば表示されるか、またはプロセス制御タスクの枠内で実に幅広い目的で使用される。
【０００３】
基本的に圧力測定変換器のプロセス媒体ないしは第１の圧力室内の圧力を検出するために該圧力を相応の量に変換するのに使用される物理的作用は非常に異なっており、機械的または流体静力学的な原理を基礎とするか、または、電気的に評価可能な作用を示す手法（たとえば弾性圧力測定センサ、変形の電気的測定、たわみの容量測定、ストレインゲージの変形測定、誘導性または容量性の距離測定、または圧電式または磁気弾性または抵抗式の圧力測定センサ）も基礎とすることが多い。圧力変換手法の詳細は、本願で開示される発明の枠内では重要でない。またここでは、圧力測定変換器が、絶対圧力測定用または基準圧力測定用または相対圧力測定用の変換器であるか否かも重要でなく、下記の考察は、挙げられるすべての種類の圧力測定変換器に適用することができる。
【０００４】
本願で扱われる次のような圧力測定変換器、すなわち、該圧力測定変換器の外部に設けられたプロセス媒体と該圧力測定変換器の内側空間とを分離する分離メンブレンを備えた圧力測定変換器の冒頭に述べられた構成は、まず第一に、該圧力測定変換器の内側空間を攻撃的なプロセス媒体から保護し、とりわけ、該圧力測定変換器内の圧力測定エレメントを保護するために使用される。そのため、分離メンブレンは通常、非常に耐食性の材料から製造され、たとえば不錆性の鋼、ハステロイまたはタンタルから製造される。その際には、分離メンブレンを非常に薄く形成し、たとえば３０μｍ〜５０μｍの領域内で形成することにより、プロセス媒体の圧力が第１の圧力室内の‐たいていは流体の‐コンタクト媒体に、該分離メンブレンの影響を可能な限り受けることなく伝達され、圧力測定変換器のダイナミクスの縮小が可能な限り僅かになるようにしなければならない。
【０００５】
圧力測定変換器は使用領域に応じて大きな機械的負荷にさらされ、たとえば圧力脈動、温度変動および化学的に攻撃的なプロセス媒体による負荷にさらされて、非常に薄く機械的に脆弱な分離メンブレンに漏れが生じて該分離メンブレンがプロセス媒体と圧力測定変換器の内側空間とを分離できなくなるほど、該分離メンブレンは損傷してしまう場合がある。化学的に攻撃的なプロセス媒体が圧力測定変換器の内側空間に侵入すると、たいていは圧力測定変換器の破壊が発生し、しばしば、プロセス全体に甚大な妨害が及ぼされることが多い。というのも、圧力測定変換器ないしは該圧力測定変換器が導入される圧力センサによって供給される状態量はたいてい、制御または調整の枠内でのプロセスにフィードバックされるからである。
【０００６】
また、とりわけプロセス媒体が着火性または爆発性である場合、圧力測定変換器にプロセス媒体が侵入した結果は、格段に深刻になる可能性がある。この場合、第１の圧力測定エレメントが電位に接続されている場合には、第１の圧力室内に設けられた第１の圧力測定エレメントでプロセス媒体が着火する危険性がある。このことは、非常に多くの圧力測定変換器に当てはまる。最も危険なのは、第１の圧力室内において第１の圧力測定エレメントで着火したプロセス媒体の火炎が該第１の圧力室を越えて外部のプロセス管路に伝搬することである。このことにより、プロセス媒体を案内する供給処理および排出処理の領域全体の爆発が発生する可能性がある。このような炎伝播は、第１の圧力室内の適切な構造的手段によって阻止することができ、このような「火炎障壁」が備えられた圧力測定変換器は「Ｅｘ‐ｄ」耐爆発性と称される。
【０００７】
しかし実際には、上記で挙げられた保護メカニズムがカバーしない別のエラーケースも知られている。記録されている危険なエラーケースは、第１の圧力室の第１の封止部に漏れが生じることにより、コンタクト媒体が該第１の圧力室から漏出し、付加的に分離メンブレンが損傷された場合には着火性のプロセス媒体が妨害されずに、該第１の封止部を介して該第１の圧力室を通って、該第１の封止部の該第１の圧力室と反対側にある圧力測定変換器の領域に達することである。第１の封止部の第１の圧力室と反対側には通常、‐圧力センサに所属する‐圧力測定変換器の電気的接続部が存在するので、ここでは、プロセス媒体が着火する可能性が高くなる。着火性のプロセス媒体はここでは、このような量で着火するのに十分な空間を有するので、冒頭に挙げられた第１の圧力室の領域内の保護メカニズムは、爆発の破壊からの保護を保証できなくなる。漏れを発生する脆弱箇所はとりわけ、たとえば第１の圧力測定エレメントを第１の圧力室外部から電気的に接続するための接続エレメントが案内される、第１の封止部の貫通案内部である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それゆえ本発明の課題は、公知の圧力測定変換器の前記欠点を‐少なくとも部分的に‐回避することであり、とりわけ、第１の封止部の領域の欠陥を識別できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、本発明ではまず基本的に、本願発明の対象となる圧力測定変換器では、次の構成によって解決される。すなわち、第１の封止部の第１の圧力室と反対側に第２の圧力室が設けられ、該第２の圧力室内に第２の圧力測定エレメントが配置される構成によって解決される。このような構成上の解決手段によって、第１の封止部の第１の圧力室と反対側にあり爆発の特別な危険性をもたらす空間内に存在する圧力も観察することができる。第１の圧力室の第１の封止部の漏れは必ず、第２の圧力室内に‐不所望の‐圧力変化を引き起こし、この圧力変化は第２の圧力室内の第２の圧力測定エレメントによって検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の特に有利な実施形態では、圧力測定変換器は次のように構成される。すなわち、第１の封止部が欠陥なく封止する状態では、第２の圧力室内の圧力は第１の圧力室内の圧力に実質的に依存しないように構成される。この場合には、第１の封止部の漏れは次のようにして識別することができる。すなわち第２の圧力測定エレメントは、第１の圧力室内の圧力に依存する圧力を記録するか、または‐最も簡単なケースでは‐単に時間的に可変である圧力を記録することによって識別することができる。
【００１１】
別の実施例では、本発明による圧力測定変換器は次のように構成される。すなわち、第１の封止部が欠陥なく封止する状態では、第２の圧力室内の圧力は第１の圧力室内の圧力に対して所定の依存性を有するように構成される。このような実施例により、第２の圧力測定エレメントによって検出される第２の圧力室内の圧力が第１の圧力室内の第１の圧力エレメントによって検出される圧力に所期のように追従しなくなった場合に、該第１の圧力室の第１の封止部に漏れがあることを識別することができる。本発明のこのような構成の基礎となる思想は、プロセス媒体から第１の圧力室と第１の封止部と第２の圧力室とを介して第２の圧力測定エレメントまでの圧力伝達区間は、ある程度の減衰伝達特性を有する伝達区間であるという思想である。このような伝達特性は、関与する伝達要素の機械的幾何的条件の変化と、第１の圧力室と第２の圧力室とを分離する第１の封止部の密閉性の変化とによっても影響される。第１の封止部の密閉性の変化はいずれにしても必ず、次のことで識別することができる。すなわち、第２の圧力測定エレメントによって検出される第２の圧力室内の圧力が、第１の圧力室内で第１の圧力測定エレメントによって検出される圧力に比較的迅速に追従するかまたは比較的緩慢に追従すること、また、比較的減衰されて追従するかまたは比較的減衰されないで追従することでも識別することができる。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、第２の圧力室は第２の封止部を有し、該第２の封止部は少なくとも１つの第２の接続エレメントを収容し、該第２の接続エレメントを介して第２の圧力測定エレメントにコンタクトし、かつ／または、第１の圧力測定エレメントに間接的にコンタクトすることができ、とりわけ第２の圧力室の外部がコンタクトすることができる。
【００１３】
第１の圧力室が第１の封止部を有し第２の圧力室が第２の封止部を有するということは、必ずしもこれらの封止部をケーシングと別個に形成する必要はなく、むしろ、ケーシングないしはケーシング壁に形成して、ケーシングが第１の接続エレメントないしは第２の接続エレメントとともに密閉封止するようにもできる。
【００１４】
これらの接続エレメントはたとえば、第１の圧力測定エレメントないしは第２の圧力測定エレメントにコンタクトするための電気的端子であり、または、差圧センサの場合には連通管に対する端子とするか、または第１の圧力室にコンタクト媒体を充填するための充填パイプとすることもできる。また、第１の封止部と第２の封止部とをこのようなものとして識別できるように別個に構成することもでき、この場合には第１の封止部と第２の封止部とを有利にはセラミック材料またはガラス材料から、有利には焼結によって形成する。このような封止部は、使用される初期材料に応じて、攻撃的でもあるプロセス媒体に対して高い耐性を有する。
【００１５】
上記の課題はまた、圧力測定変換器がケーシングと分離メンブレンと少なくとも１つの圧力測定エレメントとコンタクト媒体と少なくとも１つの第１の接続エレメントと少なくとも１つの第１の封止部とを有する本発明による圧力測定変換器を状態監視するための次のような方法によっても解決される。すなわち、前記分離メンブレンはプロセス媒体を前記コンタクト媒体から分離し、該コンタクト媒体は、該分離メンブレンを介して伝達される該プロセス媒体の圧力を前記第１の圧力測定エレメントに伝達し、該第１の封止部は前記第１の接続エレメントを収容し、前記ケーシングと該分離メンブレンと該第１の封止部とが第１の圧力室を形成し、該第１の封止部の該第１の圧力室と反対側に第２の圧力室が設けられており、該第２の圧力室内に第２の圧力測定エレメントが配置されている、方法によっても解決される。このような圧力測定変換器に対して、本発明の方法はまず、基本的には、第２の圧力測定エレメントによって第２の圧力室内で検出された圧力値を所定の圧力値と比較し、該第２の圧力室で検出された圧力値が所定の圧力値からの所定の偏差ないしは設定される偏差を超える場合には、超過信号を出力する。
【００１６】
本発明による方法は、次の状況を利用する。すなわち、第２の圧力室内の第２の圧力測定エレメントによって初めて、第１の封止部の第１の圧力室と反対側で圧力測定を行うことができ、第２の圧力室内の圧力ないしは圧力特性経過と所定の圧力値とを比較することができるという状況を利用する。
【００１７】
本発明の特に有利な構成では、超過信号を出力するだけでなく、圧力測定変換器ないしは該圧力測定変換器の第１の圧力測定エレメントおよび／または第２の圧力測定エレメントを無電位状態とするか、または固定的な電位に接続する。このような構成により、第１の圧力室および／または第２の圧力室内に侵入したプロセス媒体が第１の圧力測定エレメントおよび／または第２の圧力測定エレメントおよび／または該第１の圧力室外部および該第２の圧力室外部にある別の電気的回路部品で放電によって点火することが阻止される。
【００１８】
本方法の有利な実施形態では、第１の封止部が欠陥なしで封止する状態にある際に第２の圧力室内の圧力が実質的に第１の圧力室内の圧力に依存しないように圧力測定変換器が構成されている場合、所定の圧力値として実質的に一定の圧力値が選択され、とりわけ、‐たとえば工場側で設定される‐「通常」の状態で第２の圧力測定エレメントが検出する値を選択する。所定の圧力値からの許容範囲内の偏差として有利にはゼロ偏差を設定せず、所定の圧力値を含む公差帯域内にある、該所定の圧力値からの偏差を設定する。この公差帯域はとりわけ、第２の圧力室内で温度差によって引き起こされる圧力変動だけでは超過信号が出力されないように選択される。
【００１９】
それに対し、第１の封止部が欠陥なしで封止している状態で第２の圧力室内の圧力が、第１の圧力室内の圧力に対して所定の依存性を有するように、圧力測定変換器が構成されている場合、本願で開示される方法は有利には、所定の圧力値ないしは設定可能な圧力値が、第１の圧力エレメントによって検出される第１の圧力室内の圧力であるように行われる。このようにして確実に、第２の圧力室内の圧力と第１の圧力室内の圧力とを比較することによって常に、第１の圧力室から第２の圧力室への圧力伝達に関する第２の封止部の圧力伝達特性を観察し、第１の圧力室と第２の圧力室との間の漏れを検出することができる。
【００２０】
とりわけ最後に挙げられた方法では、第２の圧力室内において第２の圧力測定エレメントによって検出される圧力値が所定の圧力値から偏差すると判定される場合、該第２の圧力室内で検出された圧力値および／または所定の圧力値の動的な変化も考慮することが特に有利であることが証明されている。このことは、第１の圧力室から第２の圧力室への圧力信号の動的な伝達特性に関する知識を利用することを意味する。このような実施形態ではとりわけ、圧力値の時間微分および／または比較すべき圧力値間の無駄時間を考慮するのが有利である。
【００２１】
最後に上記の課題は、上記の形式の圧力測定変換器を有し付加的に電子評価装置を備えた圧力センサによっても解決される。この電子評価装置は、圧力測定変換器ないしは第１の圧力測定エレメントおよび／または第２の圧力測定エレメントに信号接続されており、検出された圧力値は該電子評価装置によって処理される。この評価装置は、圧力測定変換器の上記の方法を実施することができるように構成されている。
【００２２】
圧力センサの構成上特に簡単な変更は、電子的な評価装置が少なくとも部分的に第２の圧力室内に設けられている場合に可能である。このことによって基本的に、第１の圧力測定エレメントおよび第２の圧力測定エレメントによって得られた信号の評価をすでに第２の圧力室内で行うことができ、第１の圧力測定エレメントおよび第２の圧力測定エレメントに必ず付随する信号伝送線路を第２の圧力室から引き出さなくてもよくなる。有利には第２の圧力測定エレメントは評価装置に含まれる。こうするためにはとりわけ、第２の圧力測定エレメントを評価装置のボード上ないしは評価装置の第１の部分のボード上に設ける。
【００２３】
詳細には、本発明による圧力測定変換器、圧力測定変換器の本発明の状態監視方法および圧力センサを構成および発展することができる多くの手段が存在する。このような多くの手段に関しては、請求項１および５の従属請求項と、下記の実施例の説明とを、図面も関連づけて参照されたい。
【実施例】
【００２４】
図１〜７にはそれぞれ、圧力測定変換器１が完全な圧力センサ２と関連して示されている。これはここでは、絶対圧センサと差圧センサとの組み合わせである。圧力測定変換器１は、プロセス媒体３ａ，３ｂ内の少なくとも１つの圧力ｐａ，ｐｂを検出するのに使用される。圧力測定変換器１は、分離メンブレン５ａ，５ｂを備えたケーシング４と、第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂと、コンタクト媒体７ａ，７ｂと、複数の接続エレメント８ａ，８ｂと、第１の封止部９ａ，９ｂとを有する。図中の圧力測定変換器１は‐必ず‐差圧測定変換器でもあるから、実際には、測定プロセスに関連する構造はすべて２重に設けられているが、このことによって、本願明細書および図面に示された圧力測定変換器１および圧力センサ２と、図に基づいて説明される方法とは、１重の（絶対）圧力センサによってもちょうど同様に良好に実現できることに変わりはない。
【００２５】
分離メンブレン５ａ，５ｂはここではハステロイから製造され、プロセス媒体３ａ，３ｂをコンタクト媒体７ａ，７ｂから分離する。このコンタクト媒体７ａ，７ｂは、プロセス媒体３ａ，３ｂ内の圧力ｐａ，ｐｂを第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂまで可能な限り減衰なしで確実に伝達するのに使用され、また、攻撃的または爆発の可能性のあるプロセス媒体３ａ，３ｂと第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂとの間の遮断部としても機能する。
【００２６】
図１〜５に示されているように、ケーシング４と分離メンブレン５ａ，５ｂと第１の封止部９ａ，９ｂとが第１の圧力室１０ａ，１０ｂを形成し、コンタクト媒体７ａ，７ｂが第１の圧力室１０ａ，１０ｂに完全に充填されている。
【００２７】
第１の封止部９ａ，９ｂは第１の接続エレメント８ａ，８ｂを収容する。図１〜４では、第１の接続エレメント８ａおよび第１の接続エレメント８ｂはそれぞれ複数の接続エレメントを有する。これら複数の接続エレメントはすなわち、第１の圧力室１０ｂから第１の圧力測定エレメント６ａまで差圧測定のために圧力を伝達する連通管１１と、第１の圧力室１０ａ，１０ｂにコンタクト媒体７ａ，７ｂを充填するのに使用される充填パイプ１２と、電位を第１の接続エレメント８ａ，８ｂから導き該第１の接続エレメント８ａ，８ｂへ供給する電気的線路１３とである。
【００２８】
図１には、欠陥を有さない圧力測定変換器１が示されている。この圧力測定変換器は、無傷の分離メンブレン５ａ，５ｂと、無傷の第１の封止部９ａ，９ｂと、該第１の封止部に接続されている第１の圧力室１０ａ，１０ｂとを有する。特に危険なのは、図４に示された欠陥状況である。この状況では、分離メンブレン５ａ，５ｂも第１の封止部９ａ，９ｂも欠陥を有するので、コンタクト媒体７ａ，７ｂは、プロセス媒体３ａ，３ｂと、第１の封止部９ａ，９ｂの第１の圧力室１０ａ，１０ｂと反対側の空間との間に障壁を形成しなくなり、‐従来技術から公知の図中にない‐圧力測定変換器では、点火性のプロセス媒体が第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂの電気的配線および電気的端子で点火してしまう危険性がある。
【００２９】
このことを阻止するため、図１〜４に示された圧力測定変換器は次のように構成されている。すなわち、第１の封止部９ａ，９ｂの第１の圧力室１０ａ，１０ｂと反対側に第２の圧力室１４が設けられており、該第２の圧力室１４内に第２の圧力測定エレメント１５が配置されるように構成されている。このような構成により、第１の封止部９ａ，９ｂを通過したプロセス媒体は上位の圧力センサ２の電気的回路部品に直ちに接触せず、まず第２の圧力室１４に到達する。ここに設けられた第２の圧力測定エレメント１５は基本的に、第２の圧力室１４内の圧力状態の変化によって上述の欠陥ケースを識別するのを可能にする。
【００３０】
図１〜４に示された圧力測定変換器１の場合、第１の封止部９ａ，９ｂが欠陥なしで封止する状態では、第２の圧力室１４内の圧力ｐ２は第１の圧力室１０ａ，１０ｂ内の圧力ｐ１に対して所定の依存性を有する。さらに、第２の圧力室１４はそれぞれ第２の封止部１６を有し、第２の封止部１６は少なくとも１つの第２の接続エレメント１７を収容し、該第２の接続エレメント１７を介して第２の圧力測定エレメント１５にコンタクトし、‐間接的に‐第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂにコンタクトする。
【００３１】
‐同図に示されていない‐別の実施例では、第１の封止部９ａ，９ｂが欠陥なしで封止する状態では、第２の圧力室１４内の圧力ｐ２は実質的に、第１の圧力室１０ａ，１０ｂ内の圧力ｐ１ａ，ｐ１ｂに依存しない。このことは、第１の圧力室１０ａ，１０ｂと第２の圧力室１４とを特に良好に分離することによって実現される。図１〜４に示された実施例では、第１の封止部９ａ，９ｂも第２の封止部１６も、耐腐食性に関して非常に良好な特性を有するガラス材料から製造される。
【００３２】
図１〜４に示された圧力測定変換器１ないしは圧力センサ２の場合、圧力測定変換器１を状態監視するために次のような方法が実施される。すなわち、第２の圧力室１４内で第２の圧力測定エレメント１５によって検出された圧力値ｐ２と所定の圧力値とを比較し、該第２の圧力室１４で検出された圧力値ｐ２が所定の圧力値からの所定の偏差を超える場合に超過信号を出力する方法が実施される。第２の圧力室１４内の第２の圧力測定エレメント１５によって初めて、不所望の圧力変化によって、第１の圧力室１０ａ，１０ｂと第２の圧力室１４との間の接続部における欠陥を検出することができる。
【００３３】
第２の圧力室１４内で第２の圧力測定エレメント１５によって検出された圧力値ｐ２と所定の圧力値との間の許容範囲外の偏差に対する応答として、図中の圧力測定変換器１の場合には超過信号のみを出力するのではなく、圧力測定変換器１を無電位に接続することにより、圧力測定変換器１に侵入したプロセス媒体３ａ，３ｂ（図４を参照されたい）が異なる電位で点火することがないようにする。
【００３４】
図中のすべての実施例は、第１の封止部９ａ，９ｂが欠陥なしで封止する状態で第２の圧力室１４内の圧力ｐ２が第１の圧力室１０ａ，１０ｂ内の圧力ｐ１ａ，ｐ１ｂに対して所定の依存性を有する圧力測定変換器であるから、ここでは、所定の圧力値は実質的に、第１の圧力エレメント６ａ，６ｂによって検出される第１の圧力室１０ａ，１０ｂ内の圧力ｐ１ａ，ｐ１ｂである。
【００３５】
図２には、第１の封止部９ａ，９ｂが漏れを有し、この漏れを通ってコンタクト媒体７ａが第２の圧力室１４に侵入できるのが示されている。図２に示されたような第１の封止部９ａは、図１に示された無傷の封止部９ａと異なる圧力伝達特性を有するので、第２の圧力室１４内で第２の圧力測定エレメント１５によって検出される圧力ｐ２と第１の圧力室１０ａ内で第１の圧力測定エレメント６ａによって検出される圧力とを比較すると、図１と図２とに示された状況で全体的に差が生じ、このことから、図２に示された欠陥ケースを識別することができる。さらに分離メンブレン５ａも欠陥を有する図４に示された欠陥ケースでも、同様のことが当てはまる。
【００３６】
上記のことから、図１〜７には、それぞれ既述の圧力測定変換器１と付加的に電子的な評価装置１８とを有する完全な圧力センサ２が示されているということになる。この評価装置１８は、圧力測定変換器１ないしは第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂおよび／または第２の圧力測定エレメント１５に信号接続されている。評価装置１８はすべての実施例において、圧力測定変換器１の上記の状態監視方法を実施できるように構成されている。
【００３７】
図１〜４では評価装置１８は常に一体形で構成されており、別個の室２２内に配置されている。この別個の室２２は第２の圧力室１４によって耐圧性で分離されている。第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂおよび第２の圧力測定エレメント１５から出発する電気的線路１３は別個に第２の封止部１６を貫通して案内し、該電気的線路１３によって伝送される信号を評価装置１８によって評価できるようにしなければならない。
【００３８】
図５には、上記構成の変形形態である圧力センサ２が示されている。この圧力センサ２では、電子的な評価装置１８は部分的に第２の圧力室１４内に設けられており、第２の圧力測定エレメント１５は該評価装置１８ないしは該評価装置１８の第１の部分１８ａに含まれている。すなわち、評価装置のボード１８ａ上に設けられている。評価装置１８ないしは評価装置１８の第１の部分１８ａを第２の圧力室１４内に配置する利点はとりわけ、第２の封止部１６を構成する手間が非常に小さくなることである。というのも該第２の封止部１６には、評価装置１８の第１の部分１８ａと該評価装置１８の第２の部分１８ｂとの間でデータ交換を行うのに必要な電気的信号線路のみを貫通案内すればよいからである。第２の圧力室１４内に少なくとも部分的に配置された評価装置１８を有する圧力センサ２の製造は、特に簡単に行うことができる。
【００３９】
図６および７は、図１〜５に示された圧力センサ２と異なる、圧力センサ２の別の実施例を示す。図６および７には、図１〜５と異なって、第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂと、第１の封止部９ａ，９ｂと、第１の圧力室１０ａ，１０ｂとが、単にブロックとして概略的にのみ示されている。ここでは単に、電気的線路１３が第２の圧力室１４内に挿入されていることだけが見て取れる。図６に示された圧力センサ２は基本的に、図１〜４に示された圧力センサ２に相応する。というのも、第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとから成る評価装置１８は、‐部分的にも‐第２の圧力室１４内に配置されていないからである。ここでも、第２の圧力測定エレメント１５と第１の圧力測定エレメント６ａ，６ｂの電気的線路１３とに対して貫通案内部を設けなければならず、すべての信号伝送線路は最終的に評価装置１８の第１の部分１８ａに接続されることが理解できる。ケーシング１９は評価装置１８を包囲し、該ケーシング１９内の分離壁２０が、評価装置１８が‐少なくとも部分的に‐収容されている別個の室２２を接続空間２３から分離する。
【００４０】
図７に示された圧力センサ２は、評価装置１８の第１の部分１８ａが第２の圧力室１４内に配置された図５の圧力センサ２の構成に相応する。この圧力センサ２でも、とりわけ図６の圧力センサ２と比較しても第２の封止部１６を構造的に簡単に実現できる利点が容易に理解できる。この第２の封止部１６には、評価装置１８の第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとの間の信号接続部のみが貫通案内されている。このことに関しては、第２の封止部１６を貫通案内される線路は１つだけであるとは限定されないと解するべきである。むしろ、評価装置１８の第１の部分１８ａから該評価装置１８の第２の部分１８ｂへ供給されるデータ／信号を伝送するのに必要な線路は複数とすることもでき、たとえばシリアル信号接続とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】欠陥のない状態の圧力測定変換器を有する圧力センサを示す。
【図２】第１の封止部が第１の圧力室内で漏れを有する損傷された圧力測定変換器を備えた圧力センサを示す。
【図３】分離メンブレンが損傷された圧力測定変換器を有する圧力センサを示す。
【図４】分離メンブレンおよび第１の封止部が第１の圧力室内で損傷された圧力測定変換器を備えた圧力センサを示す。
【図５】第２の圧力室内に配置された評価装置を有する図１の圧力センサを示す。
【図６】第２の圧力室の外側に評価装置を有する圧力センサの別の実施形態を示す。
【図７】評価装置が部分的に第２の圧力室の外側に配置された圧力センサの別の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１    圧力測定変換器
２    圧力センサ
３ａ，３ｂ  プロセス媒体
４    ケーシング
５ａ，５ｂ  分離メンブレン
６ａ，６ｂ  圧力測定エレメント
７ａ，７ｂ  コンタクト媒体
８ａ，８ｂ  圧力測定エレメント
９ａ，９ｂ  第１の封止部
１０ａ，１０ｂ  第１の圧力室
１１  連通管
１２  充填パイプ
１３  電気的線路
【図１】
0005383152.tif 000002
【図２】
0005383152.tif 000003
【図３】
0005383152.tif 000004
【図４】
0005383152.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005383152.tif 000007
【図７】
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