Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung eines Membrandruckmittlers.

Membrandruckmittler werden in der industriellen Messtechnik zur Übertragung von Drücken eingesetzt. Hierzu wird eine Trennmembran dazu verwendet, ein Prozessmedium, dessen Mediendruck ermittelt werden soll, von einer, in einer hydraulischen Kammer befindlichen Flüssigkeit zu trennen. Über die Trennmembran wird der Mediendruck, an die Flüssigkeit in der hydraulischen Kammer weitergeleitet, die wiederum den vom Medium stammenden Mediendruck an eine Drucksensoreinheit zur Bestimmung eines ersten Messwertes überträgt. Da Membrandruckmittler bzw. die hydraulische Kammer typischerweise während des Befüllvorgangs mit einer Flüssigkeit mit einem Fülldruck beaufschlagt werden, ist die Lage und Form der

Trennmembran im Wesentlichen durch das in der hydraulischen Kammer eingeschlossene Volumen dieser Flüssigkeit bestimmt. Durch die Befüllung wird somit ein vom Verformungszustand der Trennmembran abhängiger Membrandruck ausgeübt, welcher den zu messenden Mediendruck überlagert ist. Aus diesem Grund wird beim oder nach dem Befüllvorgang durch den das eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen und somit der Verformungszustand definierten Druck, ein Referenzdruckwert vorgehalten, um den die Messwerte der Drucksensoreinheit kompensiert werden. Da sich das in der hydraulischen Kammer eingeschlossene Volumen der Flüssigkeit in Abhängigkeit der Temperatur ändert, ändert sich folglich auch der von der Trennmembran ausgeübte Membrandruck. Allerdings ergibt sich bei allen Sensortemperaturen ein definierter und wiederholbarer Verformungszustand der Trennmembran, so dass neben der Kompensation des Fülldrucks auch Temperatureinflüsse kompensiert werden können.

Derartige Membrandruckmittler weisen grundsätzlich das Problem auf, dass die Trennmembran durch den Einsatz in harschen bzw. aggressiven Medien brechen kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen mittels dessen ein Trennmembranbruch zuverlässig detektiert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und des Membrandruckmittlers gemäß Patentanspruch 3.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung eines Membrandruckmittlers, wobei der Membrandruckmittler zumindest eine mit einer Flüssigkeit befüllte hydraulische Kammer und eine die hydraulische Kammer druckdicht verschließende Trennmembran umfasst, wobei die hydraulische Kammer bei einem Befüllvorgang mit der Flüssigkeit befüllt und mit einem Fülldruck bei einer definierten Temperatur beaufschlagt wird und ein dem Fülldruck entsprechender Referenzfülldruckwert vorgehalten wird, wobei die befüllte hydraulische Kammer mit der Trennmembran von einem zu messenden Medium getrennt ist und ein Mediendruck des an der Trennmembran anliegenden zu messenden Mediums mittels der Flüssigkeit an ein Drucksensorelement zur Bestimmung eines ersten Messwertes übermittelt wird, wobei der Messwert die Differenz zwischen dem zu messenden Mediendruck und einem Bezugsdruck darstellt, wobei das Verfahren zur Ermittlung eines Trennmembranbruches des Membrandruckmittlers folgende Verfahrensschritte umfasst:

- Einstellen von Testbedingungen, bei denen die Trennmembran bezogen auf den Bezugsdruck mit einem definierten Druck beaufschlagt wird; - Bestimmung zumindest eines Testmesswertes bei den

Testbedingungen mittels des Drucksensorelementes;

- Erfassen einer Temperatur der in der hydraulischen Kammer befindlichen Flüssigkeit bei den Testbedingungen;

- Feststellen, ob ein Trennmembranbruch vorliegt, wobei zum Feststellen ob ein Trennmembranbruch vorliegt, der Testmesswert um einen

Temperaturdifferenzbetrag, welcher sich aus der bei den Testbedingungen erfassten Temperatur und der bei dem Befüllvorgang definierten Temperatur ergibt, kompensiert bzw. korrigiert wird und der kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert mit dem Referenzfülldruckwert verglichen wird und in dem Fall, dass eine Abweichung vorliegt, ein Trennmembranbruch signalisiert wird.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einer Temperaturänderung sich das Ölvolumen unter der Trennmembran und somit der zu messende Druck gegenüber dem Fülldruck bei der definierten Temperatur ändert. Um nun zu verhindern, dass ein falscher Trennmembranbruch erkannt wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diesen temperaturbedingten Fehler zu korrigieren bzw. kompensieren.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Trennmembranbruch nur festgestellt wird, wenn der kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert um mehr als 15%, vorzugsweise mehr als 10%, besonders bevorzugt mehr als 5% von dem Referenzfülldruckwert abweicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zur Kompensation bzw. Korrektur des Testmesswert der Diagnoseeinheit eine Membrankennlinie, ein Füllvolumen und/oder ein Ausdehnungskoeffizient der Flüssigkeit zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere kann die Ausführungsform vorsehen, dass anhand des Ausdehnungskoeffizienten und des Temperaturdifferenzbetrags eine Füllvolumenänderung der in der hydraulischen Kammer befindlichen Flüssigkeit bei den Testbedingungen bestimmt wird und über die Füllvolumenänderung und die Membrankennlinie der kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert bestimmt wird und/oder sich der kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert aus der Differenz eines aktuellen Kammerinnendrucks bei Testbedingungen und des Referenzfülldruckwert bei der Befüllung ergibt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Membrandruckmittler mit zumindest einer mit einer Flüssigkeit befüllten hydraulischen Kammer und einer die hydraulische Kammer druckdicht verschließenden Trennmembran, wobei die hydraulische Kammer mit der Flüssigkeit befüllt ist und mit einem Fülldruck bei einer definierten Temperatur beaufschlagt wurde, wobei die befüllte hydraulische Kammer mit der Trennmembran von einem zu messenden Medium getrennt ist und ein Mediendruck des an der Trennmembran anliegenden zu messenden Mediums mittels der Flüssigkeit an ein Drucksensorelement zur Bestimmung eines ersten Messwertes übermittelt wird, wobei der Messwert die Differenz zwischen dem zu messenden Mediendruck und einem Bezugsdruck darstellt, wobei der Membrandruckmittler ferner eine Diagnoseeinheit aufweist, der ein dem Fülldruck entsprechender Referenzfülldruckwert zugänglich gemacht wird und die dazu eingerichtet ist, die Verfahrensschritte gemäß der zuvor beschriebene Ausführungsform durchzuführen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Membrandruckmittler sieht vor, dass der dem Fülldruck entsprechende Referenzfülldruckwert p _Ref in einem Speicherelement des Membrandruckmittlers abgelegt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Membrandruckmittler sieht vor, dass eine Membrankennlinie, ein Füllvolumen und/oder ein Ausdehnungskoeffizient der Flüssigkeit zur Verfügung in einem bzw. dem Speicherelement des Membrandruckmittlers abgelegt sind.

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

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Membrandruckmittlers.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Membrandruckmittlers 1, wobei der Membrandruckmittler 1 zumindest eine mit einer Flüssigkeit 3, bspw. einem Öl, befüllte hydraulische Kammer 4 und eine die hydraulische Kammer 4 druckdicht verschließende Trennmembran 2 umfasst. Die Trennmembran 2 trennt das in einem eigentlichen Messbetrieb zu messende Medium 5, dessen Mediendruck p _Medium ermittelt werden soll, von der mit der Flüssigkeit 3 befüllten hydraulischen Kammer 4 ab. Da es sich typischerweise um sehr aggressive Medien 5 handelt, ist die Trennmembran 2 zumeist metallisch ausgebildet, umso nicht mechanisch und/oder chemisch angegriffen zu werden. Ferner ist die Trennmembran 2 derartig ausgestaltet, dass sie in Abhängigkeit von dem Befüllvolumen der Flüssigkeit 3 elastisch verformbar ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Trennmembran 2 eine vorgespannte nicht axisymmetrische Membran ist. Die hydraulische Kammer 4 ist aufgrund des Befüllvorgangs mit einem

Fülldruck P _FÜII beaufschlagt, welcher sowohl ein Unter- als auch ein Überdruck darstellen kann. Fig. 1 b) zeigt den Fall, dass die hydraulische Kammer 4 mit einem Unterdrück und Fig. 1 c) zeigt den Fall, dass die hydraulische Kammer 4 mit einem Überdruck beaufschlagt ist. Zum Befüllen des Membrandruckmittlers 1 dient hierbei ein Befüllkanal 10, der nach Beendigung des Befüllens mittels eines Kanalverschlusselementes 11 verschlossen wird.

Zur bereits eingangs erwähnten Kompensation des zu messenden Mediendrucks p _Medium , wird ein dem Fülldruck P _FÜII entsprechender Referenzfülldruckwert p _Ref vorgehalten. Dieser Referenzfülldruckwert p _Ref wird unter Referenzbedingungen, welche zumindest eine definierte Temperatur bzw. eine Befülltemperatur umfassen, ermittelt. Die Befülltemperatur kann beispielsweise in der Sensorelektronik vorgehalten bzw. gespeichert werden oder auf andere Art und Weise zugänglich gemacht werden.

Mittels der in der hydraulischen Kammer 4 befindlichen Flüssigkeit 3 wird im eigentlichen Messbetrieb des Membrandruckmittlers ein an der Trennmembran 2 anstehender Mediendruck p _Medium an ein Drucksensorelement 6 übertragen, um so einen Messwert p _Mess zu bestimmen. H ierbei stellt der Messwert p _Mess die Differenz zwischen dem zu messenden Mediendruck p _Medium und einem Bezugsdruck p _Bezug des Sensorelementes 6 dar.

In dem Fall, dass es sich um einen Absolutdrucksensorelement handelt, stellt der Bezugsdruck pBezug ein rückseitig in das Sensorelement eingeschlossener Druck bzw. ein Vakuum dar. In dem Fall, dass es sich um ein Relativ- oder Differenzdrucksensorelement handelt, stellt der Bezugsdruck p _ßezug ein dem Sensorelement von außen zugeführter Druck, bspw. der Umgebungsdruck oder einen weiteren Mediendruck, dar. Zur Ermittlung eines Trennmembranbruchs des Membrandruckmittlers kann dieser eine Diagnoseeinheit 8 aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die folgenden Schritte aus- bzw. durchzuführen:

- Einstellen von Testbedingungen, bei denen die Trennmembran 2 bezogen auf den Bezugsdruck p _Bezug mit einem definierten Druck p _def beaufschlagt wird. Im einfachsten Fall kann dies, bspw. bei einer Belüftung des Systems, realisiert werden, so dass das an der Trennmembran 2 anliegende Medium 5 entfernt wird und der Mediendruck pMedium = 0 bar ist. Alternativ können die Testbedingungen auch derartig erzielt werden, dass der Mediendruck bekannt ist.

- Bestimmung zumindest eines Testm esswertes pi _est bei den Testbedingungen mittels des Drucksensorelementes 6.

- Erfassen einer Temperatur der in der hydraulischen Kammer befindlichen Flüssigkeit bei den Testbedingungen.

- Feststellen, ob eine Fehlfunktion vorliegt, wobei zum Feststellen ob eine Fehlfunktion vorliegt, der Testmesswert pi _est um einen Temperaturdifferenzbetrag Ti _es t - Tßefüii, welcher sich aus der bei den Testbedingungen erfassten Temperatur Ti _est und der bei dem Befüllvorgang definierten Temperatur ergibt, kompensiert bzw. korrigiert wird und der kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert mit dem Referenzfülldruckwert p _Ref verglichen wird und in dem Fall, dass eine Abweichung vorliegt, ein Trennmembranbruch signalisiert wird. Die Diagnoseeinheit 8 kann ferner dazu eingerichtet sein, ein

Trennmembranbruch nur festzustellen, wenn der kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert um mehr als 15%, vorzugsweise mehr als 10%, besonders bevorzugt mehr als 5% von dem Referenzfülldruckwert abweicht. Ferner kann der Diagnoseeinheit zur Kompensation bzw. Korrektur des Testmesswerts ein Füllvolumen der hydraulischen Kammer, ein Ausdehnungskoeffizient der Flüssigkeit und/oder eine Membrankennlinie zur Verfügung gestellt werden. Die Membrankennline gibt hierbei einen Innendruck der mit der Flüssigkeit befüllten hydraulischen Kammer in Abhängigkeit von dem Befüllvolumen an. Die Diagnoseeinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, anhand des Ausdehnungskoeffizienten und des Temperaturdifferenzbetrags (Ti _es t - Tßefüii) eine Füllvolumenänderung der in der hydraulischen Kammer (4) befindlichen Flüssigkeit bei den Testbedingungen zu bestimmen und ferner über die Füllvolumenänderung und die Membrankennlinie den kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert zu ermitteln, wobei sich der kompensierte bzw. korrigierte Testmesswert aus der Differenz des aktuellen Kammeninnendrucks bei Testbedingungen und des Referenzfülldruckwert bei der Befüllung ergibt. Die Membrankennlinie, das Füllvolumen der hydraulischen Kammer und/oder der Ausdehnungskoeffizient der Flüssigkeit können beispielsweise bei der Produktion bzw. Fierstellung des Membrandruckmittlers in einem internen Speicherelement des Membrandruckmittlers abgelegt werden.

Bezugszeichenliste

Membrandruckmittler

Trennmembran

Flüssigkeit

Hydraulische Kammer Medium

Erstes Drucksensorelement

Temperatursensor

Diagnoseeinheit