DE2849138A1 - Membrananordnung fuer stark korrodierende verfahrensstroemungsmittel - Google Patents
Membrananordnung fuer stark korrodierende verfahrensstroemungsmittelInfo
- Publication number
- DE2849138A1 DE2849138A1 DE19782849138 DE2849138A DE2849138A1 DE 2849138 A1 DE2849138 A1 DE 2849138A1 DE 19782849138 DE19782849138 DE 19782849138 DE 2849138 A DE2849138 A DE 2849138A DE 2849138 A1 DE2849138 A1 DE 2849138A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- support body
- metal
- intermediate piece
- membrane
- arrangement according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 51
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 55
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 24
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 21
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 20
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 11
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 9
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
- B23K20/08—Explosive welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K9/232—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded of different metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
- G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Diaphragms And Bellows (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Description
Möhlstraße 37 D-8000 München 80
The Foxboro Company Tel-089/982085-87
Telex: 0529802 hnkld Foxboro, Mass., V.St.A. Telegramme:ellipsoid
I 3. Hov, 137S
Membrananordnung für stark korrodierende Verfahrensströmungsmitte1
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Membrananordnungen und betrifft insbesondere eine Membrananordnung zur Verwendung
bei Verfahrensrege!instrumenten oder -geräten, in denen
die Membran stark korrodierenden Strömungsmitteln ausgesetzt ist.
Bei industriellen Instrumentenanlagen werden seit langem
Metall-Membrananordnungen beispielsweise als Primärelement zur Messung des unmittelbar darauf einwirkenden Strömungsmitteldrucks
oder als Trennmembran in flüssigkeitsgefüllten Anlagen verwendet, bei denen der anliegende Druck äußerst
genau auf ein anderes druckempfindliches Element übertragen werden soll.
Unabhängig vom jeweiligen Verwendungszweck der Membranvorrichtung
ist es für die gesamten Leistungseigenschaften der
Vorrichtung wesentlich, daß zwischen der Membran und ihrem Tragkörper eine luftdichte, metallurgisch einwandfreie Verbindung
hergestellt ist. In den meisten Einsatzfällen bei der Verfahrensregelung läßt sich eine solche Verbindung ohne wei-
909823/0B84
teres nach herkömmlicher Technik (z.B. Schmelzschweißung)
erreichen, weil Membran und Tragkörper axis demselben Metall, üblicherweise aus rostfreiem Stahl, bestehen.
Wenn jedoch die Drücke verschiedener stark korrodierender Verfahrensströmungsmittel gemessen werden sollen, wird die
Membran üblicherweise aus Tantal oder einem ähnlichen, chemisch inerten und teueren Metall hergestellt. Aus fertigungswirtschaftlichen
Gründen ist es dabei sehr wünschenswert, in diesen Einsatzfällen den aus rostfreiem Stahl bestehenden
Tragkörper beizubehalten.
Dem Fachmann ist bekannt, daß die hoch korrosionsbeständige Metallmembran (z.B. aus Tantal) und der Tragkörper aus einem
chemisch stärker aktiven Metall (z.B. aus rostfreiem Stahl) metallurgisch nicht miteinander vereinbar bzw. verträglich
sind, d.h. die chemischen und physikalischen Eigenschaften
dieser Metalle sind so stark verschieden, daß ein Schmelzschweißen nach den üblichen Verfahren nicht durchführbar ist.
Der Ausdruck "Schweißbarkeit" bezieht sich dabei auf die Herstellung einer einwandfreien bzw. massiven, homogenen, luftdichten
molekularen Bindung längs der Berührungsstelle zwischen
den beiden Metallen, wie beispielsweise bei der Vermischung zweier metallurgisch verträglicher, geschmolzener
Metalle durch Verschmelzung. Versuche zum Schmelzverschweissen unverträglicher Metalle führen zur Bildung von inhomogenen
Zonen aus Zwischenmetallverbindungen, die spröde sind
und zu Bruch- oder Rißbildung neigen.
Das Problem der Gewährleistung einer einwandfreien Verbindung wird weiterhin dadurch verstärkt, daß derartige
Membranvorrichtungen in manchen Fällen ständig wechselnden Temperaturen über weite Bereiche (z.B. -40° bis +3700C)
widerstehen und dabei ihre luftdichte Abdichtung beibehalten müssen. Aus diesem Grund sind auch andere übliche Ver-
909823/0584
bindungs verfahren, wie Stauchen, Einpressen und Verkleben oder Verbinden mit Hilfe von Kunststoffen, Klebmitteln
oder Hartlötlegierungen, für die meisten industriellen Zwecke ungeeignet.
Eine einfache Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, den Tragkörper aus demselben inerten Metall wie die
Membran herzustellen. Wie erwähnt, ist diese Möglichkeit jedoch äußerst aufwendig. Außerdem kann die Gesamtgröße solcher
zusammengesetzter Membranvorrichtungen nicht in allen Fällen zur Lösung der Kostenfrage verkleinert werden, weil
die Größe der Membran normalerweise einen Einfluß auf Genauigkeit, Ansprechverhalten, Empfindlichkeit und Meßbereich
des Instruments hat.
Dem geschilderten Problem wurde in der Vergangenheit große Aufmerksamkeit gewidmet, wie dies z.B. aus der US-PS 3 675
hervorgeht, die vorschlägt, eine dünne Tantalmembran an einem Rahmen aus rostfreiem Stahl durch Nahtschweißung zwischen
den Umfangsrändern der Membran und dem Rahmen anzubringen.
Es ist aber bekannt, daß eine derartige Nahtschweissung keine einwandfreie, luftdichte Schweißverbindung zwischen
den verschiedenen Metallen, sondern vielmehr eine solche Verbindung ergibt, die Zwischenmetallverbindungen
enthält und daher einer Schmelzschweißverbindung strukturell unterlegen ist und schließlich durch Rißbildung vorzeitig
versagt. Wie aus dieser US-PS hervorgeht, muß eine zusätzliche Unterstützung für den Einbau der Membran in der Weise
vorgesehen werden, daß die Membran durch Schrumpfen oder Einpressen in feste Anlage an den Gegenflächen ihres Stützrahmens
gebracht wird.
Ein neuerer Vorschlag findet sich in der US-PS 4 046 010, die angibt, daß eine Tantalmembran mittels einer Art "Lötschweißung"
(braze-welding) unter luftdichter Abdichtung an
9O9823/0S84
einem aus rostfreiem Stahl bestehenden Körper eines Druckwandlers angebracht werden kann. Eine solche "Lötschweißung"
wird dadurch erreicht, daß der rostfreie Stahlring auf eine Temperatur über seinem Schmelzpunkt, aber unter dem der Tantalmembran
erwärmt wird, wobei sich zwischen dem Ring und dem Körper eine "Schweißstelle" bildet, während der geschmolzene
Stahl über die Außenfläche der Membran fließt und eine Art Hartlötstelle an der Grenzfläche zwischen Membran
und Stahlkörper bildet. Es ist offensichtlich, daß dieses Vorgehen ebenfalls mit schwerwiegenden Mängeln behaftet ist,
da die eigentliche Verbindungsgrenzflache wiederum eine
spröde Grenzfläche aus rostfreiem Stahl und Tantal darstellt. Nach der genannten US-PS muß ein Korrosionsschutz für die
Schweißstelle aus rostfreiem Stahl in Form einer elastomeren Dichtung vorgesehen werden, die am Innenumfang zwischen der
Membran und dem Körper angeordnet ist, um das Verfahrensströmungsmittel an einer Berührung und damit Zerstörung des
freiliegenden rostfreien Stahlrings und der Schweißnaht zu hindern.
Ungeachtet aller bisherigen Versuche und Entwicklungen auf diesem Gebiet besteht ersichtlicherweise nach wie vor der
Bedarf für eine verbesserte Membrananordnung, in welcher zwei unterschiedliche Metalle mittels einer einwandfreien
molekularen Verbindung vereinigt sind, die höchstmögliche Zuverlässigkeit, Sicherheit und Kosteneinsparung gewährleistet.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten und zweckmäßigen Membrananordnung, bei der zwei metallurgisch
unvereinbare oder unverträgliche Metalle, einmal in Form einer Membran aus einem Metall, das für den korrodierenden
Angriff des Verfahrensströmungsmittels beständig ist,
und zum anderen in Form eines Tragkörpers aus einem üblicherweise benutzten, weniger korrosionsbeständigen Metall, mit-
909823/Ö5S4
tels einer einwandfreien, d.h. fehlerfreien molekularen
Verbindung so miteinander vereinigt sind, daß ander Verfahrensströmungsmittel-Grenzfläche
eine nur aus dem korrosionsbeständigen Metall bestehende Schranke oder Sperre vorhanden
ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besteht die Membran aus metallischem Tantal, während der Tragkörper
aus rostfreiem Stahl besteht. Ein ringförmiges Zwischenstück, das längs seines Innenumfangs einen Ring aus Tantal
und einen aus rostfreiem Stahl bestehenden Außenring aufweist, der durch Explosionsschweißung mit dem Tantal verbunden
ist, ermöglicht ein Schmelzverschweißen des Stahl-Außenteils mit dem Stahl-Tragkörper sowie das auf ähnliche
Weise erfolgende Verschweißen der Tantalmembran mit dem Tantal-Innenring des Zwischenstücks, so daß an der dem Verfahrensströmungsmittel
ausgesetzten Grenzfläche eine metallurgisch einwandfreie, d.h. fehlerfreie Verbindung von
Tantal zu Tantal erreicht wird. Diese Verbindung kann somit unmittelbar dem Verfahrensströmungsmittel ausgesetzt sein,
ohne daß die vorher geschilderten, auf der bisherigen Verschweißung von verschiedenartigen Metallen beruhenden Mangel
auftreten.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Darstellung einer Membrananordnung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen in etwas vergrößertem Maßstab gehaltenen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1,
909823/0584
Fig. 3 eine in weiter vergrößertem Maßstab gehaltene Darstellung des einen Endes der Anordnung nach Fig. 2,
Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zwischenstücks
dienenden rohrförmigen Elements aus zwei unterschiedlichen Metallen, die durch Explosionsschweißen unter Herstellung einer einwandfreien molekularen
Verbindung miteinander vereinigt worden sind,
Fig. 5 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 6 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Detailansicht des einen Endes der Anordnung nach Fig. 5.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei umfaßt eine druckempfindliche
Membrananordnung 10 einen kreisförmigen Tragkörper 11 aus rostfreiem Stahl, dessen Stirnseite 11A mit
einem leicht konkaven Bereich 12 versehen ist, und eine ringförmig gewellte (convoluted) Membran 15 aus 0,13 mm
dickem Tantalblech, die unter Bildung einer Kammer 17 auf spezielle Weise um den Gesamtumfang des konkaven Bereichs
herum am Tragkörper befestigt ist. Die Membran erstreckt sich dabei über die Kammer hinaus und über einen Rand 18
der Stirnseite des Tragkörpers. Die Anordnung wird durch zwei Durchgänge 13 und 14 vervollständigt, die mit der
Kammer in Verbindung stehen und dazu dienen, die Kammer zu evakuieren und anschließend vollständig mit einem geeigneten
Strömungsmittel, wie Silikonöl, zu füllen.
Wie eingangs geschildert, wird durch die Verschiedenartigkeit
der chemischen und physikalischen Eigenschaften von
909823/0584
rostfreiem Stahl und Tantal, insbesondere wegen der weitgehenden Unvereinbarkeit ihrer Schmelzpunkte, sowie aus dem
Grund, daß die Tantalmembran sehr dünn ausgebildet werden muß, um genaue, wiederholbare Meßergebnisse zu liefern, das
Problem der Verbindung der beiden Metalle außerordentlich erschwert. Mit der noch näher zu erläuternden Konstruktion
gemäß der Erfindung kann dagegen die Tantalmembran durch Schmelzschweißung luftdicht mit ihrem Tragkörper verbunden
werden.
Gemäß den Fig. 2 und 3 ist in den Tragkörper 11 um den Gesamtumfang des konkaven Bereichs 12 herum, jedoch einwärts
vom Rand 18, eine Ringnut 22 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt eingestochen. Ein ringförmiges Übergangsbzw. Zwischenstück 23 besteht aus einem Außenteil 24 aus
rostfreiem Stahl und einem Innenteil 25 aus Tantal, die längs ihrer Berührungsfläche 26 durch eine einwandfreie, luftdichte
molekulare Verbindung miteinander vereinigt sind. Der Außendurchmesser dieses Zwischenstücks ist dabei geringfügig
größer als der Durchmesser der Ringnut, so daß es mit Preßsitz in letztere einpaßbar ist. Das Verfahren zur Herstellung
eines solchen Zwischenstücks aus zwei miteinander unvereinbaren Metallen unter Ausbildung einer einwandfreien
molekularen Verbindung ist an späterer Stelle näher erläutert.
Nach dem Einsetzen in die Ringnut 22 liegt das Zwischenstück 23 mit Preßsitz an nur einer Fläche bzw. Flanke 23A des Tragkörpers
11 an (Fig. 3). Durch diesen Preßsitz in Verbindung mit einer präzisen maschinellen Fertigung des Zwischenstücks
und der Ringnutflanken wird die Anordnung zur Herstellung einer strömungsmitteldichten Verschweißung vorbereitet und
ausgerichtet. Zur Erleichterung des Einsetzens des Zwischenstücks ist dieses an der Rückseite seines Außenteils bei 28
hinterdreht. Im Zwischenstück sind zwei um 180° voneinander
entfernte radiale Nuten 27A vorgesehen, über die in der Ring-
909823/0584
nut eingeschlossene Verunreinigungen und Luft beim Evakuieren über die Durchgänge 13 und 14 entfernt werden können,
damit die Füllflüssigkeit ungehindert zu allen Stellen der Ringnut vordringen und dabei die Genauigkeit der Vorrichtung
im Normalbetrieb gewährleisten kann. Außerdem ermöglicht der "Lockersitz" der anderen Fläche des Zwischenstücks
in der Ringnut eine ungehinderte Ausdehnung der Metalle bei Temperaturschwankungen, so daß keine Bauteile und/oder Verbindungsfugen
unzulässig beansprucht werden. Der Einbau des Zwischenstücks wird durch Elektronenstrahlschweißung
seines aus rostfreiem Stahl bestehenden Außenteils gegen den Tragkörper längs ihrer Berührungsfläche 29A abgeschlossen.
Das Zwischenstück 23 wird aus einem Rohrelement 40 (Fig. 4) angefertigt, das ein Innenrohr 25A aus Tantal und ein Außenrohr
24A aus rostfreiem Stahl aufweist. Diese beiden, eigentlich metallurgisch unvereinbaren oder unverträglichen Metalle
werden durch Explosionsschweißung mit einer einwandfreien, luftdichten molekularen Verbindung miteinander vereinigt,
welche den Bereich 26A der einander berührenden Flächen beider Rohre gleichmäßig überspannt. Explosionsschweißverfahren
zur Verbindung von verschiedenartigen Metallen sowie die einwandfreien Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten
Schweißverbindung sind bekannt. Eine genauere Erläuterung findet sich in einem Artikel "Flow Configuration in Colliding
Plates: Explosive Bonding" von George R. Cowan und Arnold H. Holtzman, Journal of Applied Physics, Bd. 34, Nr. 4 (Teil 1),
April 1963, S. 928-939, sowie in der US-PS 3 140 537.
Ein genau bemessenes und gefertigtes Zwischenstück 23 wird vom Rohrelement 40 abgestochen, um auf beschriebene Weise
in die Ringnut 22 eingesetzt und mit dem Tragkörper 11 verschweißt zu werden. Hierauf wird die Tantal-Membran 15 über
die Stirnseite 11A des Tragkörpers hinweg angeordnet und mit Hilfe eines Tantal-Schweißrings 30 am Tantalteil 25 des Zwischenstücks
durch Elektronenstrahlschweißung angebracht.
909823/058*
Die erfindungsgemäße Membrananordnung bildet somit eine
ganz spezielle Konstruktion, bei welcher das Verfahrensströmungsmittel in unmittelbare Berührung mit einer metallurgisch
einwandfreien, höchst zuverlässigen Schweißverbindung von Tantal mit Tantal gelangt. Infolgedessen kann die Vorrichtung
in stark korrodierender Umgebung und unter wiederholten Temperaturwechseln zwischen mindestens -40° und +37O0C
eingesetzt werden, während gleichzeitig eine wirksame Abdichtung an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Metallen
erhalten bleibt, die unter einem angelegten Druck von 1,05 bar (Meßdruck) höchstens 2 χ 10 cnr/s Helium hindurchtreten
läßt.
Selbstverständlich sind innerhalb des Erfindungsrahmens verschiedene
Abwandlungen der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich. Beispielsweise
kann es sich je nach den jeweiligen Betriebsbedingungen als wünschenswert erweisen, andere korrosionsbeständige Metalle,
wie Titan oder Columbium, als Membranwerkstoff zu benutzen. Derartige Metalle können ebenfalls einwandfrei mit anderen,
weniger korrosionsfesten Körpern, z.B. aus Nickel, verbunden werden, um eine erfindungsgemäße Membrananordnung herzustellen.
Neben den offensichtlichen Abwandlungen von Form und Größe der verschiedenen Bauteile ist es dem Fachmann auf
diesem Gebiet auch bekannt, daß die das Zwischenstück 23
bildenden verschiedenartigen Metalle auch durch Diffusionsverbindung oder -schweißung oder isostatisches Heißpreßverbinden
oder aber auf eine andere geeignete Weise vereinigt werden können, die eine einwandfreie Schweißverbindung zwischen
diesen Metallen ergibt.
Eine weitere Abwandlung ist in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht, in denen den vorher beschriebenen Teilen entsprechenden
Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind. Diese Abwandlung eignet sich speziell für die An-
909823/0584
wendungsfalle, in denen ein beträchtlicher Teil der Membrananordnung
in die Verfahrensumgebung hineinragt, wie dies beispielsweise bei einigen Behälter-Füllstandsmessungen der
Fall ist. Dabei muß der Tragkörper 11 aus rostfreiem Stahl vor chemischem Angriff geschützt werden.
Anstelle der vorher beschriebenen Ringnut wird um den Umfang des Tragkörpers 11 herum eine (stufenförmige) Ausnehmung 50
ausgebildet, wobei der Tantalteil 25 des Zwischenstücks 23 außerhalb des rostfreien Stahlteils 24 angeordnet wird. Das
Zwischenstück wird dabei mittels einer Schweißnaht 29 am Tragkörper befestigt, und die Tantal-Membran 15 erstreckt
sich zum Umfang des Tragkörpers, wo sie, wie zuvor, mit dem Tantalteil des Zwischenstücks verschweißt wird. Der einem
korrodierenden Angriff ausgesetzte Abschnitt des Tragkörpers ist vollständig von einer rohrförmigen Manschette 19 aus
Tantal umschlossen, die mittels einer Schweißnaht 33 am Tantalringteil 25 festgelegt ist.
Selbstverständlich sind dem Fachmann noch weitere Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung
abgewichen wird. Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Membrananordnung zur Verwendung in stark
korrodierender industrieller Umgebung geschaffen, die einen nicht korrosionsbeständigen Metallkörper und eine Membran
aus einem korrosionsbeständigen Metall aufweist. Das Metall der Membran ist dabei mit dem Metall des Tragkörpers metallurunverträglich.
Die Membran ist jedoch dennoch mit dem
V^. Tragkörper luftdicht verschweißt, und zwar mit Hilfe eines
Übergangs- oder Zwischenstücks aus zwei Metallteilen, von denen der eine mit dem Tragkörper und der andere mit der
Membran metallurgisch verträglich ist. Die beiden Metallteile sind dabei beispielsweise durch Explosionsschweißen unter
Herstellung einer einwandfreien molekularen Verbindung miteinander vereinigt. Der erste Metallteil des Zwischenstücks
909823/0B84
ORIGINAL INSPECTED
wird durch Schmelzschweißen mit dem Tragkörper verbunden,
und die Membran wird auf ähnliche Weise mit dem zweiten Metallteil verschweißt, so daß an der Verfahreneströmungsmittel-Grenzflache
eine Schranke bzw. Sperre gebildet wird, die ausschließlich aus dem korrosionsbeständigen Metall besteht.
909823/0584
Claims (14)
- Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte2--49138The Foxboro Company Möhlstraße37D-8000 München 80Foxboro, Mass., V.St.A.Tel.: 089/982085-87Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoidJ 3, No*PatentansprücheMembrananordnung zur Verwendung bei stark korrodierenden Verfahrensströmungsmitteln, gekennzeichnet durch einen eine Kammer-Vertiefung (12) aufweisenden, nicht korrosionsbeständigen Tragkörper (11) aus Metall, durch eine Membran (15) aus einem im wesentlichen korrosionsbeständigen, mit dem Metall des Tragkörpers metallurgisch nicht verträglichen Metall, und durch ein übergangs- oder Zwischenstück (23) mit einem ersten Metallteil (24), der mit dem Tragkörper vereinbar bzw. verträglich ist, und einem anschließenden zweiten Metallteil (25) aus einem unterschiedlichen Metall, das seinerseits mit der Membran verträglich ist, wobei die beiden Metallteile mittels einer einwandfreien bzw. fehlerfreien, luftdichten molekularen Verbindung miteinander vereinigt sind, wobei der erste Metallteil (24) des Zwischenstücks (23) durch Schmelzschweißung mit dem Tragkörper (11) um die Kammer (17) herum verbunden ist und wobei die Membran (15) des Zwischenstücks luftdicht am Trägkörper abgedichtet ist, so daß der Metall-Tragkörper durch eine ausschließlich aus dem für chemischen Angriff beständigen Metall bestehende Schranke oder Sperre vor dem korrodierenden Strömungsmittel geschützt ist.ORIGINAL INSPECTED
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Metallteil des Zwischenstücks aus demselben Metall hergestellt ist wie der Tragkörper und daß der zweite Metallteil des Zwischenstücks aus demselben Mete 11 besteht wie die Membran.
- 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Metallteil aus rostfreiem Stahl besteht und daß der zweite Metallteil aus Tantal gefertigt ist.
- 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metallteile durch Explosionsschweißung molekular miteinander verbunden sind.
- 5. Metall-Membrananordnung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen aus rostfreiem Stahl bestehenden und eine Kammer festlegenden Tragkörper, durch eine über der Kammer angebrachte Tantal-Membran, die mit dem Tragkörper metallurgisch unverträglich ist, und durch ein Zwischenstück mit einem ersten Teil aus rostfreiem Stahl und einem zweiten Teil aus Tantal, die molekular miteinander verbunden sind, wobei der erste Teil um die Kammer herum mit dem Tragkörper verbunden ist und die Membran luftdicht mit dem zweiten Teil verschweißt ist, so daß der Tragkörper gegenüber der korrodierenden Umgebung geschützt ist.
- 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück ein Ring aus aneinander angrenzenden Teilen aus rostfreiem Stahl und Tantal ist und daß der Tragkörper kreisförmig ist.
- 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander angrenzenden Teile des Zwischenstücks durch Explosionsschweißung mit einer ununterbrochenen molekularen Bindung miteinander vereinigt sind.909823/0S84-3- 2848138
- 8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß im Tragkörper um die Kammer herum eine Ringnut mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt vorgesehen ist, in die das Zwischenstück eingesetzt ist.
- 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut unmittelbar neben der Kammer und einwärts vom Rand des Tragkörpers angeordnet ist.
- 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der aus rostfreiem Stahl bestehende Teil des Zwischenstücks an dessen Außenumfang angeordnet ist.
- 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit Preßsitz nur gegen die Außenflanke der Ringnut eingesetzt ist, so daß eine ungehinderte Ausdehnung der Metalle der Anordnung bei Temperaturschwankung ermöglicht ist.
- 12. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (als Ausnehmung) am Außenumfang des Trag-» körpers ausgebildet ist.
- 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der aus rostfreiem Stahl bestehende Teil des Zwischenstücks an dessen Innenumfang angeordnet ist.
- 14. Anordnung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrförmige Manschette aus Tantal um den Tragkörper herum angeordnet und an diesem durch Schmelzschweißung gegen den Tantalteil des Zwischenstücks befestigt ist.8O9823/0S84
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/850,870 US4136603A (en) | 1977-11-14 | 1977-11-14 | Diaphragm assembly |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2849138A1 true DE2849138A1 (de) | 1979-06-07 |
| DE2849138C2 DE2849138C2 (de) | 1984-05-24 |
Family
ID=25309328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2849138A Expired DE2849138C2 (de) | 1977-11-14 | 1978-11-13 | Membrananordnung zur Verwendung bei stark korrodierenden Verfahrensströmungsmitteln |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4136603A (de) |
| JP (1) | JPS596374B2 (de) |
| CA (1) | CA1094342A (de) |
| DE (1) | DE2849138C2 (de) |
| FR (1) | FR2408901B1 (de) |
| GB (1) | GB2008459B (de) |
| IT (1) | IT1106929B (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3101985A1 (de) * | 1980-02-04 | 1981-11-26 | Gould Inc., 60008 Rolling Meadows, Ill. | Stroemungsmitteldruck uebertragende membrananordnung und verfahren zu deren herstellung |
| DE3818458A1 (de) * | 1988-05-31 | 1989-12-07 | Moto Meter Ag | Vorrichtung zur messung des druckes fluessiger oder gasfoermiger medien |
| DE4435909A1 (de) * | 1993-10-08 | 1995-04-13 | Hitachi Ltd | Druckmeßvorrichtung mit einer Membran |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE7830603U1 (de) * | 1978-10-13 | 1979-05-17 | Elektromanufaktur Zangenstein Hanauer Gmbh & Co, 8471 Zangenstein | Membrandose fuer druckwaechter |
| JPS55154453U (de) * | 1979-04-21 | 1980-11-07 | ||
| JPS57177147U (de) * | 1981-05-06 | 1982-11-09 | ||
| EP0081615B1 (de) * | 1981-12-15 | 1986-03-26 | Schweizerische Aluminium Ag | Verfahren zur Herstellung einer Schweissverbindung sowie Zwischenteil zu dessen Durchführung |
| US4541282A (en) * | 1984-03-06 | 1985-09-17 | Honeywell Inc. | Method of producing a uniform fluid-tight seal between a thin, flexible member and a support and an apparatus utilizing the same |
| JPS62186052A (ja) * | 1985-04-17 | 1987-08-14 | ウオルブロ コ−ポレイシヨン | 液体燃料システム用圧力調整装置 |
| JPH0416919Y2 (de) * | 1985-07-30 | 1992-04-15 | ||
| US4668889A (en) * | 1986-06-06 | 1987-05-26 | Adams Donald L | Static overpressure protection system for differential pressure transducer |
| JPS6462995A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | Color saturation control circuit |
| US4885983A (en) * | 1988-05-24 | 1989-12-12 | Zavoda Manufacturing Co., Inc. | Self-retaining diaphragm seal |
| US5110307B1 (en) * | 1991-07-09 | 1994-09-20 | Balo Precision Parts Inc | Laser weldable hermetic connector |
| US5230248A (en) * | 1991-07-12 | 1993-07-27 | Rosemount Inc. | Corrosion resistant isolator |
| US5184514A (en) * | 1991-07-12 | 1993-02-09 | Rosemount Inc. | Corrosion resistant isolator |
| US5298683A (en) * | 1992-01-07 | 1994-03-29 | Pacific Coast Technologies | Dissimilar metal connectors |
| US5335584A (en) * | 1993-03-30 | 1994-08-09 | Baird Dayne E | Improved diaphragm |
| US5442962A (en) * | 1993-08-20 | 1995-08-22 | Setra Systems, Inc. | Capacitive pressure sensor having a pedestal supported electrode |
| WO1996005493A1 (en) * | 1994-08-11 | 1996-02-22 | Rosemount Inc. | Explosion welded transition joint for a pressure transmitter |
| US5911162A (en) * | 1997-06-20 | 1999-06-08 | Mks Instruments, Inc. | Capacitive pressure transducer with improved electrode support |
| US5965821A (en) * | 1997-07-03 | 1999-10-12 | Mks Instruments, Inc. | Pressure sensor |
| US20040099061A1 (en) * | 1997-12-22 | 2004-05-27 | Mks Instruments | Pressure sensor for detecting small pressure differences and low pressures |
| US6029525A (en) * | 1998-02-04 | 2000-02-29 | Mks Instruments, Inc. | Capacitive based pressure sensor design |
| US6568274B1 (en) | 1998-02-04 | 2003-05-27 | Mks Instruments, Inc. | Capacitive based pressure sensor design |
| US6038961A (en) * | 1998-03-02 | 2000-03-21 | Rosemount Inc. | Flush mount remote seal |
| US6120033A (en) * | 1998-06-17 | 2000-09-19 | Rosemount Inc. | Process diaphragm seal |
| DE19946234C1 (de) * | 1999-09-27 | 2001-01-25 | Labom Mes Und Regeltechnik Gmb | Membran für einen Druckmittler sowie Druckmittler mit einer solchen Membran |
| US6772640B1 (en) | 2000-10-10 | 2004-08-10 | Mks Instruments, Inc. | Multi-temperature heater for use with pressure transducers |
| FR2818676B1 (fr) * | 2000-12-27 | 2003-03-07 | Freyssinet Int Stup | Procede de demontage d'un cable de precontrainte et dispositif pour la mise en oeuvre |
| DE10108105A1 (de) * | 2001-02-20 | 2002-10-31 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Trennkörpers |
| DE10152681A1 (de) * | 2001-10-19 | 2003-04-30 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Druckmittler mit Trennmembran und Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE10209758B4 (de) * | 2002-03-05 | 2004-11-18 | Horst Kleibrink | Verfahren zur Optimierung der Gasströmung innerhalb eines Membrankompressors |
| US6993973B2 (en) * | 2003-05-16 | 2006-02-07 | Mks Instruments, Inc. | Contaminant deposition control baffle for a capacitive pressure transducer |
| US7737321B2 (en) * | 2003-09-23 | 2010-06-15 | Elliott Nyle S | colostomy alert device and method |
| US6945118B2 (en) * | 2004-01-13 | 2005-09-20 | Honeywell International Inc. | Ceramic on metal pressure transducer |
| US7201057B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-04-10 | Mks Instruments, Inc. | High-temperature reduced size manometer |
| US7141447B2 (en) * | 2004-10-07 | 2006-11-28 | Mks Instruments, Inc. | Method of forming a seal between a housing and a diaphragm of a capacitance sensor |
| US7137301B2 (en) * | 2004-10-07 | 2006-11-21 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus for forming a reference pressure within a chamber of a capacitance sensor |
| US7204150B2 (en) * | 2005-01-14 | 2007-04-17 | Mks Instruments, Inc. | Turbo sump for use with capacitive pressure sensor |
| US7448275B1 (en) * | 2007-09-12 | 2008-11-11 | Rosemount Inc. | Bi-planar process fluid pressure measurement system |
| US7814798B2 (en) * | 2008-09-17 | 2010-10-19 | P I Components Corporation | Diaphragm structure and method of manufacturing a diaphragm structure |
| WO2012141973A1 (en) | 2011-04-08 | 2012-10-18 | Rosemount, Inc. | Corrosion resistant isolator assembly for process devices |
| US9032805B2 (en) * | 2012-05-15 | 2015-05-19 | Fca Us Llc | High pressure visual indicator |
| US9103739B2 (en) | 2013-09-27 | 2015-08-11 | Rosemount Inc. | Seal for pressure transmitter for use in industrial process |
| NL2011608C2 (nl) * | 2013-10-14 | 2015-06-16 | Synex Tube B V | Werkwijze voor het door middel van explosielassen aan elkaar bevestigen van ten minste twee metalen werkstukdelen. |
| EP3821221B1 (de) * | 2018-07-13 | 2022-11-02 | Rosemount Inc. | Prozessmembrandichtung |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3140537A (en) * | 1961-06-30 | 1964-07-14 | Du Pont | Explosive welding process |
| US3675540A (en) * | 1968-07-19 | 1972-07-11 | Honeywell Inc | Diaphragm |
| US4046010A (en) * | 1976-11-12 | 1977-09-06 | Beckman Instruments, Inc. | Pressure transducer with welded tantalum diaphragm |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1173971A (en) * | 1967-02-06 | 1969-12-10 | Hydrocarbon Research Inc | An Improved Joint Assembly |
| BE758074R (fr) * | 1969-10-29 | 1971-04-01 | Du Pont | Procede de liaison d'aluminium a de l'acier par explosion et produits obtenus par un tel |
-
1977
- 1977-11-14 US US05/850,870 patent/US4136603A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-11-10 CA CA316,149A patent/CA1094342A/en not_active Expired
- 1978-11-13 FR FR7831999A patent/FR2408901B1/fr not_active Expired
- 1978-11-13 DE DE2849138A patent/DE2849138C2/de not_active Expired
- 1978-11-13 IT IT7851878A patent/IT1106929B/it active
- 1978-11-14 GB GB7844376A patent/GB2008459B/en not_active Expired
- 1978-11-14 JP JP53140401A patent/JPS596374B2/ja not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3140537A (en) * | 1961-06-30 | 1964-07-14 | Du Pont | Explosive welding process |
| US3675540A (en) * | 1968-07-19 | 1972-07-11 | Honeywell Inc | Diaphragm |
| US4046010A (en) * | 1976-11-12 | 1977-09-06 | Beckman Instruments, Inc. | Pressure transducer with welded tantalum diaphragm |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3101985A1 (de) * | 1980-02-04 | 1981-11-26 | Gould Inc., 60008 Rolling Meadows, Ill. | Stroemungsmitteldruck uebertragende membrananordnung und verfahren zu deren herstellung |
| DE3818458A1 (de) * | 1988-05-31 | 1989-12-07 | Moto Meter Ag | Vorrichtung zur messung des druckes fluessiger oder gasfoermiger medien |
| DE4435909A1 (de) * | 1993-10-08 | 1995-04-13 | Hitachi Ltd | Druckmeßvorrichtung mit einer Membran |
| DE4435909C2 (de) * | 1993-10-08 | 2000-06-15 | Hitachi Ltd | Druckmeßvorrichtung mit einer Membran |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2408901B1 (fr) | 1985-10-25 |
| US4136603A (en) | 1979-01-30 |
| JPS596374B2 (ja) | 1984-02-10 |
| IT7851878A0 (it) | 1978-11-13 |
| GB2008459A (en) | 1979-06-06 |
| JPS54109888A (en) | 1979-08-28 |
| CA1094342A (en) | 1981-01-27 |
| FR2408901A1 (fr) | 1979-06-08 |
| GB2008459B (en) | 1982-06-09 |
| IT1106929B (it) | 1985-11-18 |
| DE2849138C2 (de) | 1984-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2849138A1 (de) | Membrananordnung fuer stark korrodierende verfahrensstroemungsmittel | |
| DE69215523T2 (de) | Korrosionsbeständiger isolator | |
| DE2924641C2 (de) | Rohrverbindung | |
| EP0735353B2 (de) | Drucksensor | |
| EP2513621B1 (de) | Verfahren zum herstellen einer drucksensoranordnung sowie drucksensoranordnung | |
| DE102012106236A1 (de) | Verfahren zum Fügen von Keramikkörpern mittels eines Aktivhartlots, Baugruppe mit mindestens zwei miteinander gefügten Keramikkörpern, insbesondere Druckmesszelle | |
| WO1995000459A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer gasdichten lötverbindung und anwendung des verfahrens bei der herstellung von bauelementen mit vakuumdichtem gehäuse | |
| DE3615947C1 (en) | Welding and centring ring | |
| DE4406188C1 (de) | Plattiertes Rohr | |
| EP1010973B1 (de) | Kapazitive Druck- oder Differenzdruckmesszellen und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE2729522C2 (de) | Gehäuse für ein emissionssicheres Ventil und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE102018108744A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors | |
| DE3835972C2 (de) | ||
| EP0461459A1 (de) | Druckmessumformer mit einem rotationssymmetrischen Drucksensor aus Keramik | |
| EP3458821B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines druckmittlersystems | |
| DE102018123041A1 (de) | Druckmesseinrichtung | |
| EP0390748B1 (de) | Schweissmuffe | |
| DE3437618A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer emaillierfaehigen schweissverbindung | |
| DE3815069A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer korrosionsfesten verbindung zwischen aus metallischem werkstoff gebildeten bauteilelementen durch punktschweissen | |
| DE4444572C2 (de) | Verfahren zur Befestigung eines Anschlagringes am Ende eines Rohres | |
| DE2827725A1 (de) | Druckmessgeraet | |
| DD259662A1 (de) | Fuegestelle an rohren aus stahl | |
| EP2706333B1 (de) | Membrandruckmittler mit Dichtung im Randbereich | |
| EP0157726B1 (de) | Druck- oder Druckdifferenzmessgerät | |
| WO2002077596A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines korrosionsbeständigen trennkörpers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ |
|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |