DE102021107576A1

DE102021107576A1 - Controlled Vent Pressure Gauge and a Procedure for Control of Venting

Info

Publication number: DE102021107576A1
Application number: DE102021107576.9A
Authority: DE
Inventors: Rolf Müller
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Druckmessgerät, mit einem Gehäuse 1, einem elektrischen Anschluss 2 und einem Prozessanschluss 3 mit einer Druckmesszelle 4 zur Erfassung des Drucks eines anliegenden Mediums, einer Auswerteelektronik 5 zur Steuerung und Aufbereitung der von der Druckmesszelle 4 generierten Messsignale und einem Luftdurchgang 6 zum Druckausgleich, der die Zufuhr eines Umgebungsdrucks an die Druckmesszelle 2 und die Messung eines Relativdrucks ermöglicht, sowie einem Heizelement 7, wobei die Druckmesszelle 2 über eine Entlüftungsvorrichtung 8 mit dem Luftdurchgang 6 verbunden ist, deren Volumen durch das Heizelements 7 in einem zeitlichen Verlauf beheizbar ist und deren Innendruck ein Maß für die Durchlässigkeit des Luftdurchgangs (6) darstellt, wobei das Heizelement 7 mittels der Auswerteelektronik 5 steuerbar ist und der zeitliche Verlauf des Beheizens, sowie eine Wechselbeziehung zwischen dem Verlauf des Beheizens und den von der Druckmesszelle 2 generierten Messsignalen erfassbar istWeiterhin wird ein Verfahren zur Entlüftung des Druckmessgeräts und dessen Verwendung in einer Produktionsanlage beansprucht.Pressure measuring device, with a housing 1, an electrical connection 2 and a process connection 3 with a pressure measuring cell 4 for detecting the pressure of an adjacent medium, evaluation electronics 5 for controlling and processing the measurement signals generated by the pressure measuring cell 4 and an air passage 6 for pressure compensation, which the Supply of an ambient pressure to the pressure measuring cell 2 and the measurement of a relative pressure enables, as well as a heating element 7, the pressure measuring cell 2 being connected to the air passage 6 via a venting device 8, the volume of which can be heated by the heating element 7 over time and the internal pressure of which is a Represents a measure of the permeability of the air passage (6), the heating element 7 being controllable by means of the evaluation electronics 5 and the temporal course of the heating, as well as a correlation between the course of the heating and the measurement signals generated by the pressure measuring cell 2 being detectable in a process for venting the pressure gauge and its use in a production plant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckmessgerät für die Prozessmesstechnik mit einer kontrollierten Entlüftung nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Kontrolle der Entlüftung nach Anspruch 7 und die Verwendung des erfindungsgemäßen Druckmessgeräts gemäß Anspruch 10.The invention relates to a pressure measuring device for process measurement technology with a controlled venting according to claim 1, a method for controlling the venting according to claim 7 and the use of the pressure measuring device according to the invention according to claim 10.

Die in Rede stehenden Druckmessgeräte weisen ein Gehäuse mit einem Prozessanschluss und mindestens einer Druckmesszelle zur Druckmessung, eine elektronische Schaltung zur Steuerung und Aufbereitung der Messsignale sowie einen Steckeranschluss zur Übertragung der aufbereiteten Messsignale an eine übergeordnete Einheit auf. Derartige Druckmessgeräte werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung PIxxxx hergestellt und vertrieben.The pressure measuring devices in question have a housing with a process connection and at least one pressure measuring cell for pressure measurement, an electronic circuit for controlling and processing the measurement signals, and a plug connector for transmitting the processed measurement signals to a higher-level unit. Such pressure measuring devices are manufactured and sold by the applicant under the name PIxxxx.

Die DE 10 2012 201 018 B4 beschreibt ein derartiges Druckmessgerät mit einem Luftdurchgang zum Druckausgleich. Der Luftdurchgang ist als zweiteilige Flüssigkeitsbarriere ausgebildet. Er weist ein vom Gehäuseinneren zum Steckeranschluss führendes Kanalsystem auf, wo eine flüssigkeitsabweisende Membran dem Eindringen störender Medien entgegenwirkt.the DE 10 2012 201 018 B4 describes such a pressure measuring device with an air passage for pressure compensation. The air passage is designed as a two-part liquid barrier. It has a channel system leading from the inside of the housing to the plug connection, where a liquid-repellent membrane counteracts the penetration of interfering media.

Die Entlüftung stellt eine wichtige Genauigkeitskomponente für jeden Drucksensor dar. Beispielsweise können Veränderungen des Atmosphärendrucks, vor allem aber Temperaturunterschiede in der Applikation einen erheblichen Einfluss auf die Genauigkeit des Messergebnisses haben. Letzteres kann zum einen aus einer Temperaturänderung des zu messenden Mediums resultieren, aber auch, wenn die Messanlage zur Einhaltung von Hygienerichtlinien heiß gereinigt werden muss. Die Erwärmung zieht dann entsprechend eine Vergrößerung des Luftvolumens im Innern des Druckmessgeräts nach sich. Sollte dann die Entlüftung aufgrund einer Verschmutzung nicht oder nur eingeschränkt möglich sein, führt das zu einem Druckanstieg im Innern des Druckmessgeräts, was sich wiederum auf die Genauigkeit des Messsignals niederschlagen kann.The ventilation is an important accuracy component for every pressure sensor. For example, changes in atmospheric pressure, but above all temperature differences in the application, can have a significant influence on the accuracy of the measurement result. The latter can result, on the one hand, from a temperature change in the medium to be measured, but also if the measuring system has to be hot-cleaned in order to comply with hygiene guidelines. The warming then leads to an increase in the volume of air inside the pressure measuring device. If ventilation is then not possible or only possible to a limited extent due to contamination, this leads to an increase in pressure inside the pressure measuring device, which in turn can affect the accuracy of the measurement signal.

Die DE 602 005 001 715 T2 beschreibt ein Druckmessgerät für die Prozessmesstechnik mit einem Belüftungspfad mit mehreren Entlüftungslöchern, wobei sich die zugehörigen Entlüftungsröhren im Stromanschluss befinden. Das erscheint zunächst verlockend, schützt aber letztlich nicht vor der Verstopfung der Druckausgleichskanäle, sondern erhöht nur die Gefahr des Eindringens störenden Medien.the DE 602 005 001 715 T2 describes a pressure measuring device for process measurement technology with a ventilation path with several ventilation holes, the associated ventilation tubes being in the power connection. This seems tempting at first, but ultimately does not protect against clogging of the pressure equalization channels, but only increases the risk of interfering media penetrating.

Die DE 10 2017 122 605 A1 beschreibt einen Drucksensor zur Bestimmung eines Relativ- oder Absolutdrucks, bei dem im Gehäuseinneren ein zusätzliches Heizelement angeordnet ist. Hier wird vorgeschlagen, eindringende (störende) Medien durch Aufheizen des Drucksensors zu verdrängen. Als Nachteil wird ein fehlendes Kontrollsystem zur Überwachung der Entlüftung angesehen.the DE 10 2017 122 605 A1 describes a pressure sensor for determining a relative or absolute pressure, at which an additional heating element is arranged inside the housing. It is proposed here to displace penetrating (interfering) media by heating up the pressure sensor. A lack of a control system for monitoring the ventilation is seen as a disadvantage.

Die US 2010/0083768 A1 beschreibt ein Druckmessgerät zur Bestimmung der Differenz zweier Prozessdrücke. Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Druckmesszelle bzw. deren Messmembran wird mit Hilfe von Heizelementen das zu messende Medium in den beiden Druckleitungen während einer bestimmten Zeitdauer erwärmt, um eine kontrollierte Wärmeausdehnung des zu messenden Mediums zu erzeugen. Die Wärmeausdehnung bewirkt eine Druckänderung im Medium und infolgedessen eine Auslenkung der Messmembran. In einer Auswerteeinheit wird dann überprüft, ob die Druckmesszelle eine Signaländerung erzeugt und ob diese Änderung den Erwartungen aufgrund der gezielten Erwärmung durch die Heizelemente entspricht.the US 2010/0083768 A1 describes a pressure measuring device for determining the difference between two process pressures. To check the functionality of the pressure measuring cell or its measuring membrane, the medium to be measured in the two pressure lines is heated for a certain period of time with the help of heating elements in order to generate a controlled thermal expansion of the medium to be measured. The thermal expansion causes a pressure change in the medium and consequently a deflection of the measuring membrane. An evaluation unit then checks whether the pressure measuring cell generates a signal change and whether this change corresponds to the expectations based on the targeted heating by the heating elements.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den genannten Nachteil zu überwinden und ein Druckmessgerät mit kontrollierter Entlüftung und ein Verfahren zur Kontrolle der Entlüftung anzugeben. Die Anordnung soll einfach aufgebaut, kostengünstig und leicht handhabbar sein.The object of the invention is to overcome the disadvantage mentioned and to specify a pressure measuring device with controlled venting and a method for controlling the venting. The arrangement should be simple, inexpensive and easy to handle.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst, wobei der Anspruch 1 die Anordnung, der Anspruch 7 das zugehörige Verfahren und Anspruch 10 eine entsprechende Verwendung betreffen.The object of the invention is achieved with the features of the independent claims, claim 1 relating to the arrangement, claim 7 relating to the associated method and claim 10 relating to a corresponding use.

Der erste wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, die Entlüftungsvorrichtung zu heizen und damit einen Druckunterschied zwischen Gehäuseinnenraum und Umgebung zu erzeugen, der bei geöffneter Luftdurchgang ausgeglichen wird und im verstopften Zustand zu einem Druckstieg im Gehäuseinneren und damit auch zu einer Änderung des ermittelten Prozesswerts führt. Eine Verstopfung ist somit anhand einer Druckmessung nachweisbar. Der zweite Erfindungsgedanke besteht darin, diese Messung mit einer ohnehin vorhandenen Druckmesszelle durchzuführen und deren Messwerte durch ein geeignetes Auswerteverfahren von den Prozessmesswerten zu separieren.The first essential idea of the invention is to heat the venting device and thus to generate a pressure difference between the interior of the housing and the environment, which is compensated when the air passage is open and, when clogged, leads to a pressure increase inside the housing and thus also to a change in the determined process value. A blockage can thus be detected by means of a pressure measurement. The second idea of the invention is to carry out this measurement with a pressure measuring cell that is already present and to separate its measured values from the process measured values using a suitable evaluation method.

Um die korrekte Funktion der Entlüftung zu überwachen, wird der Innenraum definiert erwärmt (d. h. mit Heizsignalen beaufschlagt). Solange die sich durch die Erwärmung ausdehnende Innenluft durch die Entlüftungsvorrichtung entweichen kann, erfährt das Drucksignal auf Grund des Entweichens des Überdrucks keine Veränderung. Sowie eine Veränderung auftritt, ist die Entlüftungsvorrichtung, wenn nicht verstopft, zumindest aber eingeschränkt, defekt oder verschmutzt. Somit erhält der Betreiber des Druckmessgeräts ein Diagnosesignal, das ihm anzeigt, wenn die Entlüftung nicht mehr richtig funktioniert und der Drucksensor ungenaue Prozesswerte liefern könnte.In order to monitor the correct function of the ventilation, the interior is heated in a defined manner (ie heated signals are applied). As long as the internal air, which is expanding due to the heating, can escape through the ventilation device, the pressure signal does not experience any change due to the escape of the excess pressure. As soon as a change occurs, the venting device, if not clogged, but at least limited, is defective or dirty. In this way, the operator of the pressure measuring device receives a diagnostic signal that informs him indicates when the venting is no longer working properly and the pressure sensor could supply inaccurate process values.

Um kein zusätzliches Druckdifferenzelement einbauen zu müssen, wird auf die ohnehin vorhandene Druckmesszelle zurückgegriffen, was die Trennung des Diagnosesignals vom Prozesssignal erforderlich macht, weil eine Prozesswertänderung während der Diagnosemessung natürlich nicht ausgeschlossen werden kann.In order not to have to install an additional pressure differential element, the already existing pressure measuring cell is used, which makes it necessary to separate the diagnostic signal from the process signal, because a change in the process value during the diagnostic measurement cannot of course be ruled out.

Um die Wechselwirkung zwischen den Prozesswerten und dem Diagnosesignal auch bei periodischen Störgrößen zu erkennen, kann die Messung in einem Rhythmus mit zufällig gewählten Pausenzeiten wiederholt werden. Da das Zusetzen bzw. Verstopfen des Luftdurchgangs typischerweise ein schleichender, langsam ansteigender Prozess ist, kann durch eine Vielzahl kontinuierlich durchgeführter Testzyklen über einen längeren Zeitraum ein Trend erkannt werden, so dass sich prozessbedingte Druckänderungen von Druckänderungen aufgrund einer eingeschränkten Entlüftung leichter unterscheiden lassen.In order to recognize the interaction between the process values and the diagnostic signal even with periodic disturbance variables, the measurement can be repeated in a rhythm with randomly selected pause times. Since the clogging or clogging of the air passage is typically a creeping, slowly increasing process, a trend can be identified through a large number of continuously performed test cycles over a longer period of time, so that process-related pressure changes can be more easily differentiated from pressure changes due to restricted venting.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Heizsignale mit den Prozesswerten korreliert, was über längere Zeit, und darum geht es bei der Verschmutzung, eine zuverlässige Aussage über den Zustand der Entlüftung erlaubt. (Diagnoseoption für die Entlüftung)In an advantageous embodiment, the heating signals are correlated with the process values, which allows a reliable statement about the state of the venting over a longer period of time, and this is what is important in the case of contamination. (Diagnostic option for venting)

Es ist auch denkbar, die Messungen nutzerseitig durch eine IO-Link-Verbindung auszulösen. Eine Fernüberwachung über ein lokales Netzwerk oder das Internet ist ebenfalls möglich.It is also conceivable to trigger the measurements on the user side through an IO-Link connection. Remote monitoring via a local network or the Internet is also possible.

Die Erwärmung kann vorteilhaft mit einem um die Entlüftungsvorrichtung gewickelten Heizdraht erfolgen. Eine Temperaturerhöhung um 10°C bewirkt bei verstopfter Entlüftung eine noch gut zu detektierende Prozessdruckänderung von ca. 34 mbar.The heating can advantageously take place with a heating wire wound around the ventilation device. If the vent is blocked, a temperature increase of 10 ° C causes a process pressure change of approx. 34 mbar that can still be easily detected.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für den Innendruck in der Entlüftungsvorrichtung ein oder mehrere Schwellwert(e) definiert wird/werden, bei dessen/deren Erreichen dem Anwender die verschiedenen Verschmutzungsgrade des Luftdurchgangs signalisiert werden. Entsprechend frühzeitig kann er Reinigungsmaßnahmen einleiten, um den nächstgrößeren Verschmutzungsgrad bzw. die vollständige Zusetzung des Luftdurchgangs zu vermeiden. Die Schwellwerte kann der Anwender je nach Bedarf und Anwendung individuell setzen.A further advantageous embodiment of the invention provides that one or more threshold value (s) is / are defined for the internal pressure in the venting device, and when this is reached, the various degrees of contamination of the air passage are signaled to the user. Accordingly, he can initiate cleaning measures at an early stage in order to avoid the next higher degree of contamination or the complete clogging of the air passage. The user can set the threshold values individually depending on requirements and application.

Jeder Druckwert ober- oder unterhalb des Umgebungsdrucks führt zu einer Beeinflussung bei der Erfassung des eigentlichen Prozessdrucks. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass durch die Beobachtung des Druckverlaufs und das Erfassen der testbedingten Druckwerte während der Heizperioden infolgedessen der eigentliche Prozessdruckmesswert um die Fehlereinflüsse gezielt kompensiert werden kann. Im Ergebnis ist es somit möglich, trotz eines beeinträchtigten Druckausgleichs dennoch Messwerte auszugeben, die näherungsweise dem tatsächlichen Prozessdruck entsprechen.Every pressure value above or below the ambient pressure influences the detection of the actual process pressure. A further advantageous embodiment of the invention therefore provides that the actual process pressure measured value can be specifically compensated for the error influences by observing the pressure profile and recording the test-related pressure values during the heating periods. As a result, it is thus possible, despite an impaired pressure equalization, to output measured values that approximately correspond to the actual process pressure.

Das erfindungsgemäße Druckmessgerät kann vorteilhaft in einer Produktionsanlage der chemischen Industrie oder auch in der Lebensmittelindustrie Verwendung finden.The pressure measuring device according to the invention can advantageously be used in a production plant in the chemical industry or in the food industry.

Der Vorteil der Erfindung besteht also darin, dass durch einfache Mittel dem Anwender eine Beeinträchtigung der Genauigkeit seiner Messwerte angezeigt werden kann, die auf einen verschmutzten Luftdurchgang zurückzuführen sind, und er dann durch einen einfachen Reinigungsvorgang Schmutz und Ablagerungen im Bereich des Luftdurchgangs entfernen kann und im Ergebnis die ursprüngliche Genauigkeit wiederhergestellt hat.The advantage of the invention is that the user can be shown an impairment of the accuracy of his measured values, which can be attributed to a soiled air passage, by simple means, and he can then remove dirt and deposits in the area of the air passage and in the Result has restored the original accuracy.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

1 zeigt ein gattungsgemäßes Druckmessgerät in isometrischer Darstellung,
2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Druckmessgerät mit einem Entlüftungsschlauch,
3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Druckmessgerät mit einem Entlüftungskanal,
4a-d zeigen zu verschieden Szenarien die jeweiligen Druckverläufe während eines Test- bzw. Heizzyklus.

The invention is explained in more detail with reference to the drawing:

1 shows a generic pressure measuring device in isometric representation,
2 shows schematically a pressure measuring device according to the invention with a ventilation hose,
3 shows schematically a pressure measuring device according to the invention with a ventilation channel,
4a-d show the respective pressure curves during a test or heating cycle for different scenarios.

Die 1 zeigt ein Druckmessgerät mit einem Gehäuse1 mit einem Steckeranschluss 2, einem Prozessanschluss 3 und einer vom Prozessanschluss 3 verdeckten Druckmesszelle 4 zur Druckmessung und einem Luftdurchgang 6, der als Ausgang für eine zum Druckausgleich dienende Entlüftungsvorrichtung 8 wirkt. Der Luftdurchgang 6 kann in bekannter Weise als hülsenartige Schutzkappe mit seitlichen Öffnungen ausgebildet sein, wobei im Inneren der hülsenartigen Schutzkappe ein Hohlraum zur Aufnahme einer flüssigkeitsabweisenden Membran vorhanden ist, welche die für den Luftdurchgang vorgesehene Öffnung in der Gehäusewandung bedeckt. Eine zur Aufbereitung der Messsignale und deren Übertragung dienende, nachfolgend kurz als Auswerteelektronik 5 bezeichnete, elektronische Schaltung, sowie die oben genannte Entlüftungsvorrichtung 8 sind innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet, und aus diesem Grund nicht dargestellt.the 1 shows a pressure measuring device with a housing 1 with a plug connection 2 , a process connection 3 and one from the process connection 3 concealed pressure measuring cell 4th for pressure measurement and an air passage 6th , the outlet for a venting device used for pressure equalization 8th works. The passage of air 6th can be designed in a known manner as a sleeve-like protective cap with lateral openings, a cavity for receiving a liquid-repellent membrane being present in the interior of the sleeve-like protective cap, which covers the opening provided for the passage of air in the housing wall. One used for processing the measurement signals and their transmission, hereinafter referred to briefly as evaluation electronics 5 designated, electronic circuit, as well as the above-mentioned venting device 8th are inside the case 1 arranged, and for this reason not shown.

Die 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckmessgeräts in geschnittener Darstellung. Neben den in 1 gezeigten Komponenten sind die zur Aufbereitung und Übertragung der Messsignale an eine übergeordnete Einheit dienende Auswerteelektronik 5, der in 1 gezeigte Luftdurchgang 6 sowie ein Heizelement 7 dargestellt. Der Luftdurchgang 6 ist über eine als Entlüftungsschlauch ausgebildete Entlüftungsvorrichtung 8 mit der Druckmesszelle 4 verbunden, wobei das Heizelement 7 den Entlüftungsschlauch als Heizwendel umschließt.the 2 shows a first embodiment of the pressure measuring device according to the invention in a sectional view. In addition to the in 1 The components shown are the evaluation electronics used for processing and transmitting the measurement signals to a higher-level unit 5 who is in 1 air passage shown 6th as well as a heating element 7th shown. The passage of air 6th is via a ventilation device designed as a ventilation hose 8th with the pressure measuring cell 4th connected, the heating element 7th encloses the ventilation hose as a heating coil.

Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckmessgeräts mit einer als Entlüftungskanal ausgebildeten Entlüftungsvorrichtung 8 ebenfalls als Schnittbild. Anders als in der 2 ist die Entlüftungsvorrichtung 8 als kanalähnliches Verbindungsstück aufgebaut, das durch zwei vorbereitete Gehäusehälften gebildet werden kann, die während der (End-) Montage zusammengefügt werden. In diesem Fall ist der Entlüftungskanal bei der Montage in der Mitte aufgetrennt und wird erst beim Zusammenfügen geschlossen. Das kanalähnliche Verbindungsstück 8 kann dabei wie gezeigt als Teil der Gehäusewandung ausgebildet sein, aber auch frei durch das Innere des Gehäuses führen.the 3 shows a second embodiment of the pressure measuring device according to the invention with a ventilation device designed as a ventilation channel 8th also as a sectional view. Unlike in the 2 is the venting device 8th constructed as a channel-like connecting piece that can be formed by two prepared housing halves that are joined together during (final) assembly. In this case, the ventilation duct is split in the middle during assembly and is only closed when it is joined. The channel-like connector 8th can be designed as part of the housing wall as shown, but can also run freely through the interior of the housing.

Die gezeigten Ausführungsformen, insbesondere die letztere, sind einfach aufgebaut, kostengünstig herstellbar und leicht zu handhaben.The embodiments shown, in particular the latter, have a simple structure, can be manufactured inexpensively and are easy to handle.

Das Druckmessgerät ist erfindungsgemäß dazu ausgebildet, die Entlüftungsvorrichtung 8 in einem zeitlichen Verlauf zu beheizen und die Wechselbeziehung des Verlaufs der Heizung mit den (Druck-) Prozesswerten zu erfassen und zu bewerten. Das Druckmessgerät ist insbesondere dazu ausgebildet, die Länge der Heizintervalle oder auch die Pausenlänge zwischen den Heizintervallen nach dem Zufallsprinzip zu verändern und die Wechselwirkung zwischen dem zeitlichen Verlauf der Heizung und den Prozesswerten zu bewerten.According to the invention, the pressure measuring device is designed for this purpose, the venting device 8th to heat in a temporal course and to record and evaluate the interrelation of the course of the heating with the (pressure) process values. The pressure measuring device is designed in particular to change the length of the heating intervals or the length of the pause between the heating intervals according to the random principle and to evaluate the interaction between the heating over time and the process values.

Da man annehmen kann, dass die Daten normalverteilt sind und ein linearer Zusammenhang zwischen den beiden Messgrößen besteht, kann der Korrelationskoeffizient nach Pearson als Diagnosesignal angewendet werden.Since it can be assumed that the data are normally distributed and that there is a linear relationship between the two measured variables, the Pearson correlation coefficient can be used as a diagnostic signal.

Der Korrelationskoeffizient r zweier Messgrößen x und y, wobei x auch ein durch 0 oder 1 charakterisierter Zustand des Heizelements und y ein Prozesswert (Druck) sein kann, ergibt sich aus der folgenden Formel (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Korrelationskoeffizient): $r = \frac{\sum_{i = 1}^{n} (x_{i} - \bar{x}) (y_{i} - \bar{y})}{\sqrt{\sum_{i = 1}^{n} {(x_{i} - \bar{x})}^{2}} \cdot \sqrt{\sum_{i = 1}^{n} {(y_{i} - \bar{y})}^{2}}}$

The correlation coefficient r of two measured variables x and y, where x can also be a state of the heating element characterized by 0 or 1 and y a process value (pressure), results from the following formula (see https://de.wikipedia.org/wiki / Correlation coefficient):

r = \frac{\sum_{i = 1}^{n} (x_{i} - \bar{x}) (y_{i} - \bar{y})}{\sqrt{\sum_{i = 1}^{n} {(x_{i} - \bar{x})}^{2}} \cdot \sqrt{\sum_{i = 1}^{n} {(y_{i} - \bar{y})}^{2}}}

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kontrolle der Entlüftung des oben beschriebenen Druckmessgeräts wird die Entlüftungsvorrichtung 8 in einem zeitlichen Verlauf beheizt, wobei das Heizelement 7 von der Auswerteelektronik 5 gesteuert und der zeitliche Verlauf des Beheizens sowie eine Wechselbeziehung zwischen dem Verlauf des Beheizens und den Messsignalen der Druckmesszelle 2 erfasst und ausgewertet wird, was mit Hilfe der eben aufgezeigten Korrelationsanalyse erfolgt.In a method according to the invention for controlling the venting of the pressure measuring device described above, the venting device 8th heated over time, the heating element 7th from the evaluation electronics 5 controlled and the temporal course of the heating as well as a correlation between the course of the heating and the measurement signals of the pressure measuring cell 2 is recorded and evaluated, which is done with the help of the correlation analysis just shown.

Falls das Diagnosesignal, d. h. der oben genannte Korrelationskoeffizient r unterhalb eines für einen Anwendungsfall zu bestimmendem Wert von beispielsweise 0,001 liegt, kann von einer einwandfreien Funktion der Entlüftung ausgegangen werden. If the diagnostic signal, i. H. the above-mentioned correlation coefficient r is below a value to be determined for an application, for example 0.001, it can be assumed that the vent is functioning properly.

Die 4a-4d zeigen zu verschieden Szenarien, d.h. bei unterschiedlichen Durchlässigkeiten des Luftdurchgangs 6, die sich dabei ergebenden Druckverläufe während eines Test- bzw. Heizzyklus. Die gestrichelten Linien entsprechen dabei jeweils dem Temperaturverlauf und die durchgezogenen Linien die sich dadurch ergebenden Druckänderungen. Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Kurvenverläufe nur schematisch sind und dem beispielhaften Verdeutlichen der verschiedenen Szenarien dienen sollen.the 4a-4d show different scenarios, ie with different permeability of the air passage 6th , the resulting pressure curves during a test or heating cycle. The dashed lines correspond to the temperature profile and the solid lines correspond to the resulting pressure changes. It should be noted that the curves shown are only schematic and are intended to illustrate the various scenarios by way of example.

Ein Heizzyklus kann dabei von beliebiger Dauer sein und von der Häufigkeit an die Genauigkeitsanforderung sowie der Verschmutzungswahrscheinlichkeit angepasst werden. Zu beachten ist dabei auch die vom übergeordneten System zur Verfügung gestellte Energie. Beispielsweise kann der Heizzyklus eine Dauer von 30 min haben und einmal pro Stunde durchgeführt werden. Durch eine Vielzahl kontinuierlich durchgeführter Testzyklen über einen längeren Zeitraum kann zudem ein Trend erkannt werden, so dass sich prozessbedingte Druckänderungen von Druckänderungen aufgrund einer eingeschränkten Entlüftung leichter unterscheiden lassen.A heating cycle can be of any duration and its frequency can be adapted to the accuracy requirement and the probability of contamination. The energy provided by the higher-level system must also be taken into account. For example, the heating cycle can have a duration of 30 minutes and be carried out once an hour. A trend can also be recognized by a large number of continuously performed test cycles over a longer period of time, so that process-related pressure changes can be more easily differentiated from pressure changes due to restricted venting.

In 4a ist der Idealzustand dargestellt, bei dem der Luftdurchgang 6 vollständig frei ist und somit eine uneingeschränkte Entlüftung bzw. ein uneingeschränkter Druckausgleich zwischen der kanalartigen Entlüftungsvorrichtung 8 und der Umgebung möglich ist. Durch den Heizvorgang steigt die Temperatur im Entlüftungskanal 8 an, was zu einer Vergrößerung des darin befindlichen Luftvolumens führt. Durch den uneingeschränkten Luftdurchgang 6 kann das zusätzliche Luftvolumen nach außen entweichen, so dass es zu keiner Druckänderung im Entlüftungskanal 8 kommt.In 4a the ideal condition is shown, in which the air passage 6th is completely free and thus an unrestricted venting or an unrestricted pressure equalization between the channel-like venting device 8th and the environment is possible. The heating process increases the temperature in the ventilation duct 8th which leads to an increase in the volume of air inside. Through the unrestricted passage of air 6th the additional air volume can escape to the outside so that there is no change in pressure in the ventilation duct 8th comes.

In 4b ist die Situation bei einem leicht verschmutzten Luftdurchgang 6 dargestellt. Das bedeutet, dass die Entlüftung bzw. der Druckausgleich zwischen dem Entlüftungskanal 8 und der Umgebung leicht eingeschränkt ist. Das durch den Heizvorgang vergrößerte Luftvolumen im Entlüftungskanal 8 kann jetzt nicht mehr instantan über den Luftdurchgang 6 entweichen, so dass mit zunehmender Volumenvergrößerung während der Temperaturerhöhung eine leichte Druckerhöhung einhergeht. Sobald der Temperaturanstieg und damit die weitere Volumenvergrößerung beendet ist, kann das nunmehr konstante zusätzliche Luftvolumen über den Luftdurchgang 6 entweichen, bis der Druck ausgeglichen ist. Wird der Heizvorgang beendet nimmt folglich die Temperatur wieder ab, bis die Umgebungstemperatur erreicht ist. Parallel dazu reduziert sich auch das Luftvolumen im Entlüftungskanal 8, was zunächst zu einem Unterdruck führt, weil die Volumenreduzierung im Entlüftungskanal 8 nicht instantan über den Luftdurchgang 6 ausgeglichen werden kann. Wiederum erst nachdem der Temperaturabfall und damit die weitere Volumenreduzierung beendet ist, kann das dann konstante fehlende Luftvolumen über den Luftdurchgang 6 nachgeführt werden, bis ein Druckausgleich mit der Umgebung erreicht wird.In 4b is the situation with a slightly polluted air passage 6th shown. This means that the ventilation or pressure equalization between the ventilation duct 8th and the environment is slightly restricted. The increased volume of air in the ventilation duct due to the heating process 8th can no longer instantaneously through the air passage 6th escape, so that as the volume increases during the temperature increase, there is a slight increase in pressure. As soon as the temperature rise and thus the further increase in volume has ended, the additional air volume, which is now constant, can pass through the air 6th escape until the pressure is equalized. If the heating process is ended, the temperature consequently decreases again until the ambient temperature is reached. At the same time, the volume of air in the ventilation duct is also reduced 8th which initially leads to a negative pressure, because the volume reduction in the ventilation duct 8th not instantaneously via the air passage 6th can be compensated. Again only after the temperature drop and thus the further reduction in volume has ended, the then constant lack of air volume can pass through the air passage 6th be tracked until a pressure equalization with the environment is achieved.

In 4c ist die Situation bei einem stark verschmutzten Luftdurchgang 6 dargestellt. Das bedeutet, dass die Entlüftung bzw. der Druckausgleich zwischen dem Entlüftungskanal 8 und der Umgebung erheblich eingeschränkt ist. Im Wesentlichen verhält sich die Druck-Kurve so wie bereits in 4b beschrieben. Jedoch ist zum einen der erste Anstieg aufgrund des während der Volumenvergrößerung stark eingeschränkten Luftzirkulation deutlich größer und erreicht einen höheren Maximalwert. Zum anderen verläuft dann während der konstanten Übertemperatur der Druckabfall entsprechend deutlich flacher, so dass es vorliegend gar nicht zum Erreichen eines vollständigen Druckausgleichs kommt, bevor durch die Absenkung der Temperatur wieder die temperaturbedingte Volumenreduzierung einsetzt.
Schließlich wird in 4d die Situation bei einem so stark verschmutzten Luftdurchgang 6 dargestellt, dass keinerlei Entlüftung bzw. der Druckausgleich zwischen dem Entlüftungskanal 8 und der Umgebung möglich ist. Im Ergebnis folgt der Druck im Entlüftungskanal 8 parallel dem Temperaturverlauf während der Heizperiode.In 4c is the situation with a heavily polluted air passage 6th shown. This means that the ventilation or pressure equalization between the ventilation duct 8th and the environment is severely restricted. Essentially, the pressure curve behaves as it did in 4b described. However, on the one hand, the first increase is significantly greater due to the severely restricted air circulation during the increase in volume and reaches a higher maximum value. On the other hand, the pressure drop then runs correspondingly much flatter during the constant excess temperature, so that in the present case a complete pressure equalization does not even come about before the temperature-related volume reduction starts again due to the lowering of the temperature.
Finally, in 4d the situation with such a heavily polluted air passage 6th shown that no ventilation or pressure equalization between the ventilation duct 8th and the environment is possible. The result is the pressure in the ventilation duct 8th parallel to the temperature curve during the heating season.

In den 4b und 4c sind beispielhaft zwei Schwellwerte p₁ und p₂ eingetragen, bei deren Erreichen dem Anwender die verschiedenen Verschmutzungsgrade des Luftdurchgangs 6 signalisiert werden kann. Dementsprechend kann er Reinigungsmaßnahmen einleiten, um den nächstgrößeren Verschmutzungsgrad bzw. die vollständige Zusetzung des Luftdurchgangs 6 zu vermeiden. Die Schwellwerte kann der Anwender je nach Bedarf individuell setzen.In the 4b and 4c For example, two threshold values p ₁ and p _{2 are} entered, when they are reached, the user can see the various degrees of pollution of the air passage 6th can be signaled. Accordingly, he can initiate cleaning measures to avoid the next higher degree of pollution or the complete clogging of the air passage 6th to avoid. The user can set the threshold values individually as required.

Jeder Druckwert ober- oder unterhalb des Umgebungsdrucks führt zu einer Beeinflussung bei der Erfassung des eigentlichen Prozessdrucks. Durch die Beobachtung des Druckverlaufs und das Erfassen der testbedingten Druckwerte während der Heizperioden kann infolgedessen der eigentliche Prozessdruckmesswert um die Fehlereinflüsse gezielt kompensiert werden. Im Ergebnis können somit trotz eines beeinträchtigten Druckausgleichs dennoch Messwerte ausgegeben werden, die näherungsweise dem tatsächlichen Prozessdruck entsprechen.Every pressure value above or below the ambient pressure influences the detection of the actual process pressure. By observing the pressure curve and recording the test-related pressure values during the heating periods, the actual process pressure measured value can be compensated for the error influences in a targeted manner. As a result, despite an impaired pressure equalization, measured values can still be output which approximately correspond to the actual process pressure.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Gehäusecasing
22: Elektrischer Anschluss (z. B. Steckeranschluss)Electrical connection (e.g. plug connection)
33rd: Prozessanschluss mit einer DruckmesszelleProcess connection with a pressure measuring cell
44th: Druckmesszelle zur Druckmessung (Drucksensor)Pressure measuring cell for pressure measurement (pressure sensor)
55: Auswerteelektronik (Elektronische Schaltung zur Aufbereitung der Messsignale)Evaluation electronics (electronic circuit for processing the measurement signals)
66th: Luftdurchgang zum Druckausgleich, Ausgang der Entlüftungsvorrichtung 8Air passage for pressure equalization, outlet of the ventilation device 8
77th: Heizelement (z. B. Heizwendel oder Heizwiderstand)Heating element (e.g. heating coil or heating resistor)
88th: Entlüftungsvorrichtung (z. B. Entlüftungsschlauch oder Entlüftungskanal)Ventilation device (e.g. ventilation hose or ventilation duct)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102012201018 B4 [0003]
DE 602005001715 T2 [0005]
DE 102017122605 A1 [0006]
US 2010/0083768 A1 [0007]

Claims

Pressure measuring device, with a housing (1), an electrical connection (2) and a process connection (3) with a pressure measuring cell (4) for recording the pressure of an adjacent medium, evaluation electronics (5) for controlling and processing the data from the pressure measuring cell (4 ) generated measurement signals and an air passage (6) for pressure compensation, which enables the supply of an ambient pressure to the pressure measuring cell (2) and the measurement of a relative pressure, and a heating element (7), characterized in that the pressure measuring cell (2) on its the medium remote side is connected to the air passage (6) via a ventilation device (8), the volume of which can be heated by the heating element (7) over time and the internal pressure of which is a measure of the permeability of the air passage (6), the heating element ( 7) can be controlled by means of the evaluation electronics (5) and the time course of the heating as well as a correlation between the course of the heating ns and the measurement signals generated by the pressure measuring cell (2) can be detected.

Pressure gauge according to Claim 1 , characterized in that the heating element (7) is designed as a heating coil surrounding the ventilation device (8).

Pressure gauge according to Claim 1 or 2 , characterized in that the ventilation device (8) comprises a ventilation hose.

Pressure gauge according to Claim 1 or 2 , characterized in that the venting device (8) comprises a channel-like connecting piece.

Pressure gauge according to Claim 4 , characterized in that the channel-like connecting piece (8) consists of two different housing parts and is formed by joining them together.

Pressure measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation electronics (5) are designed to randomly change the length of heating intervals or pause lengths between the heating intervals.

Method for controlling the venting of a pressure measuring device according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the venting device (8) heats in a time course, the heating element (7) is controlled by the evaluation electronics (5) and the time course of the heating as well as a correlation between the course of the heating and the measurement signals of the pressure measuring cell (2) is detected and evaluated, a correlation analysis being carried out and an internal pressure in the venting device (8) not equal to zero indicating a restricted permeability of the air passage (6).

Procedure according to Claim 7 , characterized _{in that threshold values (p 1} , p ₂ ) can be defined for the internal pressure in the venting device (8), and when they are reached, the various degrees of contamination of the air passage (6) are signaled to the user.

Procedure according to Claim 7 or 8th , characterized in that the error influence on the measured value for the process pressure is compensated if the internal pressure in the venting device (8) is not equal to zero.

Use of a pressure measuring device according to one of the Claims 1 until 6th in a production facility.