Ratgeber
Differenzdruckmanometer: Sicherheit bei Ihren Produktionsprozessen
Der Differenzdruck spielt in vielen Bereich der Industrie eine wichtige Rolle, beispielsweise bei der Durchführung von Produktionsprozessen. Auch im Hinblick auf Sicherheitsaspekte gilt es den Differenzdruck regelmäßig zu überprüfen. Zu diesem Zweck kommen Differenzdruckmanometer zum Einsatz. In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie diese Messgeräte funktionieren und wo sie eingesetzt werden.
Der Name deutet es bereits an: Beim Differenzdruck geht es um die Differenz zwischen zwei gemessenen Drücken. Man spricht immer dann vom Differenzdruck, wenn der Druckunterschied selbst die Messgröße darstellt. Das ist beispielsweise bei der Füllstandsmessung von Behältern, der Überdruckmessung von Reinräumen oder der Steuerung von Pumpenanlangen der Fall.
Ein Differenzdruck-Messgerät kann leicht von einem konventionellen Manometer unterschieden werden. Um den Differenzdruck ermitteln zu können, müssen zwei Drücke zur gleichen Zeit gemessen werden, daher verfügen die entsprechenden Manometer über zwei Anschlüsse. Im Inneren des Manometers gibt es für jeden der beiden Anschlüsse eine Druckkammer, die durch das sogenannte Messglied (zum Beispiel Plattenfedern) voneinander getrennt sind. Wenn in beiden Druckkammern ein identischer Druck herrscht, hat das keine Auswirkung auf das Messglied. Erst wenn es in einer der Kammern zu einem abweichenden Druck kommt, biegt sich die Plattenfeder durch und der Differenzdruck kann ermittelt und über eine Messskala mit einem Zeiger oder einer digitalen Anzeige dargestellt werden.
Abbildung:
1. Druckanzeige
2. Schubstange
3. Faltenbalg
4. Druckkammer für positive Anzeige
5. Druckanschlüsse
6. Plattenfeder
7. Druckkammer für negative Anzeige
8. Messwerk
Unterschiede zwischen Rohrfeder-, Plattenfeder- und Kapselfeder-Manometern
Mechanische Druckmessgeräte sind entweder mit einer Rohrfeder, einer Plattenfeder oder einer Kapselmembran ausgestattet. Hinsichtlich Aufbau und Funktion unterscheiden sich die Ausführungen voneinander. Bei einem Rohrfeder-Manometer besteht das Messglied aus einem ovalen, kreisförmig gebogenen Rohr. Diese Rohrfeder leitet den gemessenen Druck auf den Zeiger weiter. Rohrfedermanometer ermöglichen sehr genaue Messungen und werden in der Mess- und Regeltechnik am häufigsten verwendet. An ihre Grenzen geraten diese Differenzdruckmanometer allerdings bei besonders niedrigem Druck oder wenn eine Überlastung durch zu hohen Druck nicht ausgeschlossen werden kann.
Das Plattenfeder-Manometer ist die erste Wahl, wenn es um die Messung von geringen Drücken geht. Der statische Druck wirkt bei einem Differenzdruckmanometer dieser Bauart auf eine wellenförmige Membran, die zwischen zwei Flanschen eingespannt ist, und wird über eine Schubstange an den Zeiger weitergegeben. Aufgrund der großen Membranfläche reagiert das Messgerät sehr sensibel auf geringe Drücke. Darüber hinaus weist das Plattenfeder-Manometer eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Überbelastung auf, da die Auslenkung der Membran durch den oberen Flansch begrenzt wird.
Für die Messung gasförmiger Stoffe und bei niedrigeren Drücken ist das Kapselfeder-Manometer geeignet. Die dabei verwendete Kapselfeder besteht aus zwei kreisförmigen Membranen, die am Rand druckdicht zusammengefügt werden und so den Druckraum bilden. Der Druck wirkt auf die Innenseiten der der beiden Membranen und erzeugt so einen Hub, der schließlich den Zeiger bewegt.
Was tun, wenn der Messstoff bei der Messung nicht unmittelbar mit den Bauteilen des Manometers, die den Druck übertragen, in Verbindung kommen soll? Die Lösung ist ein Druckmittler. Hier ist der Raum zwischen Membran und Messgerät mit einer speziellen Flüssigkeit gefüllt, die den Druck überträgt. Der vom Messstoff erzeugte Druck wird von der Membran auf die Flüssigkeit und von der Flüssigkeit an den Zeiger übertragen. Ein Druckmittler ermöglicht selbst bei extremen Temperaturen oder korrosiven und toxischen Stoffen Messwerte von höchster Genauigkeit. Wenn der Druck bei sehr hohen Temperaturen gemessen werden soll, ist der Einsatz einer Kapillarleitung erforderlich, die für eine ausreichende räumliche Trennung von Messstelle und Messgerät sorgt.
Beim Kauf eines Differenzdruckmessgeräts müssen Sie darauf achten, dass der darstellbare Druckbereich ausreichend bemessen ist. Wenn eine Messung von sehr geringen Drücken erfolgen soll oder wenn eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Überdrücke erforderlich ist, sollten Sie zu einem Plattenfeder-Manometer greifen. Wenn im Einsatzgebiet hohe Anforderungen hinsichtlich der Hygiene gestellt werden, sind Manometer mit einem Gehäuse aus Edelstahl vorzuziehen.
Manometer gibt es in verschiedenen Genauigkeitsklassen. Bei vielen Anwendungsgebieten können Sie problemlos ein Manometer mit einer höheren Abweichung der Messwerte, etwa ±1,0 oder sogar ±2,5 Prozent, verwenden. Es gibt aber auch sehr sensible Bereiche, bei denen eine so hohe Abweichung nicht tolerierbar ist. In solchen Fällen darf die Messabweichung nur ±0,25 oder sogar ±0,1 Prozent betragen. Soll das Druckmessgerät eventuell unter widrigen Bedingungen eingesetzt werden? Falls ja, benötigen Sie ein Manometer, das mit einer entsprechenden Schutzart (etwa IP65) ausgewiesen ist und, je nach Bedarf, resistent gegen Wasser und Staub ist.
Unser Praxistipp: Überlastung von Rohrfeder-Manometern vermeiden
Ein Rohrfeder-Manometer sollte möglichst keiner Druck-Überlastung ausgesetzt werden. Passiert das dennoch, kann eine irreparable Beschädigung des Messgeräts die Folge sein. Falls eine Überlastung nicht ausgeschlossen werden kann, sollten Sie besser zu einem Plattenfeder-Manometer greifen.
Was ist der geringstmögliche Druck, den ich mit Rohrfeder- und Plattenfeder-Manometern messen kann?
Bei einem Differenzdruck-Manometer mit Rohrfeder liegt der niedrigste Messbereich bei 600 mbar, während das Plattenfeder-Manometer bereits Drücke < 10 mbar erfassen kann.
Wieso dürfen manche Manometer nur bis zu einer Umgebungstemperatur von 60 °C verwendet werden?
Bei solchen Manometern wird vermutlich Sicherheitsglas eingesetzt. Dieses besteht aus zwei Scheiben, zwischen denen sich eine Folie befindet. Bei Temperaturen oberhalb von 60 °C beginnt die Folie Blasen zu werfen, was die Ablesbarkeit erheblich erschwert.