Für spezielle Anforderungen, die nicht durch herkömmliche Geräte abgedeckt werden, entwerfen wir maßgeschneiderte Sensoren mit Separator, die extremen Bedingungen in Branchen wie Chemie, Öl und Gas, Papierherstellung und Lebensmittelverarbeitung standhalten.
Eine "maßgeschneiderte" Technologie zur Herstellung von Drucksensoren mit Separatoren
Hightech-Industrien wie die chemische Industrie, die Öl- und Gasindustrie, die Papierindustrie und die Lebensmittelindustrie stellen ihre Messgeräte auf eine harte Probe.
Die Herstellungsverfahren erfordern Drucksensoren mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit.
Um die Herstellungskosten zu senken, müssen Ausschuss und Produktionsstopps vermieden werden.
Die Veralterung bestimmter Messgeräte erfordert die Suche nach Ersatzinstrumenten, die stattdessen passen.
Wenn Ihr Bedarf spezifisch ist und keine herkömmliche Hardware zu den Besonderheiten Ihrer Anlage passt, bauen wir einen maßgeschneiderten Sensor mit Separator.
Aufbau
Druckmittler werden bei Sensoren für Differenz-, Relativ- oder Absolutdruck verwendet.
Sie können starr, direkt auf dem Sensor oder mithilfe einer Kapillare, die den Druckmittler mit dem Transmitter verbindet, montiert werden.
Der Druckmittler und der Sensor werden durch Schweißen ohne jegliche Dichtung zusammengefügt und anschließend mit einem für die jeweilige Anwendung geeigneten Öl gefüllt.
Messprinzip von Drucksensoren mit Druckmittlern
Bei einigen chemischen oder hygienischen Anwendungen ist es notwendig, das Messgerät vom Druck des Prozessmediums zu isolieren.
Der Membrandruckmittler dient als schützende Schnittstelle zwischen der Messzelle und dem zu messenden Fluid.
Die Membran und die berührenden Teile sind aus einem gegen das Prozessfluid beständigen Material gefertigt, das mit der Basis der Messzelle verschweißt ist.
Ein Kapillarrohr oder eine Verbindungsmuffe stellt die Verbindung zwischen der Membran des Druckmittlers und der Messzelle des Sensors her.
Dieser Zwischenraum muss unter Vakuum entgast werden, dann mit einem geeigneten Füllöl gefüllt und anschließend versiegelt werden.
Der gemessene Druck übt eine Kraft auf die Außenfläche der Membran aus.
Wenn sich die Membran nach innen biegt, versucht sie, die Füllflüssigkeit im Inneren des Instruments zu komprimieren. Diese Füllflüssigkeit ist so konstruiert, dass sie der Kompression widersteht, sodass die Kraft direkt in die Messzelle geleitet wird. Die gesamte Funktionsweise des Drucksensors mit Membrandruckmittler beruht auf dem Pascalschen Prinzip. Dieses besagt, dass ein auf ein Fluid ausgeübter Druck verlustfrei durch dieses Fluid und in alle Richtungen übertragen wird.
Damit dieser Prozess funktioniert, muss die Kraft, mit der die Membran bewegt wird, größer sein als die Kraft, die erforderlich ist, um das Sensorelement in der Messzelle zu bewegen. In der Praxis bedeutet das: Je geringer die Kraft ist, die erforderlich ist, um das Sensorelement zu bewegen, desto einfacher ist es, ein präzises Dichtungssystem zu konstruieren.
Welche Anwendungen gibt es für Drucksensoren mit Druckmittlern?
Um die Integrität des Herstellungsprozesses zu gewährleisten, muss man wissen, wann man einen Drucksensor mit Separatoren einbauen muss.
Drucksensoren mit Druckmittlern ermöglichen die Messung von Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen.
Die Anwendungen von Sensoren mit Druckmittlern sind vielfältig: Messung des Durchflusses einer Flüssigkeit, des Gasdurchflusses, des Dampfdurchflusses, Messung des Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter, Messung der Dichte einer Flüssigkeit oder Druckmessung.
Für Anwendungen in der Lebensmittel-, Hygiene- und Pharmaindustrie sind Separatoren mit hygienischen Anschlüssen und bündig abschließenden Membranen erhältlich, um den Regeln und Anforderungen des Gesundheitswesens zu entsprechen.
Sensoren mit Separatoren werden in den folgenden Fällen verwendet:
die Temperatur der Flüssigkeit sehr hoch oder sehr niedrig ist,
die Flüssigkeit ist korrosiv und kann Materialien, die mit ihr in Berührung kommen, angreifen,
wird das Fluid aufgeladen und kann die Verbindungsleitung zum Sensor verstopfen, wodurch der Druck die Messzelle eines herkömmlichen Drucksensors nicht mehr erreichen kann,
die Flüssigkeit in der Verbindungsleitung zum Sensor viskos ist oder Gefahr läuft, sich zu verfestigen (Trocknung oder Polymerisation), wodurch der Druck die Messzelle nicht erreichen kann oder die Membran eines herkömmlichen Drucksensors unbeweglich wird,
kann die Flüssigkeit einfrieren, wenn die Temperatur sinkt,
für hygienische und sanitäre Anwendungen, die eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit erfordern, um die Bildung von Bakterien zu verhindern,
für Anwendungen mit Wasserstoffpermeation: wenn Wasserstoffionen (H+) vorhanden sind, die die Membran durchdringen können,
für prozessspezifische Verbindungen oder um die Messwertanzeige zu verlagern
zum Austausch der Flüssigkeitssäule bei einer Füllstandsmessung an einem Behälter
um die Pflege und Wartung zu erleichtern.
Wie wählt man Membran-Drucktransmitter aus?
Zuverlässiges und robustes Design
Zuverlässiger Aufbau der Baugruppe
Vollständig geschweißtes Design ohne Gewindeanschlüsse
100% heliumgetestet, um Lecks zu kontrollieren
Die Windungen auf der Membran schützen die Unversehrtheit des Separators.
Große Auswahl an Prozessanschlüssen
Je nach Montage- und Nutzungsanforderungen stehen verschiedene Arten von Trennwänden zur Verfügung:
Flanschdruckmittler DN40 bis DN100 mit frontbündiger Membran für allgemeine Anwendungen
Abscheider mit Verlängerung (von 50 bis 200 mm) für Anwendungen bei viskosen Flüssigkeiten, bei denen Verstopfungsgefahr besteht, oder für Anwendungen, die bündig mit der Innenwand des Behälters installiert werden, um eine Verstopfung des Prozesses zu verhindern.
Trennstege mit Flanschadaptern, mit Anschweiß- oder Anschraubendstück zur Leistungssteigerung bei Prozessanschlüssen mit kleinem Durchmesser.
Separatoren mit DIN-, SMS- oder Clamp-Nahrungsmittelanschluss für hygienische Anwendungen
Die Montage mit Adapter ermöglicht es, den Separator an besondere Anschlüsse anzupassen und vor allem die Empfindlichkeit des Sensors bei besonderen Bedingungen zu verbessern. Fragen Sie uns nach speziellen Separatoren.
Starre Montage
Drucksensoren mit Druckmittlern können starr montiert sein, direkt, wenn die Temperatur 150 °C nicht übersteigt.
Kapillar-Montage
Durch die Verwendung einer Kapillare können die Auswirkungen der Prozesstemperatur auf die Genauigkeit des Instruments begrenzt werden.
Bei einer Kapillarlänge von 500 mm kann die Temperatur des Instruments auf Raumtemperatur gesenkt werden.
Die Kapillarlänge sollte so kurz wie möglich sein, da sie die Messgenauigkeit und die Ansprechzeit beeinflusst.
Kapillaren sind von 0,5 m bis 15 m mit Schutzhüllen aus PVC (-10 bis +80° C) oder Edelstahl (-40 bis 350° C) erhältlich.
Der Innendurchmesser beträgt 1 mm für Standardanwendungen und 2 mm für spezielle Anwendungen.
Temperaturschwankungen über die Kapillarlänge können die Genauigkeit des Instruments beeinflussen.
Die Kapillarlänge gilt für die Nieder- und Hochdruckseite bei balancierten Systemen.
Wird auf der Niederdruckseite nur bei starrer Montage und auf der Hochdruckseite nur bei fernmontierten Systemen mit Einfachtrenner mit Kapillarleitung montiert.
In der Fabrik muss eine Temperaturkompensation durchgeführt werden, um die Genauigkeit zu gewährleisten.
Materialien für Separatoren
Für Anwendungen mit korrosiven Flüssigkeiten sind die Separatoren in verschiedenen korrosionsbeständigen Materialien erhältlich (Edelstahl, Hastelloy C, Monel, Tantal, Titan, Zirkonium, Nickel, ...).
Bitte wenden Sie sich an uns, um das für Ihre Anwendung am besten geeignete Material zu bestimmen.
Oberflächenbeschaffenheit
Die Oberflächenqualität der Membran und der medienberührten Teile ist bei hygienischen und sanitären Anwendungen sehr wichtig (Reinigung vor Ort).
Um das Risiko einer Verunreinigung durch Substanzen wie Produktrückstände oder Mikroorganismen zu vermeiden, muss die Oberflächenbeschaffenheit kontrolliert werden.
Für die Membranen der Separatoren sind verschiedene Durchschnittswerte für die Rauheit verfügbar: Ra kleiner 0,4 bis 0,8 µm bei glatten Oberflächen, Ra kleiner 1,6 µm in der Nähe von Schweißnähten.
Dicke und Material der Membran
Die Membran ist ein elastisches, metallisches Messelement.
Sie sollte so groß wie möglich sein, um möglichst flexibel und sensibel zu sein.
Sie ist in verschiedenen Materialien erhältlich (Edelstahl, Hastelloy C, Monel, Tantal, ..) und kann mit Auskleidungen (PFA, PVDF, Gold, ..) ausgestattet werden, um den chemischen Angriffen der gemessenen Flüssigkeiten zu widerstehen.
Ihre Dicke variiert je nach Material. Die Membran wird an den Abscheider geschweißt und wir überprüfen die Dichtigkeit mit einem Heliumtest.
Füllflüssigkeiten
Das verwendete Füllmedium muss für den Temperaturbereich der Anwendung geeignet sein.
Die minimale und maximale Temperatur des gemessenen Mediums sowie die Umgebungstemperatur müssen berücksichtigt werden.
Außerdem muss das Füllfluid mit dem gemessenen Fluid kompatibel sein, insbesondere bei Fluiden wie Sauerstoff.
Für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie sind mineralische Füllöle erhältlich, um eine Verunreinigung der gemessenen Flüssigkeit zu vermeiden, falls die Membran reißen sollte.
Bezeichnung
Temperatur bei der Verwendung (°C)
Dichte (25°C)
P abs > 1 bar
P abs < 1 bar
Silikonöl
-40 à 180
-40 à 120
0,95
Fluoriertes Öl
-20 à 200
-20 à 120
1,84
Speiseöl
-10 à 250
-10 à 120
0,94
Silikonöl
20 à 200
1,07
Silikonöl
0 à 300
20 à 200
1,07
Silikonöl
10 à 350
20 à 200
1,09
Die angegebenen Werte gelten für die gebräuchlichsten Anwendungen. Für spezielle Anwendungen können Sie uns unter Angabe der Umgebungs- und Prozesstemperatur, des zu messenden Drucks, des statischen Drucks und der Vakuumwerte befragen. Je nach Ihren spezifischen Betriebsbedingungen können wir andere Füllflüssigkeiten verwenden.
Spülring
Spülringe sind als Option für Membranseparatorsysteme mit einer großen Auswahl an Materialien erhältlich.
Der Spülring wird zwischen dem Membranabscheider und dem Flanschanschluss des Prozesses montiert.
Es ist ein Teil, das mit der Flüssigkeit in Berührung kommt.
Der Ring hat eine oder zwei Öffnungen, die zum Spülen und Reinigen der Membranoberfläche verwendet werden können.
Er kann auch als Kalibrierungsring verwendet werden, indem Druck durch die Öffnungen ausgeübt wird.
Technische Daten
Genauigkeit: bei 20°C ±0,1 %.
Diese Werte müssen zur Genauigkeitsklasse des Drucksensors ±0,065 % für den Differenzial- und Relativdruckbereich und 0,2 % für den Absolutdruckbereich addiert werden.
Die Genauigkeit des Vakuums kann jedoch bei Standardausführungen nicht über 20 Torr (27mbar abs) hinaus garantiert werden.
Das liegt daran, dass die meisten Füllflüssigkeiten mikroskopisch kleine Mengen eingeschlossener Luft oder Gase enthalten, die dazu neigen, sich deutlich auszudehnen, wenn man sich dem Druck des absoluten Nullpunkts nähert.
Diese Expansion wirkt sich auf die Messzelle des Instruments aus.
Temperatur der Prozessflüssigkeit: mindestens -90°C, maximal +400°C, abhängig von der Art der verwendeten Füllflüssigkeit und dem Membranmaterial.
Einfluss der Temperatur
Der Drucksensor mit Druckmittler besteht aus einem Membrandruckmittler (mit oder ohne Kapillare) und einer Druckmesszelle.
Das Instrument wird bei einer bestimmten Temperatur (normalerweise +20 ±2° C), die als Referenztemperatur bezeichnet wird, mit einer Füllflüssigkeit gefüllt.
Eine Veränderung der Umgebungstemperatur oder der gemessenen Flüssigkeit führt zu einer proportionalen Veränderung des Volumens der Füllflüssigkeit.
Folglich wirkt sich dies auf den Innendruck des Messsystems aus und fügt einen Fehler hinzu.
Um diesen Fehler zu minimieren, muss die durch die Temperatur verursachte Volumenänderung kompensiert werden.
Blenden mit geringem Durchmesser können nur eine geringe Volumenänderung ausgleichen.
Es wird daher empfohlen, je nach Prozessbedingungen Separatoren mit Membranen mit möglichst großem Durchmesser zu verwenden.
Wenn die Prozesstemperatur zwischen +150° C und +250° C liegt, muss zwischen dem Separator und der Messzelle ein Kühlkörper verwendet werden, um eine Temperaturstreuung zu verhindern.
Über 250° C müssen Kapillarseparatoren verwendet werden, um das Instrument vor den hohen Prozesstemperaturen zu schützen.
Dadurch wird die Temperatur in der Messzelle auf einen Wert nahe der Umgebungstemperatur gesenkt.
Um den Einfluss der Temperatur zu minimieren :
Verwenden Sie eine geeignete Füllflüssigkeit,
Wählen Sie den Membrandurchmesser so groß wie möglich,
Reduzieren Sie die Lautstärke im Inneren des Instruments so gering wie möglich,
Reduzieren Sie die Auswirkungen der Temperatur auf die Zelle, indem Sie Kapillaranordnungen oder Kühlkörper verwenden.
Isolieren Sie den Sensor und die Kapillaren von den Belastungen durch Umgebungstemperaturen und/oder verfolgen Sie die Kapillaren.
Druck- und Temperaturkompensation in der Fabrik verlangen
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