Der Druckmittler – Übersicht

Allgemein

Druckmittler trennen das Druckmessgerät vom eigentlichen Messstoff. Sie verhindern das Eindringen von Messstoffen in das Messsystem. Dies ist besonders notwendig bei aggressiven Stoffen und bei Prozessen mit spezieller hygienischer Voraussetzung. Zudem lösen Druckmittler Messprobleme, wie unter anderen, Erschütterungen, Vibrationen und hohe Temperaturen, die andernfalls das Messergebnis verfälschen würden.

Welche Funktionen erfüllen Druckmittler?

• Messdruckschwankungen und Druckspitzen werden gedämpft
• Totraumfreie Messstellenanordnung
• Messgeräte werden geschützt vor Vibrationen bei Ankopplung über Fernleitungen
• Bieten Schutz vor hohen Temperaturen und Temperaturschwankungen
• Schützen vor aggressiven, erstarrenden, hochviskosen und kristallisierenden Messstoffen
• Für besondere Anwendungen kann man spezielle Sondermaterialien ggf. Beschichtungen an Messstoff-Berührungspunkten einsetzen
• Es besteht die Möglichkeit der räumlichen Trennung von Messgerät und Messstelle durch eine Fernwartung

Wie funktioniert ein Druckmittlersystem?

Der Prozessdruck wirkt möglichst homogen über eine Membrane auf eine Flüssigkeit, die über eine Leitung sich wiederum auf das Messelement des Druckmessgerätes auswirkt.
Mit diesem Grundprinzip kann man generell Druckmessgeräte über Druckmittlersysteme an beliebige Prozesse anschließen.

Welche Bauformen gibt es?

Es gibt eine große Vielzahl an unterschiedlichen Bauformen für Druckmittler. Im Wesentlichen kann man zwischen zwei Grundbauformen unterscheiden – Rohrdruckmittler und Flachdruckmittler.

Rohrdruckmittler

Rohrdruckmittler sind zylinderförmige Membrane, eingeschweißt in ein Rohr. Da diese Bauform einfach zu reinigen ist und selbstentleerend ist, zudem diverse hygienische Risiken vermeidet, wie Fließbehinderungen und Turbulenzen, ist sie ideal geeignet für totraumfreie Anwendungen, konstante Messstoffwechsel und viskose Medien.

Flachdruckmittler

Flachdruckmittler sind vom Aufbau her simpel. Der Membran liegt auf einer Ebene und ist meist kreisförmig. Diese Bauform liefert minimale Empfindlichkeit gegenüber Temperaturwechsel durch die Federeigenschaft der Membran. Dadurch ist sie geeignet für Prozesse die eine hohe Genauigkeit benötigen oder kleine Drücke messen müssen.

Was ist die Druckmittler-Membran?

Die Membran diktiert die grundlegenden Eigenschaften des Druckmittlers. Die Steifigkeit ist dabei in der Fehlerbetrachtung der bedeutendste Parameter. Sie ist abhängig vom Werkstoff, der Materialstärke, sowie der Sickenform und dem Nenndurchmesser.
Eine sehr wichtige Aufgabe der Membran ist das Ausgleichen von temperaturbedingten Volumenschwankungen der Druckübertragungsflüssigkeit. Um genaue Messergebnisse zu erhalten muss der Temperaturfehler kompensiert werden. Der Sinusmembran ist der Standard und daher universell einsetzbar. Sie ist erkennbar an den sinusförmigen Wellen. Diese Form gestattet einen minimalen Temperaturfehler. Zusätzliche Beschichtungen sind möglich, genauso wie die Herstellung der Sinusmembran aus unterschiedlichen Materialien.

Aus welchen Materialien besteht die Druckmittler-Membran?

Sollten keine speziellen Anforderungen im Prozess vorliegen, gelten Membrane aus Edelstahl 316L als Standard. Edelstahl 316L ist sehr beständig, sogar gegen schwache Säuren und Laugen. So werden Membrane aus Edelstahl 316L standardmäßig in der Pharmaindustrie verwendet.

Duplexstahl ist beständig gegen Spannungsrisskorrosion in chlorhaltigen Medien, außerdem gegen Lochfraß. Da es gegen Meerwasser widerstandsfähig ist, wird es in der chemischen und petrochemischen Industrie eingesetzt.

Die höchste Korrosionsbeständigkeit weist Tantal auf, wodurch es gegen nahezu alle reinen Säuren beständig ist.

Durch die Bildung von Titandioxid als Schutzschicht, verfügt Titan über eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit. So kann es bei stark oxidierenden und chlorreichen Lösungen und Suspensionen zum Einsatz kommen.

Hastelloy ist eine Nickelbasislegierung. Sie verfügt über eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Loch-, Spalt- und Spannungsrisskorrosion, sowie mittelkonzentrierte Schwefelsäure, Essigsäure, Phosphorsäure und gegen Chloride.

Monel ist eine Nickel-Kupfer-Legierung. Sie ist beständig gegen starke Alkalien, die meisten Salzlösungen, verdünnte und mittelkonzentrierte anorganische Säuren, sowie gegen Meerwasser.

Nickel ist beständig gegen starke Laugen, wie beispielsweise Natron- und Kalilaugen.

Womit werden Druckmittler-Membrane beschichtet?

Gold ist geeignet für Wasserstoffanwendungen, da es eine geringe Reaktionsneigung aufweist.

PFA findet Einsatz bei adhäsiven Medien und beständig gegen fast alle Chemikalien. Es ist geeignet für Temperaturbereiche von -40° C … +260° C.

PTFE hat eine sehr gute Antihaftwirkung. Es ist beständig gegen starke Laugen und Säuren.

Gummierungen werden oft in der Zementindustrie verwendet, da sie das Membran durch scharfkantige Objekte schützt.

ECTFE (Halar) hat eine Schichtstärke von 200 μm – 300 μm wodurch porenfreie Schichten möglich sind. Zudem verfügt dieser thermoplastische Kunststoff über die höchste Widerstandsfähigkeit gegenüber den meisten Chemikalien und Lösungsmitteln.

Welche Übertragungsflüssigkeiten gibt es?

Die Wahl der Übertragungsflüssigkeit richtet sich ganz nach der Anwendung. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Stoffe mit individuellen Eigenschaften. So eignet sich beispielsweise silikonfreies Synthetiköl gut für die Lebensmittelindustrie, Halocarbonöl ist geeignet für Sauerstoffanwendungen und alkohol-Wasser-gemische werden in der Lackindustrie verwendet.

Welche Prozessanschlussvarianten gibt es?

Flanschverbindungen stellen eine gute Verbindung dar, sodass sie auch für hohe Drücke geeignet sind. Sie werden oft in der Chemie- und Petrochemieindustrie gebraucht.

Klemmverbindungen sind leicht zu demontieren und zu reinigen. Deswegen kommen sie fast ausnahmslos bei hygienischen Prozessen zum Einsatz.

Schraubverbindungen stehen für aseptische Anwendungen zur Verfügung.