Hohe Medientemperaturen gehören zu den häufigsten Gründen, weshalb ein Drucksensor, Prozesstransmitter oder Manometer nicht direkt an einer Prozessleitung montiert werden kann. In Dampf-, Thermoöl-, Bitumen-, Chemie- und Kunststoffanlagen können am Prozessanschluss Temperaturen auftreten, die deutlich oberhalb der zulässigen Temperatur des eigentlichen Druckmessgeräts liegen.
Ein Druckmittler trennt das Messgerät vom Prozessmedium und überträgt den Druck über eine elastische Membran und eine Systemfüllflüssigkeit. Er schützt das Messgerät vor direktem Medienkontakt, löst das Temperaturproblem aber nicht automatisch. Die Wärme kann weiterhin über den Druckmittlerkörper, die Füllflüssigkeit und die mechanische Verbindung bis zum Messgerät gelangen.
Für die thermische Entkopplung stehen grundsätzlich drei Anbauarten zur Verfügung: der direkte Anbau des Messgeräts am Druckmittler, ein Kühlelement zwischen Druckmittler und Messgerät oder eine Kapillarleitung zur entfernten Montage. Welche Lösung technisch sinnvoll ist, hängt nicht allein von der maximalen Medientemperatur ab. Ebenso wichtig sind Umgebungstemperatur, Einbaulage, Messbereich, Füllflüssigkeit, Reaktionszeit, Membrangröße, Prozessmedium und der tatsächliche Wärmeeintrag am Montageort.
Inhaltsverzeichnis
- Wie schützt ein Druckmittler das Messgerät?
- Prozess-, Umgebungs- und Gerätetemperatur unterscheiden
- Wie gelangt die Wärme zum Drucksensor?
- Direktanbau: schnell und kompakt
- Kühlelement: kompakte thermische Entkopplung
- Kapillarleitung: Messgerät entfernt montieren
- Direktanbau, Kühlelement oder Kapillare im Vergleich
- Füllflüssigkeit für hohe Temperaturen auswählen
- Membranwerkstoff und Prozessmedium
- Temperatur und Reaktionszeit des Messsystems
- Isolierung, Einbauort und Wärmeabfuhr
- Besonderheiten bei Dampf
- Druckmittlersystem richtig auslegen
- Praxisbeispiel: Heißes Thermoöl
- Welche Produkte eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen
Wie schützt ein Druckmittler das Messgerät?
Auf der Prozessseite des Druckmittlers befindet sich eine dünne metallische Membran. Der Raum hinter dieser Membran, die Verbindung zum Messgerät und das Messelement bilden ein geschlossenes, vollständig mit einer Systemfüllflüssigkeit gefülltes hydraulisches System. Wirkt Prozessdruck auf die Membran, wird dieser über die Flüssigkeit zum angeschlossenen Druckmessgerät übertragen.
Das Prozessmedium berührt somit normalerweise nur die Membran, den Prozessanschluss und gegebenenfalls weitere medienberührte Teile des Druckmittlers. Die eigentliche Messzelle eines Drucksensors oder Prozesstransmitters bleibt vom Medium getrennt. Das ist besonders bei heißen, aggressiven, hochviskosen, kristallisierenden oder verschmutzten Medien wichtig.
Das Druckmittlersystem wird als komplette Einheit evakuiert, befüllt, verschlossen und auf das angeschlossene Messgerät abgestimmt. Druckmittler, Verbindung und Messgerät dürfen daher nicht wie gewöhnliche Gewindekomponenten voneinander getrennt werden. Wird das geschlossene System geöffnet, kann Füllflüssigkeit austreten oder Luft eindringen. Danach sind eine fachgerechte Neubefüllung und erneute Kalibrierung erforderlich.
Prozess-, Umgebungs- und Gerätetemperatur unterscheiden
Bei der Anfrage nach einem Druckmittler für hohe Temperaturen wird häufig nur die maximale Medientemperatur angegeben. Für eine zuverlässige Auslegung reicht dieser Wert nicht aus. Mindestens drei Temperaturbereiche müssen getrennt betrachtet werden.
Die Prozesstemperatur beschreibt die Temperatur des Mediums unmittelbar an der Druckmittlermembran. Sie bestimmt unter anderem die Anforderungen an Membranwerkstoff, Prozessanschluss, Dichtung und Füllflüssigkeit. Dabei ist nicht nur der normale Betriebswert entscheidend. Auch Aufheizvorgänge, Reinigung, Sterilisation, Dampfspülung und kurzzeitige Temperaturspitzen müssen berücksichtigt werden.
Die Umgebungstemperatur wirkt auf Messgerät, Kühlelement und Kapillarleitung. Ein Kühlelement kann Wärme nur dann wirksam an die Umgebung abgeben, wenn die Umgebung selbst deutlich kühler ist und eine ausreichende Luftzirkulation vorhanden ist. Befindet sich die Messstelle in einem geschlossenen, schlecht belüfteten oder bereits sehr heißen Anlagenbereich, fällt die Kühlwirkung geringer aus.
Die zulässige Gerätetemperatur betrifft das angeschlossene Manometer, den Drucksensor oder den Prozesstransmitter. Besonders elektronische Komponenten, Displays, Steckverbinder und Dichtungen besitzen häufig niedrigere Temperaturgrenzen als die metallischen Prozessanschlüsse. Auch wenn die Membran des Druckmittlers für eine hohe Temperatur geeignet ist, darf die Elektronik nicht thermisch überlastet werden.
Wie gelangt die Wärme zum Drucksensor?
Der Wärmeeintrag erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitung über die metallischen Bauteile und die Systemfüllflüssigkeit. Zusätzlich können Wärmestrahlung von heißen Rohrleitungen, Behältern oder Öfen sowie erwärmte Umgebungsluft das Messgerät belasten.
Die tatsächliche Temperatur am Messgerät hängt deshalb nicht nur von der Medientemperatur ab. Auch Länge und Geometrie der Verbindung, Werkstoff, Einbaulage, Luftbewegung, Rohrisolierung, Betriebsdauer und Entfernung zu weiteren Wärmequellen beeinflussen das Ergebnis. Eine kurze Temperaturspitze kann anders zu bewerten sein als ein Prozess, der über mehrere Tage dauerhaft bei hoher Temperatur betrieben wird.
Besonders kritisch sind Anordnungen, bei denen das Messgerät direkt oberhalb eines heißen Anschlusses sitzt und die erwärmte Luft zum Gerätegehäuse aufsteigt. Auch eine vollständige Einhausung oder Isolierung des gesamten Aufbaus kann verhindern, dass Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
Direktanbau: schnell und kompakt
Beim Direktanbau wird das Druckmessgerät unmittelbar mit dem Druckmittler verbunden. Dadurch bleiben das Füllvolumen und der hydraulische Übertragungsweg klein. Diese Bauform bietet normalerweise die schnellste Reaktion auf Druckänderungen und verursacht im Vergleich zu einer langen Kapillare den geringsten zusätzlichen Temperatureinfluss.
Der Direktanbau ist daher grundsätzlich zu bevorzugen, wenn Prozess- und Umgebungstemperatur innerhalb der zulässigen Grenzen des kompletten Systems liegen. Er eignet sich außerdem für Anlagen, in denen schnelle Druckänderungen, kurze Taktzeiten oder Druckspitzen möglichst unverzögert erfasst werden sollen.
Bei heißen Medien kann der Direktanbau dennoch problematisch sein. Die Wärme gelangt über die kurze metallische Verbindung schnell zum Messgerät. Wird dessen zulässige Temperatur überschritten, können Nullpunkt, Empfindlichkeit, Anzeige und Lebensdauer beeinträchtigt werden. Ein Druckmittler mit temperaturbeständiger Membran allein schützt die Elektronik nicht ausreichend.
Auch starke Vibrationen oder ein schlecht zugänglicher Einbauort sprechen gegen den direkten Anbau. In solchen Fällen kann eine räumliche Trennung des Messgeräts erforderlich sein, selbst wenn die Temperatur theoretisch noch innerhalb der Gerätespezifikation liegt.
Kühlelement: kompakte thermische Entkopplung
Ein Kühlelement wird zwischen Druckmittler und Messgerät angeordnet. Seine verlängerte oder oberflächenvergrößerte Bauform reduziert die Wärmeleitung und gibt einen Teil der aufgenommenen Wärme durch Konvektion und Wärmestrahlung an die Umgebung ab. Das Messgerät kann dadurch wesentlich kühler bleiben als beim direkten Anbau.
Diese Lösung ist besonders interessant, wenn nur wenig zusätzlicher Einbauraum vorhanden ist und das Messgerät weiterhin unmittelbar an der Messstelle sitzen soll. Gegenüber einer Kapillarleitung bleibt der Aufbau kompakt, mechanisch übersichtlich und meist dynamischer.
Die Kühlwirkung darf jedoch nicht als fester, universeller Temperaturabzug betrachtet werden. Aus einer Prozesstemperatur von beispielsweise 250 °C lässt sich nicht pauschal eine bestimmte Temperatur am Messgerät berechnen. Die tatsächliche Abkühlung hängt von Bauform, Umgebungstemperatur, Luftzirkulation, Einbaulage und Betriebsdauer ab.
Das ZKE 153 Kühlelement ist ein konkretes Beispiel für eine kompakte Kühlstrecke für Druckmessgeräte. Die auf der Produktseite genannten Druck-, Anschluss- und Temperaturdaten gelten für dieses Bauteil. Ob es für eine bestimmte Messstelle geeignet ist, muss dennoch anhand des kompletten Druckmittlersystems und der verwendeten Anschlüsse geprüft werden.
Ein Kühlelement sollte nicht vollständig in die Rohrleitungsisolierung eingebaut werden. Seine Oberfläche muss Wärme an die Umgebung abgeben können. Wird es zusammen mit der heißen Leitung dicht eingepackt, kann die vorgesehene Kühlwirkung weitgehend verloren gehen.
Kapillarleitung: Messgerät entfernt montieren
Eine Kapillarleitung ermöglicht die räumliche Trennung zwischen Druckmittler und Messgerät. Der Druckmittler bleibt direkt am heißen Prozess, während Drucksensor, Prozesstransmitter oder Manometer an einem kühleren, vibrationsärmeren und besser zugänglichen Ort montiert werden.
Diese Anbauart bietet den größten konstruktiven Spielraum. Sie ist sinnvoll, wenn der Temperaturabstand eines Kühlelements nicht ausreicht, das Messgerät nicht direkt am Prozess abgelesen werden kann oder starke Vibrationen und mechanische Belastungen auftreten. Bei elektronischen Transmittern können dadurch außerdem Display, Anschlussklemmen und Kabelverschraubungen aus dem heißen Anlagenbereich herausgeführt werden.
Die Kapillarleitung vergrößert jedoch das Füllvolumen des Systems. Temperaturänderungen entlang der Leitung bewirken eine Volumenänderung der Systemfüllflüssigkeit. Diese Volumenänderung muss von der Druckmittlermembran aufgenommen werden und kann eine zusätzliche Nullpunktverschiebung verursachen. Je niedriger der Messbereich und je kleiner die Membran, desto deutlicher kann dieser Einfluss relativ zur Messspanne werden.
Länge, Innendurchmesser, Füllflüssigkeit und Temperatur bestimmen außerdem die Reaktionszeit. Eine lange Kapillare sollte deshalb nicht vorsorglich gewählt werden. Sie sollte nur so lang sein, wie es für die sichere und zugängliche Montage tatsächlich erforderlich ist.
Bei der Verlegung müssen der vom Hersteller vorgeschriebene Mindestbiegeradius und eine spannungsfreie Befestigung eingehalten werden. Die Leitung darf nicht geknickt, gequetscht, als Tragegriff verwendet oder an stark vibrierenden Bauteilen befestigt werden. Auch ein späteres Einklemmen unter Isolierblechen oder Wartungsklappen muss verhindert werden.
Zusätzlich erzeugt der Höhenunterschied zwischen Druckmittler und Messgerät einen hydrostatischen Druckanteil durch die Flüssigkeitssäule in der Kapillare. Bei kleinen Messbereichen kann dieser Einfluss erheblich sein. Die vorgesehene Einbauhöhe muss daher bereits bei Bestellung und Kalibrierung bekannt sein.
Direktanbau, Kühlelement oder Kapillare im Vergleich
| Anbauart | Typischer Vorteil | Typische Einschränkung | Geeignete Anwendung |
|---|---|---|---|
| Direktanbau | Kleines Füllvolumen, schnelle Reaktion, kompakter Aufbau | Hoher Wärmeeintrag auf das Messgerät, Übertragung von Vibrationen | Moderate Temperaturen, schnelle Druckänderungen, kurze Maschinenzyklen |
| Kühlelement | Kompakte Temperaturreduzierung ohne entfernte Gerätemontage | Kühlwirkung abhängig von Umgebung, Luftzirkulation und Einbaulage | Heiße Rohrleitungen und Behälter mit begrenztem Einbauraum |
| Kapillarleitung | Große räumliche Trennung von Hitze, Vibration und schwer zugänglicher Messstelle | Größeres Füllvolumen, längere Reaktionszeit, Temperatureinfluss und Höheneffekt | Sehr heiße Prozesse, starke Vibration, entfernte Anzeige oder Transmittermontage |
Die technisch beste Lösung ist nicht automatisch die mit dem größten Abstand zum Prozess. Eine unnötig lange Kapillare kann die Messqualität stärker beeinträchtigen als ein ausreichend dimensioniertes Kühlelement. Umgekehrt ist ein Kühlelement ungeeignet, wenn am Montageort kaum Luftzirkulation vorhanden ist oder der gesamte Anlagenbereich dauerhaft stark aufgeheizt wird.
Füllflüssigkeit für hohe Temperaturen auswählen
Die Systemfüllflüssigkeit überträgt den Druck von der Membran zum Messgerät. Sie muss den gesamten Temperaturbereich des Druckmittlersystems abdecken. Dabei ist nicht nur die maximale Prozesstemperatur zu betrachten. Auch die niedrigste Umgebungstemperatur bei Stillstand, Lagerung oder Anfahrt kann entscheidend sein.
Bei niedriger Temperatur steigt die Viskosität vieler Füllflüssigkeiten. Das System reagiert dadurch langsamer auf Druckänderungen. Bei hohen Temperaturen können thermische Ausdehnung, Alterung, Zersetzung und Dampfdruck der Flüssigkeit kritisch werden. Besonders bei Vakuum- oder Absolutdruckmessungen muss verhindert werden, dass die Füllflüssigkeit unter den vorhandenen Druck- und Temperaturbedingungen ausgast oder siedet.
Die Füllflüssigkeit muss außerdem zur Anwendung passen. Bei Lebensmitteln, Pharmazeutika oder kosmetischen Produkten kann eine für den jeweiligen Kontakt zugelassene Flüssigkeit erforderlich sein. Für Sauerstoffanwendungen, stark oxidierende Medien oder besondere Sicherheitsanforderungen gelten eigene Vorgaben. Die Auswahl darf daher nicht ausschließlich anhand einer Temperaturtabelle erfolgen.
Ein Hochtemperatur-Füllfluid macht ein Druckmittlersystem nicht automatisch für jede hohe Temperatur geeignet. Ebenso müssen Membran, Dichtungen, Prozessanschluss, Kapillare und Messgerät freigegeben sein. Die zulässige Temperatur wird durch das schwächste Bauteil des vollständigen Systems begrenzt.
Membranwerkstoff und Prozessmedium
Die Membran ist der hohen Prozesstemperatur und dem Medium unmittelbar ausgesetzt. Ihr Werkstoff muss deshalb sowohl thermisch als auch chemisch geeignet sein. Edelstahl ist für viele industrielle Medien verwendbar, reicht jedoch nicht für jede Säure, Lauge, Salzlösung oder chloridhaltige Anwendung aus.
Je nach Medium können beispielsweise Hastelloy, Monel, Tantal oder beschichtete beziehungsweise ausgekleidete Ausführungen erforderlich sein. Die Auswahl hängt von Konzentration, Temperatur, pH-Wert, Strömung, Reinigungschemikalien und möglichen Stillstandsbedingungen ab. Eine Werkstofffreigabe bei Raumtemperatur lässt sich nicht ohne Weiteres auf einen Prozess bei 200 °C übertragen.
Bei Bitumen, Polymermassen und heißen Ölen ist neben der chemischen Beständigkeit auch das Anhaften oder Erstarren des Mediums zu beachten. Eine frontbündige Membran vermeidet enge Druckkanäle, in denen sich das Produkt absetzen könnte. Beim Abkühlen darf erstarrendes Medium die Membran jedoch nicht mechanisch eindrücken oder durch Volumenänderungen überlasten.
Temperatur und Reaktionszeit des Messsystems
Die Reaktionszeit eines Druckmittlersystems wird durch die Membran, die Systemfüllflüssigkeit, das Füllvolumen, die Verbindung und das angeschlossene Messgerät beeinflusst. Der direkte Anbau bietet normalerweise das schnellste Übertragungsverhalten. Ein Kühlelement erhöht den Übertragungsweg, eine Kapillarleitung vergrößert ihn zusätzlich.
Bei niedrigen Umgebungstemperaturen steigt die Viskosität der Füllflüssigkeit. Dadurch kann eine Kapillare, die im warmen Betrieb ausreichend schnell reagiert, beim kalten Anlagenstart deutlich träger werden. Dieser Effekt ist besonders bei langen oder sehr dünnen Kapillaren relevant.
Für langsam veränderliche Prozessdrücke, Füllstände oder statische Überwachungsaufgaben kann eine gewisse Verzögerung unkritisch sein. Bei schnellen Pumpentakten, Extrusionsprozessen, Dosierungen oder sicherheitsrelevanten Druckanstiegen muss dagegen geprüft werden, ob das vollständige Druckmittlersystem die notwendige Dynamik erreicht.
Eine langsame Anzeige ist nicht zwangsläufig ein Gerätefehler. Sie kann das erwartete Ergebnis aus Kapillarlänge, Füllfluid, Temperatur und Messgerätevolumen sein. Die gewünschte Reaktionszeit sollte deshalb bereits während der Auslegung angegeben werden.
Isolierung, Einbauort und Wärmeabfuhr
Die Rohrleitungsisolierung sollte nicht unüberlegt über den gesamten Druckmessaufbau geführt werden. Der Prozessanschluss kann je nach Anwendung isoliert werden, ein Kühlelement benötigt dagegen eine freie Oberfläche zur Wärmeabgabe. Auch das Messgerät sollte nicht unter einer gemeinsamen Isolierhaube zusammen mit der heißen Rohrleitung eingeschlossen werden.
Bei Kapillarsystemen muss entschieden werden, welcher Teil der Leitung warm gehalten und welcher Teil bewusst gekühlt werden soll. Eine teilweise isolierte Kapillare kann große Temperaturgradienten erzeugen. Bei Differenzdruckmessungen mit zwei Druckmittlern sollten beide Kapillarleitungen möglichst ähnliche Längen, Verlegewege und Umgebungstemperaturen besitzen. Unterschiedliche Erwärmung der beiden Seiten kann sonst eine zusätzliche Differenzdruckabweichung verursachen.
Auch Fremdwärmequellen müssen berücksichtigt werden. Ein Transmitter kann trotz ausreichendem Abstand zum Prozess überhitzen, wenn er direkt neben einem Ofen, einer unisolierten Dampfleitung oder unter einem heißen Hallendach montiert wird. Die Temperatur am geplanten Montageort sollte daher möglichst unter realen Betriebsbedingungen ermittelt werden.
Besonderheiten bei Dampf
Bei sauberem Wasserdampf ist ein Druckmittler nicht automatisch die einfachste Lösung. Häufig wird die Temperatur durch eine geeignete Impulsleitung, einen Wassersack oder eine Kondensatvorlage vom Messgerät ferngehalten. Das entstehende Kondensat bildet dabei eine thermische Barriere zwischen heißem Dampf und Druckmessgerät.
Ein Druckmittler kann dennoch sinnvoll sein, wenn das Medium verunreinigt ist, Ablagerungen auftreten, eine hygienische oder vollständig geschlossene Trennung benötigt wird oder die Messstelle konstruktiv keine klassische Kondensatstrecke erlaubt. Auch bei chemisch belastetem Dampf oder aggressivem Kondensat kann ein geeigneter Membranwerkstoff erforderlich sein.
Bei einer Dampfanwendung müssen außerdem Anfahrzustände, Kondensatschläge, Entwässerung, Einbaulage und Frostgefahr berücksichtigt werden. Die Auswahl sollte deshalb nicht allein mit der normalen Betriebstemperatur begründet werden.
Druckmittlersystem richtig auslegen
Für eine belastbare Auslegung sollten mindestens das Medium, die chemische Zusammensetzung, der normale und maximale Druck, mögliche Vakuumzustände, die Betriebs- und Spitzentemperatur sowie die niedrigste Umgebungstemperatur bekannt sein. Hinzu kommen Prozessanschluss, gewünschter Messbereich, Messgerät, erforderliche Genauigkeit und gewünschte Reaktionszeit.
Für die thermische Auslegung werden außerdem der geplante Einbauort, die Rohrleitungsisolierung, die Luftzirkulation, die Entfernung zu weiteren Wärmequellen und die Dauer der Temperatureinwirkung benötigt. Bei einer Kapillarleitung müssen Länge, Verlegeweg, Höhenunterschied und Befestigung berücksichtigt werden.
Eine sinnvolle Vorgehensweise besteht aus fünf Schritten:
- Zunächst werden Medium, Prozessdruck und sämtliche Temperaturzustände vollständig erfasst.
- Danach werden Prozessanschluss, Membranwerkstoff und Füllflüssigkeit ausgewählt.
- Anschließend wird geprüft, ob ein Direktanbau thermisch und mechanisch zulässig ist.
- Reicht der Direktanbau nicht aus, werden Kühlelement und Kapillare hinsichtlich Temperatur, Reaktionszeit und Einbauraum verglichen.
- Zum Abschluss wird das vollständige System für Messbereich, Temperaturfehler, Einbaulage und gewünschte Dynamik berechnet und kalibriert.
Die maximale Temperatur eines einzelnen Bauteils darf dabei nicht mit der zulässigen Temperatur des Gesamtsystems verwechselt werden. Eine endgültige Freigabe sollte sich immer auf die konkrete bestellte Kombination beziehen.
Praxisbeispiel: Druckmessung an heißem Thermoöl
In einer Prozessanlage soll der Druck einer Thermoölleitung gemessen werden. Das Medium erreicht im Dauerbetrieb 240 °C. Der Druck verändert sich vergleichsweise langsam, das Messgerät soll einen Bereich von 0 bis 16 bar erfassen. Direkt neben der Messstelle verlaufen weitere heiße Leitungen, und die Rohrleitung ist vollständig isoliert.
Ein direkt angebauter Drucktransmitter wird zunächst ausgeschlossen, weil die Wärme über den kurzen Prozessanschluss unmittelbar zur Elektronik gelangen würde. Ein kompaktes Kühlelement erscheint grundsätzlich möglich. Die Prüfung des Montageorts zeigt jedoch, dass es teilweise unter der vorhandenen Rohrisolierung liegen würde und kaum Luftzirkulation vorhanden ist. Die tatsächliche Kühlwirkung wäre damit schwer vorhersehbar.
Als Lösung wird ein frontbündiger, für Thermoöl geeigneter Druckmittler mit kurzer Kapillarleitung vorgesehen. Der Transmitter wird seitlich an einer kühleren Tragkonstruktion montiert. Die Kapillare wird so kurz wie möglich gewählt, gegen Vibration geschützt und nicht gemeinsam mit der heißen Rohrleitung isoliert.
Da der Prozessdruck nur langsam schwankt, ist die gegenüber dem Direktanbau längere Reaktionszeit akzeptabel. Bei einem schnellen Regelkreis wäre dagegen erneut zu prüfen, ob ein geeignetes Kühlelement oder ein spezieller Hochtemperatur-Drucksensor die bessere Lösung darstellt.
Welche Produkte eignen sich?
Die Kategorie Druckmittler umfasst unterschiedliche Membran-, Rohr-, Gewinde-, Flansch- und Hygieneausführungen. Je nach Anwendung können die Systeme direkt angebaut, mit einem Kühlelement ausgestattet oder über eine Kapillarleitung mit dem Messgerät verbunden werden.
Das ZKE 153 Kühlelement kann bei passenden Anschlüssen zur thermischen Entkopplung eines Druckmessgeräts eingesetzt werden. Seine konkrete Eignung muss anhand von Druck, Medientemperatur, Anschluss, Einbaulage und vollständigem Messsystem geprüft werden.
Unter Drucksensoren und Differenzdrucksensoren stehen unterschiedliche elektronische Messgeräte für industrielle Druckmessungen zur Verfügung. Für hohe Prozesstemperaturen sollte der Sensor nicht isoliert betrachtet, sondern gemeinsam mit Druckmittler, Füllflüssigkeit, Kühlelement oder Kapillare ausgelegt werden.
| Produktbereich | Aufgabe im Hochtemperatursystem | Wichtige Auswahlkriterien |
|---|---|---|
| Druckmittler | Trennung von Prozessmedium und Messgerät | Membran, Werkstoff, Prozessanschluss, Füllflüssigkeit und Temperatur |
| ZKE 153 Kühlelement | Reduzierung des Wärmeeintrags auf das Messgerät | Anschlüsse, Druck, Medientemperatur, Luftzirkulation und Einbauraum |
| Drucksensoren und Differenzdrucksensoren | Elektrische Erfassung des übertragenen Prozessdrucks | Messbereich, Genauigkeit, Gerätetemperatur, Dynamik und Montageort |
Fazit: Temperaturmanagement für das komplette Druckmittlersystem planen
Ein Druckmittler schützt einen Drucksensor nicht automatisch vollständig vor hohen Temperaturen. Die Prozesswärme kann weiterhin über Membran, Füllflüssigkeit und metallische Verbindung zum Messgerät gelangen. Deshalb müssen Prozess-, Umgebungs- und zulässige Gerätetemperatur gemeinsam betrachtet werden.
Der Direktanbau bietet die schnellste Reaktion und den geringsten zusätzlichen Systemeinfluss, ist aber nur bei ausreichender Temperatur- und Vibrationsfestigkeit möglich. Ein Kühlelement ermöglicht eine kompakte thermische Entkopplung, benötigt jedoch freie Luftzirkulation. Eine Kapillarleitung bietet den größten Abstand zur Wärmequelle, erhöht aber Füllvolumen, Temperatureinfluss, Höheneffekt und Reaktionszeit.
Die richtige Lösung ergibt sich erst aus der vollständigen Anwendung. Medientemperatur, Umgebung, Messbereich, Membranwerkstoff, Füllflüssigkeit, Einbauort, Kapillarlänge und gewünschte Dynamik müssen zusammen bewertet werden. Je früher diese Angaben vorliegen, desto zuverlässiger lassen sich Sensorüberlastung, Nullpunktverschiebung und eine unnötig träge Druckmessung vermeiden.
Häufige Fragen zu Druckmittlern bei hohen Temperaturen
Welche Temperatur hält ein Druckmittler aus?
Es gibt keine allgemeingültige Temperaturgrenze für alle Druckmittler. Die zulässige Temperatur ergibt sich aus Membranwerkstoff, Prozessanschluss, Dichtungen, Füllflüssigkeit, Anbauart und angeschlossenem Messgerät. Maßgeblich ist immer die Freigabe des vollständigen Systems.
Wann ist ein Kühlelement besser als eine Kapillarleitung?
Ein Kühlelement ist sinnvoll, wenn eine kompakte Bauform gewünscht wird, ausreichend Luftzirkulation vorhanden ist und die erreichte Temperaturreduzierung für das Messgerät ausreicht. Es bietet in der Regel eine schnellere Reaktion als eine längere Kapillarleitung.
Wann sollte eine Kapillarleitung eingesetzt werden?
Eine Kapillare ist geeignet, wenn das Messgerät deutlich von Hitze, Vibrationen oder einer schwer zugänglichen Messstelle entfernt werden muss. Länge, Höhenunterschied, Temperaturverlauf und gewünschte Reaktionszeit müssen bereits bei der Auslegung bekannt sein.
Darf ein Kühlelement mitisoliert werden?
Normalerweise sollte die wärmeabgebende Oberfläche eines Kühlelements frei bleiben. Eine vollständige Einbindung in die heiße Rohrisolierung reduziert die Luftzirkulation und damit die Kühlwirkung. Die konkrete Montagevorgabe des Herstellers ist zu beachten.
Warum reagiert ein Druckmittler mit Kapillare träge?
Die Reaktionszeit wird durch Kapillarlänge, Innendurchmesser, Füllvolumen und Viskosität der Systemfüllflüssigkeit beeinflusst. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen wird die Flüssigkeit häufig viskoser, wodurch sich die Reaktion zusätzlich verlangsamen kann.
Ist ein Druckmittler für Dampf immer erforderlich?
Nein. Bei sauberem Wasserdampf kann eine geeignete Kondensatstrecke oder ein Wassersack die einfachere thermische Trennung darstellen. Ein Druckmittler wird beispielsweise bei hygienischen Anforderungen, Ablagerungen, aggressivem Kondensat oder einer vollständig geschlossenen Medientrennung interessant.
Kann ein Druckmittler nachträglich vom Sensor getrennt werden?
Nein. Druckmittler, Füllflüssigkeit, Verbindung und Messgerät bilden ein geschlossenes System. Nach dem Trennen sind eine fachgerechte Evakuierung, Neubefüllung und Kalibrierung erforderlich.