Einführung in die Druckmesstechnik

Das Verständnis der Druckmesstechnik ist für verschiedene industrielle Anwendungen von grundlegender Bedeutung, von der Prozesssteuerung bis hin zu Sicherheitssystemen. Dieser Leitfaden bietet einen klaren Überblick über gängige Druckmessgeräte, ihre Funktionsweise und typische Anwendungen. Jeder Abschnitt vereinfacht komplexe Konzepte und ermöglicht so effizientes und ansprechendes Lernen.

1. Bourdon-Rohr-Druckmessgerät

Rohrfeder-Druckmessgeräte werden häufig in Industriesystemen wie Kesseln eingesetzt und basieren auf dem Prinzip eines gebogenen Hohlrohrs, das sich unter Innendruck verformt.

Funktionsprinzip:

• Unter Druck stehende Flüssigkeit tritt in das gekrümmte Bourdon-Rohr ein.
• Das Rohr richtet sich leicht auf und überträgt diese Bewegung durch ein System aus:
  • Pleuelstange
  • Segment- und Ritzelgetriebe
  • Zeiger und Zifferblatt
• Der Zeiger zeigt dann den Druckwert präzise auf einem kalibrierten Zifferblatt an.

Genauigkeitsgrad:

Die Genauigkeit wird als Prozentsatz des zulässigen Fehlerbereichs definiert.

• Gängige Noten sind: 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 und 2,5.
• Eine niedrigere Notenzahl bedeutet eine höhere Genauigkeit.
• Die Klassen 3 und 4 werden aufgrund ihrer geringeren Präzision selten in kritischen Anwendungen wie Kesselsystemen eingesetzt.

2. Elektrisches Kontaktdruckmessgerät

Dieses Instrument ist eine verbesserte Version des Bourdon-Druckmessgeräts und verfügt über integrierte elektrische Kontakte, um wichtige Alarm- und Steuerfunktionen bereitzustellen.

Merkmale:

• Ausgestattet mit oberen und unteren Grenzkontakten.
• Löst bei Überschreiten von Druckschwellenwerten einen Alarm oder eine automatische Reaktion aus.
• Kann nahtlos mit Relais und Schützen für eine umfassende automatische Steuerung integriert werden.
• Besonders anwendbar in anspruchsvollen Umgebungen wie Öl- und Gaskesselsystemen.

3. Kapazitiver Drucksensor

Diese hochentwickelten Sensoren erfassen den Druck, indem sie die Kapazitätsänderung, die durch die Verformung einer flexiblen Membran entsteht, genau messen.

Funktionsprinzip:

• Durch den ausgeübten Druck wird die flexible Membran verschoben.
• Diese Verschiebung verändert direkt die Kapazität zwischen zwei Platten.
• Das resultierende Signal wird dann präzise in eine messbare elektrische Ausgabe umgewandelt.

Typen:

• Erhältlich in Single-Ended- und Differentialausführung.
• Differenzdrucksensoren weisen typischerweise eine etwa doppelt so hohe Empfindlichkeit auf wie unsymmetrische Typen.

Vorteile:

• Hohe Empfindlichkeit, die präzise Messungen ermöglicht.
• Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit für dynamische Anwendungen.
• Hervorragende Stoß- und Vibrationsfestigkeit.
• Einfache und robuste Konstruktion.

4. Balgdruckmessgerät

Dieses Messgerät ist die ideale Wahl zum Messen geringfügiger Druckänderungen und eignet sich besonders für Kessellüftungssysteme und Gaspipelines.

Funktionsprinzip:

• Der Druck gelangt in den speziellen Balghohlraum.
• Der Balg dehnt sich aus und erzeugt eine präzise mechanische Verschiebung.
• Diese Bewegung wird dann über einen Getriebemechanismus präzise auf einen Zeiger übertragen.
• Ein Live-Druckwert wird direkt auf dem Zifferblatt des Instruments angezeigt.

5. Druckthermometer

Diese integrierten Instrumente verwenden ein abgedichtetes System, das mit einer bestimmten Flüssigkeit gefüllt ist, um Temperaturänderungen präzise in entsprechende Druckwerte umzuwandeln.

Komponenten:

• Eine Kugel (Sonde), die strategisch in der zu überwachenden Temperaturzone platziert wird.
• Ein Kapillarröhrchen, das Druckänderungen aufnehmen kann.
• Eine Rohrfeder, die auf die übertragenen Druckänderungen reagiert.
• Ein Zeiger, der die Temperatur auf einem kalibrierten Zifferblatt genau anzeigt.

Verwendete Flüssigkeiten:

• Normalerweise mit Flüssigkeiten, Dampf oder Gasen wie Stickstoff gefüllt (ausgewählt wegen seiner Stabilität).
• Der Betriebsbereich reicht normalerweise von -100 °C bis +500 °C.

Anwendungen:

• Unverzichtbar für kontinuierliche Temperaturüberwachung und automatische Schaltfunktionen.
• Wird häufig für Steuerschaltungen in verschiedenen Industriesystemen verwendet.

6. Dehnungsmessstreifen-Drucksensoren

Diese hochpräzisen Sensoren nutzen Dehnungsmessstreifen, um mechanische Dehnung direkt in messbare Änderungen des elektrischen Widerstands umzuwandeln.

Schlüsselelemente:

• Ein Dehnungsmessstreifen, der sorgfältig auf ein druckempfindliches Substrat geklebt ist.
• Unter Druckeinwirkung verformt sich das Substrat und verändert dadurch den Widerstand des Dehnungsmessstreifens.
• Zur genauen Messung von Widerstandsänderungen wird normalerweise eine Wheatstone-Brückenschaltung verwendet.
• Das resultierende Signal wird dann verstärkt und für eine präzise Ausgabe digitalisiert.

Variationen:

• Sowohl als Metallfolien- als auch als Halbleitertypen erhältlich.
• Zu den Metallfolientypen gehören außerdem Draht- und Folienuntertypen.

Anwendungsfälle:

• Hervorragend geeignet für die nahtlose Integration in moderne digitale Steuerungssysteme.
• Bietet hohe Genauigkeit und ist gut für dynamische Messanwendungen geeignet.

Fazit: Visuelles Lernen, praktische Fähigkeiten

Ganz gleich, ob Sie neu in der Instrumentierung sind oder einfach nur Ihr Wissen auffrischen möchten: Diese animierten Leitfäden zur Druckinstrumentierung sollen Ihnen dabei helfen, die Kernkonzepte schnell zu erfassen und ein praktisches Verständnis aufzubauen.

Bleiben Sie dran für weitere vereinfachte Anleitungen zu Level, Flow und analytischer Instrumentierung – alle darauf ausgelegt, das Erlernen der Automatisierung nicht nur informativ, sondern auch wirklich unterhaltsam zu gestalten.