Wie funktioniert ein Faltenbalgmanometer?

Ein Balgmanometer besteht aus einem flexiblen Metallbalg, der sich als Reaktion auf Druckänderungen ausdehnt oder zusammenzieht. Die Ausdehnung und Kontraktion wird durch eine angeschlossene mechanische oder digitale Anzeige in ein ablesbares Maß umgewandelt. Es ist in der Lage, Absolut- und Differenzdruck sowie positiven und negativen Überdruck (Vakuum) zu messen. Diese Messgeräte zeichnen sich durch hohe Genauigkeit und Langlebigkeit aus, was sie zu einer beliebten Wahl in vielen Industrie- und Laborbereichen macht. Sie werden häufig in Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Systemdruck eingesetzt, z. B. in der Prozesssteuerung, in Fluidsystemen und in der Gasanalyse. Dieser Artikel gibt einen technischen Überblick über Balgmanometer, einschließlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise sowie ihrer Vorteile und Grenzen.

Inhaltsübersicht

• Funktionsprinzip eines Balgmanometers
• Auswahlkriterium
• Anwendungen für Balgmanometer

Arbeitsweise

Wenn Sie mehr über andere Manometertypen erfahren möchten, lesen Sie unsere Artikel über Plattenfeder-Manometer, flüssigkeitsgefüllte Manometer und Rohrfeder-Manometer.

Es gibt zwei Arten von Balgmanometern: Einbalgmanometer und Zweibalgmanometer. Ein Einbalgmanometer misst den Über- oder Unterdruck eines Systems, während ein Zweibalgmanometer Absolut- und Differenzdruck misst. Lesen Sie unseren Leitfaden über Druckarten, um mehr zu erfahren.

Einfaches Balgmanometer

Ein einfaches Balgmanometer misst den Druck im Verhältnis zum Atmosphärendruck, also den Über- und Unterdruck. Das Systemmedium strömt durch den Druckeingang des Druckmessers in das Gerät (Abbildung 2, Kennzeichnung C). Bei Niederdruckanwendungen strömt das Medium direkt in den Faltenbalg (Abbildung 2, Kennzeichnung B), bei Hochdruckanwendungen umströmt das Medium den Faltenbalg. Der Druckunterschied zwischen Innen- und Außenseite des Balgs bewirkt, dass er sich ausdehnt oder zusammenzieht. Der Balg ist mechanisch mit dem Zeiger verbunden (Abbildung 2, Kennzeichnung A). Das Ausdehnen und Zusammenziehen des Balgs bewegt den Zeiger proportional, um den Druck des Mediums anzuzeigen. Faltenbälge sind in der Regel federbelastet, so dass sie sich nicht voll ausdehnen können, was die Gefahr einer Beschädigung des Faltenbalgs minimiert.

Doppelfaltenbalg-Manometer

Doppelbalgmanometer werden in der Regel zur Messung des Absolutdrucks verwendet. Ein Balg ist evakuiert und versiegelt, so dass er ein perfektes Vakuum bildet. Der andere Balg ist mit dem Prozessdruck des Systems verbunden. Die beiden Bälge sind durch einen Bewegungsausgleichsmechanismus auf einem festen Drehpunkt verbunden. Ein Anstieg des Systemdrucks bewirkt eine Ausdehnung des Messbalgs, wodurch der Bewegungsausgleichsmechanismus gekippt und die Nadel zur Anzeige des Absolutdrucks bewegt wird.

Doppelbalgmanometer sind auch für die Messung von Differenzdruck geeignet. Ein Faltenbalg wird an die Niederdruckseite des Systems angeschlossen, der andere Faltenbalg wird an die Hochdruckseite angeschlossen. Jeder Balg beeinflusst die Bewegung des Zeigermechanismus, um den Druckunterschied anzuzeigen, der auf den Balg wirkt.

Auswahlkriterium

• Material des Messgeräts: Das Material des Messgeräts muss mit den Medien des Systems chemisch kompatibel sein. Ein Faltenbalgmanometer wird im Allgemeinen aus Edelstahl, Inconel, Messing, Berylliumkupfer oder Phosphorbronze hergestellt. Rostfreier Stahl wird wegen seiner Korrosionsbeständigkeit bevorzugt eingesetzt. Weitere Einzelheiten finden Sie in unserer Tabelle zur chemischen Verträglichkeit.
• Durchmesser des Messgeräts: Faltenbalgmanometer sind in einer Vielzahl von Größen erhältlich. In der Regel hat das Zifferblatt einen Durchmesser von 6 bis 10 cm (2,5 bis 4 Zoll).
• Druckbereich: Um einen sicheren und stressfreien Betrieb zu gewährleisten, ist es wichtig, die maximalen und minimalen Druckbereiche der Anwendung zu berücksichtigen. Der maximale Betriebsdruck sollte 75 % des vollen Skalenbereichs des Messgeräts bzw. 65 % bei pulsierendem Druck nicht überschreiten. Für Regeldruckbereiche zwischen 0,2 und 1 kg/cm2 (2,8 bis 14,5 psi) wird ein Balgmanometer empfohlen.
• Hysterese: Hysterese bedeutet, dass das Drucksensorelement (Balg) nicht in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, sobald der Druck seine mechanische Verformung verursacht. Im Allgemeinen weisen Metallbälge eine vernachlässigbare Hysterese auf, solange die Durchbiegung unterhalb der Elastizitätsgrenze der Federn bleibt. Jenseits der Elastizitätsgrenze kann der Balg dauerhaft verformt werden. Möchten Sie mehr über Hysterese erfahren? Lesen Sie dann unseren Artikel über die Hysterese von Druckschaltern.
• Herstellung von Faltenbälgen: Faltenbälge werden in der Regel aus einem dünnwandigen nahtlosen Rohr mit einer Wandstärke von 0,008 bis 0,3 mm hergestellt. Faltenbälge aus Phosphorbronze bieten gute Hystereseeigenschaften. Rostfreier Stahl bietet gute Korrosionsschutzeigenschaften, kann aber weniger elastisch sein. Lesen Sie unseren Artikel über die Auswahl des richtigen Gehäusematerials, um mehr zu erfahren.

Weitere Informationen zu den Auswahlkriterien finden Sie in unserem Artikel Tipps zur Auswahl von Druckmessgeräten.

Anwendungen

Im Vergleich zu anderen Manometern bietet das Balgmanometer den Vorteil niedriger Kosten. Außerdem bietet es hervorragende Druckmessungen für niedrige bis mittlere Druckbereiche. Es ist jedoch möglicherweise nicht für Hochdruckanwendungen geeignet. Diese Messgeräte sind auch anpassungsfähig an Absolut- oder Differenzdruck. Aufgrund dieser Vorteile eignen sich Faltenbalgmanometer unter anderem für folgende Anwendungen:

• HVAC: Faltenbalgmanometer messen den Druck des Kältemittels oder der Luft im System.
• Stromübertragungssystem: Faltenbalgmanometer werden normalerweise auf der Druckseite einer Pumpe installiert, um den Druck der Flüssigkeit (Öl) im System zu messen.
• Luft- und Raumfahrtsysteme: In der Luft- und Raumfahrt gibt es mehrere Teilsysteme, für die Balgmanometer geeignet sind. Zum Beispiel Kraftstoffsysteme, pneumatische und hydraulische Systeme und Motorsysteme.
• Elektrische Unterbrecher: Ein elektrischer Unterbrecher verwendet ein isoliertes Gas, um elektrische Kontakte zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises zu trennen. Ein Balgmanometer zeigt den Druck des Gases an.