Was ist ein Druckmessgerät?

Ein Druckmessgerät misst den Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit innerhalb eines Systems. Es überwacht den Flüssigkeitsdruck in verschiedenen Anwendungen, wie beispielsweise in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, medizinischen und Fertigungsindustrie. Die Messung des Drucks in einem System ist entscheidend, um die Konsistenz eines Produkts sicherzustellen und als Sicherheitsmaßnahme Lecks oder den Druckaufbau in einem System zu erkennen. Bevor ein Druckmessgerät spezifiziert wird, ist es wichtig, die grundlegenden Prinzipien des Drucks zu verstehen. Dieser Artikel behandelt, wie Druckmessgeräte funktionieren und wie man eines für eine Anwendung auswählt.

Inhaltsverzeichnis

• Was ist ein Druckmessgerät?
• Arten von Druckmessgeräten
• Auswahlkriterien
• Zubehör
• Sicherheit und Lebensdauer
• FAQs

Was ist ein Druckmessgerät?

Ein Druckmessgerät ist ein Gerät, das den Druck (Intensität) eines Fluids misst. Es besteht typischerweise aus einem Zifferblatt oder einer digitalen Anzeige, die den Druck anzeigt, sowie einem Sensor, der den Druck misst und in ein elektrisches Signal umwandelt, das von der Anzeige abgelesen werden kann. Die Überwachung des Druckwerts eines hydraulischen Systems kontrolliert den Druckaufbau im System. Ein hydraulisches System ist darauf ausgelegt, in einem festgelegten Druckbereich zu arbeiten, daher ist es entscheidend sicherzustellen, dass das Druckmessgerät für den Betriebsbereich geeignet ist. Druckmessgeräte bestehen typischerweise aus einem drucksensitiven Element (wie einem Bourdon-Rohr oder einer Membran), das mit einem Messmechanismus und einer Anzeige wie einem Zifferblatt oder einer digitalen Anzeige verbunden ist. Das drucksensitive Element verformt sich unter dem Druck des Gases oder der Flüssigkeit, und diese Verformung wird durch den Messmechanismus in eine lesbare Messung umgewandelt.

Es gibt drei Arten von Druck: statischer, dynamischer und Gesamt-/Staudruck. In der Regel messen Druckmessgeräte den statischen Druck, worüber dieser Artikel spricht. Lesen Sie unseren Artikel über unterschiedliche Druckformen, um ein tieferes Verständnis von Druck zu erhalten.

Arten von Druckmessgeräten

Druckmessgeräte können grob in zwei Haupttypen unterteilt werden: analoge und digitale. Analoge Druckmessgeräte sind der traditionelle Typ, der einen mechanischen Prozess zur Messung und Anzeige des Drucks verwendet. Sie sind für ihre Langlebigkeit und Einfachheit bekannt. Andererseits bieten digitale Druckmessgeräte einen modernen Ansatz, der elektronische Komponenten verwendet, um eine präzise digitale Anzeige zu liefern. Digitale Messgeräte werden für ihre Genauigkeit, einfache Ablesbarkeit und fortgeschrittenen Funktionen wie Datenprotokollierung geschätzt. Jeder Typ hat spezifische Anwendungen, Vorteile und Überlegungen für den Einsatz.

Wie funktionieren analoge Druckmessgeräte?

Es wurden viele Techniken entwickelt, um den Druck in einem System zu messen, und unter diesen Techniken sind Aneroidmanometer, auch bekannt als analoge oder mechanische Manometer, die am weitesten verbreitete Technologie.

Analoge Manometer messen den Druck mithilfe eines metallischen drucksensitiven Elements. Dieses Element nimmt verschiedene Formen an, aber sein Hauptfunktionsprinzip bleibt dasselbe: elastische Biegung unter Anwendung eines Druckunterschieds. Die Verformung dieses Elements kann dann gemessen und in die Drehung eines Zeigers auf einer analogen Skala umgewandelt werden. Die drei Haupttypen von analogen Druckmessgeräten sind das Bourdon-Rohr, die Membran und das Kapsel-Element.

Bourdon-Rohr-Druckmessgerät

Ein Bourdon-Rohr ist ein flachgedrücktes, dünnwandiges, geschlossenes Rohr, das zu einer C-Form oder einer Spirale geformt ist, wie in Abbildung 3 zu sehen ist. Wenn der Fluiddruck auf die Innenseite des Rohrs wirkt, wird der ovale Querschnitt kreisförmiger und das Rohr richtet sich aus. Das Rohr nimmt seine Form wieder an, wenn der Fluiddruck verschwindet. Die Veränderung der Form dieses Rohrs erzeugt ein Bewegungsmuster am freien Ende des Rohrs, das in eine Drehung des Zeigers mit Verbindungen und Zahnrädern umgewandelt wird.

Ein Bourdon-Rohr misst den Manometerdruck (relativ zum atmosphärischen Druck). Das Bourdon-Rohr ist der am häufigsten verwendete Druckmessgerätetyp aufgrund seiner ausgezeichneten Empfindlichkeit, Linearität und Genauigkeit. Lesen Sie unseren Artikel über Bourdon-Rohr-Druckmessgeräte für weitere Details zum Funktionsprinzip des Geräts und den Auswahlkriterien. Bourdon-Rohr-Messgeräte gibt es in verschiedenen Ausführungen und Spezialitäten, um verschiedene Anwendungen zu bedienen. Der Druckbereich von Bourdon-Rohr-Messgeräten variiert von 0 - 0,6 bar (0 - 8,7 psi) bis 0 - 1600 bar (0 - 23206 psi) mit einer Genauigkeitsklasse (später in diesem Artikel erläutert) typischerweise zwischen 0,1 und 4,0. Sie bestehen normalerweise aus Edelstahl, Messing oder Monel (Nickellegierung). Das Bourdon-Rohr-Druckmessgerät ist das gebräuchlichste und wird in vielen Anwendungen für mittlere bis hohe Druckmessungen verwendet. Chemie-, HVAC-, Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrien verwenden Bourdon-Rohr-Messgeräte zur Druckmessung.

Membran-Druckmessgerät

Ein Membran-Druckmessgerät nutzt die Verformung einer flexiblen Membran, die zwei Umgebungen voneinander trennt, wie in Abbildung 4 zu sehen ist. Eine Seite der Membran kann der Atmosphäre ausgesetzt sein (der Manometerdruck wird in diesem Fall gemessen) oder sie kann gegen ein Vakuum abgedichtet sein (in diesem Fall kann der absolute Druck gemessen werden). Die Membran ist oft aus Metall oder Keramik, die zwischen zwei Flanschen geklemmt oder verschweißt werden kann. Wenn der Druck ansteigt, biegt sich die Membran, was durch Zahnräder und Verbindungen in eine Zifferblattmessung umgewandelt werden kann. Lesen Sie unseren Artikel über Membran-Druckmessgeräte für weitere Details zum Funktionsprinzip und den Auswahlkriterien des Geräts. Membran-Druckmessgeräte eignen sich für korrosive Gase, Flüssigkeiten oder hochviskose Medien. Das Messgerät wird in der Chemie-/Petrochemie, in Kraftwerken, Bergbau, On- und Offshore- und Umwelttechnologieindustrien weit verbreitet eingesetzt. Membran-Druckmessgeräte messen Drücke zwischen 0 - 2,5 mbar (0 - 0,036 psi) und 0 - 25 bar (362,5 psi) mit einer Genauigkeitsklasse typischerweise zwischen 0,6 und 2,5.

Membran-Druckmessgeräte wurden von zahlreichen Branchen erfolgreich für absolute und differentielle Druckmessanwendungen eingesetzt. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, in denen eine hohe Reinheit erwünscht ist. Sie eignen sich auch für Branchen, die mit korrosiven Flüssigkeiten umgehen. Branchen wie Lebensmittel und Getränke, Pharmazie, Petrochemie und Bergbau verwenden Membran-Druckmessgeräte.

Kapsel-Element-Druckmessgerät

Kapsel-Element-Druckmessgeräte messen Luft und trockene Gase bei niedrigen Drücken. Das Messgerät besteht aus zwei kreisförmigen Membranen, die entlang ihres äußeren Randes verbunden sind, wie in Abbildung 5 zu sehen ist. Eine der Membranen hat in der Mitte eine Öffnung, durch die das Medium eintreten kann. Die Ausdehnung oder Kontraktion der Kammer aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem äußeren und inneren Medium ermöglicht die Druckmessung. Ein Balgen-Druckmessgerät funktioniert ähnlich.

Kapsel-Element-Druckmessgeräte werden fast ausschließlich für präzise Druckmessungen in gasförmigen Medien verwendet. Sie sind besonders verbreitet in Niederdruck-Pneumatiksystemen, Entlüftungsventilen, Überdrucküberwachung, Filterüberwachung und Vakuumpumpen. Der Bereich, den die meisten dieser Messgeräte messen, liegt normalerweise zwischen 0,1 - 0,6 mbar (0,001 - 0,009 psi) mit einer Genauigkeitsklasse typischerweise zwischen 0,1 und 2,5. Kapsel-Element-Druckmessgeräte werden zur Messung von niedrigen positiven/negativen Drücken in gasförmigen Medien verwendet. Obwohl Kapsel-Element-Druckmessgeräte normalerweise sehr wartungsarm sind, können unterwegs Probleme auftreten. Lesen Sie unseren Artikel über Fehlerbehebung bei Druckmessgeräten für weitere Informationen zur Behebung dieser Probleme.

Wie funktionieren digitale Druckmessgeräte?

Digitale Druckmessgeräte verwenden elektronische Sensoren zur Druckmessung. Diese Sensoren wandeln den Druck in ein elektrisches Signal um, das dann von der internen Schaltung des Messgeräts verarbeitet wird, um den Druck digital anzuzeigen. Digitale Messgeräte bieten hohe Präzision und können Funktionen wie hintergrundbeleuchtete Displays, Aufzeichnung des Spitzenwerts und Konnektivitätsoptionen für die Datenprotokollierung oder Systemintegration umfassen. Für weitere detaillierte Informationen zu digitalen Druckmessgeräten lesen Sie unseren speziellen Artikel über digitale Druckmessgeräte.

Auswahlkriterien

Druckmessgeräte gibt es in verschiedenen Ausführungen, die jeweils spezifische Anwendungen und Branchen bedienen. Mehrere Faktoren wie Genauigkeit, Zifferblattgröße, Umgebung, Medium und Betriebsdruckbereich beeinflussen die Auswahl dieser Geräte. Außerdem gibt es verschiedene Anwendungen, für die Druckmessgeräte verwendet werden, wie Manometer für Swimmingpool-Filter, Vakuum-Druckmessgeräte, Kompressor-Manometer und Wasserdruckmessgeräte. Lesen Sie unsere Auswahlhinweise für Druckmessgeräte, um mehr über alle erforderlichen Faktoren zu erfahren, die für die Entscheidung über ein Druckmessgerät benötigt werden.

Druckeinheiten

Druckmessgeräte werden in einer Vielzahl von Anzeigeeinheiten angeboten. Tabelle 1 beschreibt die häufig verwendeten Einheiten in Druckmessgeräten sowie deren Umrechnung in ihre Äquivalente in Pascal.

Tabelle 1: Häufig verwendete Einheiten in Druckmessgeräten

	Pascal (Pa oder N/m2)
1 Bar	= 105
1 at (kg/cm2 oder kgf/cm2 oder Technische Atmosphäre)	= 9,80 665 × 104
1 atm (Standardatmosphäre)	= 1,01 325 × 105	= 760 Torr
1 Torr (mmHg oder Millimeter Quecksilbersäule)	= 1,333 224 × 102
1 cmH2O (cmWSä oder Zentimeter Wassersäule)	= 98,0665	= 10 mmH2O
1 mmH2O (mmWSä oder Millimeter Wassersäule)	= 9,80 665
1 lbf/in2 (Psi)	= 6,8 948 × 103	= 16 ozf/in2
1 oz/in2 (oz/in2)	= 4,30 922 × 102
1 inHg (Zoll Quecksilbersäule)	= 3,37 685 × 103

Druckbereiche

Die europäische Norm EN 837 enthält standardisierte Verfahren, Designanforderungen, Prüfungen und Installationsanleitungen für häufig verwendete Druckmessgeräte. EN 837-1 und EN 837-3 enthalten Informationen zum Design von Zifferblättern mit konzentrischen Skalen. Druckmessgeräte können mit einer Vielzahl von Bereichen arbeiten, von Niederdruck-Wasserdruckmessgeräten bis hin zu Hochdruck-Hydraulikdruckmessgeräten, die häufig mit Dämpfern ausgestattet sind. Die bevorzugte Druckeinheit ist der Bar, und in den Tabellen 2-6 finden Sie Details zu den am häufigsten verwendeten Druckbereichen. Bitte beachten Sie, dass es erforderlich ist, den normalen Betriebsdruck des Messgeräts auf 25 - 75% des Skalenbereichs zu begrenzen. Wenn der Prozess Pulsationen beinhaltet, sollte der maximale Betriebsdruck des Messgeräts 50% des vollen Skalenbereichs nicht überschreiten.

Druckbereiche in Bar

Tabelle 2: Druckbereiche (in Bar)

0 - 0,6	0 - 1	0 - 1,6	0 - 2,5	0 - 4
0 - 6	0-10	0 - 16	0 - 25	0 - 40
0 - 60	0 - 100	0 - 160	0 - 250	0 - 400
0 - 600	0 - 1000	0 - 1600

Druckbereiche in mbar

Tabelle 3: Druckbereiche (in mbar)

0 - 1	0 - 1,6	0 - 2,5	0 - 4	0 - 6
0 - 10	0 - 16	0 - 25	0 - 40	0 - 60
0 - 100	0 - 160	0 - 250	0 - 400	0 - 600

Vakuum-Bereiche in Bar

Bei Vakuumpressuremessgeräten dreht sich der Zeiger im Gegenuhrzeigersinn mit zunehmendem Vakuum.

Tabelle 4: Vakuum-Bereiche (in Bar)

-0,6 - 0

-1 - 0

Vakuum-Bereiche in mbar

Tabelle 5: Vakuum-Bereiche (in mbar)

-1 - 0	-1,6 - 0	-2,5 - 0	-4 - 0	-6 - 0
-10 - 0	-16 - 0	-25 - 0	-40 - 0	-60 - 0
-100 - 0	-160 - 0	-250 - 0	-400 - 0	-600 - 0

Kombinierte Druck- und Vakuum-Bereiche in Bar

Tabelle 6: Kombinierte Druck- und Vakuum-Bereiche in Bar

-1 - 0,6	-1 - 1,5	-1 - 3	-1 - 5
-1 - 9	-1 - 15	-1 - 24

Nenngröße

Die Nenngröße (NS) eines Messgeräts ist der Durchmesser des Messgeräts. Die Nenngrößen der Messgeräte gemäß EN 837 sind 40, 50, 63, 80, 100, 160 und 250 mm.

Genauigkeitsklasse von Druckmessgeräten

Genauigkeitsklassen (KL) bestimmen den maximal zulässigen Messfehler, den jedes Druckmessgerät in Bezug auf den Prozentsatz der maximalen Skalenablesung haben darf. Zum Beispiel kann ein Druckmessgerät mit einer maximalen Anzeige von 10 Bar und Genauigkeitsklasse 4 von dem tatsächlichen Druck um 4% (0,4 Bar) abweichen. Ein weiteres Beispiel ist ein Messgerät mit einer Skala von 0-100 Bar und einer Genauigkeit von 2%. Dies bedeutet, dass das Messgerät innerhalb von 2 Bar über seinen gesamten Bereich genau ist. Die Installation eines Druckmessgeräts mit geringer Genauigkeit kann zu fehlerhaften Messungen führen, und die Verwendung eines Messgeräts mit übermäßig hoher Genauigkeit erhöht die Kosten für den Kauf, die Kalibrierung und die Wartung des Messgeräts.

Tabelle 7: Genauigkeitsklasse von Druckmessgeräten

Genauigkeitsklasse	Grenzen des zulässigen Fehlers (Prozent des Messbereichs)
0,1	0,1%
0,25	0,25%
0,6	0,6%
1	1%
1,6	1,6%
2,5	2,5%
4	4%

Materialien

Da Druckmessgeräte verschiedene Elemente zur Druckmessung verwenden, ist es wichtig, die chemische Kompatibilität der Materialien bei der Auswahl des richtigen Druckmessgeräts zu berücksichtigen. Bitte beachten Sie die chemische Kompatibilitätstabelle.

Arten der Montage und Verbindung

• Standard-Gewindeanschluss: Dieser Typ von Manometer wird einfach in ein vorhandenes Gewinde geschraubt. Die Gewinde werden mit einer Kompressionsdichtung für konische Gewinde und einem O-Ring für parallele Gewinde abgedichtet.
• Integriertes Druckmessgerät: Diese Art der Druckmessgeräte-Montage erfolgt über ein weibliches Gewinde.
• Flansch-Druckmessgerät: Diese Art der Montage wird für diejenigen angeboten, die das Druckmessgerät an einem Schaltschrank installieren möchten.

Zubehör

Verschiedenes Zubehör kann mit Druckmessgeräten verwendet werden. Zu den gängigen gehören:

• Dichtungen/Dichtungen: Diese gewährleisten eine ordnungsgemäße Abdichtung.
  • Flach: Die Dichtung ist flach und ermöglicht keine zusätzliche Drehung des Druckmessgeräts zur Anzeige.
  • Profil: Die Dichtung hat ein Profil und ermöglicht eine halbe oder volle Drehung der Druckmessgeräteanzeige, um die richtige Installationsausrichtung sicherzustellen. Profildichtungen können entweder extern oder intern zentriert sein.
• Sicherheitskappen: Eine Gummikappe, die über das Druckmessgerät gestülpt wird, um die Haltbarkeit und Stoßdämpfung zu erhöhen.
• Reduzierstücke: Wenn der Eingang des Druckmessgeräts und die Ausgangsverbindung unterschiedliche Größen haben, kann ein Reduzierstück verwendet werden. Es kann auch nützlich sein, wenn der Verbindungstyp auf beiden Seiten unterschiedlich ist (z. B. BSPP und NPT).
• Push-On-Verbinder: Push-On-Verbinder ermöglichen eine schnelle und einfache Möglichkeit, einen Schlauch am Druckmessgerät zu installieren oder zu entfernen.
• Dämpfer: Ein Druckdämpfer dämpft die Auswirkungen von Druckspitzen und -impulsen, sodass das Druckmessgerät ablesbar bleibt und seine Lebensdauer verlängert wird.

Sicherheit und Lebensdauer

Gemäß EN 837-2 sollte aus Sicherheitsgründen ein Druckmessgerät mit einem Bereich ausgewählt werden, sodass der maximale Betriebsdruck nicht 75 % des maximalen Skalenwerts für konstanten Druck oder 65 % des maximalen Skalenwerts für zyklischen Druck überschreitet.

Bei Verwendung von gefährlichen Druckmedien wie Sauerstoff, Acetylen, brennbaren Stoffen und giftigen Stoffen ist es erforderlich, ein Druckmessgerät mit zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen wie einem Berstscheibengerät auf der Rückseite zu wählen. Diese Sicherheitsmaßnahmen stellen sicher, dass undichte Stellen oder Bersten von unter Druck stehenden Komponenten niemanden an der Vorderseite der Skala verletzen.

Das gesamte Gehäuse von Manometern, die anfällig für ständige mechanische Vibrationen sind, wird häufig mit Öl oder Glycerin gefüllt. Dies wäre beispielsweise bei Druckmessgeräten für Hochdruckreiniger der Fall.

Bei schnell pulsierenden Drücken, wie sie bei der Platzierung von Manometern durch Hubkolbenpumpen auftreten, wird häufig eine Drossel verwendet, um die Druckschwankungen auszugleichen und eine durchschnittliche Anzeige zu liefern. Dies erhöht die Lebensdauer des Manometers, indem unnötiger Verschleiß an den Zahnrädern des Manometers vermieden wird. Verschleiß ist im Laufe der Zeit normal für Manometer. Lesen Sie unseren Artikel über die Wartung und Fehlerbehebung von Druckmessgeräten, um mehr zu erfahren.

FAQs

Was macht ein industrielles Druckmessgerät?

Es misst den Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit in einem industriellen Umfeld. Das Gerät überwacht und steuert den Flüssigkeitsdruck in einer Vielzahl von Anwendungen in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Medizin und Fertigung.

Wie funktionieren Druckmessgeräte?

Druckmessgeräte bestehen aus einem drucksensitiven Element, das mit einem Messmechanismus und einer Anzeige wie einem Zifferblatt oder einer digitalen Anzeige verbunden ist. Das drucksensitive Element verformt sich unter dem Druck des Gases oder der Flüssigkeit, und diese Verformung wird durch den Messmechanismus in eine lesbare Messung umgewandelt.

Was ist ein Erdgas-Druckmessgerät?

Ein Druckmessgerät für Erdgas misst den Erdgasdruck und die Leckerkennung. Es besteht normalerweise aus Messing oder Edelstahl.