Vakuum-Manometer-Leitfaden

Ein Vakuum-Manometer misst den Vakuumdruck, der niedriger als der atmosphärische Druck ist. Es wird in vielen industriellen, Forschungs- und Automobilanwendungen eingesetzt. Diese Manometer sind unerlässlich für Prozesse, die eine präzise Druckkontrolle erfordern, wie z.B. in der Halbleiterherstellung oder der chemischen Verarbeitung. Dieser Artikel behandelt die Funktionsweise von Vakuum-Manometern, ihre typischen Anwendungen und wie man eines für eine bestimmte Anwendung auswählt.

Inhaltsverzeichnis

• Was ist Vakuumdruck?
• Wie funktioniert ein Vakuum-Manometer?
• Wie wählt man ein Vakuum-Manometer aus?
• Wie liest man ein Vakuum-Manometer ab?
• Was sind typische Anwendungen für Vakuum-Manometer?
• Genauigkeit von Vakuum-Manometern
• Wie kalibriert man ein Vakuum-Manometer?
• FAQs

Was ist Vakuumdruck?

Vakuumdruck (Abbildung 2, gekennzeichnet mit C) misst den Druck eines Gases in einem Raum, in dem der Druck niedriger als der atmosphärische Druck ist. Er wird als negativer Relativdruck ausgedrückt, oft in Einheiten von Millimetern Quecksilbersäule (mmHg) oder Pascal (Pa). Andere in Abbildung 2 dargestellte Drücke sind:

• Absolutdruck (A): Der Druck, der relativ zu einem perfekten Vakuum gemessen wird.
• Relativdruck (B): Der Druck, der relativ zum atmosphärischen Druck gemessen wird.
• Atmosphärischer Druck (D): Der Druck, der durch das Gewicht der Atmosphäre auf einen bestimmten Punkt ausgeübt wird.
• Absoluter Nulldruck (E): Der absolute Nulldruck ist ein theoretisch perfektes Vakuum.

Lesen Sie unseren Artikel über Druckarten für weitere Informationen zu den verschiedenen Druckarten und Manometern, die zu ihrer Messung verwendet werden.

Wie funktioniert ein Vakuum-Manometer?

Die folgende Liste erklärt die verschiedenen Komponenten eines Vakuum-Manometers und wie sie zusammenarbeiten, um genaue Druckmessungen zu liefern.

1. Ein Vakuum-Manometer verwendet einen Sensor, um den Druckunterschied zwischen dem Gerät und der umgebenden Atmosphäre zu messen.
2. Der Sensor, typischerweise ein Bourdonrohr oder eine Membran, ändert seine Position oder Form als Reaktion auf Druckänderungen.
3. Eine mechanische Verbindung verbindet den Sensor mit einem Zeiger auf einer Manometerskala, sodass der Benutzer den Druckwert schnell ablesen kann.
4. Das Manometer kann auch elektronische Komponenten haben, die die mechanische Bewegung des Sensors in ein elektrisches Signal umwandeln. Das Signal kann den Vakuumdruckmesswert auf einem digitalen Display anzeigen oder die Daten an ein Fernüberwachungssystem senden.

Wie wählt man ein Vakuum-Manometer aus?

Es gibt kein einzelnes Vakuum-Manometer, das für alle Vakuummessanwendungen geeignet ist. Daher ist es notwendig, Folgendes zu berücksichtigen, wenn man bestimmt, welches Vakuum-Manometer für eine bestimmte Anwendung ausgewählt werden soll:

1. Messbereich: Wählen Sie ein Manometer, das die erwarteten Druckniveaus in der Anwendung abdeckt. Stellen Sie sicher, dass der Bereich weder zu breit ist, was die Genauigkeit verringern kann, noch zu eng, was zu Überdruck und möglichen Schäden führen kann.
2. Skalenteilung: Die Skalenteilung gibt den kleinsten Druckunterschied an, der auf dem Manometer abgelesen werden kann. Wählen Sie feinere Skalenteilungen für Anwendungen, die hohe Präzision erfordern.
3. Genauigkeitsklasse (EN 837-1): Die Genauigkeitsklasse gibt die zulässige Abweichung zwischen dem tatsächlichen und dem angegebenen Druck an, ausgedrückt als Prozentsatz des Vollausschlags. Wählen Sie ein Manometer mit einer niedrigeren Rate (höhere Genauigkeit) für kritische Anwendungen, die hohe Präzision erfordern (wird später diskutiert).
4. Anschlussgröße: Die Anschlussgröße muss zum System passen, in das es integriert wird. Anschlussgrößen von 1/8, 1/4 und 1/2 Zoll sind typischerweise für Vakuum-Manometer verfügbar.
5. Material des Prozessanschlusses: Das Material des Anschlussports steht in direktem Kontakt mit dem Medium; daher sollte es mit dem Medium kompatibel sein, um Korrosion und Degradation zu verhindern. Verwenden Sie unsere Chemische Kompatibilitätstabelle als Orientierungshilfe. Gängige Materialien sind Messing und Kupferlegierungen.
6. Trocken vs. flüssigkeitsgedämpft: Wählen Sie ein flüssigkeitsgefülltes Manometer, wenn die Anwendung starke Vibrationen oder Stöße erzeugt, die das Manometer beschädigen können. Wenn keine starken Vibrationen zu erwarten sind, ist ein trockenes Manometer geeignet.
7. Gehäusematerial: Das Gehäusematerial, das nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit steht, sollte den Umgebungsbedingungen entsprechen. Optionen sind Stahl, Edelstahl und Kunststoff. Edelstahl ist am besten für korrosive Umgebungen geeignet, während Kunststoff für weniger anspruchsvolle Situationen geeignet ist.
8. Gehäusedurchmesser: Die Abmessungen des Manometers müssen in den verfügbaren Platz passen. Stellen Sie sicher, dass das Manometer so positioniert ist, dass es gut sichtbar und für das Ablesen und die Wartung leicht zugänglich ist.
9. Anschlussposition: Rückseitige Anschlüsse werden oft für die Paneelmontage verwendet, während untere Anschlüsse typisch für die direkte Montage sind.
10. Maximale Mediumtemperatur: Das Manometer muss der maximalen Temperatur des Mediums standhalten. Es sind Optionen für Vakuum-Manometer verfügbar, die bis zu 80 °C (176 °F) betrieben werden können.
11. Schutzart (IP-Schutzklasse): Die IP-Schutzklasse gibt den Widerstand des Manometers gegen Staub und Wasser an. Zum Beispiel bietet eine IP65-Schutzklasse Schutz gegen Staub und Niederdruck-Wasserstrahlen, was es für den Außeneinsatz oder raue Umgebungen geeignet macht. Wählen Sie ein Manometer mit einer IP-Schutzklasse, die den Umgebungsbedingungen entspricht.

Wie liest man ein Vakuum-Manometer ab?

1. Identifizieren Sie die Haupteinheiten, die die größten Markierungen auf der Anzeige haben.
2. Finden Sie den Unterschied zwischen den Haupteinheiten.
3. Zählen Sie die Anzahl der Zwischenräume zwischen den Haupteinheiten.
4. Teilen Sie den Unterschied zwischen den Haupteinheiten durch die Anzahl der Zwischenräume, um den Druck zu bestimmen, den jeder Zwischenraum repräsentiert.

Beispiel

Betrachten Sie ein Vakuum-Manometer mit Hauptmarkierungen bei 0,0, 0,5, 1,0 bar usw. Der Unterschied zwischen den Haupteinheiten beträgt 0,5 bar. Wenn es 10 Unterteilungen (Zwischenräume) zwischen jeder Haupteinheit gibt, repräsentiert jede kleine Unterteilung 0,5/10 = 0,05 bar. Wenn der Zeiger auf den dritten Zwischenraum nach der 0,0-bar-Markierung zeigt, lautet der Druckmesswert: 0+(3×0,05) = 0,15 bar. Der Messwert sollte als negativer Wert ausgedrückt werden, um einen Vakuumzustand anzuzeigen.

Was sind typische Anwendungen für Vakuum-Manometer?

• Industrielle Nutzung: Zur Kontrolle des Drucks in industriellen Prozessen wie Vakuumtrocknung oder Destillation.
• Pick and Place: Vakuum-Pick-and-Place-Anwendungen finden sich in vielen Branchen, einschließlich der Automobil-, Lebensmittel- und Getränke-, Fertigungs-, Pharma-, Chemie- und Schifffahrtsindustrie.
• Medizinische Geräte: In Absauggeräten und vakuumunterstützten Entbindungssystemen.
• HVAC-Systeme: Bei der Installation oder Reparatur eines Kältemittelkreislaufs wird ein Vakuum gezogen, um Luft und Materie aus dem System zu evakuieren.
• Forschung: Zur Messung und Kontrolle des Drucks in Laborexperimenten. Zum Beispiel kann der Druck in einem Vakuum gemessen werden, um zu sehen, wie sich Materialien bei niedrigen Drücken verhalten.
• Automobilindustrie: Zur Überwachung des Vakuums in Bremssystemen mit Bremskraftverstärker, der die ordnungsgemäße Kraftbremsung steuert.
• Lebensmittelverarbeitung: Zur Überwachung der Druckniveaus in Vakuumverpackungsmaschinen.
• Pharmazeutika: Zur Überwachung der Druckniveaus in Vakuumtrocknungs- und Granulationsprozessen.
• Feuerwehr-Wasserpumpensystem: Feuerwehrdienste verwenden Systeme zum Pumpen von Wasser, die typischerweise mit speziellen Vakuum-Manometern, sogenannten Verbundmanometern, ausgestattet sind. Verbundmanometer können sowohl positiven als auch negativen Druck messen.

Genauigkeit von Vakuum-Manometern

Die Genauigkeit eines Manometers wird definiert als die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druckwert und dem auf der Skala angezeigten Wert. Die EN 837-Norm legt Genauigkeitsanforderungen für Manometer fest, die als Genauigkeitsklassen ausgedrückt werden. Zum Beispiel bedeutet eine Genauigkeitsklasse von 2,5, dass die Anzeige bis zu 2,5% des Druckbereichs vom tatsächlichen Wert abweichen kann. Im Fall eines Vakuum-Manometers mit einem Druckbereich von 1 bar (15 psi) würde dies zu einer Abweichung von 0,025 bar führen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Abweichung in beide Richtungen auftreten kann. Zusätzlich ist zu beachten, dass Faktoren wie Temperaturschwankungen und Vibrationen die Leistung des Manometers beeinflussen können, und selbst das Ablesen der Skala kann zu geringfügigen Abweichungen in der Genauigkeit führen.

Wie kalibriert man ein Vakuum-Manometer?

Wie bei anderen Manometern erfordert die Kalibrierung eines Vakuum-Manometers einen Kalibrator, der die Anforderungen der ISO/IEC 17025 erfüllt. ISO 3567 detailliert die notwendigen technischen, physikalischen und metrologischen Kriterien. Lesen Sie unseren Artikel über Manometerkalibrierung für einen Überblick über die Kalibrierung eines Vakuum-Manometers.

FAQs

Wie wird Vakuumdruck gemessen?

Das am häufigsten verwendete Gerät zur Messung des Vakuumdrucks ist ein Bourdon-Manometer.

Was ist der Unterschied zwischen Relativdruck und Vakuumdruck?

Sowohl Relativdruck als auch Vakuumdruck werden relativ zum atmosphärischen Druck gemessen. Der Unterschied besteht darin, dass der Relativdruck höher als der atmosphärische Druck ist, während der Vakuumdruck niedriger ist.

Ist Vakuum positiver oder negativer Druck?

Vakuumdruck wird normalerweise als negative Zahl ausgedrückt und relativ zum atmosphärischen Druck gemessen. Ein Unterdruckmanometer (ein Vakuum-Manometer) misst den Vakuumdruck.

Was ist der Unterschied zwischen einem Vakuum-Manometer und einem Verbundmanometer?

Ein Vakuum-Manometer misst den Druck unterhalb des atmosphärischen Drucks, während ein Verbundmanometer den Druck sowohl im positiven als auch im negativen Bereich (hoher bis niedriger Druck) misst.

Was ist die typische Anwendung eines Niederdruck-Vakuum-Manometers?

Niederdruck-Vakuum-Manometer überwachen und kontrollieren Vakuumniveaus in HVAC-Systemen, Laborexperimenten und industriellen Prozessen.