Praktisch fehlerfrei

Dipl.-Ing. Frank Labohm

Der Einsatz von Druckmittlern in Niederdruckmessbereichen zwischen 10 und 100 mbar stellt besondere Anforderungen an Hersteller und Anwender. Neben den bekannten Einflussgrößen wie Einbaulage, Einsatztemperatur und mechanische Schwingungen treten bei Niederdruckanwendungen zusätzlich die Einspannkräfte der Flanschverbindungen als Fehlergrößen auf. Diese Einspannkräfte erzeugen durch das Anziehen der Verbindungsschrauben Verspannungen im Flansch, die sich auf die Druckmittlermembran übertragen. Das Resultat sind bleibende oder auch veränderliche Nullpunktabweichungen, die sich bei der Druckmessung, insbesondere bei Niederdruck-Messsystemen, als Messfehler auswirken.

Durch das Auf-Null-Setzen des Druckmessumformers nach der Installation ist dieser Offset-Fehler nicht behoben, da sich der Setzvorgang nach der Installation und oft auch erst nach der Inbetriebnahme weiter fortsetzt. Bei Prozesstemperaturänderungen entstehen in der Flanschverbindung weitere Spannungen, die zu Reibung zwischen den Bauteilen führt. Dieses überträgt sich auf die Druckmittlermembran und führt bei Niederdruck-Messsystemen zu einer merklichen Temperatur-Hysterese.

Die Lösung dieses Problems wird durch die Losflansch-Technik von Labom mit einer speziellen Buckellagerung erreicht. Hierbei werden die Kraftlinien auf der Dichtfläche gleichgerichtet und gleichzeitig die Verspannungen von der Druckmittler-Membran entkoppelt. Somit können auch extrem asymmetrische Einspannkräfte statisch gehalten werden, ohne störenden Einfluss auf die Messung.

Ein weiterer Messfehler entsteht bei Druckmittlersystemen durch die temperaturabhängige Ausdehnung der Druckmittler-Füllflüssigkeit. Bei herkömmlichen Druckmittlern kann nur über die Federrate der Membran die Volumenänderung ausgeglichen werden. Die neue selbstkompensierende Druckmittlermembran bewirkt zusätzlich eine Kompensation des Prozesstemperaturverhaltens, so dass dieser Fehler weitgehend minimiert wird. Dabei bewirkt die temperaturbedingte radiale Materialausdehnung zwischen Membran und Grundkörper eine Kompensation der Volumenänderung der Druckmittlerfüllflüssigkeit. Dieser Effekt wird besonders genutzt bei Materialien mit unterschiedlichem Temperaturverhalten (z. B. Grundkörper aus Edelstahl und Membran aus Tantal oder Hastelloy). Mit dieser Technologie können nunmehr nahezu fehlerfreie Niederdruck-Messsysteme für industrielle Anforderungen angeboten werden.