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Sensoren Der richtige Druckmessumformer für die richtige Umgebung

| Redakteur: Katharina Juschkat

Druckmessumformer kommen in den unterschiedlichsten Umgebungen vor. Je nachdem, in welchem Umgebungsmedium der Sensor eingesetzt wird, müssen verschiedene Materialien für Gehäuse, Kabel und Dichtungen verwendet werden. Wir geben Tipps.

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Druckmessumformer finden überall dort Anwendung, wo exakte Messergebnisse erforderlich sind, etwa wenn neue Technologien entwickelt werden.Bei STS können die Umformer nach individuellen Anforderungen für viele verschiedene Anwendungen konfiguriert werden.
Druckmessumformer finden überall dort Anwendung, wo exakte Messergebnisse erforderlich sind, etwa wenn neue Technologien entwickelt werden.Bei STS können die Umformer nach individuellen Anforderungen für viele verschiedene Anwendungen konfiguriert werden.
(Bild: STS Sensors)

Zuerst tauchen nur weiße Ablagerungen am Kabel der Tauchsonde auf, kurz darauf ist der Sensor zerstört. Was ist passiert? Die Tauchsonde wurde im Chlorwasser eines Schwimmbades eingesetzt – der Anwender berücksichtige zwar, dass die Sonde mit Chlorwasser in Kontakt kommt, nicht aber das schädliche Chlorgas über der Wasseroberfläche, welches letztlich das PE-Kabel zerstörte.

Das zeigt, wie wichtig die chemische Verträglichkeit mit den Kontaktmedien bei der Materialwahl ist. Der Anwender muss auch noch eine zweite Überlegung treffen: Die Übertragungsflüssigkeit im Druckmessumformer kann auch in Kontakt mit bestimmten Stoffen kommen, was beispielsweise in der Pharmaindustrie zur Gefahr werden kann. Wir zeigen, welche Medienunverträglichkeiten mit welchen Materialien bestehen und welche Lösungen es dafür gibt.

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Druckmessumformer im Schwimmbad

Der Sensor links wurde aufgrund falscher Materialwahl zerstört. Rechts ist ein intakter Sensor.
Der Sensor links wurde aufgrund falscher Materialwahl zerstört. Rechts ist ein intakter Sensor.
(Bild: STS)

Bei der Medienverträglichkeit spielt nicht nur das Gehäusematerial selbst eine wichtige Rolle. Auch andere Teile wie die Kabel und Dichtungen kommen in Kontakt mit den Umgebungsmedien.

Dichtungen Die meisten Druckmessumformer haben eine Dichtung aus Elastomer. Das Elastomer kann sich auflösen, wenn es in Kontakt mit aggressiven Medien wie Biodiesel kommt. In diesem Fall sollte der Anwender einen Sensor verwenden, der frontbündig verschweißt und elastomerfrei ist.

Kabel Auch die Kabel, die die Messdaten übertragen, sind den Medien ausgesetzt. Bei der anfangs erwähnten Tauchsonde in einem Schwimmbad war das Problem, dass standardmäßig bei Tauchsonden PE- oder PUR-Kabel verwendet werden, die jedoch den aggressiven Chlorgasen nicht lange standhalten können. Die Kabel werden oberhalb der Wasserspiegels porös, erkennbar an der weißlichen Verfärbung, und Wasser dringt ein. Deshalb werden dafür Teflonkabel verwendet.

Welche Gehäuse bei welchen Medien?

Dickflüssige Medien Bei dickflüssigen Medien wie Lacken kann es zu Ablagerungen im Dichtungskanal kommen. Um solche Verunreinigungen vorzubeugen, sollten glatte Membrane ohne offenen Druckkanal und ohne Totraum verwendet werden, damit sich der Sensor rückstandslos reinigen lässt.

Abrasive Medien Wenn Druckumformer mit abrasiven Medien wie Beton in Berührung kommen, bietet eine einfache Edelstahlmembran keinen ausreichenden Schutz. Hier eignet sich eine Membran besser, die mit einer Folie aus dem Polyurethan-Kunststoff Vulkollan überzogen ist.

Galvanische & säurehaltige Flüssigkeiten Wird ein Druckmesser mit Metallgehäuse in einem Galvanikbecken eingesetzt, hat man mit der Zeit nur noch einen funktionslosen Klumpen Chrom. Auch säurehaltige Flüssigkeiten wie Schwefelsäue reagieren mit Metall. Darum werden für diese Flüssigkeiten Kunststoff-Gehäuse, z. B. aus PVDF, verwendet.

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Wie Sie den richtigen Druckmessumformer finden

Neben den richtigen Materialien für das jeweilige Umgebungsmedium muss der Anwender auch noch einige andere Faktoren beachten:

  • Druckbereich: Ein Anhaltspunkt ist der zu messende Druckbereich und ob eine Messung des Relativ- oder Absolutdrucks vorgesehen ist.
  • Genauigkeit: Bei diesem Faktor müssen Notwendigkeit und Kosten miteinander abgewogen werden. Eine gute Entscheidungshilfe ist der zu messende Druckbereich. Ist der sehr weit, braucht es meist keine große Präzision – denn die hat ihren Preis.
  • Temperatur: Ist der zu messende Temperaturbereich bekannt, kann jeder Sensor auf einen besonderen Temperaturbereich hin optimiert werden.
  • Prozessanschluss: Es gibt viele mögliche elektrische Anschlüsse, die aufgrund des modularen Bauprinzips der Messinstrumente ausgewählt werden können.
  • Ausgangssignal: Soll der Druck als analoges Signal oder digital übermittelt werden?
  • Platzbedarf: Ist nur wenig Platz vorhanden, eignen sich besonders piezoresistive Drucktransmitter, die nur wenige Millimeter Durchmesse haben.
  • Zertifizierungen: Beim Einsatz in gefährlichen Anwendungen mit Explosionsgefahr müssen die Transmitter zertifiziert sein.

Meerwasser Salzwasser verursacht langfristig Lochkorrosion bei Edelstahlgehäusen. Tauch- und Pegelsonden sollten deshalb in einer Titanausführung erworben werden.

Blitzschutz in offenen Gewässer Ein Blitzeinschlag ist kein Medium, dennoch soll kurz darauf eingegangen werden. Bei Tauchsonden in offenen Gewässern kann ein Überspannschutz ratsam sein – vor allem, wenn Langzeitmessungen in abgelegenen Stellen durchgeführt werden und der Austausch eines defekten Gerätes weitaus kostspieliger als ein Überspannungsschutz ist.

Was präventiv zu beachten ist

Bei piezoresisitven Drucktransmittern ist der Siliziumchip von einer Übertragungsflüssigkeit, in der Regel Silikonöl, umgeben. Obwohl das Öl eigentlich nicht in Kontakt mit dem Umgebungsmedium kommt, kann ein Defekt nie ausgeschlossen werden, somit muss auch hier die chemische Verträglichtkeit berücksichtigt werden.

Stark oxidierende Gase & Flüssigkeiten Bei stark oxidierenden Gasen oder Flüssigkeiten besteht bei Kontakt mit Ölen oder Fetten Explosionsgefahr. Alle Teile, präventiv auch die Übertragungsflüssigkeit, müssen öl- und fettfrei sein.

Lebensmittel- und Pharmaindustrie Hier muss das Silikonöl durch ein lebensmittelverträgliches Öl ersetzt werden, um gesundheitsschädliche oder anderweitig wirkende Kontaminationen auszuschließen. So würde Bier, das in Kontakt mit Silikonöl gekommen ist, nicht mehr schäumen.

Drucksensoren modular erstellen

Der optimale Druckmessumformer für individuelle Anwendungen hängt von vielen Faktoren ab. Das müssen auch Anbieter verstehen. Darum braucht es auf Anbieterseite Verständnis für die jeweilige Kundenapplikation. STS bietet seinen Kunden eine bedarfsorientierte, auf alle Aspekte eingehende Beratung, um zuverlässige Lösungen innerhalb kurzer Zeit zur Verfügung zu stellen – auch in geringen Stückzahlen. (kj)

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