Drucksensoren – Temperaturbereiche

Einfluss von Temperaturen auf die Druckmessung

Drucksensoren sind in einer Vielzahl von Temperaturbereichen einsetzbar, wobei ihre Leistungsfähigkeit von der spezifischen Konstruktion und den verwendeten Materialien abhängt. DDM fertigt Drucksensoren, Druckmessumformer und Drucktransmitter für alle industrietypischen Temperaturbereiche. DDM hat jahrelange Erfahrung und die erforderliche Expertise, um Applikationen von -54°C bis +150°C abzudecken.

Ihre Applikation – unsere kundenspezifischen Drucksensoren

DDM fertigt Drucktransmitter für die Standard-Temperaturbereiche 0°C bis 50°C, -20°C bis +80°C, -40 bis +125°C und -54°C bis +150°C. Innerhalb der Grenzen von -54°C und +150°C kann jeder kundenspezifische Temperaturbereich individuell hergestellt werden.

Standard-Temperaturbereiche und individuelle Anpassung

Drucksensoren für unterschiedliche Temperaturbereiche gibt es aus mehreren Gründen, die mit den Anforderungen verschiedener Anwendungen und den physikalischen Eigenschaften von Materialien zusammenhängen. Hier sind einige Gründe, warum es Drucksensoren mit unterschiedlichen Temperaturbereichen gibt:

Materialauswahl: Die Komponenten, aus denen Drucksensoren hergestellt sind, haben spezifische Temperaturgrenzen, über die hinaus ihre Leistung beeinträchtigt werden kann. Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Materialien, die für die spezifischen Temperaturbereiche geeignet sind.

Genauigkeit und Präzision: Drucksensoren müssen in der Lage sein, genaue und präzise Messungen zu liefern. Die Genauigkeit kann durch Temperaturschwankungen beeinflusst werden. Sensoren, die für einen bestimmten Temperaturbereich ausgelegt sind, verwenden spezifische Kompensationsmethoden, um die Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen.

Temperaturkompensation: Die Anforderungen an Drucksensoren variieren je nach Anwendung. In einigen Fällen ist es notwendig, Drücke bei extremen Temperaturen zu messen, während in anderen Anwendungen moderate Temperaturen vorherrschen. Sensoren werden entsprechend den spezifischen Anforderungen entwickelt und hergestellt.

Temperaturkompensation bei Drucksensoren

Die Temperaturkompensation bei Drucksensoren ist entscheidend, um genaue Messwerte über einen breiten Temperaturbereich hinweg zu gewährleisten. DDM setzt erfolgreich eine aktive Kompensationsmethode ein. Eine im Drucksensor integrierte Temperaturmessstelle liefert permanent ein Temperatursignal. Entsprechend dem gewünschten Temperaturbereich wird der Drucksensor bei verschiedenen Temperaturen kalibriert. Die gewonnenen Messwerte (Drucksignal und Temperatursignal) werden in Algorithmen implementiert, um die Messungen in Echtzeit zu korrigieren. Die Kalibrierung eines Drucksensors ist zeit- und kostenintensiv. Beim Standardtemperaturbereich 0°C bis 50°C beträgt die Kalibrierdauer etwa 3 Stunden und beim Bereich -40 bis +125°C bis zu 24 Stunden. Am wirtschaftlichsten ist es, den für die individuelle Anwendung kleinstmöglichen Temperaturbereich auszuwählen.

Entscheidungshilfen für die Auswahl des Temperaturbereichs

Im Folgenden geben wir einige Entscheidungshilfen, um den zur Anwendung passenden optimalen Temperaturbereich zu bestimmen:

Temperaturbereich 0°C bis 50°C – Industrie und Prozesstechnik:

Alle Anlagen, die innerhalb von Gebäuden installiert und keinen Winterbedingungen ausgesetzt sind – vorausgesetzt, dass das zu messende Medium sich ebenfalls in diesem Temperaturbereich bewegt.

• Heizung, Lüftung, Klimatechnik
• Prozessindustrie
• Nahrungsmittelindustrie
• Getränkeherstellung
• Maschinen und Anlagen z.B. Pressen, Vakuumverpackungsanlagen…
• Medizintechnik z.B. Blutdruckmessung, Dialyse…

Temperaturbereich -20°C bis 80°C – Außenbereich:

Alle Anlagen, die außerhalb von Gebäuden installiert und sowohl mitteleuropäischen Winterbedingungen als auch direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind – vorausgesetzt, dass das zu messende Medium sich ebenfalls in diesem Temperaturbereich bewegt.

• Barometer in Wetterstationen
• Abwasser Kläranlagen
• Brunnenpegel
• Schleusensteuerung
• Anlagen zur Wasserversorgung
• Gasversorgung und Speicher
• Kälteaggregate

Temperaturbereich für -54°C bis 125°C – Extremtemperaturen und anspruchsvolle Umgebungen:

Alle Anlagen, die außerhalb von Gebäuden installiert und sowohl arktischen Winterbedingungen als auch direkter Sonneneinstrahlung oder anderen wärmeabgebenden Quellen ausgesetzt sind – vorausgesetzt, dass das zu messende Medium sich ebenfalls in diesem Temperaturbereich bewegt.

• alle unter -20°C bis 80°C aufgeführten Anwendungen, die in Breitengraden mit arktischen Bedingungen betrieben werden
• Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge
• Schienenfahrzeuge
• militärische Geräte
• Flugzeuge
• Sattelitentechnik

Beispiel Sterilisationsprozess und Druckmessumformer

Betrachtet man einen Druckmessumformer, so stellt man fest, dass unter Umständen, unterschiedliche Temperaturen gleichzeitig auf ihn einwirken. Diese Temperaturen werden als Prozess- bzw. Mediums-Temperatur und Umgebungstemperatur bezeichnet. Das Einwirken unterschiedlicher Temperaturen auf einen Drucksensor veranschaulicht auf leicht verständliche Weise der Sterilisationsprozess in einem dampfbetriebenen Autoklaven. Während die Umgebungstemperatur der örtlichen Raumtemperatur entspricht und quasi konstant bleibt, ändert sich die Prozesstemperatur stetig.

Funktionsweise:

• Vakuum und Vorwärmen: Der Sterilisationsprozess beginnt mit einem Vakuum, um die Luft aus dem Sterilisator zu entfernen. Dann erfolgt das Vorwärmen, um die Instrumente oder das zu sterilisierende Material auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
• Dampfzufuhr: Dampf wird in den Sterilisator eingeleitet, um die Sterilisationskammer zu füllen.
• Druck- und Temperaturanstieg: Der Dampfdruck und damit die Temperatur werden erhöht, um optimale Sterilisationsbedingungen zu schaffen.
• Sterilisationsphase: Die sterilisierende Wirkung erfolgt durch die kombinierte Wirkung von Dampfdruck und hoher Temperatur über einen definierten Zeitraum. Je nach Sterilisationsgut liegen die Temperaturen bei +121°C oder +134°C

Rolle des Drucksensors: Der Drucksensor in einem dampfbetriebenen Sterilisator erfüllt mehrere wichtige Aufgaben:

• Drucküberwachung: Der Drucksensor überwacht den Dampfdruck während des Sterilisationsprozesses. Ein konstanter und vordefinierter Druck ist entscheidend, um die Wirksamkeit der Sterilisation sicherzustellen.
• Regelung und Steuerung: Der Drucksensor gibt dem Steuerungssystem des Sterilisators Rückmeldungen über den aktuellen Druck. Das System kann dann den Dampfzulauf und -ablauf regulieren, um den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten.
• Sicherheitsfunktion: Der Drucksensor spielt eine entscheidende Rolle bei der Sicherheit des Sterilisators. Er erkennt übermäßige Druckschwankungen oder -anstiege, die auf Störungen hinweisen könnten, und löst gegebenenfalls Schutzmaßnahmen aus, um die Sicherheit der Benutzer zu gewährleisten.

Eigenschaften des Drucksensors: Der Drucksensor in einem Sterilisator muss bestimmte Eigenschaften aufweisen:

• Genauigkeit und Präzision: Ein hoher Grad an Genauigkeit ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der Dampfdruck im Sterilisator exakt gemessen wird, während die Prozesstemperatur zyklisch zwischen +20°C (Befüllung und Evakuierung) und +121°C bzw. +134°C (Sterilisationsphase) variiert.
• Temperaturbeständigkeit: Der Drucksensor muss Temperaturen standhalten können, die während des Sterilisationsprozesses auftreten.
• Zuverlässigkeit: Die Zuverlässigkeit des Drucksensors ist entscheidend, um eine konsistente Überwachung während des gesamten Sterilisationszyklus sicherzustellen.
• Schnelle Reaktionszeit: Ein schnelles Ansprechverhalten ist wichtig, damit der Drucksensor schnell auf Änderungen im Dampfdruck reagieren kann.

Spezifische Drucksensorlösung für Sterilisationsanwendungen

Für diese Anwendung stellt DDM einen kundenspezifischen Drucksensor her, dessen Elektronikkomponenten dauerhaft temperaturbeständig für die Sterilisationstemperatur +134°C ausgelegt sind. Der Verwendung hochwertiger Komponenten garantieren einen zuverlässigen Betrieb und lange Lebensdauer. Der kompensierte Temperaturbereich ist individuell auf den Arbeitsbereich des Sterilisators ausgelegt und reicht von +15°C bis +140°C. Dadurch wird die Kalibrierdauer minimiert und die erforderliche hohe Genauigkeit erreicht, um den Dampfdruck exakt messen zu können. Alle medienberührten Teile sind aus Edelstahl, dichtungslos verschweißt. Die Formgebung des Prozessanschlusses ist frontbündig, sodass keine Toträume entstehen und der Drucksensor als Systemkomponente SIP sterilisierbar ist.

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