Mechatronische drukmeters
Scheidingsmembranen
Scheidingsmembranen – ook bekend als ‘chemical seals’ – zijn ontworpen om instrumenten voor drukmeting, zoals manometers, druktransmitters en drukschakelaars, in de meest veeleisende processen te scheiden van en te beschermen tegen de moeilijkste media, zoals:
- Agressieve media die niet in aanraking mogen komen met het meetinstrument
- Hoog viskeuze media die niet door de instrumentaansluiting kunnen stromen
- Giftige media die gevaar voor de omgeving kunnen veroorzaken
- Kristalliserende en polymeriserende media
- Mediumtemperaturen die de temperatuurbestendigheid van het meetinstrument overstijgen
- Hygiënische applicaties waar media niet in holle en/of dode ruimten mogen terechtkomen
- Situaties waarin de uitlezing zich niet bij het drukpunt bevindt (capillaire leiding)
Werking en constructie
De procesdruk die op het scheidingsmembraan wordt uitgeoefend, wordt door een hydraulisch systeem nauwkeurig doorgegeven aan het meetinstrument. Het meetinstrument wordt direct óf met behulp van een koelelement of afstandsleiding – ook bekend als capillaire leiding – samengebouwd met het scheidingsmembraan. De meest toegepaste uitvoering is het scheidingsmembraan met een gelast membraan. Deze bestaat uit de volgende onderdelen:
De meest toegepaste uitvoering is het scheidingsmembraan met een gelast membraan. Deze bestaat uit de volgende onderdelen:
- Bovenstuk met een sinusvormig, flexibel membraan en een aansluiting voor het meetinstrument
- Onderstuk met een aansluiting voor de proceszijde
Het boven- en onderstuk worden door een ring met bouten en moeren tegen elkaar geklemd. Het metalen membraan – leverbaar in diverse corrosiebestendige materialen – is tegen het bovenstuk gelast en vormt hiermee een lekvrij geheel. De ruimte van het bovenstuk en het meetinstrument worden met behulp van een vacuüm/vulinstallatie volledig met een voor het proces geschikte vloeistof gevuld. Dit geschiedt onder hoogvacuüm om te voorkomen dat de vulvloeistof luchtinsluitingen bevat die de meting negatief beïnvloeden door de samendrukbaarheid van lucht. Nadat het gevulde deel hermetisch is afgesloten, mag deze niet meer worden geopend. Het membraan reageert op de druk van het te meten medium en brengt deze druk via de vulvloeistof over op het meetinstrument, waarna – bijvoorbeeld bij een buisveermanometer – een aanwijzing van de gemeten druk op een wijzerschaal wordt weergegeven.
Bekleding voor een langere levensduur
Voor toepassing in de meest veeleisende procesomstandigheden kan het scheidingsmembraan optioneel worden bekleed met of het membraan worden gemaakt uit een hoogwaardig materiaal, zoals PTFE, hastelloy, monel, tantaal, titaan, zilver of goud. De juiste materiaalkeuze is van vitaal belang voor de levensduur van het scheidingsmembraan én het meetinstrument.
Bij zeer agressieve media als zouten en zuren wordt bij voorkeur een flensaansluiting met een membraan uit tantaal toegepast. De aansluitflens word in deze gevallen met PTFE bekleed. De flens is noodzakelijk om een goede afdichting te realiseren.
Veiligheid en zekerheid
Naast de praktische reden om een scheidingsmembraan toe te passen – bescherming van het meetinstrument tegen het medium – biedt een scheidingsmembraan een grote mate van zekerheid:
- Bij beschadiging van het meetsysteem of de afstandsleiding kan geen medium op de plaats van de breuk naar buiten lekken
- Het scheidingsmembraan zelf is beveiligd tegen overbelasting
Toch kan een breuk in het scheidingsmembraan niet 100% worden uitgesloten. Is er sprake van breuk, dan kunnen enkele milliliters vulvloeistof in het proces terechtkomen. Voor bijvoorbeeld de voedingsmiddelenindustrie wordt daarom een speciale vulvloeistof toegepast die de gezondheid niet schaadt.
Overige informatie
Vulvloeistof
Bij de keuze van de vulvloeistof voor het scheidingsmembraan zijn de volgende factoren van belang:
- Mediumtemperatuur
- Procesdruk
- Te verplaatsen volume
- Procesveiligheid
- Veel gebruikte vulvloeistoffen zijn onder meer glycerine, siliconenolie en plantaardige olie. Maar ook meer ‘exotische’ vulvloeistoffen – zoals halocarbon en speciale oliën voor hoge temperaturen – behoren tot de mogelijkheden.
Volumeverplaatsing
De druk op het scheidingsmembraan resulteert in een verplaatsing van de vulvloeistof. Deze volumeverplaatsing moet groot genoeg zijn om bijvoorbeeld de buisveer van een manometer in beweging te brengen.
De juiste bepaling van de diameter van het scheidingsmembraan is dus van groot belang. Immers: hoe kleiner het membraan, des te kleiner de volumeverplaatsing. Het is hierdoor niet mogelijk om elke willekeurig instrument voor drukmeting samen te bouwen met een scheidingsmembraan.
Correctie van temperatuurinvloeden
Een drukmeetinstrument met scheidingsmembraan wordt afgevuld bij kamertemperatuur (± 20 °C). Wordt het meetinstrument ingezet bij een werktemperatuur > 20 °C, dan zet de vulvloeistof uit, met een meetfout tot gevolg. Ook de omgevingstemperatuur speelt een rol. Op uw verzoek kunnen we de te verwachten additionele meetfout van uw toepassing bepalen. Om een betrouwbare meting te realiseren, kan uw drukmeetinstrument vervolgens worden gejusteerd voor de door u opgegeven werktemperatuur.
Koelelement
Om te voorkomen dat het meetinstrument bij hoge temperaturen beschadigt, kan tussen het scheidingsmembraan en het meetinstrument een koelelement worden geplaatst. Bij mediumtemperaturen vanaf 100 °C is een roestvaststalen koelelement aan te bevelen. Vanaf 200 °C is toepassing van koelelement of een afstandsleiding zelfs noodzakelijk. Bij een omgevingstemperatuur van 20 °C kan de koelcapaciteit 100 °C bedragen, afhankelijk van het toegepaste koelelement.
Afstandsleiding (capillaire leiding)
Het scheidingsmembraan en het meetinstrument kunnen met elkaar worden verbonden door middel van een roestvaststalen afstandsleiding – ook bekend als capillaire leiding – met flexibele mantel. Is de afstandsleiding langer dan 0,5 meter, dan is een koelelement niet noodzakelijk. De maximumlengte van de afstandsleiding bedraagt 15 meter. Toepassing van een afstandsleiding in een standaardlengte verdient de voorkeur.
Diverse typen
Om tegemoet te komen aan de meest uiteenlopende toepassingen, zijn scheidingsmembranen leverbaar in de volgende typen:
- Scheidingsmembraan:
- met draad of flensaansluiting
- met voorliggend membraan
- met sanitaire aansluiting
- In-line scheidingsmembraan
- Lip- of tong-scheidingsmembraan
Gerelateerde artikelen
PTFE bekleding bij drukmeters, veilig of een risico?
Onze klant in de voedingsmiddelenindustrie werkt met een zoutzuuroplossing als reinigingsmiddel. Zoutzuur is een zeer agressief medium, een potentieel gevaar voor mens en milieu. In de proces-opstelling is er oorspronkelijk gekozen voor een mechanische membraanmanometer met PTFE coating en schroefdraad als procesaansluiting. Veilig of een risico?
Mechatronische drukmeters
Wij helpen u graag verder
Nieuws en cases
Altijd op de hoogte met het laatste nieuws en onze case studies.
