Manometers

Manometers

Festo biedt een groot aantal verschillende manometers aan. Het assortiment omvat echter, ongeacht grootte en uitvoering, slechts twee basisprincipes: de bourdonbuismanometer voor een drukbereik tot 25 bar en de pneumatische capsulemanometer voor een bereik tot 0,25 bar.

Wat is een manometer?

Een drukmeter is een toestel om de intensiteit van druk in vloeistof, gas, water of stoom in een onder druk werkende machine te meten, om er zeker van te zijn dat er geen lekken of drukveranderingen zijn die de prestaties van het systeem beïnvloeden. Druksystemen zijn ontworpen om binnen een bepaald drukbereik te functioneren. Elke afwijking van de aanvaardbare normen kan de werking van het systeem ernstig beïnvloeden.

Drukmeters worden al meer dan honderd jaar gebruikt en zijn voortdurend in ontwikkeling om aan de behoeften van nieuwe toepassingen te voldoen. Door de toepassing en het gebruik van manometers zijn ze een noodzaak geworden naarmate meer en meer druksystemen operationeel worden.

Bourdonbuismanometer (of buisveermanometer)

Bourdonbuizen zijn buizen met een ovale doorsnede die in een cirkel zijn gebogen. Als er druk wordt uitgeoefend op de binnenkant van de Bourdonbuis, verandert de doorsnede en krijgt deze een cirkelvorm. De resulterende mechanische spanning doet de buis buigen. Het niet-gefixeerde uiteinde van de buis wordt in beweging gebracht, waarvan de omvang een maat is voor de druk. De omvang van deze beweging wordt op de meter aangegeven door middel van een mechanisme. De ronde buizen die onder een hoek van ongeveer 250° zijn gebogen, worden gebruikt voor drukken tot ongeveer 60 bar.

Bourdonbuizen zijn slechts in beperkte mate beschermd tegen overbelasting. Om bijzonder moeilijke meettaken te kunnen uitvoeren, kan vóór de manometer een membraandichting worden aangebracht, die als scheidings- en beschermingsinrichting fungeert. De meetbereiken liggen in een spectrum van 0 tot 0,6 en 0 tot 4000 bar met meetnauwkeurigheden (nauwkeurigheidsklassen) van 0,1 en 4,0 %.

De bourdonbuisdrukmeter bestaat uit:

  • 1 Wijzerplaat
  • 2 Bourdonbuis
  • 3 Indicator
  • 4 Mechanisme
  • 5 Drukkamer

Buisveermanometers worden ook gebruikt om onderdruk of vacuüm weer te geven.

Capsule manometer

De capsule in de manometer bestaat uit twee ronde, gegolfde membranen die aan de rand drukdicht met elkaar verbonden zijn. De druk werkt op de binnenkant van de capsule. De slagbeweging die op deze manier op het membraan wordt veroorzaakt, wordt via een mechanisme als drukmaat overgebracht op de meter. Manometers met een capsule zijn vooral geschikt voor relatief lage druk. De beveiliging tegen overbelasting is slechts in beperkte mate aanwezig. De indicatiebereiken liggen in een spectrum van 0 tot 2,5 mbar en 0 tot 0,6 bar in nauwkeurigheidsklassen tot 2,5%.

Onderdelen van een capsule manometer:

  • 1 Wijzerplaat
  • 2 Capsulepalen
  • 3 Mechanisme
  • 4 Indicator
  • 5 Kijkglas
  • 6 Drukkamer

De aangeboden manometers kunnen pneumatisch meestal aangesloten worden met R- of G-schroefdraad of insteekaansluiting en hebben een schaal in Bar en/of PSI met of zonder kleuraanduiding, en kunnen geschikt zijn voor frontpaneelbouw (flensmanometer of precisieflensmanometer) of leidinginbouw.

Soorten manometers

De variaties in manometers zijn afhankelijk van waar de meter zal worden gebruikt, met verschillende maten, stijlen en materialen die zijn ontworpen voor specifieke toepassingen. Er zijn verschillende manieren waarop drukmeters worden gecategoriseerd en gedefinieerd, waaronder naar gebruik, media en de methode die wordt gebruikt om de druk te meten.

Druk wordt bepaald door de loodrechte kracht die per oppervlakte-eenheid wordt uitgeoefend, een berekening die wordt bepaald door het gebruik van verschillende technieken en methoden. De juiste meting van de druk is afhankelijk van de referentie waartegen de druk wordt gemeten. Drukmeters worden onderverdeeld in hydrostatische en mechanische drukmeters.

Hydrostatische druk: Hydrostatische druk wordt opgewekt door het gewicht van een vloeistof boven een meetpunt wanneer de vloeistof in rust is. De hoogte van de vloeistof beïnvloedt de hydrostatische druk. De hydrostatische eigenschappen van een vloeistof zijn niet constant en worden beïnvloed door de vloeistofdichtheid en de zwaartekracht (die beide de hydrostatische druk bepalen).

Mechanische druk: Mechanische druk wordt gemeten door een balg, diafragma of Bourdonbuis die vloeistofdruk omzet in kracht.

In de discussie over druk is het belangrijk om enkele andere dynamieken van druk te begrijpen, namelijk absolute, manometrische, differentiële en atmosferische druk. Iedereen is bekend met de atmosferische druk; deze wordt besproken als onderdeel van weerberichten, het is de druk van de lucht om ons heen. Absolute druk, differentiële druk en overdruk zijn methoden om druk te meten.

Absolute druk: Absolute druk is wanneer de druk wordt gemeten ten opzichte van de absolute nuldruk.

Overdruk: Overdruk is druk ten opzichte van de atmosferische druk. Deze vorm van druk is positief als hij boven de atmosferische druk ligt en negatief als hij onder de atmosferische druk ligt.

Differentiële druk: Differentiële drukmeting is het meten van het verschil tussen twee soorten toegepaste druk. Deze vorm van drukmeting heeft geen referentie, maar meet de twee toegepaste drukken.

Een digitale manometer of digitale drukmeter kan je bij Festo vinden in de sectie druksensoren. Deze hebben geen klassieke wijzer maar een display en de waarde kan ook teruggekoppeld worden naar een bovenliggende PLC.

Hoe drukmeters worden gemaakt

Manometers zijn een alledaags meetinstrument dat wordt gebruikt om de druk in pijpleidingen te controleren en de veilige verplaatsing van gassen, vloeistoffen en stoom te garanderen. De prestaties van pompen, transportsystemen en verschillende soorten spuitmonden worden geëvalueerd met behulp van drukmeters.

Het belangrijkste doel van manometers is informatie te verschaffen over de status van een systeem en schade aan apparatuur en lekkages te voorkomen. Een goed geplaatste manometer van hoge kwaliteit bespaart, ongeacht de kosten, tijd en uitgaven.

Omdat er zoveel soorten manometers zijn, zou het onmogelijk zijn de constructie van elk type te beschrijven.

Hoe manometers worden gebruikt

Manometers zijn een essentieel instrument dat door de industrie wordt gebruikt om de druk in een systeem te meten als kwaliteitscontrole en om de consistentie van producten te waarborgen. Om veiligheidsredenen controleren manometers vloeistoffen, gassen en stoom op lekken of drukopbouw in een systeem.

Het ontwerp, de stijl, het type en de configuratie van een manometer worden bepaald door de toepassing waarvoor hij dient of de industrie waarin hij wordt gebruikt. Er zijn talloze toepassingen voor manometers, van het meten van de druk in een zwembadpomp tot het meten van de druk in een hydraulische leiding voor productieapparatuur.

Auto's

Bij het bespreken van manometers voor een auto is het eerste waar men aan denkt de luchtdrukmeter voor de banden. Hoewel een luchtdrukmeter belangrijk is, zijn er verschillende andere drukmeters die verschillende autosystemen controleren, zoals de airconditioning, olie en koelvloeistof. Moderne auto's hebben meters op bijna elk kritisch onderdeel.

Luchtvaart

Er is een grote verscheidenheid aan instrumenten die een piloot informeren over de toestand van een vliegtuig en drukverschillen. Druksensoren zijn te vinden in de vlieggroep en de motorgroep. Zij zijn de meest kritische en essentiële aspecten van de werking van een vliegtuig, aangezien zij een middel zijn om de veilige werking ervan te waarborgen. Elk type manometer is ontworpen voor een specifieke toepassing.

Olieproductie

In de olie-industrie staan toevoerleidingen, afscheiders en voorraadtanks allemaal onder een of andere vorm van druk. Elk aspect van een olieoperatie, van de bron tot de tank, wordt gecontroleerd en bewaakt door een manometer. In alle manometers voor de olie-industrie zijn veiligheidsmaatregelen ingebouwd ter bescherming van de werknemers, omdat ze kunnen ontploffen als de druk te hoog wordt. 

Levensmiddelenindustrie

Manometers voor de voedingsindustrie moeten uitzonderlijk hygiënisch zijn en worden gemaakt van roestvrij staal kwaliteit 316, dat mag worden blootgesteld aan de media. Drukmeters voor de voedingsmiddelenindustrie zijn bestand tegen de regelmatige, strenge reiniging die een noodzakelijk onderdeel is van het voedselbereidingsproces. Om veiligheids- en hygiënische redenen moeten manometers voor voedselbereiding een uiterst glad oppervlak hebben, zodat verontreinigingen, bacteriën en residu niet op het oppervlak van de manometer kunnen worden gevangen.

De juiste manometer kiezen

Manometers worden door verschillende industrieën veel gebruikt om drukfuncties en toepassingen te controleren en te kalibreren. In de meeste gevallen zijn ze ontworpen, geconfigureerd en geproduceerd om precies aan de specifieke behoeften van een industrie te voldoen en nauwkeurige en precieze gegevens te leveren.

Ongeacht het brede gebruik van manometers, is het belangrijk om alle factoren van een manometer zorgvuldig te overwegen wanneer u besluit er een te installeren. De selectie van de juiste manometer voor een nauwkeurige meting van de behoeften van het proces kan helpen om de vele problemen in verband met defecte manometers te voorkomen. 

Manometer kiezen

Nauwkeurigheid

Volgens de American Society of Mechanical Engineers (ASME) varieert de nauwkeurigheid van drukmeters van 4A tot D, hetgeen is vastgelegd in ASME 40.1. Bij mechanische drukmeters wordt de nauwkeurigheid bepaald door een percentage van de volle schaal of het bereik. Naarmate de nauwkeurigheid toeneemt, stijgt ook de prijs.

De bepaling van de vereiste nauwkeurigheid hangt af van de functie van de manometer; de functies van manometers variëren van eenvoudige tests tot de bewaking van complexe industriële processen. In het algemeen moeten testmanometers een nauwkeurigheid hebben van 0,25% tot 0,10% op de volle schaal, terwijl kritische processen een nauwkeurigheid van 0,5% nodig hebben. Minder kritische processen kunnen een nauwkeurigheid van 2% hebben.

Wijzerplaat

De wijzerplaten van drukmeters variëren evenveel als de soorten drukmeters, waarbij de maten variëren van 1,5 inch tot 16 inch. De bepalende factor voor de grootte van de wijzerplaat is de plaats waar deze wordt geplaatst en de vereiste nauwkeurigheid. De algemene regel is dat grotere wijzerplaten worden gebruikt in delen van het bedrijf die enigszins ontoegankelijk zijn, terwijl kleinere wijzerplaten kunnen worden gebruikt in gemakkelijk toegankelijke ruimten.

Wanneer een drukmeter vaak moet worden afgelezen en uitzonderlijk nauwkeurig moet zijn, geldt als vuistregel een wijzerplaat met een grote wijzerplaat voor snelle en gemakkelijke aflezingen. 

Omgeving

Omgevingsfactoren spelen een belangrijke rol in elk controle-, kalibratie- of gegevensverzamelingsapparaat. Naast het type medium dat wordt gecontroleerd, omvatten de omgevingsfactoren temperatuur, deeltjes in het medium en de atmosfeer, condensatie en vochtigheid.

Een belangrijke omgevingsfactor is de temperatuur, die de aflezing van de manometer sterk beïnvloedt. Er zijn drukmetermodellen die ontworpen zijn om de temperatuur te compenseren. Bij extreme temperatuurverschillen moet de manometer ter bescherming worden geïsoleerd.

In omgevingen met corrosieve materialen, deeltjes of natte en vochtige omstandigheden moet een weerbestendige, hermetisch afgesloten en met vloeistof gevulde manometer worden gebruikt. 

Media

De keuze van een manometer moet worden afgestemd op de te bewaken media en waaraan deze zal worden blootgesteld. Fabrikanten bieden een ruime keuze aan manometers voor corrosieve omstandigheden, verschillende soorten chemicaliën en gassen, en omstandigheden waarin gevaar bestaat voor schokken, pulsaties of trillingen.

De populaire keuze voor corrosieve omstandigheden, zoals afvalwaterinstallaties, petrochemische verwerking of chemische productie, zijn manometers gemaakt van roestvrij staal, dat uitstekende bescherming biedt tegen schokken, trillingen en temperatuurextremen.

Andere zaken die worden gebruikt om een manometer te beschermen tegen gevaarlijke media zijn verschillende vormen van afdichtingen, zoals een membraandichting die op elk type manometer kan worden gemonteerd. Fabrikanten bieden ook aangepaste afdichtingsmaterialen zoals Tantalum en PTFE.

Verbindingen

Bij de keuze van de aansluiting is het belangrijk rekening te houden met de procesdruk, de grootte en het gewicht van de meter, de ruimte en de lekdichtheid. Manometers hebben ofwel een nationale pijpdraad (NPT) of een G-type aansluiting. Of een aansluiting NPT of G is, wordt meestal bepaald door de geografische locatie van de manometer. In de Verenigde Staten of Canada is de aansluiting gewoonlijk NPT, een standaard schroefdraadtype voor het American National Standards Institute (ANSI) en de ASME.

Mannelijke NPT-verbindingen (buitendraad) zijn conisch, waarbij de draaddiameter van de punt naar de mof afneemt, omdat conische schroefdraad een betere afdichting vormt.

G-verbindingen komen voor in Europa, Azië en Latijns-Amerika en kunnen overal ter wereld worden aangetroffen, behalve in Canada en de Verenigde Staten. De schroefdraad is recht volgens het patroon van de British Standard Pipe Parallel (BSPP) connector, die wordt gekenmerkt door de letter "G". Het parallelle schroefdraadontwerp van G-connectoren maakt regelmatige installatie en verwijdering van meters mogelijk zonder de schroefdraad te beschadigen, maar er is een afdichtingsring nodig om de verbinding af te dichten.

Naast de NPT- en BSPP-verbindingstypen zijn er nog andere typen: Deutsches Institut für Normung (DIN), Japanese Industrial Standard (JIS) en SAE (society of Automotive Engineers).