Feinmessmanometer

MRF-20 160, Feinmessmanometer mit Rohrfedermessglied in Industrieausführung

1. Die Geschichte

Das Prinzip der Druckmessung mit Hilfe einer Rohrfeder wurde 1845 von dem deutschen Ingenieur Rudolf Eduard Schinz zufällig entdeckt. Er versuchte deformierte Rohre durch innere Druckbeaufschlagung zu richten. Er erkannte, dass die mit Druck beaufschlagten Rohre immer wieder die gleiche Formänderung zeigten.

Auf Grund der erstaunlichen Wiederholgenauigkeit dieses Effektes, konstruierte er das erste Rohrfeder- Manometer, dabei hatte die Rohrfeder einen elliptischen Rohrquerschnitt. Seine ersten Manometer kamen zur Dampfdruckmessung für Lokomotiven zum Einsatz. Der Pariser Instrumentenmacher Eugène Bourdon patentierte das Messprinzip 1848. Die Rohrfeder wird auch heute noch in Fachkreisen als Bourdon-Rohrfeder bezeichnet.

2. Der Aufbau und die Wirkungsweise

Feinmess-Manometer besitzen als Messglied eine Rohrfeder. Diese ist abhängig vom zu messenden Druckbereich.  Es können Kreis- oder Schraubenform hergestellt werden. Rohrfedern besitzen immer einen oval Querschnitt, dieser darf keine kreisrunde Form haben, sonst tritt der gewünschte Effekt nicht auf. Der Druckmessbereich wird bestimmt durch den Rohrquerschnitt, die Rohrwandstärke und die Geometrie des Querschnittes und das verwendete Material.

Wenn im Inneren der Rohrfeder der Druck größer wird als an der Außenseite, so ist das Material bestrebt den ovalen Querschnitt in Richtung kreisrunder Form zu ändern. Dabei biegt sich die Rohrfeder etwas auf und deren freies Ende führt eine lineare Bewegung aus. Je nach Rohrfeder und Messbereich liegt der sogenannt Federweg zwischen 2 und 6 mm. Dieser Federweg wird über die Zugstange an ein Zeigerwerk übertragen.

Dieses wandelt die lineare Bewegung in eine Drehbewegung um und wird über den Ausschlag des Messgerätezeigers auf dem Zifferblatt zur Anzeige gebracht.

Konstruktiv bedingt und auch gewünscht, wird immer der relative Überdruck im Inneren der Rohrfeder gegenüber dem außen anliegenden Druck gemessen. Somit ist dieses Messprinzip physikalisch betrachtet immer eine Differenzdruckmessung zwischen diesen beiden Drücken.

3. Technische Besonderheiten

Rohrfedern verwenden wir für die Anzeigebereiche zwischen 0…0,6 und bis 1.600 bar. Für Druck bis 60 bar kommen Rohrfedern in Kreisform mit einem Winkel von ca. 245° zum Einsatz und darüber hinaus in Schraubenform, mit 2 ½ Windungen. In den unteren Anzeigebereichen haben unsere Rohrfedern ein olivenförmiges Profil, darüber hinaus eine einfache Abflachung. Wir verwenden nur hochwertige und langzeitstabile Materialien, die für Feinmess-Messglieder gut geeignet sind, wie CuSN 8, CrNi-Stähle, CuBe 2 oder Ni-Span-C. Die Rohrfedern werden abhängig von deren Material und Anzeigebereich mit den Federstutzen (an den sich das Anschlussgewinde im unteren Teil befindet) stoffschlüssig verbunden. Als technologische Verfahren kommen Weichlöten mit bleifreiem Lot, Hartlöten mit Silberlot und WiG-Schweißen zum Einsatz.

Zeigerwerke für Feinmess-Manometer verwenden wir in unterschiedlichen Übersetzungs- verhältnissen, je nach dem Federweg, den die Rohrfedern bezogen auf den Anzeigebereich haben. Es handelt sich um hochpräzise feinmechanische Bauteile, die eine Reihe von Anforderungen zu erfüllen haben. Sie müssen unter anderem robust, verschleiß- und reibungsarm sein, dazu auch lageunabhängig arbeitend können. Um dies zu gewährleisten verwenden wir in unserer Fertigung nur Zeigerwerke aus Kupferlegierungen oder CrNi-Stählen. Die Lagersitze der Segmentwellen und der Zeigerachsen bestehen aus Neusilber und/oder Messing oder aus CrNi-Stahl und sind in einer hervorragenden Oberflächengüte gefertigt und noch zusätzlich rolliert. Dadurch wird eine seidenweicher Lauf des Zeigers gewährleitet, der Verschleiß reduziert und somit die Lebensdauer des Gerätes erhöht. Bei hochgenauen Feinmessmanometern werden Lagersteine, wie in der Uhrenindustrie verwendet.

Gehäuse schützen alle Innenteile des Manometers vor mechanischer Einwirkung und Verschmutzung. Diese sind je nach Manometertyp aus Kunststoff, Stahl oder CrNi-Stahl gefertigt. An Druckmessstellen mit Vibrationen in der Anlage oder größeren Pulsationen durch das Messmedium, sollte das Gehäuse mit Flüssigkeit gefüllt werden. Dadurch wird ein Aufschwingen der Rohrfeder verhindert. Die Anzeige des Zeigers stabilisiert das Zeigerwerk und schützt vor Verschleiß. Als Füllflüssigkeiten kommen bei Feinmess-Manometer Glyzerin zum Einsatz.

4. Anwendung

Feinmess-Manometer sind die Präzisen unter den anzeigenden Druckmessgeräten. Sie sind hoch genau und sehr langzeitstabil. Diese werden zur Überprüfung der Genauigkeit von anderen Manometern verwendet, oder wenn Drücke sehr genau gemessen werden müssen. Sie sind geeignet für alle gasförmigen und dünnflüssigen Druckmedien, die das Material vom Druckmesssystem nicht angreifen und nicht kristallisieren oder hochviskos sind.

Anzeigebereiche: -1…0 und 0…0,6 bis 0…1.600 bar

Nenngrößen: 100; 160; 250

Genauigkeitsklassen: 0,1; 0,25; 0,6

5. Einsatzbereiche

Messmittelkontrolle, Qualitätssicherung, Laborbereich, Druckproben usw.

6. Grenzen der Anwendung

Feinmess-Manometer sind nicht geeignet für Druckmedien, die das Material vom Druckmesssystem angreifen und kristallisieren oder hochviskos sind. Ohne eine Flüssigkeitsdämpfung im Gehäuse sind sie sehr empfindlich gegenüber Vibrationen und dynamischen Belastungen. Sie sind nur in einem sehr begrenzten Maße überdrucksicher. Messbereiche unter 0,6 bar sind nicht möglich. Der Anbau von Zusatzeinrichtungen ist nur bedingt möglich.

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