Lösungen nach Maß. Seit 1968. DRUCKMITTLER - SENSIBLE VERMITTLER DRUCKMESSUNGEN OPTIMAL LÖSEN Funktion Bauformen Anwendungen
SENSIBLE VERMITTLER
INHALT INHALT Intro Über LABOM 4 Einleitung 5 Lösungen nach Maß Sonderanfertigungen 6 Beispiele kundenspezifischer Lösungen 7 LABtec-Faserlasertechnologie 7 Hygienische Anwendungen 8 / 9 Druckmittler Funktionsprinzip 10 / 11 Bauformen 12 / 13 Passend auslegen 14 Flüssig übermitteln 15 Druckmittler-Membranen Konturen 16 / 17 Materialien 18 / 19 Prozessanschlüsse 20 / 21 Zubehör 22 / 23 Anhang ab 24 LABOM-Systembaukasten 24 / 25 Füllflüssigkeiten 26 Umrechnungstabelle für Druckeinheiten 27 Klemmverbindungen 28 Rohrnormen 28 / 29 Dichtwerkstoffe Beständigkeiten 30 2 3
QUALITÄT ERFAHRUNG UND KN DIE EXPERTEN IN DER MESSTECHNIK LABOM gehört seit über 40 Jahren zu den Qualitätsführern im Bereich industrieller Messtechnik. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Hude bei Bremen ist spezialisiert auf die Messung und Überwachung von Druck und Temperatur sowie abzuleitender Größen wie Füllstand und Durchfluss. Neben einer breiten Palette von Standardprodukten werden auch maßgeschneiderte Kundenlösungen realisiert. LABOM-Produkte werden weltweit eingesetzt, vorwiegend in den Bereichen Food / Pharma / Biotechnik, Chemie, Petrochemie, Energie, Umweltschutz und Seeschifffahrt. Derzeit werden rund 160 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt und Niederlassungen sowie Vertretungen in mehr als 40 Ländern unterhalten. Produkte von LABOM sind Made in Germany. Im eigenen Werk wird der allergrößte Teil der Produktpalette direkt vor Ort hergestellt. Hohe Fertigungstiefe, kurze Wege und clevere Lagerhaltung ermöglichen hohe Qualität, große Variantenvielfalt und kurze Lieferzeiten. Druckmessumformer Widerstandsthermometer Druckmittler
OW-HOW FOKUS: DRUCKMITTLER Egal, ob der Messstoff problematisch ist, besondere hygienische Anforderungen bestehen, Vibrationen und Erschütterungen auftreten oder bei hohen Temperaturen gemessen wird wenn eine Messaufgabe außergewöhnliche Anforderungen stellt, dann haben Druckmittler ihren großen Auftritt. Auf den folgenden Seiten erklären wir, was genau Druckmittler sind, wie unterschiedlich sie aussehen, welche Komponenten besonders relevant sind und gehen dann zu den konkreten Einsatzfeldern über. Im Anhang haben wir als Hilfsmittel einige nützliche Tabellen für die Fachleute zusammengestellt. Verschiedene Bauformen Druckmittlerfüllung Rohrdruckmittler 4 5
LÖSUNGEN NACH MASS DER SONDERFALL IST DIE REGEL Im engen Austausch mit unseren Kunden entstehen Tag für Tag innovative Lösungen für konkrete Projekte. Häufig kommen Technologien, die auf diesem Wege entwickelt werden, später unseren Serienprodukten zugute. BEISPIELE FÜR SONDERANFERTIGUNGEN Druckmittler komplett aus Titan Flanschdruckmittler mit gummierter Membran zum Einsatz für stark abrasive Medien Rohrdruckmittler geeignet zur Hochdruckreinigung mit bis zu 1000 bar Sonderdruckmittler für Wasserstoffanwendungen bis 1500 bar Kombibargeräte mit kundenindividuellem Prozessanschluss und Füllflüssigkeit Individuelle Fertigung Sorgfalt im Detail
ANSPRUCHSVOLLE EINSATZBEREICHE HYGIENISCHE ANWENDUNGEN LABOMs besondere Kompetenz in diesem Umfeld spiegeln erfolgreiche kundenspezifische Lösungen für anspruchsvolle Einsatzbereiche in hygienischen und aseptischen Anwendungen wider: Totraumfreie Konstruktionen, hygienegerechte Oberflächen sowie eine große Vielfalt an aspetischen Anschlüssen stehen zur Verfügung. LABOM setzt hierzu auf clevere Technik zum Beispiel auf extrem volumenreduzierte Druckkammern, die den Temperaturfehler um ein Vielfaches reduzieren. ABRASIVE MEDIEN Für den Einsatz in stark abrasiven Medien hat LABOM Einschraubdruckmittler mit gummierter Membran entwickelt. Die Gummierung sorgt für eine längere Lebensdauer der Membran bei Druckmessungen in Bereichen, in denen Feststoffe im Medium vorkommen können, also z. B. im Bergbau oder bei der Messung von Schlamm oder Flugasche. AGGRESSIVE MEDIEN Für den Einsatz in der Wehrtechnik hat LABOM besonders robuste Druckmittler komplett aus Titan entwickelt, die auch zur Messung von stark oxidierend wirkenden oder chloridreichen Lösungen und Suspensionen eingesetzt werden. SINGLE-USE-SYSTEME Bei vielen anderen Messaufgaben liegt die Herausforderung weniger in extremen Umgebungsbedingungen und Messwerten, sondern eher im Detail. So kommen in der Pharmaindustrie neben Prozessbehältern aus Edelstahl inzwischen auch sogenannte Disposable systems zum Einsatz. In diesen Wegwerf- Anlagen wird der Prozessdruck von flexiblen Kunststofftüten erfasst, in denen das Medium hergestellt wird. Für diese anspruchsvolle Herausforderung hat LABOM einen Flachdruckmittler mit spezieller Membrangeometrie entwickelt. PATENTIERTE VERFAHREN Um besondere Lösungen zu realisieren, entwickelt LABOM auch neue Herstellungsverfahren. Wie z. B. die patentierte Faserlasertechnologie LABtec. Der Vorteil von LABtec liegt in einer vollflächigen Membran-Kontaktierung mit Sondermaterial ohne Mischschmelze oder zusätzliche Lötverbindungen. Dadurch ergibt sich eine hohe Temperaturfestigkeit und Beständigkeit der Werkstoffeigenschaften (gegen Korrosion, Säuren usw.) der Sondermaterialien. DAS VERFAHREN LABTEC Vollflächig verschweißte Membran Sehr gute Oberflächenstruktur (Hygiene) Erfüllt hohe Hygieneanforderungen Hohe Temperaturfestigkeit Keine Veränderung der Werkstoffeigenschaften Patentierte Technologie 6 7
SICHERHEIT FÜR IHRE ANWEND HYGIENISCHE UND ASEPTISCHE ANWENDUNGEN Druckmessgeräte und Druckmittler für hygienische Anwendungen müssen den Regeln des Hygienic Design entsprechen. Die Konstruktion sowie die Oberflächenqualität der Werkstoffe muss eine Kontaminationsgefahr ausschließen und eine einwandfreie Reinigbarkeit im Rahmen von CIP / SIP-Prozessen gewährleisten. Alle hygienischen Druckmittler von LABOM sind nach den einschlägigen Hygienestandards der FDA (Food and Drug Administration) oder der EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) konstruiert und hergestellt. Neben Standardlösungen nach Norm realisiert LABOM auch Herstellerspezifikationen und individuelle Kundenlösungen. Entsprechend der Grundsätze des Hygienic Designs garantiert das Unternehmen dabei eine gute Reinigbarkeit, hohe Zuverlässigkeit und keinerlei Beeinflussung des Produktes. HYGIENIC DESIGN ERFORDERT Gute Reinigbarkeit der Komponenten Ausschluss von Kontaminationen des Produktes Gewährleistung, dass Keime weder eindringen noch sich vermehren können Vermeidung sensorischer Veränderungen des Produktes Diese hohe hygienische Qualität erreicht LABOM durch die Vermeidung von konstruktiven Toträumen, Spalten und Kanten, die Auswahl geeigneter Materialien sowie die Schaffung fehlerfreier Oberflächen mit geringer Rauheit. In Bezug auf die konstruktive Gestaltung sind außerdem eine bündige Ankopplung von Komponenten und eine selbstentleerende Konstruktion erforderlich bzw. hilfreich. Auf Kundenwunsch kann durch Elektropolieren in der LABOM-eigenen Elektropolieranlage eine noch höhere Oberflächengüte erzielt werden. Auch andere Branchen können von diesen speziellen Bauformen profitieren. Eine Spalt- und Totraumfreiheit ist z. B. auch in der Lackindustrie gefordert, um die Reinigungszyklen zwischen Farbwechseln zu minimieren. Verwendung ungiftiger und nachweislich geeigneter Materialien Sicherstellung der Beständigkeit aller verwendeten Materialien sowohl im Betrieb als auch bei der Reinigung
UNGEN HYGIENISCHE ANSCHLÜSSE Eine Reihe von LABOM-Druckmittlern wurde durch die European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) als geeignet für SIP- und CIP-Anwendungen zertifiziert. Die Zertifizierung umfasst die Ausführungen nach DIN 11864 als Flansch-, Clamp- oder Schraubanschluss, Varivent, NEUMO Biocontrol sowie die Reihe LABOM Hygienic Tubus. Darüber hinaus stehen für Anwendungen mit weniger strengen Anforderungen eine Vielzahl von weiteren Clamp-Anschlüssen oder Lösungen mit Überwurfmutter zur Verfügung. ÜBERTRAGUNGS-FLÜSSIGKEITEN Als spezialisierter Hersteller von Druckmittlern für hygienische und aseptische Prozesse verwendet LABOM standardmäßig eine Druckübertragungsflüssigkeit, die den international anerkannten Hygienestandards der FDA (Food and Drug Administration) entspricht. Für Sonderanwendungen stehen weitere hygienekonforme Druckübertragungsflüssigkeiten zur Verfügung, darunter medizinisches Weiß-Öl, VE-Wasser sowie ein Wasser-Glyzerin-Gemisch. ZERTIFIZIERUNGSTYPEN DER EHEDG Die jeweiligen Anlagenteile werden in die Klassen I und II unterteilt, wobei sich Klasse I auf Ausrüstungen bezieht, die in eingebautem Zustand gereinigt werden können (CIP-Reinigung), während Klasse II für Anlagenteile gilt, die lediglich in demontiertem Zustand reinigbar sind. Weiterhin können Teile, die in aseptischen Anwendungen eingesetzt werden, nach dem Typ EL Aseptic zertifiziert werden und der Zertifikatstyp ED bezieht sich auf Ausrüstungsteile, die speziell zur Trockenreinigung vorgesehen sind. EL Klasse I EL Klasse II EL Aseptic Klasse I EL Aseptic Klasse II ED Gilt für Anlagenteile, die im eingebauten Zustand gereinigt werden können (CIP= Cleaning in place). Gilt für Anlagenteile, die nur nach Demontage gereinigt werden können. Gilt für Anlagenteile, die im eingebauten Zustand gereinigt werden können (CIP= Cleaning in place), sterilisiert werden können (SIP = Sterilization in place) und Bakteriendichtigkeit nachweisen können. Anlagenteile für geschlossene Prozesse, welche für die Reinigung zerlegt werden, mit Dampf sterilisierbar und durchdringungsfest sind. Gilt für Anlagenteile, die für trocken ablaufende Prozessen eingesetzt und die trocken gereinigt werden. Hierfür müssen alle Anforderungen der EHEDG Dokumente 8, 22 und 26 erfüllt werden. 8 9
DRUCKMITTLER EINSATZ UND FUNKTION Viele Druckmessaufgaben lassen sich erst mit Hilfe eines Druckmittlers lösen. Ihr Einsatz steigert die Leistung von Prozessen und Anlagen und trägt außerdem zu einer erhöhten Lebensdauer der Messanordnung bei reduziertem Montage- und Wartungsaufwand bei. Die Druckmittler von LABOM sind auf die eigenen Druckmessgeräte abgestimmt, aber auch mit Messgeräten anderer Hersteller kombinierbar.
DAS FUNKTIONSPRINZIP Druckmittler sind Trennvorlagen für Druckmessgeräte, die verhindern, dass die Substanz, deren Druck gemessen werden soll, in das Messsystem gelangt. Dadurch schützen sie die Messgeräte vor aggressiven, hochviskosen oder erstarrenden Messstoffen sowie hohen Messstofftemperaturen, ermöglichen hygienische Prozessanbindungen, dämpfen Messdruckschwankungen und Druckspitzen. Sie schaffen ferner Abhilfe bei einer ungünstigen Lage der Druckmessstelle und ermöglichen den Einsatz der Druckmessgeräte in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone O sowie eine totraumfreie Messstellenanordnung. Die Bauform von Druckmittlern kann stark variieren, je nachdem, welche Messaufgabe sie unterstützen. Drei Grundkomponenten lassen sich jedoch an jedem Druckmittler identifizieren. Besonders wesentlich für die schützende Funktion des Geräts ist die Mem bran, eine dünne Folie, die das Messgerät vom Medium im Prozessbehälter oder -rohr abschirmt, ohne die Druckübertragung zu behindern. Eingespannt ist die Membran in den Druckmittlergrundkörper, der daher auch als Membrankörper bezeichnet wird. Dieser muss über einen passenden Prozessanschluss verfügen, damit er in das zu messende System integriert werden kann. Um den an der Membran anliegenden Prozessdruck auf das Messelement zu übertragen, wird eine Druckübertragungsflüssigkeit (Druckmittlerflüssigkeit) benutzt. Messgerät Messelement Fernleitung Druckmittlerflüssigkeit Druckmittlergrundkörper Membranbett Membran AUFGABEN DES DRUCKMITTLERS Schutz des Messgerätes vor aggressiven, korrosiven, abrasiven, viskosen oder erstarrenden Medien Schutz des Messgerätes vor extremen Prozesstemperaturen oder Temperaturschwankungen Schutz des Messgerätes vor starken Vibrationen sowie Druckspitzen und -pulsationen (mittels zusätzlicher Fernleitung) Schutz des Mediums vor Verunreinigungen, durch Vermeidung von Toträumen, Spalten und Ecken Räumliche Trennung von Messstelle und Messgerät durch Fernleitungen 10 11
BAUFORMEN IM DETAIL Die vielfältigen Einsatzgebiete für Druckmittler erfordern ebenso vielfältige Antworten. LABOM hat deshalb mehr als 60 Bauformen standardmäßig im Programm. Grundsätzlich unterschieden werden kann dabei zwischen Rohr- und Flachdruckmittlern, die beide unterschiedliche Anforderungsprofile erfüllen. BESONDERE STÄRKEN ROHRDRUCKMITTLER Gut zu reinigen und selbstentleerend. Deshalb besonders geeignet für totraumfreie Anwendungen, häufige Messstoffwechsel und viskose Medien. Bei Rohrdruckmittlern wird eine zylinderförmige Membran in ein Rohrstück eingeschweißt. So lassen sich jegliche Turbulenzen, Fließbehinderungen, Toträume und andere hygienische Risiken vermeiden. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass der Temperaturfehler unter Umständen größer ist als bei Flachdruckmittlern. Rohrdruckmittler werden mit allen gängigen Rohranschlüssen angeboten. ROHRDRUCKMITTLER FÜR ALLGEMEINE ANWENDUNGEN Flanschverbindung Aseptikausführung Clamp-Anschluss
BESONDERE STÄRKEN Anwendungen mit hoher Genauigkeit bzw. kleinen Drücken, da die ebene Membranform über gute Federeigenschaften verfügt. FLACHDRUCKMITTLER Große Vielfalt bei den Montageoptionen. Kann leicht ausgebaut und damit gereinigt oder kalibriert werden. Bei Flachdruckmittlern liegt die Membran in einer Ebene und ist üblicherweise kreisförmig. Dies ermöglicht gute Federeigenschaften der Membran und damit eine geringe Empfindlichkeit des Druckmittlers gegenüber Temperaturschwankungen. Zudem ist die Herstellung vergleichsweise einfach. Flachdruckmittler sind in einer Vielzahl von Anschlussvarianten erhältlich. FLACHDRUCKMITTLER FÜR ALLGEMEINE ANWENDUNGEN HYGIENIC Tubus Flanschdruckmittler Zellenbauart Einschraubgewinde 12 13
DIE KÜR: KONZEPTION EINES DRUCKMITTLERSYSTEMS Die Qualität eines Messsystems aus Druckmessgerät und Druckmittler wird durch das Zusammenspiel verschiedener Parameter beeinflusst. Neben Form und Material der Membranen und der Bauform des Druckmittlers sind auch Art und Menge der Füllflüssigkeit und der Einsatztemperaturbereich von Bedeutung. Mit einer Software, die den gegenseitigen Einfluss der Parameter berechnet, unterstützt LABOM seine Kunden bei der Auswahl der richtigen Konfiguration aus seinem modular abgestimmten Systembaukasten. Darüber hinaus realisiert das Unternehmen Neuentwicklungen für die Anforderungen konkreter Kundenapplikationen. LABOM verfügt über jahrzehntelanges Know-how bei der Konstruktion und Auslegung von druckmittlerbasierten Systemen. Durch die Fertigung im eigenen Haus können vielfältige Anpassungen an die konkrete Messaufgabe auch bei kleinen Stückzahlen vorgenommen werden. RAHMENBEDINGUNGEN Prozesstemperatur Umgebungstemperatur Schon durch geringfügige Änderungen wie den Austausch der Druckübertragungsflüssigkeit lassen sich große Effekte erzielen. Weiteres Potenzial bieten Veränderungen in der Membranstärke oder beim Material insbesondere bei kleinen Druckmittlern mit Membrandurchmessern von z. B. 20 mm in Verbindung mit sehr kleinen Messbereichen (0 250 mbar). Je nach Messaufgabe lässt sich so ein optimaler Kompromiss aus Messgenauigkeit, Temperaturfehler, Wirtschaftlichkeit und Beständigkeit erreichen. Prozessmedium Vorhandener Bauraum Eingesetztes Messgerät PASSEND AUSLEGEN WIR KONZIPIEREN Membrankontur, -material und -stärke Art und Menge der verwendeten Druckübertragungsflüssigkeit Zusätzliche Beschichtungen Schweißverfahren und -parameter Verwendung von Zusatzelementen wie Temperaturentkoppler oder Fernleitungen
FLÜSSIG ÜBERMITTELN DRUCKÜBERTRAGUNGSFLÜSSIGKEITEN Die Auswahl der Druckübertragungsflüssigkeit hat einen großen Einfluss auf die Gesamtfunktion des Druckmittlers vor allem auf eventuelle Temperaturfehler des Druckmittlers. Insbesondere im Bereich der Pharmaund Lebensmittelindustrie setzt LABOM ausschließlich die dafür zugelassenen Flüssigkeiten ein. Bei Bedarf realisiert LABOM kundenindividuelle Lösungen. So hat das Unternehmen zum Beispiel für einen Hersteller von Lackieranlagen eine spezielle Druckmittlersystemfüllung entwickelt, die absolut silikonfrei ist und jegliche Lackbenetzungsstörungen zweifelsfrei ausschließt und gleichzeitig einem breiten Temperaturspektrum standhält. FLÜSSIGKEITEN DETAILLIERT Im Anhang finden Sie eine detaillierte Tabelle diverser relevanter Druckübertragungsflüssigkeiten. siehe Seite 26 14 15
KURZÜBERBLICK KONTUREN SINUS Universelle Kontur und Material für alle Standardanwendungen KOMPENSATION Bei besonderen Anforderungen an die Beständigkeit und Genauigkeit im Zusammenhang mit Sondermaterialien MEMBRAN KONTUREN LTC Geringste Temperaturempfindlichkeit bei Verwendung von Edelstahlmembranen TEMPERATUR KOMPENSIEREN Druckmittler kommen in sehr unterschiedlichen Temperaturbereichen zum Einsatz. Ein entscheidender Faktor für exakte Messergebnisse ist daher die Kompensation des Temperaturfehlers. Um für jeden Anwendungsbereich eine optimale Temperaturkompensation zu erreichen, bietet LABOM in Abhängigkeit von der Prozessanforderung drei unterschiedliche Membrantypen an: Neben der Sinusmembran stehen dabei auch die Kompensationsmembran und die LTC-Membran zur Auswahl, die beide auf einem LABOM- Patent beruhen.
SINUSMEMBRAN Die Standardmembrankontur weist mehrere sinusförmige Wellen auf. Diese universelle Kontur kann bei allen Membranmaterialien, -stärken und -durchmessern eingesetzt werden. Sie ist gut als Träger für zusätzliche Beschichtungen geeignet und kann auch aus diversen Sondermaterialien wie z. B. Monel, Nickel oder Duplexstahl hergestellt werden. Die Sinusform ermöglicht einen geringen Temperaturfehler bei geringem Herstellungsaufwand. KOMPENSATIONSMEMBRAN Für einige Medien sind Membranen aus Sondermaterial wie Hastelloy oder Tantal erforderlich, um die notwendige Beständigkeit gegen das Medium zu erreichen. Druckmittler mit Sinusmembran würden jedoch aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Hastelloy oder Tantal und dem Edelstahl des Grundkörpers einen hohen Temperaturfehler aufweisen. Die patentierte Kontur der Kompensationsmembran vermeidet diesen Nachteil. Der Temperaturfehler wird gegenüber einer Edelstahlmembran mit Sinuskontur sogar um 50 % verringert. Dazu werden die Eigenschaften des Druckmittlers so aufeinander abgestimmt, dass eine temperaturbedingte Volumenzunahme der Flüssigkeit durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Materialien kompensiert wird. LABOM setzt seine Kompensationsmembran standardmäßig bei Flansch-, Tubus- und Zellendruckmittlern mit Hastelloy- und Tantalmembranen ein. LTC-MEMBRAN Um auch für Edelstahlmembranen eine Version mit geringster Temperaturempfindlichkeit anbieten zu können, wurde die LTC-Membran (Low Temperature Coefficient) entwickelt. Aufgrund eines speziellen Fertigungsverfahrens hat sie zwei stabile Positionen: die obere und die untere Nulllage. Zwischen diesen Nulllagen kann die Membran praktisch rückwirkungsfrei ausgelenkt werden. Die LTC-Membran reduziert den Temperaturfehler um bis zu 70 % gegenüber einer Edelstahlmembran mit Sinuskontur. Sie ist sehr unempfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen und bietet zusätzlich die Möglichkeit, sehr dicke Membranen (bis 200 µm) einzusetzen. Die LTC-Membran kann mit allen Druckmittlern mit flacher Edelstahlmembran kombiniert werden. 16 17
MEMBRANE DIE MATERIALIEN PURES METALL Abhängig vom Messmedium kommen verschiedene Membranmaterialien zum Einsatz. Wenn keine besonderen Anforderungen vorliegen, wird Edelstahl 316L verwendet. Abhängig von der erforderlichen Beständigkeit kann eine Reihe weiterer Materialien gewählt werden. EDELSTAHL 316L Edelstahl 316L (1.4404 / 1.4435) zeichnet sich durch eine allgemein gute Beständigkeit und Medienverträglichkeit aus. Dass er sogar gegen schwache Säuren und Laugen beständig ist, macht ihn zum Standardmaterial der pharmazeutischen Industrie. DUPLEXSTAHL Duplexstahl (1.4462) verfügt über eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in chlorhaltigen Medien sowie gegen Lochfraß. Er ist gut einsetzbar in der chemischen und petrochemischen Industrie und besonders beständig gegen Meerwasser. TANTAL Tantal ist der metallische Werkstoff mit der höchsten allgemeinen Korrosionsbeständigkeit. Tantal ist mit wenigen Ausnahmen in allen reinen Säuren voll beständig. TITAN Die gute Korrosionsbeständigkeit von Titan beruht auf der Bildung einer dichten und stabilen Schutzschicht aus Titandioxid. Titan eignet sich besonders für stark oxidierend wirkende und chloridreiche Lösungen und Suspensionen. Im Gegensatz zu fast allen gängigen metallischen Werkstoffen ist Titan auch in chlorgesättigten Lösungen beständig. HASTELLOY Die Nickelbasislegierung Hastelloy ist sehr widerstandsfähig gegen Spalt-, Loch- und Spannungsrisskorrosion sowie beständig gegen Chloride, mittelkonzentrierte Schwefelsäure, Essigsäure und Phosphorsäure. MONEL Monel ist eine Nickel-Kupfer-Legierung mit guter Beständigkeit gegen starke Alkalien, die meisten Salzlösungen, Meerwasser sowie gegen verdünnte und mittelkonzentrierte anorganische Säuren. NICKEL Nickel eignet sich gut für die Anwendung in starken Laugen wie Natronoder Kalilauge. Edelstahl in hoher Güte
BESCHICHTET Beschichtungen auf einer Edelstahlmembran bieten Eigenschaften, die mit einer homogenen Membran nicht erreicht werden können. Im Folgenden sind die wichtigsten Beschichtungen beschrieben. GOLD Gold zeigt als Edelmetall eine sehr geringe Reaktionsneigung. Es ist besonders geeignet für Wasserstoffanwendungen, da eine Goldbeschichtung als Diffusionsbarriere wirkt. PFA Dieser Kunststoff wird aufgrund seiner guten Antihaftwirkung bei adhäsiven Medien eingesetzt. Er ist außerdem beständig gegen nahezu alle Chemikalien und für einen Temperaturbereich von - 40 C... +260 C geeignet. PTFE Neben einer exzellenten Antihaftwirkung zeichnet sich dieser Kunststoff durch eine sehr gute Beständigkeit gegen starke Laugen und Säuren aus. Es sind Sonderausführungen für Vakuumanwendungen bis 200 C erhältlich, im Überdruckbereich ist PTFE von - 20 C...+260 C einsetzbar. GUMMIERUNG Eine Gummierung schützt die Membran vor scharfkantigen Objekten und wird deshalb u. a. in der Zementindustrie eingesetzt. ECTFE (HALAR) Halar ist ein thermoplastischer Kunststoff, der höchste Widerstandskraft gegen die meisten bekannten (auch aggressiven) Chemikalien sowie Lösungsmittel aufweist und darüber hinaus porenfreie Schichten bildet. Die Schichtstärke liegt in der Regel bei etwa 200 µm 300 µm. Sinusmembran Kompensationsmembran mit Sondermaterial 18 19
BINDUNGEN FÜR ALLE FÄLLE Durch die Vielzahl der Anwendungsfälle existiert auch eine große Vielfalt an Prozessanschlussvarianten. Für den Tankbzw. Behältereinbau kommen zur Befestigung des Druckmittlers üblicherweise Einschweißmuffen und -flansche zum Einsatz. Generell können die Verbindungsarten Flansch, Clamp und Gewinde unterschieden werden. Die überwiegende Zahl von Druckmittlern wird jedoch in Rohrleitungen verbaut. Dabei sind die unterschiedlichen Rohrnormen zu beachten. FLANSCHVERBINDUNGEN Flanschverbindungen stellen eine robuste aber lösbare Verbindung dar, die auch für hohe Prozessdrücke geeignet ist. Für Großchemie, Petrochemie und vergleichbare Branchen ist dies der Standardprozessanschluss. Für hygienische Anwendungen stehen u. a. genormte Flanschverbindungen zur Verfügung (DIN 11864-2). Üblicherweise kommen für diese Anwendungen jedoch Klemm- oder Schraubverbindungen zum Einsatz. KLEMMVERBINDUNGEN Klemmverbindungen kommen fast ausschließlich in hygienischen Prozessen zum Einsatz. Aus dem Wunsch nach leicht demontierbaren Verbindungen zur Reinigung entstanden die verschiedenen Klemmverbindungen. Da selbst heute in SIP- oder CIP-gereinigten Anlagen teilweise turnusmäßig die medienberührten Dichtungen gewechselt werden, ist diese Forderung immer noch aktuell. Für höchste hygienische Ansprüche stehen Klemmverbindungen mit metallischer Zentrierung und Anschlag sowie mit einer praktisch totraumfreien Dichtung zur Verfügung (DIN 11864-3). (Siehe auch Anhang auf Seite 28)
SCHRAUBVERBINDUNGEN Weit verbreitet sind Gewindeverbindungen mit Überwurfmutter wie z. B. nach DIN 11851. Diese Verbindung ist auch als Milchrohranschluss bekannt. Nachteilig ist der schlecht zu reinigende Spalt zwischen Prozessraum und Dichtung. Für aseptische Anwendungen stehen daher Schraubverbindungen nach DIN 11864-1 zur Verfügung. Einschraublösungen für hygienische Anwendungen, z. B. für Tankmessungen, kombinieren häufig ein Normgewinde mit einer prozessnahen Dichtung. Eine weitere Bauform kombiniert einen Ansatzstutzen mit einer Überwurfmutter. Dies verhindert, dass der O-Ring beim Einschrauben verdreht wird. Ein verbreitetes Beispiel dieser Bauform ist der sogenannte Ingoldstutzen. MONTAGE UND POSITION Für die Montage bei Vakuumanwendungen ist zu empfehlen, dass das Druckmessgerät nach Möglichkeit auf gleicher Höhe, besser unterhalb der Druckmittler montiert wird, um ein Abreißen der Flüssigkeitssäule bei größeren Höhenunterschieden zu vermeiden. Bei einer reinen Überdruckmessung kann das Druckmessgerät auch oberhalb der Messstelle montiert werden. 20 21
ZUBEHÖR FÜR ALLE FÄLLE
FERNLEITUNG Eine Fernleitung dient der Entkopplung des Druckmittlers vom Messgerät, z. B. wenn an der Messstelle nicht genügend Platz für das Messgerät ist. Darüber hinaus schützt eine Fernleitung das Messgerät vor Vibrationen oder hohen Temperaturen. Zu bedenken ist jedoch, dass eine Fernleitung je nach Durchmesser und Länge die Ansprechzeit des Messgerätes verlängert. TEMPERATURENTKOPPLER Ein Temperaturentkoppler zwischen Druckmittler und Messgerät schützt das Messgerät vor hohen Prozesstemperaturen. SPÜLRINGE Spülringe werden zwischen Prozessflansch und Druckmittler montiert. Durch die seitlichen Spülbohrungen lassen sich Stoffansammlungen vor der Membran wegspülen und der Druckraum kann entlüftet werden. DICHTELEMENTE Dichtelemente sind aufgrund der großen Abhängigkeit von verschiedenen Prozessparametern nicht standardmäßig im Lieferumfang enthalten. Die Dichtungen müssen unterschiedliche technische Eigenschaften aufweisen. Bei hygienischen Anwendungen sind zusätzliche Anforderungen zu erfüllen. 22 23
SYSTEM BAUKASTEN Druckmittler allein haben keine Funktion. Erst in Kombination mit einem Messgerät entsteht ein Druckmesssystem, das eine Messaufgabe erfüllen kann. Durch das LABOM-Baukastensystem lassen sich Druckmittler und Messgerät beliebig kombinieren. Je nach Anwendungsfall können noch weitere Elemente wie Temperaturentkoppler oder Fernleitungen hinzukommen. Die Module des Systembaukastens sind untereinander austauschbar. So können die Druckmittler exakt nach den Bedürfnissen der Kunden konfiguriert und angeboten werden. SPEZIELLE KOMBINATIONEN Für besondere Anwendungsfälle kann ein Druckmittler auch mit zwei Messgeräten versehen werden. Üblicherweise werden ein mechanisches und ein elektronisches Druckmessgerät kombiniert. An einer Messstelle steht dann eine Vor-Ort-Anzeige ohne Hilfsenergie sowie ein Messsignal zur Auswertung in der Leitwarte zur Verfügung. Für eine redundante Messung können aber auch zwei elektronische Geräte zum Einsatz kommen. Über entsprechende Adapter kann eine Vielzahl an Anordnungsvarianten realisiert werden.
DIE KOMPONENTEN ANHANG ROHR-DRUCKMITTLER Standardausführung Aseptikausführung Clamp-Anschluss MEMBRAN-DRUCKMITTLER Zellenbauart Flanschbauart Tubus-Druckmittler Einschraubgewinde KOPPELELEMENTE direkt verschweißt über Temperaturentkoppler über Fernleitung DRUCKMESSGERÄT DRUCKMESSUMFORMER mechanisches Druckmessgerät elektronisches Druckmessgerät Druckmessumformer mit Anzeige 24 25
DRUCKÜBERTRAGUNGSFLÜSSIGKEITEN Code Bezeichnung / Anwendung Typ t min [ C] t max [ C] Dichte [g / cm 3 ] kin. Viskosität @ 40 C [mm 2 / s] Tk [% / 10 K] Kompressibilität [% / 100 bar] FD1 silikonfreies Synthetiköl u.a. für Lebensmittelanwendungen Polyalphaolefin Öl -50 230 0,82 31 0,76 0,6 FV3H Vakuum- und Hochtemperaturöl hochraffiniertes Mineralöl -10 400 0,87 95 0,73 1 FC Halocarbonöl für Sauerstoffanwendungen halogenierte Kohlenstoffketten -30 190 1,92 56 0,9 0,73 FM50 Silikonöl M50 dickflüssiges Silikonöl -50 300 0,96 40 1,0 1,02 FM5 Tieftemperaturöl M5 dünnflüssiges Silikonöl -90 160 0,92 4 1,1 1,2 FW Medizinisches Weißöl (Alternative zu FD1) dünnflüssiges Paraffin (Parrafinum perliquidum) -10 170 0,85 43 0,76 0,6 FGW Glycerin / Wasser- Gemisch Glycerin / Wasser 70 / 30 % -30 110 1,18 8 0,57 0,29 FAW Alkohol / Wasser- Gemisch für Lackindustrie Isopropanol / Wasser 40 / 60 Vol% -20 75 0,95 1,9 0,52 0,81 FMH1 Metallflüssigkeit für hohe Temp. / und Drücke Eutektikum aus niedrigschmelzenden Metallen 0 350 6,44 1,4 0,126 0,02
UMRECHNUNGSTABELLE FÜR DRUCKEINHEITEN ANHANG Maßeinheiten SI- Einheiten Technische Einheiten mbar bar Pa kpa MPa mm WS mws kp/cm² atm Torr psi 1 mbar 1 10-³ 100 0,1 0,1 10,197 10,197 1,0197 0,98692 0,75006 14,504 1 bar 10³ 1 10 5 100 0,1 10,197. 10³ 10,197 1,0197 0,9869 750,06 14,504 SI-Einheiten 1 Pa 0,01 10-5 1 10³ 10-6 0,10197 0,10197 1 kpa 10 0,01 10³ 1 10-³ 0,10197. 10³ 0,10197 10,197. 10-6 10,197 9,8692. 10-6 9,8692 7,5006 0,14504 7,5006 0,14504 1 MPa 10. 10³ 10 10 6 10³ 1 0,10197 10 6 0,10197. 10³ 10,197 9,8692 7,5006. 10³ 0,14504. 10³ 1 mm WS 98,067 98,067. 10-6 9,8067 9,8067 9,8067. 10-6 1 0,1 96,784. 10-6 73,556 1,4223 1 m WS 98,067 98,067 9,8067. 10³ 9,8067 9,8067 10³ 1 0,1 96,784 73,556 1,4223 Technische Einheiten 1 kp/cm² 1 atm 0,98067. 10³ 0,98067 1,0133. 10³ 1,0133 98,067. 10³ 98,067 0,10133. 10 6 98,067 0,10133. 10³ 0,10133 10. 10³ 10 1 0,96784 735,56 14,224 10,332. 10³ 10,332 1,0332 1 760 14,693 1 Torr 1,3332 1,3332 0,13332. 10³ 0,13332 0,13332 13,595 13,595 1,3595 1,3158 1 19,34 1 psi 68,948 68,948 6,8948. 10³ 6,8948 6,8948 0,70307. 10³ 0,70307 70,307 68,046 51,715 1 Weitere Bezeichnungen: 1 Pa = 1 N / m², 1 hpa = 1 mbar, 1 mm HG = 1 Torr, 1kp / cm² = 1 at (atü) 26 27
KLEMMVERBINDUNGEN DIN 11864 Tri-Clamp Klemmanschlüsse DIN 11864-3 Armaturen aus nichtrostendem Stahl für Aseptik, Chemie und Pharmazie Teil 3: Aseptik-Klemmverbindung DIN 32676 Klemmverbindungen für Rohre aus nichtrostendem Stahl ISO 2852 Clamp-Anschluss aus Edelstahl für die Lebensmittelindustrie BS 4825-3 Edelstahl-Rohre und Verbindungen für die Lebensmittelindustrie, Teil 3: Spezifikation für Clamp- Anschlüsse Rohrnormen ASME BPE Bioprozess-Ausrüstung DIN 11866 Rohre aus nichtrostendem Stahl für Aseptik, Chemie und Pharmazie DIN EN ISO 1127 Edelstahl-Rohre DIN 11850 Rohre aus nichtrostendem Stahl für Lebensmittel und Chemie ISO 2037 Edelstahl-Rohre für die Lebensmittelindustrie BS 4825-1 Edelstahl-Rohre und Verbindungen für die Lebensmittelindustrie und weitere hygienische Applikationen ROHRNORMEN zöllige Rohre Rohrnorm DN D außen D innen Wandstärke ASME BPE Tabelle DT-1 (in DIN 11866 referenziert) BS 4825-1 1/2" 12,70 9,40 1,65 3/4" 19,05 15,75 1,65 1" 25,40 22,10 1,65 1 1/2" 38,10 34,80 1,65 2" 50,80 47,50 1,65 2 1/2" 63,50 60,20 1,65 3" 76,20 72,90 1,65 4" 101,60 97,38 2,11 6" 152,40 146,86 2,77 12,7 (1/2") 12,70 10,30 1,2 19,05 (3/4") 19,05 16,65 1,2 25,4 (1") 25,40 22,20 1,6 38,1 (1 1/2") 38,10 34,90 1,6 50,8 (2") 50,80 47,60 1,6 63,5 (2 1/2") 63,50 60,30 1,6 76,2 (3") 76,20 73,00 1,6 101,6 (4") 101,60 97,60 2 weitere bis DN 406,4 (16")
metrische Rohre Rohrnorm DN D außen D innen Wandstärke DIN 11850 Reihe 2 (in DIN 11866 referenziert) ISO 1127 (in DIN 11866 referenziert) ISO 2037 6 8,00 6,00 1 8 10,00 8,00 1 10 13,00 10,00 1,5 15 19,00 16,00 1,5 20 23,00 20,00 1,5 25 29,00 26,00 1,5 32 35,00 32,00 1,5 40 41,00 38,00 1,5 50 53,00 50,00 1,5 65 70,00 66,00 2 80 85,00 81,00 2 100 104,00 100,00 2 125 129,00 125,00 2 weitere bis DN 200 10,2 10,20 7,00 1,6 13,5 13,50 10,30 1,6 17,2 17,20 14,00 1,6 21,3 21,30 18,10 1,6 26,9 26,90 23,70 1,6 33,7 33,70 29,70 2 42,4 42,40 38,40 2 48,3 48,30 44,30 2 60,3 60,30 56,30 2 76,1 76,10 72,10 2 88,9 88,90 84,30 2,3 114,3 114,30 109,70 2,3 114,3 114,30 109,70 2,3 weitere bis DN 219,1 12 12,00 10,00 1 12,7 12,70 10,70 1 17,2 17,20 15,20 1 21,3 21,30 19,30 1 25 25,00 22,60 1,2 33,7 33,70 31,30 1,2 38 38,00 35,60 1,2 40 40,00 37,60 1,2 51 51,00 48,60 1,2 63,5 63,50 60,30 1,6 70 70,00 66,80 1,6 76,1 76,10 72,90 1,6 88,9 88,90 84,90 2 101,6 101,60 97,60 2 114,3 114,30 110,30 2 weitere bis DN 406,4 ANHANG 28 29
BESTÄNDIGKEITSLISTE FÜR DICHTWERKSTOFFE Hydrierter Acrylnitril- Butadien- Kautschuk Ethylen Propylen- Dien- Kautschuk Vinyl-Methyl Polysiloxan (Siliconkautschuk) Fluor- Kautschuk Acrylnitril- Butadien- Kautschuk Medium HNBR EPDM VMQ FKM NBR Alkalische Medien Peressigsäure < 1 % Peressigsäure 10 % Natronlauge < 5 % Salpetersäure < 5 % (+) ++ o o o + o + + ++ (+) o + o + o + o Salzsäure < 5 % (+) + o + o Milchprodukte + (+) + + + Citrussäfte o + Mineralöle / Fette + (+) + + Silikonöle / Fette + ++ + o Polyglykose / Fette + + + + + Ozon < 200 pphm (+) ++ ++ ++ Wasser + ++ + (+) + Wasserdampf 130 C / + 150 C / + o o o sehr gut ++ gut + befriedigend (+) nicht empfehlenswert o schlecht / nicht geeignet Bei der Auswahl der Dichtelemente sind die einschlägigen Vorschriften und Freigaben der zuständigen Behörden zu beachten (LMBG, FDA, US 3A - Sanitary Standards etc.). Verbindliche Angaben über zulässsige Einsatzbereiche und behördliche Freigaben sind direkt beim Hersteller der Dichtelemente anzufragen.
ANHANG LABOM-Geräte für hygienegerechten Einsatz werden nach den GMP-Richtlinien (Good Manufacturing Practice) hergestellt und entsprechen den Standards der FDA (Food and Drug Administration) und der EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group). Das Qualitätsmanagementsystem von LABOM ist nach DIN EN ISO 9001:2008 sowie nach Druckgeräterichtlinie 97 / 23 / EG und ATEX 94 / 9 / EG / IECEx zertifiziert. 30 31
Norwegen Nigeria Schweden Finnland Großbritannien Dänemark Irland Deutschland Niederlande Belgien Polen Frankreich Österreich Rumänien Portugal Italien Türkei Spanien Griechenland Israel Ägypten Iran Katar VAE Russland Indien China Thailand Vietnam Taiwan Malaysia Singapur Korea Kunshan Philippinen Konzept, Design und Realisierung: www.kern-kreativagentur.de I Pictures: www.fotolia.com I www.istockphoto.com I www.shutterstock.com I Version 1E2e Brasilien Argentinien Südafrika Australien Internationale Vertretungen Neuseeland Bundesweite Vertretungen Büro West Niederrhein / NRW Stammsitz Büro Nord / Hude Deutschland Büro Mitte Rhein- / Main-Gebiet Büro Nordost Berlin Büro Ost Erzgebirge Büro Süd Franken / Bayern LABOM Mess- und Regeltechnik GmbH Im Gewerbepark 13 27798 Hude Germany Postfach 12 62 27795 Hude Germany Telefon +49 4408 804-0 Fax +49 4408 804-100 info@labom.com www.labom.com