HOE WERKT EEN MANOMETER?

Drukmeters, ook wel manometers, zijn instrumenten om de druk van een gas of vloeistof in een systeem te meten. Een manometer instrument of drukmeter wordt vaak gebruikt om de luchtdruk, waterdruk of een andere media druk in een systeem te meten. Het meten van de druk in een systeem is essentieel om de consistentie van een product te waarborgen en een veiligheidsmaatregel om eventuele lekken of drukopbouw in een systeem te ontdekken. Alvorens een manometer te specificeren, is het belangrijk de basisprincipes van druk te begrijpen. In dit artikel wordt uitgelegd hoe manometers werken en hoe u er een kiest voor een toepassing.

Basisprincipes van druk en drukmeting

Druk staat voor de hoeveelheid kracht die op een oppervlak wordt uitgeoefend. De SI-eenheid van druk is Pascal. Eén Pascal is gelijk aan de kracht van 1 Newton uitgeoefend op een oppervlak van 1 m 2. In een stilstaande vloeistof of gas is dit de kracht die op een bepaald punt op de wand van het vat wordt uitgeoefend.

De statische druk (figuur 2 met opschrift A) is uniform in alle richtingen. Een bewegende vloeistof oefent echter extra druk uit in de stroomrichting, terwijl de invloed op de oppervlakken parallel aan de stroomrichting te verwaarlozen is, zoals blijkt uit figuur 2. Deze extra druk wordt dynamische druk genoemd (figuur 2 met label C). De totale druk van een stroom (ook stagnatiedruk genoemd) is de som van de statische en dynamische druk in die stroom (figuur 2 met label D).

Een instrument meet de totale druk van de stroom als het in de stroomrichting staat. De in de volgende hoofdstukken besproken instrumenten zijn ontworpen om de statische druk in een systeem te meten. Druk wordt vaak in drie vormen gemeten: absoluut, relatieve druk en verschildruk. Lees ons artikel over drukvormen voor meer details over elk type.

Wat is een manometer?

Een manometer is een apparaat dat de druk van een vloeistof meet. Hij bestaat meestal uit een wijzerplaat of een digitaal display dat de druk aangeeft, samen met een sensor die de druk meet en omzet in een elektrisch signaal dat door het display kan worden gelezen. De controle van de drukwaarde van een hydraulisch systeem houdt de opbouwdruk in het systeem in de gaten. Een hydraulisch systeem is ontworpen om binnen een bepaald drukbereik te werken, dus is het van belang ervoor te zorgen dat de manometer geschikt is voor het werkbereik. Manometers bestaan doorgaans uit een drukgevoelig element (zoals een bourdonbuis of diafragma) verbonden met een meetmechanisme en een display zoals een wijzerplaat of digitale uitlezing. Het drukgevoelige element vervormt onder de druk van het gas of de vloeistof, en deze vervorming wordt door het meetmechanisme omgezet in een leesbare meting.

Hoe werken analoge manometers

Er zijn vele technieken ontwikkeld om de druk in een systeem te meten, en van deze technieken zijn aneroïde meters, ook bekend als mechanische meters, de meest gebruikte technologie.

Aneroïde meters meten de druk met behulp van een metalen drukgevoelig element. Dit element neemt verschillende vormen aan, maar het belangrijkste werkingsprincipe blijft hetzelfde: elastisch buigen onder toepassing van een drukverschil. De vervorming van dit element kan dan worden gemeten en omgezet in de rotatie van een wijzer op een analoge schaalverdeling. De drie belangrijkste soorten aneroïde manometers zijn de bourdonbuis, het membraam en het capsule-element. Digitale meters zijn nauwkeuriger dan analoge. Lees ons artikel over digitale manometers om meer te weten te komen over het type in detail.

Buisveermanometer

Een Bourdon manometer, in het Nederlands een buisveer manometer of buismanometer genoemd, is een afgevlakte buis met een gesloten wand en gesloten uiteinde, gevormd in een C-vorm of een spiraal, zoals in figuur 4 te zien is. Wanneer vloeistofdruk wordt uitgeoefend op de binnenkant van deze buis, wordt de ovale dwarsdoorsnede van de buis meer cirkelvormig en dat maakt de buis rechter. De buis krijgt zijn vorm terug als de vloeistofdruk afneemt. De verandering in de vorm van deze buis creëert een bewegingspatroon aan het vrije uiteinde van de buis dat wordt omgezet in een roterende wijzer met koppelingen en tandwielen.

Een bourdonbuis meet de overdruk (ten opzichte van de atmosferische druk). De bourdonbuis is het meest gebruikte manometertype vanwege zijn uitstekende gevoeligheid, lineariteit en nauwkeurigheid. Lees ons artikel over bourdonbuis manometers voor meer details over de werking van het apparaat en de selectiecriteria. Bourdonbuismanometers zijn er in verschillende uitvoeringen en specialiteiten voor diverse toepassingen. Het drukbereik van bourdonbuismeters varieert van 0 - 0,6 bar tot 0 - 1600 bar met een nauwkeurigheidsklasse (verderop in dit artikel besproken) van doorgaans tussen 0,1 en 4,0. Zij zijn gewoonlijk gemaakt van RVS, messing of monel (nikkellegering). De bourdonbuismanometer is de meest gebruikelijke en wordt in vele toepassingen gebruikt voor het meten van gemiddelde tot hoge druk. De chemische, HVAC-, automobiel- en ruimtevaartindustrie gebruiken bourdonbuismeters voor drukmeting.

Membraan manometer

Een membraanmanometer gebruikt het buigen van een flexibel membraan dat twee omgevingen scheidt, zoals te zien is in figuur 5. Eén kant van het membraan kan worden blootgesteld aan de atmosfeer, wanneer de meterdruk gemeten dient te worden. Het membraan kan tevens worden afgesloten tegen een vacuüm, wanneer men absolute druk wil meten. Het membraan is vaak van metaal of keramiek, dat tussen twee flenzen kan worden geklemd of gelast. Naarmate de druk toeneemt, buigt het membraan, dat door het gebruik van tandwielen en koppelingen een roterende wijzer aanstuurt. Lees ons artikel over membraan manometers voor meer details over de werking en de selectiecriteria van het apparaat. Membraanmanometers zijn geschikt voor bijtende gassen, vloeistoffen en hoogviskeuze media. Dit type meetinstrument wordt veel gebruikt in de chemische / petrochemische industrie, energiecentrales, mijnbouw, on- en offshore, en milieutechnologiesectoren. Het meetbereik van dit type meter ligt tussen 0 ... 2,5 mbar en 0 ... 25 bar met een nauwkeurigheidsklasse van doorgaans tussen de 0.6 en 2.5.

Membraan manometers zijn met succes gebruikt door talrijke industrieën voor zowel absolute als differentiële drukmetingstoepassingen. Zij worden gebruikt in toepassingen waar een hoge mate van zuiverheid gewenst is. Het is ook geschikt voor industrieën die te maken hebben met corrosieve vloeistoffen. Industrieën zoals voedingsmiddelen en dranken, farmaceutica, petrochemie en mijnbouw gebruiken membraan manometers.

Capsule-element

Manometers met een capsule-element meten lucht en droge gassen bij lage druk. Deze manometer bestaat uit twee cirkelvormige membranen die langs hun buitenrand met elkaar verbonden zijn, zoals te zien is in figuur 6. Een van de membranen heeft een opening in het midden die media binnenlaat. De uitzetting of inkrimping van de kamer als gevolg van het drukverschil tussen het buitenste en het binnenste medium maakt drukmeting mogelijk. Een balgmanometer werkt op dezelfde manier.

Selectiecriteria

Manometers zijn er in verschillende uitvoeringen, die elk specifieke toepassingen en industrieën dienen. Diverse factoren zoals nauwkeurigheid, maat, omgeving, media en werkdrukbereik zijn van invloed op de keuze van deze apparaten. Ook zijn er verschillende toepassingen waarvoor manometers worden gebruikt, zoals zwembadfilter manometers, vacuüm manometers, compressor manometers en water manometers. Lees onze selectietips voor manometers om meer te weten te komen over alle factoren die nodig zijn om een beslissing te nemen over een manometer.

Manometers met een capsule-element worden bijna uitsluitend gebruikt voor nauwkeurige drukmetingen in gasvormige media. Ze komen het meest voor bij pneumatische lagedruksystemen, ontluchtingsventielen, overdrukbewaking, filterbewaking en vacuümpompen. Het bereik dat de meeste van deze meters meten is gewoonlijk van 0,1 - 0,6mbar met een nauwkeurigheidsklasse van meestal tussen 0,1 en 2,5. Manometers met capsule-element worden gebruikt om lage positieve/negatieve druk in gasvormige media te meten. Hoewel manometers met capsule-elementen gewoonlijk zeer weinig onderhoud vergen, kunnen zich onderweg problemen voordoen. Lees ons artikel over het oplossen van problemen met manometers voor meer informatie over het oplossen van deze problemen.