Bei der Druckmessung von zähen und hochviskosen Flüssigkeiten sind robuste Druckmessumformer gefragt. Ein Sensor-hersteller hat daher einen Miniatur-Druckmessumformer entwickelt, der sich durch eine frontbündige, kleine Membran aus-zeichnet. Denn im Gegensatz zu herkömmlichen Messumformern mit großer oder innenliegender Membran besteht bei dem neuen Sensor keine Gefahr, dass die zu verarbeitenden Klebstoffe im Innern der Membran aushärten und diese beschädigen.

Druckmessumformer kommen in der kunststoff- und gummiverarbeitenden Industrie oder auch der Überwachung chemischer Prozesse vor, um relative, absolute oder Differenzdrücke zu ermitteln. Hier wird oft mit viskosen, aggressiven oder auch verunreinigten Fluiden gearbeitet, mit denen die Messgeber in Berührung kommen und deren Einflüssen sie standhalten müssen. Des Weiteren ist in vielen Anwendungen ein Trend zur Miniaturisierung zu beobachten, sodass auch Komponenten und Bauteile in ihren Größen immer weiter reduziert werden. Ein breites Produktprogramm an Druckmessumformern für die Druckmessung in industriellen Anwendungen bietet der Sensorhersteller Gefran an. Zur Druckmessung bei sehr zähflüssigen und aggressiven Medien hat das Unternehmen mit der Serie TPFADA bereits eine Lösung mit robuster Messmembran aus Edelstahl im Programm. Allerdings sind die Anschlussgewinde dieser Serie in ihren Abmessungen für viele Anwendungen mit sehr kleinen Einbauräumen nicht kompatibel.

Für begrenzten Einbauraum und kleine Anschlussgewinde
Für den Einsatz in Misch-, Dosier- sowie Abfüllanlagen von hochviskosen oder aushärtbaren Substanzen - dazu zählen Kunst- und Hilfsstoffgranulate, Silikone und Bikomponenten, Schaumstoffe und Polyurethane - hat Gefran daher den Miniatur-Drucktransmitter der Serie TPFAS entwickelt, bei dem im Vergleich zur TPFADA-Serie Membran und Anschlussgewinde verkleinert wurden. Der TPFAS-Sensor ist in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich. Mit der im Durchmesser 8,6 mm großen Membran und dem M10x1-Anschlussgewinde ist der TPFAS laut Hersteller der derzeit kleinste verfügbare frontbündige Druckmessgeber am Markt, der mit aufgeklebtem Dehnungsmessstreifen (DMS) arbeitet. Zudem ist eine weitere Membranvariante mit einem Durchmesser von 10,9 mm und einem G ¼-Anschlussgewinde lieferbar. Damit lässt sich der Drucktransmitter auch in Maschinen einsetzen, in denen der Einbauraum begrenzt ist und kleine Anschlussgewinde benötigt werden. Ebenso kann er dort eingesetzt werden, wo der Fluiddruck unmittelbar an der Verteildüse oder dem Mischkopf gemessen werden muss. Eine solche Anwendung ist beispielsweise die Kleb- und Dichtstoffanbringung im Fahrzeugbau, die mit Hilfe von Robotern in der Linienfertigung vorgenommen wird.
Der TPFAS-Druckmessumformer eignet sich vor allem für die Druckermittlung in Anwendungen, bei denen herkömmliche Messumformer mit großer oder innenliegender Membran nicht verwendet werden können. Bei diesen besteht die Gefahr, dass die zu verarbeitenden Klebstoffe im Innern der Membran aushärten und diese nachhaltig beschädigen. Schon wie bei der TPFADA-Reihe hat Gefran daher eine frontbündige Membran verwendet, die sich bei Bedarf von anhaftendem Klebstoff reinigen lässt. Die Membran besteht aus Edelstahl 17-4 PH und ist zudem sehr dick. Für die Widerstandsfähigkeit spricht auch das Messprinzip, das füllmedienfrei arbeitet.

Das miniaturisierte und empfindliche Sensorelement in Form von aufgeklebten Dehnungsmessstreifen befindet sich am Boden der Edelstahlmembran. So kommt nur die frontbündige Seite der Membran mit aggressiven Medien in Berührung, das Sensorelement liegt geschützt dahinter. Der neue Sensor benötigt keinen internen O-Ring, was die Konstruktion zusätzlich robust und weniger verschleißanfällig macht. Als Anschlussdichtung dient ein Formring hinter dem Gewinde. Zusätzlich lässt sich in der Ausführung mit dem G¼-Gewinde ein O-Ring vor dem Anschlussgewinde einsetzen.

Einstellung des Nullpunktes
Die neue Autozerofunktion ermöglicht einen einfachen Einbau und eine einfache Inbetriebnahme des TPFAS in verschiedenen Anwendungen. Ein Öffnen des Sensors zur Nullpunktkorrektur ist nicht erforderlich, ebenso wenig wie die Einstellung mittels eines Schraubendrehers. Vielmehr lässt sich die Einstellung des Nullpunktes nach der Installation mit einer Aktivierung durch ein externes Signal oder per Magnetstift einfach realisieren. Hierzu reicht das kurze Berühren des Sensors mit dem beiliegenden Magnetstift beziehungsweise die Überbrückung zweier Kontaktstifte des Steckverbinders. Auch bei Inspektion und Wartung spart die neue Autozerofunktion Zeit und Kosten.

Für den Einsatz in ungünstigen industriellen Umgebungen hat Gefran neben der Membran auch das Sensorgehäuse (Schutzart IP65/67) und die Anschlussgewinde in Edelstahl ausgeführt. Die mit Hilfe von Lasergravur auf dem Gehäuse angebrachte Beschriftung ist wasserfest und sehr dauerhaft. Weitere Eigenschaften sind ein Temperaturkoeffizient von ±0,01%FS/°C tip sowie ein Prozesstemperaturbereich von -40...125 °C. Der Messbereich des neuen Druckmessumformers liegt bei 0...25 bis 0...600 bar. Es steht eine große Auswahl an Signalausgängen und elektrischen Anschlüssen zur Verfügung.

Messverfahren und Messbereiche
Druckmessumformer wandeln die physikalische Größe Druck in ein elektrisches Signal (Strom oder Spannung) um, das von Steuer-, Mess- und Regeleinrichtungen gelesen und weiterverarbeitet werden kann. Der TPFAS nutzt dazu das Messverfahren mit Dehnungsmessstreifen. Diese Technik ermöglicht zahlreiche Anwendung, arbeitet zuverlässig und genau. Nach der präzisen Positionierung des Dehnungsmessstreifens wird der Widerstand auf die Membran aufgeklebt. So lassen sich eine gute Haftung auf der Oberfläche und die erforderliche Linearität gewährleisten.

Der miniaturisierte Druckmesstransmitter TPFAS vervollständigt das umfangreiche Sensorprogramm von Gefran, mit dem sich Drücke in Flüssigkeiten und Gasen in allen industriellen Anwendungen ermitteln lassen. Die Messbereiche reichen dabei von 0...50 mbar bis hin zu 0...5.000 bar für relative und absolute Drücke. Daneben liefert der Sensorhersteller auch Modelle für Sonderanwendungen, für hochgenaue Messungen sowie für den Einsatz unter ungünstigen und anspruchsvollen Bedingungen.