Geschichte
Das Plattenfeder-Manometer wurde vom deutschen Fabrikanten Bernhard Schäffer erfunden, der im Jahr 1849 darauf ein preußisches Patent erhielt. Das Plattenfeder-Manometer ist das Ergebnis der Entwicklung eines robusten Druckmessgerätes für den Einsatz in Dampflokomotiven. Durch die große Widerstandsfähigkeit dieses Manometertyps gegenüber Vibrationen und Erschütterungen wurden die vormals verwendeten (giftigen) Quecksilber-U-Rohr-Manometer abgelöst.
Später gründete Bernhard Schäfer zusammen mit seinem Schwager Christian Friedrich Budenberg die Firma "Schäffer & Budenberg" in Magdeburg, ein auch heute noch in Fachkreisen bekannter Name.
Aufbau und Wirkungsweise
Eine kreisförmige Membran mit mehreren ringförmigen konzentrischen Wellungen, die zwischen zwei Flansche eingespannt ist, bildet das Messglied eines Plattenfeder-Manometers. Bei einseitiger Beaufschlagung mit Druck biegt sich die Plattenfeder und diese Durchbiegung ist das Maß für den anliegenden Druck. Der Federweg beträgt zwischen 1,3 und 2 mm. Dieser Federweg wird über eine Schubstange an ein Zeigerwerk übertragen. Das Zeigerwerk wandelt die lineare Bewegung der Schubstange in eine Drehbewegung um. Diese wird über den Ausschlag des Messgerätezeigers auf der Skala (Zifferblatt) zur Anzeige gebracht.
Konstruktiv bedingt und auch gewünscht wird der relative Überdruck gegenüber der drucklosen Seite der Plattenfeder gemessen. Also ist dieses Messprinzip physikalisch betrachtet eine Differenzdruckmessung zwischen diesen beiden Drücken. Wird die Gegenseite der Plattenfeder ebenfalls mit einem Druck beaufschlagt, so erfolgt eine Differenzdruckmessung.
Besonderheiten
Plattenfedermanometer werden für Anzeigebereiche zwischen 0...10 mbar und 0...25 bar verwendet. Für Druckmessungen bis 400 mbar werden Plattenfedern mit einem Durchmesser von 126,5 mm, eingespannt in Messflansche mit 160 mm Durchmesser, verwendet. Für Druckmessungen ab 600 mbar beträgt der Plattenfeder-Durchmesser 75 mm, eingespannt in Messflansche mit 100 mm Durchmesser. Plattenfedern für kleinere Druckmessbereiche haben also einen größeren Druckmesser und eine größere Anzahl von Wellungen, um die erforderlichen Stellkräfte für das Zeigerwerk zur Verfügung zu stellen.
Für besondere Anwendungen (aggressive Medien) können die Plattenfedern mit speziellen Materialien belegt werden, z.B. PTFE, Tantal, Silber oder Nickel.
Zeigerwerke
Die Zeigerwerke sind mit ihrer Übersetzung auf den Federweg der Plattenfedern abgestimmt. Es sind hochpräzise feinmechanische Bauteile, die eine Reihe von besonderen Anforderungen erfüllen müssen: sie müssen robust, verschleiß- und reibungsarm sein und auch lageunabhängig arbeiten können. Die Lagersitze der Segmentwellen und der Zeigerachsen bestehen aus Neusilber und/oder Messing oder aus Edelstahl und sind in einer sehr guten Oberflächengüte gefertigt. Dadurch wird ein seidenweicher Lauf des Zeigers sichergestellt, Verschließ minimiert und dadurch die Lebensdauer des Gerätes erhöht.
Gehäuse
Gehäuse schützen alle Innenteile des Manometers vor mechanischer Einwirkung und Verschmutzung. Die Gehäuse für Plattenfedermanometer sind aus Stahl oder Edelstahl hergestellt.
Anwendung
Platenfeder-Manometer sind die robustesten analogen Druckmessgeräten. Sie sind nicht so sehr empfindlich für Vibrationen der Anlage und Druckpulsationen vom Messmedium, da sich eine Plattenfeder nicht aufschwingen kann. Konstruktiv sind sie sehr aufwändig und damit hochpreisiger als Rohrfeder- oder Kapselfeder-Manometer. Plattenfeder-Manometer sind für alle gasförmigen und flüssigen Druckmedien geeignet, die das Material der mediumberührten Teile nicht angreifen. Bei kirstallisierenden oder hochviskosen Medien können offene Flansche als Prozessanschluss verwendet werden. Hierbei wird ein "Verstopfen" des Manometers weitgehend ausgeschlossen, sofern das Medium (z.B. bei Erkaltung) nicht aushärtet. Plattenfedern können durch ein Ausgießen der Flansche mit spezieller Vergussmasse überdrucksicher abgefangen werden.
Anzeigebereiche: 0...10 mbar bis 0...25 bar, -10...0 mbar bis -1...0 bar sowie Manovakuumbereiche.
Gehäusedurchmesser: Nenngröße 100 und 160.
Genauigkeitsklassen: Kl. 1,6 und Kl. 2,5.
Einsatzbereiche
- Maschinen- und Anlagenbau
- Energieversorgung
- Pumpenanlagen
- Chemische und petrochemische Industrie
- Wasseraufbereitung
Grenzen der Anwendung
Plattenfeder-Manometer sind konstruktionsbedingt nicht in Genauigkeitsklassen Kl. 1,0 oder besser lieferbar. Messbereiche über 25 bar sind nicht möglich bzw. nicht sinnvoll. Die Anschlusslage vom Prozessanschluss ist in der Regel nur senkrecht nach unten möglich
