CH692637A5 - Staudruckgenerator zur Erzeugung von Differenzdrücken von 0 bis 1000 Pascal. - Google Patents

Description

  



  In der Pharma- sowie in der Halbleiterindustrie wird in Reinräumen unter höchsten Anforderungen an die Gasreinheit gearbeitet. Der wichtigste Kennfaktor ist dabei die Konzentration an Partikeln bestimmter Grössen in einem bestimmten Gasvolumen. Um im Falle eines Leckes des Raumes gegen die partikelkontaminierte Umgebung keine Verunreinigungen in den Reinraum hineingelangen zu lassen, wird dieser unter permanentem Überdruck gehalten. Dieser Überdruck bewegt sich in der Grössenordnung von ca. 30 Pascal. Zur Kontrolle dieser Druckdifferenz werden Differenzdrucksensoren verschiedenster Bauart eingesetzt. Vor allem in der Pharmaindustrie müssen diese Sensoren jährlich kontrolliert und gegebenenfalls neu kalibriert werden. 



  Bei Geräten, welche nach dem bekannten Stand der Technik konstruiert sind, treten bei der Kalibration von Differenzdrucksensoren folgende Probleme auf: 



  1. Es gibt zwei Klassen Differenzdrucksensoren: Membransensoren und Microflowsensoren. Letztere messen den Differenzdruck, indem sie einen kleinen Durchfluss durch einen Sensorkanal erfassen und auswerten. Herkömmliche Differenzdruckkalibratoren bauen in einem Druckgefäss einen statischen Druck auf, der dann auf den abzustimmenden Sensor angewendet wird. Bei Microflowsensoren ist dieses Vorgehen nicht möglich, da der Durchfluss durch den Sensorkanal ein Absinken des statischen Drucks bewirkt. 



  2. Temperaturbedingte Ausdehnungen des Gases im Druckgefäss bewirken Änderungen des Differenzdrucks. 



  3. Äussere mechanische Einwirkungen bewirken Änderungen des Druckvolumens und somit des Differenzdrucks. 



  4. Mikrolecks im Leitungssystem verursachen Druckabfälle. 



  Um Messungen und Kalibrationen rationell vor Ort und unabhängig von Laboreinrichtungen wie Druckluft etc. durchführen zu können, ist es notwendig, Staudruckgenerator, Referenzsensor und alle notwendigen Anschlüsse in einem kompakten, transportablen und autonomen Gerät unterbringen zu können. 



  Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden und eine Vorrichtung zu konstruieren, welche die oben beschriebenen Probleme gemäss den Merkmalen des Patentanspruches 1 in folgender Weise löst: 



  Mithilfe eines Staudruckgenerators wird über eine Staudruckdüse eine dynamische Druckdifferenz relativ zum Referenzdruck aufgebaut und kontinuierlich aufrechterhalten. So können alle Differenzdrucksensoren, auch Microflowsensoren, einfach kalibriert werden. Lecks und Temperaturänderungen haben keinen Einfluss mehr auf die Genauigkeit der Messung. Staudruckgenerator sowie Messreferenz sind in einem einzigen Gerät kompakt integriert. 



  Mit den oben geschilderten technischen Massnahmen steht ein kompaktes Kalibriergerät zur Verfügung, mit dem Differenzdrücke von 0 bis 1000 Pascal erzeugt und gemessen werden können und welches zur Kalibration sämtlicher Arten von Differenzdrucksensoren verwendet werden kann. 



  Anhand von Fig. 1 wird das Funktionsprinzip des Staudruckdüse erläutert, bevor in Fig. 2 im Detail auf die Konstruktion des Staudruckgenerators eingegangen wird: 


 Beschreibung der Staudruckdüse nach Fig. 1: 
 



  Die Staudruckdüse besteht aus einem Körper 1, in den zwei Rohre verschiedener Durchmesser durch die \ffnungen 4 und 5 eingelassen werden. Die Rohre werden mit Madenschrauben 7 fixiert. Das Eingangsrohr 2 ist dabei so bemessen, dass es über das Ausgangsrohr 3 geschoben werden kann und so das Abblasen eines Teils des Gases erlaubt. Die Schrauböffnungen 6 dienen zur Fixierung des ganzen Körpers 1 auf einer Bodenplatte. Wird nun mithilfe einer Druckquelle Gas in das Eingangsrohr 2 geblasen, so entsteht im Ausgangsrohr 3 ein Staudruck. Dabei kann der Druckbereich durch die Dimensionierung der beiden Rohre 2 und 3 festgelegt und der zu erzeugende Staudruck durch Variation des Eingangsdrucks eingestellt werden.

   Die Staudruckdüse hat dazu noch den Effekt, dass sie Verwirbelungen des Gasstrahls beträchtlich mindert, indem nur ein kleiner Teil aus der Mitte des eintreffenden Gasstrahls zur Staudruckerzeugung verwendet wird. 


 Funktionsbeschreibung des Staudruckgenerators
 nach Fig. 2: 
 



  Eine Druckquelle 11 saugt über einen Einlassfilter 13 Gas an. Ein Teil des Gases wird über ein einstellbares Federdruckventil 10 abgelassen, der andere Teil über ein Mikrometerventil 9 an die Staudruckdüse 8 weitergegeben. Die Teile 11, 10, 9 und 8 bilden den eigentlichen Staudruckgenerator. Die Staudruckdüse 8 entnimmt einen kleinen Teil des eintreffenden Gasstrahls und baut so einen pulsationsarmen dynamischen Staudruck auf. Dieser Staudruck wird dann über einen Partikelfilter 7, welcher einerseits die Partikel ab einer bestimmten Grösse abhalten soll, und andererseits auch noch als Druckschwankungsminderer dient, über eine Y- Verzweigung 15 gleichmässig an den Referenzsensor 5 und an den zu kalibrierenden Sensor 6 angelegt.

   An beiden Sensoren 5 und 6 herrscht nun derselbe Differenzdruck relativ zum Referenzdruck, welcher über den Referenzdruckanschluss 14 auf die Sensoren 5 und 6 gegeben wird. Diese Druckdifferenz wird vom Referenzsensor 5 erfasst und ausgewertet und über eine Elektronik auf einer Anzeige 4 angezeigt. Der zu kalibrierende Sensor 6 kann nun anhand dieser Anzeige auf den korrekten Wert abgestimmt werden. Druckquelle 11, Anzeige 4 und Referenzsensor 5 werden über ein Netzgerät 3 gespeist, welches über einen Netzeingang mit Sicherung 1 betrieben wird. Das ganze Gerät wird über den Netzschalter 2 ein- und ausgeschaltet. Um eine absolut störungsfreie Nullpunktmessung (Druckdifferenz von 0 Pascal relativ zum Referenzdruck) durchführen zu können, kann der Staudruckgenerator bzw. die Druckquelle 11 über den Druckquellenschalter 12 separat abgeschaltet werden.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Differenzdrücken im Bereich von 0 bis 1000 Pascal in gasförmigen Medien unter Verwendung eines regulierbaren Staudruckgenerators, die dadurch gekennzeichnet ist, dass - der Differenzdruck dynamisch über eine Staudruckdüse aufbaubar ist - der Druck mittels einer Quelle kontinuierlich aufrechthaltbar ist - ein Druck einen Gasfluss über ein Ventil erzeugt - die Pulsation mittels eines in Serie geschaltenen Filters und/oder eines Kompensationsvolumens dämpfbar ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Staudruckgenerator erzeugte Differenzdruck einstellbar und parallel auf einen zu kalibrierenden Sensor und auf einen Referenzsensor gebbar ist, welcher das Drucksignal auswertet und auf einer Anzeige darstellt, nach welcher der zu kalibrierende Sensor abstimmbar ist.