DE10151272B4 - Vorrichtung zur Druckmessung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Druckmessung von unter Hochspannung stehenden Flüssigkeiten mit einem Druckwandler (1), mit dem ein einem anstehenden Druckwert entsprechendes Signal erzeugbar ist, wobei der Druckwandler (1) über einen druckfesten, nichtleitenden Schlauch (6) mit einem eine Membran (5) aufweisenden Membrangehäuse (4) verbunden ist, wobei die Membran (5) das von dem Membrangehäuse (4) umschlossene Volumen in zwei strömungstechnisch voneinander getrennte Teilbereiche teilt, so dass das Volumen zwischen dem Druckwandler (1) und der Membran (5) strömungstechnisch von einem auf der anderen Seite der Membran (5) vorhandenen Teilbereich des Membrangehäuses (4) getrennt ist, gekennzeichnet dadurch, dass die Länge des Schlauches (6) wenigstens 1 cm pro 1 kV beträgt und dass das Volumen zwischen dem Druckwandler (1) und der Membran (5) mit einem transparenten oder eine Färbung aufweisenden Isolieröl gefüllt ist, bei dem Fremdteilchen, die bei einem Leck in der Membran in dieses Volumen eintreten, die Färbung sichtbar verändern.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckmessung mit einem Druckwandler, mit dem ein einem anstehenden Druckwert entsprechendes Signal erzeugbar ist.
• Derartige Vorrichtungen üblicher Bauweise sind so geschaffen, dass die unter Druck stehenden Flüssigkeiten direkt mit einem Druckwandler in Kontakt stehen. Ein von dem Druckwandler gemessener analoger Wert ist über ein elektrisches Kabel einer Auswerteeinheit einspeisbar, mit der der Druck überwachbar und gegebenenfalls regelbar ist. Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art soll eine Druckmessung bei leitfähigen, unter Hochspannung stehenden Fluiden durchgeführt werden.
• Dokument DE 93 11 387 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Druckmessung in einer Farbleitung einer Lackiervorrichtung mit einem unter dem Druck einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit stehenden Schlauch, wobei der Schlauch ebenfalls isolierende Eigenschaften aufweist. Der Schlauch (bzw. die Flüssigkeit) wird mit einer Membran verbunden. Bei Änderung des Drucks im Inneren der rechten Kammer der Druckmesseinrichtung infolge einer Druckänderung in der Flüssigkeitsleitung, wird die hierdurch bedingte Auslenkung der Membrane über die im Inneren des Schlauches befindliche Flüssigkeit auf den Wandler übertragen.
• Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach DE 93 11 387 U1 dadurch gelöst, dass der Druckwandler über einen druckfesten nichtleitenden Schlauch mit einem eine Membran aufweisenden Membrangehäuse verbunden ist, wobei die Membran das von dem Membrangehäuse umschlossene Volumen in zwei strömungsmechanisch voneinander getrennte Teilbereiche kammert, so dass das Volumen zwischen dem Druckwandler und der Membran strömungsmechanisch von einem auf der anderen Seite der Membran vorhandenen Teilbereich des Membrangehäuses getrennt ist.
• Bei dieser Vorrichtung durch die als Strömungsbarriere wirkende Membran erreicht, dass der Druckwandler strömungsmechanisch gänzlich von unter Hochspannung stehenden Fluiden getrennt ist und auch bei unter Hochspannung stehenden Fluiden und damit einem unter Hochspannung stehenden Membrangehäuse dennoch eine analoge Druckmessung durchführbar ist. Dadurch ist der hochspannungsempfindliche Druckwandler und eine an den Druckwandler anschließbare Auswerteeinheit zur Überwachung und gegebenenfalls Regelung des Druckes vor Überspannungen geschützt. Besonders in der Lackierindustrie, in der bei der elektrostatischen Lackierung leitfähige Hydrolacke zum Einsatz kommen, zeigt sich der vorteilhafte Einsatz. Ein wesentlicher Vorteil liegt im einfachen Aufbau, der leicht zu warten, kostengünstig und sehr robust gegen übliche Einflüsse in der Industrie ist. Insbesondere wird die Umrüstung von konventionellen nichtleitenden auf leitfähige Flüssigkeiten sehr einfach, wobei die bisherige elektronische Steuerung beziehungsweise Überwachung und Regelung werter verwendet werden kann.
• Bei einer Vorbelastungsausgestaltung beträgt die Länge des Schlauches wenigstens 1 cm pro 1 kV von an dem Membrangehäuse maximal anliegender Spannung. Somit ist die Länge der nichtleitenden Verbindung den Anforderungen der benötigten Hochspannung anpassbar. Insbesondere ist die Ausführung so gestaltet, dass besonders im Lackierbereich ein schneller Farbwechsel, der die Reinigung beziehungsweise Spülung der Membran mit sich bringt, keinen Nachteil zur Folge hat.
• Es hat sich allerdings gezeigt, dass es im Membrangehäuse zu Leckagen kommen kann, wenn die Membran oder Dichtungsbereiche versagen. Dass es zu Undichtigkeiten im Membrangehäuse kommen kann, wird auch in der US 5 072 190 A offenbart. Dort wird eine Vorrichtung mit einem Sensor offenbart, welcher einen Differenzdruck eines inkompressiblen Fluids in einem den Sensor und das inkompressible Fluid enthaltenden Membrangehäuse misst. Dieses inkompressible Fluid ist über eine Membran, die mindestens eine Seitenwand des Membrangehäuses ausbildet, mit einem Prozessfluid in Kontakt, dessen Prozessdruck über die Membran auf das inkompressible Fluid übertragen wird. Somit wird vermieden, dass das Prozessfluid mit dem Sensor in Kontakt kommt. Da der Sensor empfindlich auf Veränderungen der Zusammensetzung des inkompressiblen Fluids reagiert, und sich somit Messfehler ergeben können, wird eine Überwachungseinheit im Membrangehäuse angebracht. Diese Überwachungseinheit misst Veränderungen einer elektrischen Größe des inkompressiblen Fluids, wie Leitfähigkeit oder elektrischen Widerstand. Die elektrische Größe wird in einem Diagnosemodul mit einem voreingestellten Standardwert verglichen. Ergibt sich bei der Messung dieser elektrischen Größe eine Abweichung von ihrem Standardwert, wird ein Alarm ausgelöst.
• Diese Überwachungseinheit ist allerdings nicht einsetzbar, wenn elektrostatisch hoch aufgeladene Prozessfluide verwendet werden, die unter Hochspannung stehen. Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Überwachungseinheit vorzusehen, welche nicht auf die Messung elektrischer Größen zurückgreifen muss.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Schlauch mit einer Länge von mindestens 1 cm/kV verwendet, mittels welchem ein Sicherheitsabstand gegen Durchschlag eingehalten werden kann. Je höher die anzulegende Spannung (in kV) desto länger muss der Schlauch gewählt werden, um Durchschläge im Betrieb der Lackieranlage auf jeden Fall ausschließen zu können.
• Das Volumen zwischen dem Druckwandler und der Membran ist mit einem Isolieröl gefüllt, dessen optische Eigenschaften sich bei in das Isolieröl eintretenden Fremdteilchen verändern. Dadurch lassen beispielsweise über den Sehsinn erkennbare Änderungen von optischen Eigenschaften wie Transparenz, Farbe oder Trübung das Eintreten von geladenen Fremdteilchen mit der Gefahr einer Spannungsschädigung des Druckwandlers frühzeitig erkennen.
• Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der einzigen Figur der beigefügten Zeichnung erläutert.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über einen an sich bekannten Druckwandler 1, der von einem Wandlergehäuse 2 beispielsweise aus Edelstahl umgeben ist. Das Wandlergehäuse 2 dient unter anderem zur geerdeten Befestigung.
• Weiterhin ist in einem unter Hochspannung stehenden Bereich 3 ein Membrangehäuse 4 mit einer das Membrangehäuse 4 in zwei strömungsmechanisch voneinander getrennte Teilbereiche unterteilenden Membran 5 vorhanden. Das beispielsweise aus Edelstahl oder Kunststoff gefertigte Membrangehäuse 4 steht über einen transparenten Schlauch 6 beispielsweise mit den Abmessungen 4 × 10 mm mit dem Druckwandler 1 in Verbindung. Der Schlauch 6 ist druckfest sowie nichtleitend und mündet in eine Druckwandlervorkammer 7, die mit einer Entlüftungsschraube 8 verschließbar ist. Die Länge des Schlauches 6 ist vorzugsweise wenigstens 1 cm pro 1 kV von an dem Membrangehäuse 4 maximal anliegender Spannung.
• Das geschlossene Volumen zwischen dem Druckwandler 1 und der Membran 5 ist mit einem nichtleitenden Isolieröl befüllbar und mittels der Entlüftungsschraube 8 entlüftbar.
• Durch den dem geschlossenen Volumen zwischen dem Druckwandler 1 und der Membran 5 gegenüberliegenden Teilbereich sind unter Druck stehende, beispielsweise elektrostatisch hoch aufgeladene Fluide wie leitfähige Hydrolacke durchleitbar.
• Vorzugsweise ist das Isolieröl so ausgebildet, dass bei einem Leck in der Membran 5 in den Schlauch 6 eintretende Fremdteilchen das Isolieröl in seinen insbesondere mit dem Sehsinn wahrnehmbaren optischen Eigenschaften verändern. Beispielsweise ist das Isolieröl soweit transparent beziehungsweise hellgefärbt und durchscheinend, dass es sich bei eintretenden Lackteilchen als Fremdteilchen verfärbt oder verdunkelt. Dadurch ist über eine Verfärbung oder Verdunkeln des Isolieröls der Eintritt von unter Umständen leitfähigen Fremdteilchen in das Isolieröl erkennbar, bevor ein Spannungsschaden an dem Druckwandler 1 beziehungsweise der Auswerteeinheit auftritt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Druckmessung von unter Hochspannung stehenden Flüssigkeiten mit einem Druckwandler (1), mit dem ein einem anstehenden Druckwert entsprechendes Signal erzeugbar ist, wobei der Druckwandler (1) über einen druckfesten, nichtleitenden Schlauch (6) mit einem eine Membran (5) aufweisenden Membrangehäuse (4) verbunden ist, wobei die Membran (5) das von dem Membrangehäuse (4) umschlossene Volumen in zwei strömungstechnisch voneinander getrennte Teilbereiche teilt, so dass das Volumen zwischen dem Druckwandler (1) und der Membran (5) strömungstechnisch von einem auf der anderen Seite der Membran (5) vorhandenen Teilbereich des Membrangehäuses (4) getrennt ist, gekennzeichnet dadurch, dass die Länge des Schlauches (6) wenigstens 1 cm pro 1 kV beträgt und dass das Volumen zwischen dem Druckwandler (1) und der Membran (5) mit einem transparenten oder eine Färbung aufweisenden Isolieröl gefüllt ist, bei dem Fremdteilchen, die bei einem Leck in der Membran in dieses Volumen eintreten, die Färbung sichtbar verändern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass durch die Membran der Druck an das Isolieröl und über den Schlauch (6) zum geerdeten Druckwandler (1) übertragen wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Färbung hell ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass Fremdteilchen eine dunklere Färbung bewirken.