Hoe werkt een Manometer

Tameson manometers

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. De meeste manometers maken gebruik van het buisveerprincipe (Bourdon) en laten de druk via een naalduitslag op een wijzerplaat zien. Het meten van druk is belangrijk om de kwaliteit van een proces te bewaken, maar ook om lekken of drukopbouw te kunnen zien. Voordat u een meter kiest, is het belangrijk om de basisprincipes van druk te begrijpen. Vervolgens kan op basis van selectiecriteria de juiste manometer gekozen worden. Zelfs de beste meetapparatuur vertoont een zekere afwijking van de werkelijke waarde. Het is belangrijk om te weten hoe deze meetnauwkeurigheid is gedefinieerd.

Inhoudsopgave

Basisprincipes van druk en drukmetingen

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.

De statische druk van een vloeistof of gas is uniform in alle richtingen. De kracht druk die een stilstaande vloeistof of gas uitoefent op de wand van een leiding of container is dus op elk punt gelijk. Een bewegende vloeistof oefent echter extra druk uit in de richting van de stroom terwijl het een verwaarloosbare impact heeft op de oppervlakken evenwijdig aan de stroomrichting (figuur 1). Deze extra druk wordt dynamische druk genoemd. De totale druk van een stroom (ook wel stagnatiedruk genoemd) is de som van de statische en dynamische druk in die stroom.

Als een meter in de stroomrichting is gepositioneerd, meet het de totale druk van de stroom. De hier besproken instrumenten zijn ontworpen om de statische druk in een systeem te meten.

Statische druk versus totale druk

Figuur 1: Statische druk versus totale druk

Druk wordt vaak gemeten in drie vormen:

  • Absolute druk is de druk in verhouding tot een perfect vacuüm. Een perfect vacuüm heeft een absolute druk van nul bar, terwijl de atmosfeer van de aarde op zeeniveau een absolute druk heeft van 1 atm.
  • Relatieve druk (meterdruk, gauge pressure), de druk van de media ten opzichte van de atmosferische druk, is wat de meeste manometers weergeven. Dit betekent dat de manometerdruk de absolute druk minus de atmosferische druk is. Als een manometer is ontworpen om drukken te meten die lager zijn dan de atmosferische druk (ook wel vacuümdruk genoemd), kunnen ze worden aangeduid als "vacuümmeter" en kan het negatief worden weggelaten. Om aan te geven dat een drukmeting relatief is aan de atmosferische druk, wordt de letter "g" weergegeven na de eenheidsdruk, bijv. 50 barg.
  • Drukverschil is eenvoudigweg de druk tussen twee gegeven punten. Door een drukverschilmeter te gebruiken is het in sommige gevallen niet meer nodig om twee aparte drukmetingen te doen.

Selectiecriteria

Manometers zijn er in een breed scala aan ontwerpen voor verschillende toepassingen en industrieën. Hieronder zijn de belangrijkste punten opgesomd om de juiste manometer te selecteren.

Eenheid van druk

De eenheid van druk is Pascal (Pa of N/m2), de druk wordt ook vaak aangeduid met bar. De meestgebruikte eenheden met conversie naar Pascals worden hieronder weergegeven:

Druk eenheid Pa N/m² mmH2O mbar bar In H2O ft H2O
1 Pa 1 1 0,10197 0,01 0,00001 0,0040146 0,0003345
1 N/m² 1 1 0,10197 0,01 0,00001 0,0040146 0,0003345
1 mmH2O 9,8067 9,8067 1 0,098067 0,000098067 0,03937 0,0032808
1 mbar 100 100 10,0197 1 0,001 0,40146 0,033455
1 bar 100.000 100.000 10197 1.000 1 401,46 33,455
1 in H2O 249,09 249,09 25,4 2,4909 0,0024909 1 0,08333
1 ft H2O 2.989,10 2.989,10 304,8 29,891 0,029891   1

Drukbereiken van een (vacuüm) manometer 

De Europese norm EN 837 biedt gestandaardiseerde procedures, ontwerpeisen, test- en installatiehandleidingen voor veelgebruikte manometers. EN 837-1 en EN 837-3 bieden informatie over het ontwerp van wijzerplaten voor concentrische schalen. Bij voorkeur wordt bar gebruikt met de volgende drukbereiken:

Drukbereiken in bar

0-0.6 bar 0-1 bar 0-1.6 bar 0-2.5 bar 0-4 bar
0-6 bar 0-10 bar 0-16 bar 0-25 bar 0-40 bar
0-60 bar 0-100 bar 0-160 bar 0-250 bar 0-400 bar
0-600 bar 0-1000 bar 0-1600 bar    

Drukbereiken in mbar

0-1 bar 0-1.6 bar 0-2.5 bar 0-4 bar 0-6 bar
0-10 bar 0-16 bar 0-25 bar 0-40 bar 0-60 bar
0-100 bar 0-160 bar 0-250 bar 0-400 bar 0-600 bar

Vacuümbereiken in bar

In vacuümmeters draait de aanwijzer tegen de klok in met toenemend vacuüm.

0.6 - 0 bar 1 - 0 bar

Vacuümbereiken in mbar

1 - 0 bar 1.6 - 0 bar 2.5 - 0 bar 4 - 0 bar -6 - 0 bar
10 - 0 bar -16 - 0 bar 25 - 0 bar -40 - 0 bar -60 - 0 bar
-100 - 0 bar -160 - 0 bar -250 - 0 bar -400 - 0 bar -600 - 0 bar

Gecombineerd druk- en vacuümbereik in bar

1 - 0.6 bar 1 - 1.5 bar 1 - 3 bar 1 - 5 bar
1 - 9 bar 1 - 15 bar 1 - 24 bar  

Nominale grootte van de behuizing

De nominale maat (NS) van een manometer is de diameter van de meter. De nominale maten van meters volgens EN 837 zijn als volgt:

40, 50, 63, 80, 100, 160 en 250 mm

Nauwkeurigheidsklasse

De mauwkeurigheidsklasse (KL) bepaalt het maximale afwijkingspercentage die elke manometer mag. Een drukmeter met een maximale waarde van 10 bar en nauwkeurigheidsklasse 4 mag maximaal met 4% (±0,4 bar) afwijken van de werkelijke druk. Deze afwijking mag zowel positief als negatief zijn.

Nauwkeurigheidsklasse Grenzen van toelaatbare fout (Percentage van Span)
0.1 0.1%
0.25 0.25%
0.6 0.6%
1 1%
1.6 1.6%
2.5 2.5%
4 4%

Materialen

Omdat manometers verschillende elementen gebruiken bij het meten van de druk, is het belangrijk om rekening te houden met de chemische compatibiliteit van deze materialen met het medium. Raadpleeg de TAMESON Chemische compatibiliteitstabel.

Typen montage & aansluiting

  • Standaard schroefdraadverbinding: dit type meter heeft een schroefdraadaansluiting met buitendraad, meestal aan de onderzijde of achterzijde. Normaal gesproken is dit gasdraad, ofwel BSP draad.
  • Geëntegreerde manometer: deze manometer is bevestigd door middel van een binnendraad.
  • Flensmanometer: diegenen die de manometer op een schakelkast willen installeren kunnen een flensmanometer gebruiken. Dit wordt ook wel paneelmontage genoemd.

Veiligheid en levensduur

Volgens EN 837-2 moet om veiligheidsredenen een manometer worden gekozen waarbij de maximale werkdruk lager is dan 75% van de maximale schaalwaarde voor constante druk of 65% van de maximale schaalwaarde voor cyclische druk.

Bij gebruik van gevaarlijke media zoals zuurstof, acetyleen, brandbare stoffen en giftige stoffen, is het noodzakelijk om een manometer te kiezen met extra veiligheidsmaatregelen zoals een blow out functie aan de achterzijde. Deze veiligheidsmaatregelen zorgen ervoor dat eventuele lekken of barsten niemand aan de voorkant van de meter zullen verwonden.

De gehele behuizing van meters die gevoelig zijn voor constante mechanische trillingen worden vaak gevuld met olie of glycerine.

Bij snel pulserende drukken, zoals het plaatsen van meters bij heen en weer bewegende pompen, wordt gewoonlijk een restrictie in de opening gebruikt om de drukfluctuaties te dempen. Dit vermindert bovendien onnodige slijtage aan het mechanisme in de meter met een langere levensduur tot gevolg.

Drukmeettechnieken

Er zijn veel verschillende technieken om druk te meten. Onder deze technieken zijn aneroïde meters, die ook wel mechanische meters worden genoemd, de meest gebruikte technologie.

Aneroïde meters meten de druk met behulp van een drukgevoelig metalen element. Dit element is er in verschillende vormen, maar het belangrijkste werkingsprincipe blijft hetzelfde. Een elastisch metaal buigt onder invloed van een drukverschil. De vervorming van dit element wordt dan gemeten en omgezet in de rotatie van een wijzer op een schaalweergave. De drie belangrijkste aneroïde meters zijn de bourdonbuis, het membraan en het capsule-element.

Bourdon manometer

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 weergegeven in figuur 2. 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 Bourdon manometer meet de overdruk (ten opzichte van de atmosferische druk). Dit is het meest gebruikte manometertype vanwege de uitstekende gevoeligheid, lineariteit en nauwkeurigheid.

Toepassingen

Bourdon manometers zijn er in verschillende uitvoeringen en specialiteiten om aan een breed scala aan toepassingen te voldoen. Het drukbereik de Bourdon manometer varieert van 0 ... 0,6 tot 0 ... 1600 bar met een nauwkeurigheidsklasse van doorgaans tussen de 0,1 en 4,0.

Bourdon manometer

Afbeelding 2: Bourdon manometer

Membraan

Een membraanmanometer gebruikt het buigen van een flexibel membraan dat twee omgevingen scheidt, zoals weergegeven in figuur 3. 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 worden gelast. Naarmate de druk toeneemt, buigt het membraan, dat door het gebruik van tandwielen en koppelingen een roterende wijzer aanstuurt.

Toepassingen

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.

Membraanmanometer

Figuur 3: Membraanmanometer

Capsule-element

Drukmeters met capsule-elementen zijn ontwikkeld om lucht en droge gassen bij lage drukken te meten. Deze meters bestaan uit twee cirkelvormige membranen die langs de buitenrand zijn verbonden, zoals weergegeven in figuur 4. Eén van de membranen's heeft een opening in het midden waardoor het medium naar binnen kan. De uitzetting of samentrekking van de kamer als gevolg van drukverschil tussen de buitenste en de binnenste media maakt drukmeting mogelijk.

Toepassingen

Deze manometers worden bijna uitsluitend gebruikt voor nauwkeurige drukmetingen in gasvormige media. Ze komen het meest voor in lagedruk pneumatische systemen, ontluchtingskleppen, overdrukbewaking, filterbewaking en vacuümpompen. Het bereik van deze meters, is meestal van 0 ... 1 mbar tot 0 ... 600 mbar met een nauwkeurigheidsklasse van doorgaans tussen de 0,1 en 2,5.

Capsule-elementmeter

Figuur 4: Capsule-elementmeter

Accessories

Verschillende accessoires zijn beschikbaar om manometers bijvoorbeeld op een juiste manier te installeren. Veel voorkomende accessories zijn:

  • Afdichtingen of pakkingen: Zorgen voor een juiste afdichting
    • Plat: een platte afdichting die geen extra ruimte biedt om de manometer zo te draaien dat het display goed leesbaar is.
    • Profiel: een afdichting met profiel die het mogelijk maakt de manometer nog een halve tot een hele slag te draaien zodat het display goed leesbaar is. Profielafdichtingen kunnen zo intern als extern gecentreerd zijn.
  • Beschermkappen: een rubberen hoes die over de manometer geplaatst kan worden die zorgt voor extra duurzaamheid en schokabsorptie.
  • Reduceer fitting: als de schroefdraad van de manometer niet overeen komt met de draad waarop deze bevestigd dient te worden, kan een reduceer fitting gebruikt worden. Kan ook nuttig zijn als het type draad verschilt (bijvoorbeeld BSPP versus NPT).
  • Push-On koppeling: maakt het mogelijk een manometer eenvoudig en snel te bevestigen aan een slang.

Veel gestelde vragen

Wat meet een manometer?

Een manometer meet de druk in een systeem. Er zijn verschillende soorten manometers, de meeste maken gebruik van het buisveerprincipe (Bourdon). De gemeten druk wordt analoog met een naald of digitaal weergegeven.

Waarom gebruik je een met glycerine gevulde manometer?

Met glycerine gevulde manometers worden gebruikt als er er trillingen, schokken of drukstoten in het systeem plaatsvinden. De glycerine dempt deze zodat een stabiele druk wordt weergegeven door de manometer.

Verkopen jullie ook hydrauliek drukmeters?

Tameson heeft een uitgebreid aanbod hoge druk manometers die geschikt zijn voor hydrauliek toepassingen.

Verkopen jullie ook voor stoom geschikte manometers?

Tameson heeft een uitgebreid aanbod manometers die geschikt zijn voor stoomtoepassingen.

Wat voor kastmeters hebben jullie manometers?

Onze manometers zijn verkrijgbaar met kastdiameters van 40 mm, 50 mm, 63 mm, 100 mm en 160 mm.


Maandelijkse nieuwsbrief

  • Wie: Voor iedereen met interesse in fluid control technologie!
  • Waarom: Heldere en interessante technische informatie over ons vakgebied in een compact maandelijks overzicht.
  • Wat: Nieuwe producten, technische achtergrondartikelen, video’s, aanbiedingen, branche info, en nog veel meer waarvoor u zich moet aanmelden om het te zien!