Druckmessumformer-Serie für elastomerfreie Sterilanschlüsse

Anpassungsfähig

10.02.2006 Die Kombination von Druckmessumformer Pascal CV und Druckmittler Hygienic bietet Planern und Betreibern von Sterilanlagen sehr hohe Flexibilität. Die totraumfreie Konstruktion sorgt für sehr gute Hygienebedingungen; auf diese Weise wird jede Elastomerproblematik vermieden.

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Die Dichtkonen des Membran-Druckmittlers der Hygienic-Baureihe und des Einschweißstutzens bilden eine metallische Dichtkante, die völlig spalt- und totraumfrei in die frontbündige Hygienemembrane des Druckmittlers übergeht. Dank der besonderen Konstruktion und modernster Fertigungstechnologien sind die Dichtflächen dieses Prozessadapters so gestaltet, dass Messfehler durch Einspannkräfte beim Verschrauben und im Betrieb bis auf 1mbar minimiert werden.

Relativ- und Absolutdruck von Flüssigkeiten oder Gasen sind in nahezu allen Sterilprozessen zentrale Mess-, Schalt- und Führungsgrößen mit entscheidendem Einfluss auf Qualität, Sicherheit und Ausbeute. In Bezug auf hohe Hygieneanforderungen für Sterilprozesse haben sich Druckmittler mit einer frontbündigen Edelstahltrennmembran als geeignet erwiesen. Herkömmliche Gewindeanschlüsse für Sterileinsätze mit frontbündiger Hygienemembran haben den Nachteil der elastomeren Abdichtung, da bei falscher Wahl des Dichtungsmaterials Produktbeeinflussungen nicht ausgeschlossen sind. Darüber hinaus führt jeder Temperaturwechsel infolge der Elastomer-Ausdehnung zur Rissbildung in den Dichtungen.

Für Sterilprozesse wie geschaffen

Metallisch dichtende Verschraubungen hingegen hatten bisher den Nachteil hoher Messfehler durch die auf den Druckmittler wirkenden Einspannkräfte. Auch konnten die Dichtflächen beim Einschrauben durch Torsionskräfte und Reibfressen beschädigt werden und Leckage entstehen. Als weiterer Nachteil der Gewindeanschlüsse erwies sich bei Einschweißstutzen die unveränderliche Positionierung des Druckmessgerätes. Mit der Entwicklung der Druckmittlerserie Hygienic wurden diese Probleme konstruktiv berücksichtigt und gelöst. Die Druckmittler dieser Baureihe sind nicht nur elastomerfrei, sondern sie sind auch völlig totraumfrei und dank der problemlosen und schnellen Reinigungs- und Montagemöglichkeiten hervorragend für Lebensmittel- und Pharma-Industrie sowie Biotechnologie geeignet.

Der entscheidende Schritt ist das Dichtungskonzept mit einer metallischen, spaltfreien Dichtkante. Die Edelstahl-Einschweißmuffe und der Druckmittler verfügen jeweils über konische Dichtflächen. Diese beiden konischen Dichtflächen erzeugen beim Einschrauben eine definierte Dichtkante. Auf diese Weise wird ein totraumfreier und hygienegerechter Prozessanschluss zur frontbündigen Trennmembran des Druckmittlers hergestellt.
Diese frontbündige Trennmembran wird aus Edelstahl B. Nr. 1.4436 gefertigt und ist mit dem Prozessanschluss laserverschweißt. Die aktive Membranfläche hat einen Durchmesser von 24mm und ist für einen maximalen Nenndruck von 50bar ausgelegt. Der Druckmittler ist volumenoptimiert; als Systemfüllungen stehen Lebensmittelöle mit FDA-Zulassung zur Verfügung.
Durch diese Art der definiert metallisch dichtenden Verschraubung, die auf speziellen konstruktiven Lösungen sowie neuen Fertigungstechnologien basiert, konnte der Messfehler durch die Einspannkräfte signifikant minimiert werden. Er beträgt bei einem Anzugsdrehmoment von 20Nm nur noch maximal 1mbar. Der Messgeräteanschluss ist direkt verschweißt. Der Druckmittler kann für Medientemperaturen bis maximal 250°C eingesetzt werden und steht auch mit einem Temperaturentkoppler oder mit Fernleitung zur Verfügung. Die Anforderungen nach EHEDG bzw. 3A werden standardmäßig erfüllt.
Ob dieser Druckmittler mit einem Druckmessumformer Pascal CV oder einem mechanischem Druckmessgerät gekoppelt ist – das Messsystem kann dank des drehbaren Einschraubzapfens individuell, gut sichtbar und gut zugänglich positioniert werden. Diese drehbare Einschraubkonstruktion vermeidet darüber hinaus Torsionskräfte und somit Beschädigungen der Dichtflächen.

Druckmittler und Druckmessumformer arbeiten Hand in Hand

Diese Kombination von Druckmittler und Druckmessumformer bietet Planern und Betreibern von Sterilanlagen sehr hohe Flexibilität. Der Messumformer kann völlig problemlos an veränderte Anforderungen angepasst werden. Ermöglicht wird dies durch die Modultechnik: Die Modularität öffnet von der Erstinstallation über die Nachrüstung bis hin zur Anpassung von Druckmessstellen alle Variationsmöglichkeiten.

Über Funktionsmodule wird der Druckmessumformer individuell an Schalt-, Anzeige- und Kommunikationsaufgaben angepasst. Für die Schnittstelle zwischen Prozess und Bediener bzw. Prozessleitsystem stehen fünf Varianten zur Verfügung:

  • Basismodul mit 4…20-mA-Analogausgang in Zweileitertechnik;
  • Basismodul für Profibus-PA-Anbindung zur Fernabfrage der Messwerte über Bus;
  • Schaltmodul mit zwei potentialfreien Kanälen, galvanisch nach allen Seiten getrennt, ohne Hilfsenergie;
  • Anzeigemodul für das Ablesen vor Ort;
  • Hart-Modul für die Kommunikation mittels Hart-Protokoll.

Bis zu drei dieser Module können in einem einzigen Gehäuse beliebig miteinander kombiniert werden. Diese Druckmessumformer können auch nachträglich und sogar während des laufenden Betriebs mit diesen Funktionsmodulen an die aktuellen Erfordernisse angepasst werden, ohne den Druckmessumformer aus dem Prozess nehmen zu müssen. Durch die Plug & Measure-Funktion – eine automatische Modulerkennung – ist eine Neuprogrammierung überflüssig. Die Elektronikmodule und die Messzelle werden zudem einer kontinuierlichen Selbstüberwachung unterzogen, so dass hohe Prozesssicherheit dauerhaft gewährleistet ist.

Die Messspanne des Druckmessumformers kann zwischen 80mbar und 100bar beliebig gespreizt werden. Der Nullpunkt kann ebenfalls in diesem Bereich beliebig gewählt werden. Der Transmitter bietet mit einem maximalen Turndown von 5:1 zahlreiche Möglichkeiten und hohe Flexibilität in der Anpassbarkeit des Messbereichs.

Die Kombination aus Druckmessumformer und Druckmittler stellt somit optimale Hygiene- und Messtechnikbedingungen für die Relativ- und Absolutdruckmessung von Gasen und Flüssigkeiten in Sterilprozessen her. Anlagen in Nahrungsmittel-, Getränkeherstellung, Abfülltechnik, Pharma- sowie Biotechnologie können damit in kürzester Zeit mit höchster Messpräzision exakt auf den Prozess bzw. an geänderte Bedingungen angepasst werden.

Heftausgabe: Januar-Februar 2006
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Über den Autor

Frank Labohm , Geschäftsführer Labom Mess- und Regeltechnik
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