Technische Informationen

Druckmittlersysteme für Vakuumprozesse
WIKA Datenblatt IN 00.25

VakuumDas Wort Vakuum (aus dem Lateinischen: vacuus‚ leer)
bedeutet „(weitgehend) leerer bzw. freier Raum“.
Die Physik bezeichnet einen Raum, der absolut frei vonMolekülen ist, als Vakuum. In der Praxis ist dieser Zustandjedoch nicht umsetzbar.

Druckmittler
Druckmittler werden zu Druckmessungen dann eingesetzt,
wenn der Messstoff mit den drucktragenden Teilen desMessgerätes nicht in Berührung kommen soll.
Ein Druckmittler hat zwei primäre Aufgaben:
1. Trennung des Messgerätes vom Messstoff
2. Die Übertragung des Druckes hydraulisch auf dasMessgerät(siehe hierzu auch Technische Information IN 00.06 „Druckmittler - Druckmittlersysteme, Anwendung, Wirkungsweise,Bauformen“)

Differenzdrucktransmitter über Kapillarleitung
angebaut an zwei Flanschdruckmittler

Absolutdruck
Der absolute Druck bezieht sich auf das perfekte Vakuum.
Bei diesem absolut molekülfreien Raum ist der Nullpunkt
des absoluten Drucks definiert. Ein Beispiel für einen häufig
„absolut“ angegebenen Wert ist der Luftdruck.
Zur notwendigen Unterscheidung von anderen Druckarten
wird er mit dem Index „abs.“ gekennzeichnet, der abgeleitet ist vom lateinischen „absolutus“, d. h. losgelöst oderunabhängig.

Druckmittlersysteme im Vakuumeinsatz
Zum Einsatz im Vakuum finden verschiedene Druckmittlerübertragungsflüssigkeiten (KN 2, KN 17, KN 21, KN 32,KN 59 und KN 92) Verwendung. Jede für sich reagiert im
Vakuumeinsatz unterschiedlich.
Physikalisch gesehen sinkt bei einer Flüssigkeit bei abnehmendem Druck die Siedetemperatur.
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In einer Flüssigkeit haben die Teilchen bei einer Temperatur größer 0 K das Bestreben, den Flüssigkeitsverband zu
verlassen (Übergang von flüssig zu gasförmig).
Der Dampfdruck nimmt mit steigender Temperatur zu und ist
abhängig vom vorliegenden Stoff bzw. Gemisch.
Somit sinken die Einsatzgrenzen für die einzelnen Messanordnungen bei einem Prozessdruck < 1 bar abs. WIKA hat
hierzu drei Fertigungsprozesse entwickelt (Basic, Advancedund Premium), die im Folgenden beschriebenen werden.
Diese technische Information soll helfen die Grenzbereicheder Messgeräte einzuschätzen.
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Vakuum in der ProzessindustrieMittlerweile haben sich Vakuumprozesse in vielen Industrieanlagen und Biotechnologieanlagen etabliert.
Viele Abläufe sind ohne Vakuumprozesse nicht mehr vorstellbar. Ein Beispiel für einen Vakuumprozess in einem Industriebetrieb ist eine Destillationskolonne bzw. Rektifikationskolonne bei der Erdölherstellung.
Als Basis dient Erdöl. Es wird in den Prozess hineingegeben, dort werden die Produkte, getrennt nach den einzelnen
Siedetemperatur-Bereichen (auch Fraktionen genannt) ausdem Prozess destilliert. Die Produkte werden dann einer
weiteren Veredelung unterzogen.

PhasenübergangDampfdruck

Diese findet in zwei Schritten statt:
Zuerst werden die leicht verdampfbaren Stoffe bei „normalem“ Druck (≥ 1.013 mbar abs.) getrennt, in einem zweiten
Schritt werden die schwer verdampfbaren Stoffe in einem
Vakuum destilliert (< 1.013 mbar abs.). Im Vakuum kannder Siedepunkt einzelner Verbindungen deutlich verringert
werden, ohne sie durch zu hohe Temperaturen zu zerstören.
Die Temperatur nimmt im Prozessverlauf zu, während derDruck abnimmt.

GasFlüssigkeit

Darstellung des Dampfdruckes von flüssigen Teilchen,bei ihrem Übergang zur gasförmigen Phase

Druckmittlermesssysteme im Vakuumeinsatz
Grundsätzlich gilt: Je höher die Temperatur und je kleiner derdazugehörige Prozessdruck, desto schwieriger ist es, die
Messanordnung funktionsfähig zu gestalten.
Physikalisch gesehen, gibt es verschiedene Vakuumarten.
Von Grobvakuum, Feinvakuum, Hochvakuum bis hin zu Ultrahochvakuum. Der Prozessdruck liegt in industriellen Anlagenüberlicherweise bei ≥ 5 mbar abs. (Grobvakuumbereich).

Im Folgenden werden die bei WIKA verfügbaren Vakuumprozesse beschrieben. Die Prozesse sind im Wesentlichen vondem minimalen Prozessdruck bei maximaler Temperatur undvon den einzelnen Druckübertragungsflüssigkeiten abhängig.
Diese Technische Information ist gültig für elektronischeProzess- und Industrietransmitter.

Einschlägige Kernfaktoren für die notwendige Auslegung
einer funktionierenden Messanordnung sind die folgenden
Punkte:Einflussgrößen für den Anwendungsprozess:■■ Prozesstemperatur■■ Prozessdruck

Einflussgrößen des Druckmittlermesssystems:■■ Fertigungsprozess des Druckmittlersystems■■ Dampfdruckkurve der gewählten Druckübertragungsflüssigkeit■■ Der gewählte Prozessanschluss mit dem entsprechenden
Membrandurchmesser

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Sektion  Basic Service

Sektion  Premium ServiceDurch kontinuierliche Weiterentwicklung der Vakuumproduktionsprozesse bei WIKA sind Messbereiche möglich, für die
keine spezielle Teilekonditionierung mehr notwendig ist.

Für Messstellen im unteren Vakuumbereich und/oder bei
hohen Prozesstemperaturen ist der „Advanced Service“ nicht
mehr ausreichend.
Hierfür hat WIKA den „Premium Service“ entwickelt, mit
speziell dafür ausgelegter Teilekonditionierung und einer
Veredelung der Druckübertragungsflüssigkeit. Gekennzeichnet in der Darstellung ist der „Premium Service“ mitder Sektion Nr. .

Der Basic Service wird in der nachfolgenden Darstellung
durch Sektion Nr.  „Basic Service“ gekennzeichnet.

Sektion  Advanced Service
Für die anspruchsvolleren Messstellen wurde von WIKA derAdvanced Service etabliert. Ein Großteil aller Messanordnungen, welche für den Einsatz im Vakuum gedacht sind,können mit dem Advanced Service abgedeckt werden.
Die Darstellung dieses Services wird im Folgenden in
Sektion Nr.  mit „Advanced Service“ gekennzeichnet.

Sektion  Customer Support
Falls die Anwendung sich in Sektion Nr.  „Customer
Support“ befindet, wird unsere technische Klärung eine
Lösung für Ihre Anwendung erarbeiten.
Hierzu sind genaue Angaben des Anwendungsprozesses
erforderlich. Füllen Sie dazu einfach diesen Fragebogen ausund senden Sie diesen Ihrem WIKA-Ansprechpartner zu.
Fragebogen für Druckmittler

http://de-de.wika.de/upload/DS_QuestionnaireDS_D_5795.pdf

Erklärung der Vakuumprozesse

In den folgenden Diagrammen werden unsere Vakuumprozesse anschaulich dargestellt.

Vakuumanwendung mit Druckübertragungsflüssigkeit KN 32
1000

Absolutdruck in mbar abs.

500

10050


10-100

0Legende Basic Service Advanced Service Premium Service Customer Support Funktionierende Druckmittlermessanordnungen indiesem Bereich nicht möglich

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100


200

Prozesstemperatur in °C

300

400

Grenzwerte Prozesstemperatur
MinimalMaximalSeite 3 von 6

Vakuumanwendung mit Druckübertragungsflüssigkeit KN 2
1000

Absolutdruck in mbar abs.

500

10050


10-100

0
100Legende Basic Service
 Advanced Service
 Premium Service
 Customer Support
 Funktionierende Druckmittlermessanordnungen indiesem Bereich nicht möglich
200

Prozesstemperatur in °C


300400Grenzwerte ProzesstemperaturMinimal
MaximalVakuumanwendung mit Druckübertragungsflüssigkeit KN 17
1000

Absolutdruck in mbar abs.

50010050


10-100Legende Basic Service
 Premium ServiceSeite 4 von 6

0 Advanced Service
 Customer Support


100


200

Prozesstemperatur in °C

300

400

Grenzwerte Prozesstemperatur
MinimalMaximal

WIKA Datenblatt IN 00.25 ∙ 08/2015

Vakuumanwendung mit Druckübertragungsflüssigkeit KN 21
1000

Absolutdruck in mbar abs.

500

10050


10-100Legende Basic Service
 Premium Service

0

100

 Advanced Service
 Customer Support
200300Prozesstemperatur in °C

Sauerstoffanwendungen
Nach BAM-Untersuchung (Bundesamt für Materialforschungund Prüfung) gelten diese Tabellenwerte.

400

Grenzwerte Prozesstemperatur
MinimalMaximalMaximale Temperaturbis 60 °C> 60 °C bis 100 °C> 100 °C bis 175 °C

Maximaler Sauerstoffdruck
50 bar
30 bar
25 barVakuumanwendung mit Druckübertragungsflüssigkeit KN 59
1000

Absolutdruck in mbar abs.

500

10050


10





-1000Legende Basic Service Advanced Service Premium Service Customer Support Funktionierende Druckmittlermessanordnungen indiesem Bereich nicht möglich

WIKA Datenblatt IN 00.25 ∙ 08/2015

100200Prozesstemperatur in °C

300400Grenzwerte Prozesstemperatur
MinimalMaximalSeite 5 von 6

Vakuumanwendung mit Druckübertragungsflüssigkeit KN 92
1000

Absolutdruck in mbar abs.

500

10050


10






-100

0Legende Basic Service
 Advanced Service
 Premium Service
 Customer Support
 Funktionierende Druckmittlermessanordnungen indiesem Bereich nicht möglich

100

200

Prozesstemperatur in °C

300

400

Grenzwerte Prozesstemperatur
MinimalMaximal© 2014 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG, alle Rechte vorbehalten.
Die in diesem Dokument beschriebenen Geräte entsprechen in ihren technischen Daten dem derzeitigen Stand der Technik.
Änderungen und den Austausch von Werkstoffen behalten wir uns vor.

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