Die Druckmessung ist aufgrund der rauen Umgebungen, die in der industriellen Fertigung häufig anzutreffen sind, oft eine Herausforderung. Hohe Temperaturen stellen ein besonderes Problem für elektronische Komponenten dar, die in der Regel eine geringe Hitzetoleranz aufweisen.
Hochtemperatur-Messwandler sind die gängigste Lösung für die Druckmessung in heißen Umgebungen, obwohl für manche Anwendungen die Reduzierung der Wärme durch ein Kühlelement die bessere Wahl sein kann. Beispielsweise sind normale Sensoren in der Regel für Betriebstemperaturen unter 80 °C (176 °F) geeignet. Bei der Druckmessung muss daher in der Regel zwischen einem Hochtemperatur-Messumformer und einem Kühlelement gewählt werden, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile haben.
Hochtemperatur-Druckmessumformer
Hochtemperatur-Druckmessumformer 
Kühlelement 
Hochtemperatur-Wandler Wandler wandeln im Allgemeinen Energie von einer Form in eine andere um, wobei es sich bei der Energie in der Regel um ein Signal handelt. Sie werden routinemäßig in automatisierten Systemen eingesetzt, die häufig durch Messungen physikalischer Größen wie Kraft, Bewegung, Temperatur und Druck gesteuert werden. Ein Sensor ist eine spezielle Art von Wandler, der eine physikalische Eigenschaft seiner Umgebung erfasst und diese Änderung in der Regel in Form eines elektrischen Signals meldet. Ein Drucksensor beispielsweise erfasst den Druck und meldet ihn an ein Messgerät, das den Druck anzeigt.
Ein Hochtemperatur-Druckwandler enthält keine elektronischen Bauteile und ist daher wesentlich hitzebeständiger als normale Druckwandler. Diese Geräte sind in der Regel für Raumtemperaturen bis zu 343 °C (649,4 °F) ausgelegt, je nach Modell. Ein hochwertiger Druckwandler dieses Typs kann bei hohen Temperaturen äußerst stabile Messungen liefern. Einige Modelle können beispielsweise den Druck mit einer Genauigkeit von 0,25 % und einer thermischen Drift von 0,1 % bei 38 °C (100 °F) messen.
Der Messbereich eines Hochtemperatur-Druckmessumformers kann stark variieren, von 15 Pfund pro Quadratzoll (psi) bis zu mehr als 10.000 psi. Für diese Druckmessumformer ist möglicherweise ein Protokoll der Kalibrierung des National Institute of Standards and Technology (NIST) verfügbar. Die Hersteller können ihre Messumformer auch in verschiedenen Phasen ihres Lebenszyklus kalibrieren.
Diese hohe Leistungsfähigkeit wird durch den Einsatz der Dünnschichttechnologie erreicht, bei der durch Sputterbeschichtung eine molekulare Verbindung zwischen Messwerk und Substrat hergestellt wird. Diese Fertigungstechnik eliminiert praktisch alle Veränderungen der Kalibrierung des Messumformers, einschließlich Kriechen, Driften und Verschieben. Hochtemperatur-Druckmessumformer sollten außerdem über einen Druckraum aus Edelstahl und ein doppelt isoliertes Gehäuse verfügen, um die Integrität des Geräts in rauen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Eine vollständig verschweißte Konstruktion erhöht die Toleranz eines Druckmessumformers gegenüber physikalischen Belastungen zusätzlich.
This high level of performance is possible through the use of thin film technology, which uses sputter deposits to form a molecular bond between the gauge and substrate. This manufacturing technique virtually eliminates changes to the transducer’s calibration, including creep, drift, and shift. High temperature pressure transducers should also have a pressure cavity made of stainless steel and a double-isolated case to ensure integrity of the unit in a harsh operating environment. An all-welded construction will further increase a pressure transducer’s tolerance for physical stress.
Verstärkung
Hochtemperatur-Druckmessumformer liefern einen Millivolt-Ausgang, was bedeutet, dass sie einen externen Verstärker benötigen, um ihn in ein 4- bis 20-mA- oder 0- bis 10-V-Signal umzuwandeln. Die Notwendigkeit eines externen Verstärkers erhöht auch den Preis des Systems.
Eine neue Technik zur Übertragung der Temperatur von einem Wandler zu einem Anzeigegerät besteht darin, einen DIN-Verstärker auf einer Schiene zu montieren. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Verstärker, viele gängige Eingänge und Prozesse für Temperatursignale zu akzeptieren. Der Ausgang kann nur zwei Drähte verwenden, obwohl eine 3-Draht-Ausführung die Spannung isoliert. Ein Verstärker mit einem Doppelrelaisausgang sollte auch die Relais voneinander isolieren. Das Ausgangssignal für diesen Verstärkertyp liegt typischerweise zwischen 4 und 20 mA. Der Temperaturbereich eines auf einer Schiene montierten Temperaturtransmitters sollte ebenfalls von Linearität zur Temperatur geprägt sein.
Ein Temperaturtransmitter sollte eine einfache Konfiguration über einen USB-Anschluss ermöglichen. Diese Funktion ermöglicht es dem Benutzer, den Transmitter mit einem Standard-USB-Kabel an einen PC anzuschließen und Konfigurationsdaten vom Transmitter hochzuladen. Der Benutzer kann dann mit einer Software die gewünschten Änderungen vornehmen und die neue Konfiguration wieder auf den Transmitter herunterladen. Der Transmitter benötigt während dieses Vorgangs keine zusätzliche Stromversorgung, da er die erforderliche Energie über die USB-Schnittstelle erhält.
Dieser Transmittertyp sollte auch isolierte Eingänge von einem Druckknopf akzeptieren, mit Trimm-Einstellungen im gleichen Messbereich wie das Ausgangssignal. Eine LED zeigt während dieses Vorgangs die Trimmstufe an. Die Trimmfunktion sollte gesperrt werden, wenn während der Konfiguration keine Anpassung erforderlich ist. Die LED zeigt an, wenn der Signaleingang während des normalen Betriebs außerhalb des Messbereichs liegt.
Kühlelement
Kühlelemente basieren im Allgemeinen auf dem Prinzip der konvektiven Wärmeübertragung, also dem Mechanismus, bei dem Wärme aufgrund der Bewegung von Flüssigkeiten übertragen wird. Im Gegensatz dazu ist die konduktive Wärmeübertragung die Übertragung von Energie aufgrund molekularer Schwingungen. Neben Kühlelementen wird Konvektion auch in vielen anderen technischen Anwendungen eingesetzt.
Ein Kühlelement kann die Temperatur des Mediums senken und ist in der Regel eine wesentlich kostengünstigere Lösung als ein Hochtemperatur-Messumformer. Bei diesem Ansatz bleibt der Druck unverändert, vorausgesetzt, die Dichte des Mediums wird durch Temperaturänderungen innerhalb des normalen Messbereichs nicht wesentlich beeinflusst. Kühlelemente funktionieren in der Regel sowohl in Luft als auch in Wasser, sind jedoch für Ölmedien wie Hydraulikflüssigkeiten ungeeignet. In diesen Anwendungen muss ein Hochtemperaturwandler verwendet werden, da die Viskosität dieses Mediums stark von der Temperatur abhängt.
Ein Kühlelement sollte aus Edelstahl gefertigt sein, um eine maximale Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten Prozessmedien zu gewährleisten. Der Nickelgehalt dieses Stahls beträgt in der Regel 1,25 %, der Chromgehalt liegt im Messbereich zwischen 0,65 % und 0,8 %. Das Kühlelement sollte einem maximalen Druck von 5.000 psi bei 38 °C (100,4 °F) und 3.500 psi bei 400 °C (752 °F) standhalten. Außerdem sollte es die Temperatur eines flüssigen Prozesses am Messelement von 260 auf 38 °C (500 bis 100,4 °F) senken.
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Verfasst von: Dan Schultz
Aktualisiert am: 30. Oktober 2025
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Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026