Einleitung in präzise Differenzdruckschalter mit niedrigem Messbereich
Was sind das?
Ein Differenzdruckschalter ist ein Gerät, das einen Differenzluftdruck nutzt, um einen elektrischen Schalter bei einem voreingestellten Auslösepunkt zu betätigen. Dies kann die Differenz zwischen zwei Überdrücken oder zwei Unterdrücken, einem Überdruck und einem Unterdruck oder einem Überdruck und dem atmosphärischen Druck sein. Der elektrische Schalter kann zum Starten oder Stoppen von Motoren oder Ventilatoren, zum Öffnen oder Schließen von Klappen oder Lüftungsgittern, zum Einschalten eines Warnsignals, zum Auslösen von Alarmkontakten usw. verwendet werden.
Die Differenzdruckschalter von Dwyer sind ausschließlich für niedrige und sehr niedrige Druckdifferenzen von 0,01" Wassersäule bis 50 psig ausgelegt. Innerhalb dieser Messbereiche wird eine große Auswahl an Präzisionsdruckschaltermodellen von Dwyer angeboten.
Wie funktionieren sie?
Der Querschnitt zeigt einen typischen Differenzdruckschalter von Dwyer. Einige Modelle verwenden andere Methoden, um die Bewegung der Membran auf den elektrischen Schalterknopf zu übertragen.
Wenn sich der Differenzdruck zwischen den beiden Seiten der Membran ändert, bewegt sich die federbelastete Membran und überträgt eine Kraft auf einen Schnappschalter. Der Schalter kann so ausgelegt sein, dass er entweder bei steigendem oder bei fallendem Differenzdruck auslöst.
Die Bewegung der Membran wird durch eine kalibrierte Feder behindert. Diese Feder bestimmt den Messbereich des Differenzdrucks, innerhalb dessen die Bewegung der Membran den elektrischen Schalter auslöst. Der Auslösepunkt wird durch Einstellen der Kompression oder Spannung der Feder festgelegt.
Was ist die Totzone?
Wenn eine Änderung des Luftdrucks (oder des Druckunterschieds) auftritt, die dazu führt, dass sich die Membran bewegt und den Schalter betätigt, muss ein Teil dieses Drucks abgebaut werden, bevor der Schalter für einen weiteren Zyklus zurückgesetzt wird.
Die Totzone ist der Druck, der abgebaut werden muss, bevor der Schalter für einen weiteren Zyklus zurückgesetzt wird, nachdem der Sollwert erreicht und der Schalter betätigt wurde.
Die Totzone ist bei einem Schnappschalter unvermeidlich. Sie resultiert aus zwei Faktoren: der Federkonstante der Messbereichsfeder am gewählten Sollwert und dem Rückstellweg des Schalterhebels. Daher ist die Totzone bei jedem Sollwert unterschiedlich. Befindet sich der Sollwert am unteren Ende des Messbereichs des Druckschalters, ist die Totzone minimal. Umgekehrt ist die Totzone maximal, wenn sich der Sollwert am oberen Ende des Messbereichs des Druckschalters befindet. Beispiel: Ein Druckschalter ist so eingestellt, dass er bei einem steigenden Differenzdruck von 3-1/2" w.c. auslöst. Wenn der Differenzdruck in dem überwachten System auf 3-1/2" w.c. ansteigt, löst der Schalter aus und veranlasst eine Korrekturmaßnahme. Der Differenzdruck beginnt dann zu fallen. Der Schalter bleibt jedoch aktiviert, bis der Differenzdruck auf etwa 2,4" w.c. abfällt. Diese Differenz von 1,1" w.c. ist die „Totzone”. Es handelt sich um die Überlappung oder den Druckunterschied zwischen dem Sollwert, bei dem der Schalter bei steigendem Druck auslöst, und dem Punkt, an dem der Schalter bei fallendem Druck zurückgesetzt wird.
Überlegungen bei der Auswahl eines Druckschalters
Membrangröße – Dwyer-Druckschalter werden in drei Serien angeboten, die sich nach der Membrangröße richten. Serie 1620, 1630 und 1640 haben einen Membrandurchmesser von 7-3/4" und bieten die größte Betätigungskraft für maximale Empfindlichkeit und Wiederholgenauigkeit. Die Modelle der Serie 1800 mit 4"-Membranen sind kompakt und kostengünstig, bieten jedoch eine hervorragende Leistung für OEM- und allgemeine Anwendungen. Die Modelle der Serie 1900 verfügen über 3-1/2"-Membranen, die über von Dwyer entwickelte Kraft-Bewegungs-Verstärkerhebel betrieben werden und eine hohe Empfindlichkeit und Wiederholbarkeit dieser kompakten, kostengünstigen Schalter gewährleisten.
Auswahl des Messbereichs – Wir empfehlen die Auswahl eines Messbereichs, dessen Sollwert (Auslösepunkt) möglichst nahe an der Mitte des gesamten Einstellbereichs liegt.
Sollwert – Bei Anwendungen, bei denen der Sollwert bekannt ist, kann das Gerät am Ort der Installation eingestellt oder bei OEM-Mengen werkseitig voreingestellt werden. Für Anwendungen, bei denen Änderungen des Sollwerts vor Ort zu erwarten sind, bieten Druckschalter der Serie 1638 mit visueller Sollwerteinstellung zusätzlichen Komfort. Wenn der Druck häufig zurückgesetzt werden muss, bietet der Photohelic®-Druckschalter/-manometer herausragenden Komfort. Wenn zwei Einstellpunkte erforderlich sind, wählen Sie das Modell 1627 oder die Photohelic®-Serie. Beide verfügen über zwei Schalter. Es können auch zwei separate Druckschalter verwendet werden.
Totzone – Für OEM-Anwendungen sind spezielle Schnappschalter mit einer extra breiten Totzone erhältlich. Wenden Sie sich bitte an den Hersteller. Photohelic®-Schalter/Manometer haben die engste Totzone aller Dwyer-Schalter, und die unteren/oberen Sollwerte können miteinander verriegelt werden, um eine einstellbare Totzonensteuerung zu ermöglichen.
Maximale psi-Nennleistung – Alle Modelle sind für einen Druckstoß von 10 psig oder mehr ausgelegt, mit Ausnahme der Modelle Nr. 1626 und Nr. 1627. Diese verfügen über eine Dichtungsmembran und sind für 2 psig ausgelegt. Sie sollten nicht für einen höheren Gesamtdruck verwendet werden.
Nenntemperatur – Dwyer-Schalter werden bei 70 °F montiert, kalibriert und getestet. Die empfohlenen Grenzen für die Anwendungen liegen zwischen 32 °F (-30 °F für trockene Luft) und 130 °F. Bei reduzierter Nennleistung kann die Obergrenze auf 180 °F erweitert werden. Einzelheiten finden Sie in den Spezifikationen für jedes Modell. Bei höheren Temperaturen sorgt eine Spule aus Kupfer- oder Aluminiumrohr häufig für eine ausreichende Wärmeableitung.
Installation – Wählen Sie einen Standort ohne übermäßige Vibrationen, an dem kein Öl oder Wasser auf den Schalter tropfen kann und an dem die Umgebungstemperatur möglichst nahe bei 70 °F liegt. Siehe Spezifikationsseiten für wetterfeste Gehäuse, explosionsgeschützte Gehäuse und Umweltschalter. In der Regel sollten Differenzdruckschalter mit der Membran in einer vertikalen Ebene montiert werden. Es ist wichtig, dass der Sollwert mit der Membran in der Position eingestellt wird, in der sie montiert wird.
Druckanschluss – Alle sind 1/8" NPT. Für die Verwendung von Gummi- oder Kunststoffschläuchen bestellen Sie bitte die Adapter Nr. A-339 von 1/8" NPT auf 3/16". Für 1/4"-Metallschläuche bestellen Sie bitte die Klemmringverschraubungen Nr. A-324 von 1/8" NPT auf 1/4".
Elektrische Anschlüsse – Jeder Schalter verfügt über drei Schraubanschlüsse. Die Gehäuse der Leitungsdurchführungen haben eine 7/8"-Halterung für eine 1/2"-Leitungsdurchführung.
Ein explosionsgeschützter Druckschalter von Dwyer erkennt den Verlust des Spülluftdrucks im Kontrollraum und löst Alarmkontakte aus. Der Durchfluss der klimatisierten Luft muss aufrechterhalten werden, um einen ausreichenden Überdruck im Raum gegenüber der Atmosphäre zu gewährleisten. Dadurch wird sichergestellt, dass Kontroll- oder Instrumentenräume in gefährlichen Umgebungen für den Betrieb elektrischer Geräte sicher sind.
Der Dwyer-Schalter erkennt Eisansammlungen an Kühlschlangen und löst den Abtauzyklus aus. In dieser Kühlanwendung erkennt der Dwyer-Differenzdruckschalter die durch Vereisung verursachte zunehmende Einschränkung des Luftstroms und löst den Abtauzyklus aus. Zwei statische Spitzen sind installiert, um den Differenzdruck über den Kühlschlangen zu erfassen. Der Druckschalter überwacht den Durchfluss in einem Hochdrucksystem. In einer Hochdruckleitung für Flüssigkeiten kann der Prozess durch Durchflüsse oberhalb (oder unterhalb) des gewünschten Durchflusses beeinträchtigt werden. Das Modell H3 von W.E. Anderson
Pressure switch monitors flow in high pressure system. In a liquid process high pressure line, the process may be adversely affected by flows above (or below) the desired flow. The W.E. Anderson Modell H3 kann den Durchfluss in Systemen mit einem Betriebsdruck von bis zu 1500 psig als Funktion des Druckabfalls über einer kalibrierten Blende überwachen. Der Sollwert des H3 wird so eingestellt, dass Alarmkontakte ausgelöst werden oder der Prozess automatisch abgeschaltet wird, wenn der Durchfluss die gewünschte Rate überschreitet (oder unterschreitet).
Schalter/Manometer reguliert den Druck in einem mit Luft gefüllten Gebäude. Das Gerät erkennt Überdruck, der zu einer Überfüllung des Gebäudes führen kann, oder Druckverlust, der zum Einsturz führen kann, und steuert das Gebläse, um den richtigen Druck aufrechtzuerhalten. Das Messgerät lässt sich leicht zurücksetzen, um Energie zu sparen oder zusätzlichen Druck zu liefern, um starken Winden standzuhalten.
Wenn die Papierbahn in der Druckmaschine reißt, erreicht der Luftstrahl den Druckschalter, der ein Signal an die Steuerung sendet, die Druckmaschine anzuhalten. Wenn die Papierbahn versehentlich reißt, geht eine große Menge Papier verloren. Um solche Verluste zu vermeiden, wird die Unversehrtheit der Bahn häufig durch einen Differenzdruckschalter von Dwyer überwacht. Wenn die Bahn reißt, verursacht der Luftstrom aus dem Strahl einen Druckanstieg im Ansaugrohr, wodurch der Schalter geschlossen wird, der der Hauptsteuereinheit signalisiert, die Druckmaschine abzuschalten.
Die Bandlaufgeschwindigkeit variiert je nach Minitactor™-Schalter, um die Länge der Bandschleife zu steuern. Die Differenzdruckschalter Minitactor™ von Dwyer dienen dazu, die richtigen Schleifen in Bandlaufwerken für Computersysteme aufrechtzuerhalten. Die Schleifensäulen unterliegen einem Unterdruck, wobei Druckschalter die oberen und unteren Anschlüsse in jeder Säule überwachen. Wenn eine kurze Schleife den Unterdruck erfasst, signalisiert der Schalter dem entsprechenden Bandantrieb, die Geschwindigkeit leicht zu ändern und mehr Bandschleife zuzuführen. Eine lange Schleife erfasst den atmosphärischen Druck, woraufhin der Schalter dem Antrieb signalisiert, die Schleifenlänge zu verringern. Das System ist in dieser Abbildung für die Maschinenband- und Dateibandsäulen identisch.
Der Differenzdruckschalter aktiviert den Motor des Rollenfilters, wenn Staub den Luftstrom verringert. Wenn sich Staub auf diesem Rollenfilter ansammelt und den Luftstromwiderstand des Filters erhöht, wird der erhöhte Druckabfall über den Filter vom Differenzdruckschalter erfasst, der einen Motor startet, um einen neuen Filterabschnitt an seinen Platz zu rollen.
Der Wandler hält den Füllstand im Behälter konstant, indem er das motorbetriebene Füllventil steuert. Der zum Spülen des Tauchrohrs von Flüssigkeiten erforderliche Luftdruck entspricht der Tiefe des Behälters, ausgedrückt in Zoll Wassersäule. Jede Änderung des Füllstands im Behälter führt zu einer proportionalen Änderung des Ausgangsstroms des Wandlers, der, wenn er über den Regelkreis zurückgeführt wird, das Ventil so einstellt, dass der Durchfluss durch das Füllrohr erhöht oder verringert wird, um den gewünschten Füllstand aufrechtzuerhalten.
Der Dwyer-Transmitter sendet präzise Luftgeschwindigkeitsanpassungssignale an einen computergesteuerten Lüftermotor mit variabler Drehzahl. In HLK-Systemen mit variablem Luftvolumen (VAV) sorgt eine computergesteuerte Regelung für eine Präzision bei der Anpassung des Luftvolumens, um den sich ändernden Systemanforderungen mit maximaler Energieeffizienz gerecht zu werden. Ein Dwyer der Serie MS oder MS2 Magnesense®-Differenzdrucktransmitter von Dwyer wird mit einem Pitotrohr-Array verwendet, um ein 4-20-mA-Signal an den Computer zu senden. Das Signal ist direkt proportional zum Differenzdruck, der sich über das Pitotrohr-Array als Funktion der Luftgeschwindigkeit entwickelt. Der Computer reagiert auf jede Geschwindigkeitsänderung, indem er der Motorsteuerung signalisiert, die Lüftergeschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern, um die erforderliche Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Der Computer ermittelt anhand der Eingaben anderer Umgebungssensoren eine neue erforderliche Luftgeschwindigkeit und signalisiert eine entsprechende Anpassung der Lüftergeschwindigkeit, bis die neue Geschwindigkeit erreicht ist, die vom Pitotrohr-Array und vom Transmitter gemessen wird.
Glossar der Schalterbegriffe:
Messbereich – Der Bereich der Differenzdrücke oder Durchflussraten, innerhalb dessen das Sensorelement eines bestimmten Schalters so eingestellt werden kann, dass es einen elektrischen Schalter betätigt.
Einstell- oder Betätigungspunkt – Der genaue Luftdruck oder die genaue Durchflussrate, die zur Betätigung des elektrischen Schalters führt.
Nenndruck – Der maximale Druck, dem die mit dem Medium in Kontakt stehenden Betätigungskomponenten des Schalters kontinuierlich und/oder wiederholt ohne Gefahr einer dauerhaften Beschädigung standhalten können.
Maximaler Druckstoß – Sicherer Druck für das Schaltergehäuse, der jedoch bei kontinuierlicher oder wiederholter Einwirkung den Mechanismus beschädigen kann.
Schalter normal offen – Ein Schalter, bei dem die Kontakte normalerweise offen sind. Durch Betätigung werden die Kontakte geschlossen.
Schalter mit normalerweise geschlossenem Kontakt – Ein Schalter, bei dem die Kontakte normalerweise geschlossen sind. Durch Betätigung werden die Kontakte geöffnet.
Einpoliger Umschalter (SPDT-Schalter) – Ein Schalter, der sowohl normalerweise offene als auch normalerweise geschlossene Schaltkontakte kombiniert.
Nullschalter – Ein potentialfreier Kontaktschalter mit einer Zone ohne Kontakt. Wird häufig zum Betrieb von umkehrbaren Motoren verwendet.
Wiederholgenauigkeit – Die Fähigkeit eines Druck- oder Durchfluss-Schalters, unter konstanten Bedingungen wiederholt an seinem Sollwert zu arbeiten.