Fühler und Messumformer eines Trennmembransystems sind normalerweise durch die Kapillare elektrisch leitend verbunden. Im Normalfall kann davon ausgegangen werden, dass der Fühler und Messumformer bzw. der zweite Fühler bei einer Differenzdruckmessung auf dem gleichen elektrischen Potential liegen.
Liegen bei einem Differenzdrucksystem die beiden Fühler auf unterschiedlichen elektrischem Potenzial, so kommt es über diese Verbindung zu einem Potentialausgleich. Das ist z.B. bei einer Elektrolyse, bei der die Druckdifferenz zwischen dem Anoden– und Kathodenraum gemessen werden soll, der Fall. Es kommt, wenn die beiden Fühler elektrisch leitend verbunden sind, zu einem Potentialausgleich über die Kapillarverbindung. Das Trennmembransystem mit elektrischer Isolation der Kapillarverbindung zwischen Fühler und Messumformer wurde speziell für Differenzdruck– Messungen zur Anwendung in der Chloralkali-Elektrolyse entwickelt.
Bei diesem Verfahren wird eine selektiv wirkende dünne Membrane zur Trennung des Anoden/Kathoden-Raumes verwendet. Abgesehen davon, dass dieser Membranwerkstoff sehr teuer ist, so ist er außerdem sehr druckempfindlich. Aus diesem Grund wird der Differenzdruck der Elektrolysezelle überwacht. Die Elektrolysezellen werden mit geringer Spannung betrieben, wobei allerdings hohe Ströme fließen. Wird mit einem normalen Trennmembransystem gemessen, so kommt es zu einem Potentialausgleich über das Messsystem. Es fließt ein Teil des Stromes über das Messsystem und zerstört das Messgeräts.
Mit der elektrischen Isolation von Fühler und Messumformer wird das verhindert.
2. Ausführung
Seitens TST wurde hierfür eine elektrische Isolation der Kapillarübertragungsleitung entwickelt. Fühler und Messumformer sind damit voneinander elektrisch isoliert.
Bild 1 zeigt im Blockschaltbild die Anordnung der Isolation. Die Isolatoren sind entweder direkt am Fühler oder am Messumformer angebracht.
Gegenüber dem Zellenwiderstand über die Membrane stellt der Isolator einen hochohmigen Widerstand dar und verhindert damit einen Potentialausgleich über das Meßsystem. Je nach Ausführung ist entweder ein Isolator am Fühler oder zusätzlich am Messumformer noch ein zweiter Isolator angebracht.
Zusätzliche Isolationsmaßnahmen des Fühlerflansches bzw. der Kapillare ermöglichen die Montage des Systems im Freien, d.h. beseitigen Probleme die z.B. durch Regenwasser entstehen können.
Bild 2 zeigt die Ausführung eines Fühlers mit Isolator für die Montage im Freien.
Zur Verhinderung von Kriechströmen sind Fühler und Isolator zusätzlich nochmals durch ein Kunststoffgehäuse geschützt.
Als Membranwerkstoff für die Fühler werden Tantal bzw. Hastelloy C® angeboten. Der Anbau der Fühler erfolgt an handelsübliche Messumformer.
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