Den Füllstand in Flüssiggastanks per Differenzdruck zu überwachen, war in der Vergangenheit stets eine Herausforderung. Denn die Hersteller von Tankausrüstungen mussten eigene Messsysteme konstruieren, um das Flüssigkeitsniveau und den Betriebsdruck der jeweiligen Gase zu erfassen. Mit den innovativen Differenzdruckmanometern der Cryo-Gauge-Reihe von WIKA steht ihnen eine kompakte All-in-one-Lösung zur Verfügung, die Zeit und Kosten spart.

Hohe Drücke und sehr niedriger Differenzdruck

In der Industrie, aber auch in medizinischen Einrichtungen, sind Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Kohlendioxid und Distickstoffoxid elementare Betriebsmittel. Sie werden in verflüssigter Form in Tanks gelagert. Für die Füllstandsüberwachung in geschlossenen Behältern stellen Differenzdruckmanometer eine ideale Lösung dar. Die meisten dieser Geräte haben jedoch ihre Grenzen, wenn es um den Füllstand in Flüssiggastanks geht. Denn dafür müssen sie einerseits robust genug sein, um hohe Drücke zu bewältigen, und andererseits empfindlich genug, um einen sehr niedrigen Differenzdruck anzuzeigen.

Darüber hinaus sind Differenzdruckmanometer in der Regel auf einen Druckbereich beschränkt und daher nur für ein bestimmtes Gas über die gesamte Spanne kalibrierbar. Die Konsequenz daraus sei hier am Beispiel von Stickstoff, Sauerstoff und Argon aufgezeigt: N2 ist leichter als O2, das wiederum leichter ist als Ar. Befänden sich alle drei Gase in gleich großen und gleich vollen Tanks, würde die Skala des Messgeräts lediglich die N2-Füllung zu 100 Prozent anzeigen, im Fall von O2 und Ar hingegen nur zu 70 bzw. 57 Prozent. Folglich müsste ein Tankhersteller für jedes Gas ein anderes Differenzdruckmanometer installieren. Oder er verwendet ein Manometer mit drei Gasskalen, von denen allerdings nur die Argon-Skala über den vollen Messbereich gehen würde.

Mehr als nur den Füllstand bei Flüssiggastanks anzeigen

Bei Flüssiggastanks reicht es zudem nicht, nur den Füllstand zu kennen. Die Behälter benötigen zusätzlich ein Manometer zur Anzeige des Betriebsdrucks und ein Ausgleichsventil, um den Punkt bei Routineprüfungen auf Null zu setzen. Bevor das Cryo Gauge von WIKA auf dem Markt erschien, mussten die Hersteller von Tankausrüstungen Differenzdruck- und Betriebsdruckmanometer, Ventile, Fittings und Rohrleitungen beschaffen. Daraus bauten sie ein Messsystem mit mehreren Anschlüssen (= potenziellen Leckagestellen) zusammen und prüften es anschließend auf Dichtheit. Im Fall von Sauerstoff kam noch die erforderliche Reinigung hinzu.

Innovatives Design

Das Cryo Gauge ist die ideale Lösung, um den Füllstand in Flüssiggastanks zu überwachen.

Schematische Darstellung des Cryo-Gauge-Aufbaus

Das Design dieser Engineered Solution ist einfach, aber innovativ: Zwei Messstoffräume, ⊕ und ⊖, erfassen den Druck von Gasen (P1) und Flüssigkeiten (P2). Eine elastische Membrane (1) trennt die beiden Kammern. Der Differenzdruck (P1 minus P2) bewirkt eine Auslenkung der Membrane gegen die Messbereichsfeder (2). Diese Bewegung ist proportional zum Differenzdruck. Sie wirkt auf eine Kipphebelvorrichtung (3) im Anzeigegehäuse (4), um die Druckinformation auf das Zeigerwerk (5) zu übertragen. Metallische Stützflächen (6) auf beiden Seiten der Membrane schützen die Geräte vor Überlastung und Druckspitzen. Die Messzellen sind aus einer Kupferlegierung (Typen 712.15.100/160) oder aus CrNi-Stahl 316 (Typen 732.15.100/160) gefertigt. Die anderen messstoffberührten und ein Großteil der nicht messstoffberührten Teile bestehen ebenfalls aus korrosionsbeständigem CrNi-Stahl.

Cryo Gauges bieten zahlreiche Vorteile

Den Füllstand in Flüssiggastanks mit den Cryo Gauges von WIKA zu überwachen, hat eine Reihe von Vorteilen:

  • Robuste Konstruktion: Die Messgeräte sind unempfindlich gegen Druckspitzen. Sie sind auf jeder Seite bis zu einem Druck von 50 bar (725 psi) überdrucksicher. Ein Cryo Gauge nimmt demzufolge auch dann keinen Schaden, wenn sich die Druckleitungen kreuzen oder die Ventile in der falschen Reihenfolge geöffnet werden. Die Manometer haben zudem eine beschlagfreie Sichtscheibe.
  • Breiter Druckbereich: Bei aller Robustheit sind Cryo Gauges empfindlich genug für eine Messung sehr niedriger Drücke, hinunter bis 16 Zoll Wassersäule (inH2O). Der Messbereich rangiert zwischen 16 inH2O und 1.600 inH2O (das entspricht 40 mbar bzw. 4.000 mbar). Den meisten Differenzdruckmanometern auf dem Markt sind deutlich engere Grenzen gesetzt.
  • Einfache Spanneneinstellung: Cryo Gauges ermöglichen Spanneneinstellungen vor Ort, ohne die gesamte Baugruppe vorher zu zerlegen. Dazu entfernt man einfach die Gummi-Verschlusskappe, führt den (mitgelieferten) Innensechskant-Schlüssel in die Zugangsanschluss ein, dreht ihn und setzt den Stopfen wieder ein. Für geringfügige Anpassungen sind keine Nullpunkteinstellungen erforderlich. Das hilft vor allem bei Applikationen, bei denen der Endwert einen vollen Tank anzeigt, wie im Fall der Bulklagerung von flüssigem Kohlendioxid. Dazu ein Beispiel: Die Waage eines Sechs-Tonnen-Tanks zeigt 12.000 Pfund flüssiges CO2 an. Sobald der Tank voll ist, erwartet der Anwender, dass das Messgerät die besagte Menge anzeigt. Trotz einer sehr sorgfältigen Tankberechnung können viele Variablen das Verhalten des Gases beeinflussen, was zu einem Messwert führt, der auf einen nicht vollen Tank hindeutet. Bei den Cryo Gauges kann der Anwender nach Befüllen des Tanks eine letzte Spanneneinstellung vorzunehmen, um sie an den vollen Tank anzugleichen.
Kompaktes Messsystem für den Füllstand in Flüssiggastanks

Typ 712.15.160 Cryo Gauge mit optionalem Betriebsdruck-Anzeiger

  • Modulares Design: Das einzigartige modulare Design der Cryo Gauges ermöglicht die Zusammenstellung individueller Messsysteme mit unterschiedlichen Funktionen. Ausgehend von der Füllstandseinheit können die Anwender später vor Ort einen Verteilerblock mit einem Manometer oder sogar einem Sensor für den Betriebsdruck hinzufügen. Weitere Optionen sind ein integriertes 4 … 20-mA-Ausgangssignal für den Füllstand, ein separater Betriebsdruck-Messumformer, integrierte Füllstandsschalter, Betriebsdruckschalter sowie eine Vielzahl von Befestigungsbügeln.
  • Einfache Inbetriebnahme: Die Cryo-Gauge-Messsysteme lassen sich umstandslos in Betrieb nehmen, nahezu „Plug and Play“. Denn die kompakte Baugruppe verfügt unabhängig von den integrierten Funktionen lediglich über zwei Anschlusspunkte: einen zur Flüssigphase und einen zur Gasphase.
  • O2-gereinigt und dichtheitsgeprüft: Equipment für Sauerstoffanwendungen muss speziell gereinigt werden, um Einträge wie Kohlenwasserstoffe (Öle), Partikel und Feuchte zu beseitigen. WIKA liefert Cryo Gauges für solche Applikationen bereits O2-gereinigt aus. Das erspart den Herstellern von Tankausrüstungen einen Arbeitsdurchgang. Das gilt auch für die Dichtheitsprüfung. WIKA unterzieht jede Baugruppe einem gründlichen Heliumtest, um sicherzustellen, dass keine Leckagen vorhanden sind.
  • Für Telemetrie ausgestattet: Flüssiggas-Lieferanten übernehmen zunehmend die Verbrauchsüberwachung ihrer Kunden. Ein solcher Remote-Service verbessert die Liefersicherheit und -effizienz. Der Niveaustandsanzeiger der Cryo Gauges lässt sich dafür mit einem integrierten Druckmessumformer ausstatten, der mit der Telemetrieeinheit verbunden ist. Somit entfällt eine separate Druckquelle für das Übertragungsmodul, die zu unterschiedlichen Messwerten führen könnte.

Hinweis
Auf der WIKA-Webseite erhalten Sie weitere technische Details zu den Cryo-Gauge-Typen 7×2.15.100 und 7×2.15.160. Dort finden Sie zudem Informationen über weitere Messlösungen für Kryogentanks. Bei Fragen steht Ihnen Ihr Ansprechpartner gerne zur Verfügung.

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