Keramische meetcellen – corrosiebestendig, robuust, nauwkeurig

VEGA ontwikkelt en produceert als een van de weinige fabrikanten ter wereld de keramische meetcel CERTEC^® zelf. Het is het belangrijkste element van een keramische druksensor. In een complex proces worden het membraan en het basislichaam van aluminiumoxidekeramiek onder cleanroomcondities bedrukt met goudpasta en bij hoge temperatuur via een glassoldeerbewerking verbonden met de meetcel.

De vele voordelen van keramiek

Naast een hoge corrosiebestendigheid biedt de keramische meetcel ook de volgende voordelen:

• eersteklas langetermijnstabiliteit
• hoge betrouwbaarheid
• uitstekende bestendigheid tegen overbelasting

Maakt gedurende een lange periode nauwkeurige metingen mogelijk. De keramische meetcel wordt echter altijd weer met scepsis ontvangen, omdat wordt aangenomen dat het materiaal breukgevoelig is. "Een onterechte zorg," verduidelijkt Robin Müller, productmanager bij VEGA. "Keramische meetcellen hebben een veel hogere bestendigheid tegen overbelasting dan metallische cellen. Terwijl metalen membranen onherstelbaar kunnen vervormen wanneer ze worden blootgesteld aan zeer hoge druk, volgt het keramische membraan gewoon de bewegingen van het basislichaam en keert later terug in zijn oorspronkelijke positie."

De gevoeligheid van keramische sensoren voor vocht en thermische schokken - ooit een nadeel ten opzichte van metallische meetcellen - is al lang geen probleem meer. Ten eerste wordt de procestemperatuur gemeten en deze waarde wordt gebruikt in de berekening om de invloed van temperatuur op de gemeten drukwaarde te compenseren. Tegelijkertijd detecteert een tweede temperatuursensor in de glasnaad achter het keramische membraan zelfs de kleinste temperatuurveranderingen. Een algoritme in de sensorelektronica zorgt ervoor dat thermische schokken worden gecompenseerd. Nog een nuttige functie: "De waarden van deze relatief gevoelige temperatuurmeting zijn ook beschikbaar en bruikbaar als afzonderlijke signalen," aldus Robin Müller.

Toepassingen waarin gebruik wordt gemaakt van vacuüm of waterstof stellen de meettechniek voor bijzondere uitdagingen. In vacuüm daalt het kookpunt van vloeistoffen. Hierdoor kan het gebeuren dat de olie in de metallische meetcel al bij temperaturen onder het atmosferische kookpunt gaat koken. Bij waterstof is er nog een ander, maar niet minder groot risico: waterstofmoleculen kunnen door metaal dringen - dus ook door het dunne membraan van een metallische drukmeetcel. "Als waterstof in en door het membraan heen diffundeert, ontstaat er een reactie met de transmitterolie erachter", legt Robin Müller uit. De waterstofafzettingen die hierbij ontstaan kunnen leiden tot een permanente verandering in de meetprestaties.

Naast diffusie is ook de verbrossing van het materiaal in combinatie met waterstof een probleem. Maar niet voor de resistente materialen, de diffusiedichte aansluitingen en de coatings van goud of goud-rodium die VEGA gebruikt voor de sensoren in waterstoftoepassingen. Ook de droge keramische meetcellen zijn hierbij belangrijk: "Zelfs als er waterstof in de meetcel terecht zou komen, zou deze geen schade kunnen veroorzaken", geeft Robin Müller aan. "Keramische druksensoren zijn dus voorbestemd voor gebruik bij de productie van waterstof via elektrolyse, die werkt bij lage druk." 

In chemische toepassingen levert drukverschilmeting belangrijke gegevens over debiet-, niveau- en tankdruk. Dit type meting kan bijvoorbeeld worden gebruikt om

• het niveau in een tank onder druk te meten,
• het debiet bij meetflenzen te bepalen,
• een filter of warmtewisselaar te bewaken

In deze aflevering van VEGA Talk laten Stefan en Tom zien wat de keramische meetcel van VEGA zo stabiel maakt:

Metalen druksensoren zoals de VEGABAR 83 zorgen al tientallen jaren voor veiligheid en betrouwbaarheid in chemische installaties. Ze zijn meestal gemaakt van hoogwaardig RVS zoals 316L of andere legeringen. Hierdoor zijn ze bij uitstek geschikt voor gebruik in zware omstandigheden. Dankzij hun robuuste constructie zijn ze ook geschikt voor toepassingen onder hoge druk en bij extreme temperaturen.