In manchen Anwendungen müssen Druckmessumformer bei sehr hohen Temperaturen zuverlässig arbeiten. Autoklaven, die in der Medizin- und Lebensmitteltechnik zur Sterilisation von Geräten und Instrumenten verwendet werden, sind sicherlich eine dieser anspruchsvollen Anwendungen.
Ein Autoklav ist eine Druckkammer, die in einer Vielzahl von Industrien für unterschiedliche Anwendungen verwendet wird. Sie zeichnen sich durch hohe Temperaturen und einen vom Umgebungsluftdruck verschiedenen Druck aus. Medizinische Autoklaven werden zum Beispiel verwendet, um Geräte zu sterilisieren, indem Bakterien, Viren und Pilze bei 134 °C zerstört werden. In der Druckkammer eingeschlossene Luft wird entfernt und durch heissen Dampf ersetzt. Die gängigste Methode, dies zu erreichen, ist das Gravitationsverfahren: Dampf tritt in die Kammer ein und füllt die oberen Bereiche. Dabei wird die kühlere Luft nach unten verdrängt. Diese wird dort über einen Abfluss aus der Kammer geführt. Dieser Prozess endet, sobald die gesamte Luft entfernt wurde und die Temperatur im Autoklav 134 °C beträgt.
Sehr genaue Messung bei hohen Temperaturen
Druckmessumformer werden in Autoklaven zur Überwachung und Validierung eingesetzt. Da Standard-Drucksensoren üblicherweise bei Raumtemperatur kalibriert werden, können sie unter den in Autoklaven auftretenden heissen und nassen Bedingungen nicht die beste Genauigkeit liefern. Piezoresistive Drucksensoren sind relativ temperaturempfindlich. Temperaturfehler können jedoch ausgeglichen werden. Mittels einer entsprechenden Kalibrierung können die Geräte für die in einzelnen Anwendungen auftretenden Temperaturen optimiert werden. Wenn Sie beispielsweise einen Standard-Druckmessumformer verwenden, der bei Raumtemperatur eine Genauigkeit von 0,1 Prozent erreicht, kann das Gerät bei Verwendung in einem Autoklaven mit Temperaturen von bis zu 134 °C nicht die gleiche Genauigkeit liefern.
Ein Unternehmen aus der pharmazeutischen Industrie fragte daher bei STS nach einer Lösung, die auch in einem Autoklav höchste Präzision liefert: gefordert war ein Drucktransmitter, der bei 134 °C einen Gesamtfehler von weniger als 0,1 Prozent über einen Druckmessbereich von -1 bis 5 bar leistet.
Mittels einer entsprechenden Kalibrierung können Drucksensoren für unterschiedliche Temperaturbereiche optimiert werden. Die Kalibrierung eines Drucksensors für bestimmte Temperaturbereiche war im Fall des oben angesprochenen Kunden aus der Pharmaindustrie jedoch nur eine der Herausforderungen, die es zu meistern galt: Nicht nur das Sensorelement sollte bei 134 °C im Autoklav hochgenau arbeiten, auch der komplette Drucktransmitter inklusive aller Elektronik sollte in die Druckkammer. Leider können wir an dieser Stelle nicht näher darauf eingehen, wie wir einen digitalen Drucktransmitter zusammenbauen konnten, der die geforderten Genauigkeitswerte einhält und dessen Komponenten den heissen und feuchten Bedingungen im Autoklav standhalten. Wir können aber verraten, dass es möglich ist.
Kurzum: Piezoresistive Drucksensoren reagieren empfindlich auf Temperaturänderungen. Mit dem richtigen Know-how können sie jedoch für die Anforderungen einzelner Anwendungen optimiert werden. Darüber hinaus kann nicht nur das Sensorelement entsprechend kalibriert werden, der gesamte Drucktransmitter kann so gebaut werden, dass auch heisse und nasse Bedingungen bewältigt werden können.
