كيفية اختيار ختم الحجاب الحاجز لأدوات الضغط؟

تتطلب إجراءات التصنيع الحديثة دقة وموثوقية أكبر من أي وقت مضى من أجهزة قياس الضغط الخاصة بها، وفي بعض التطبيقات، حيث توجد اعتبارات كيميائية أو صحية، قد يكون من الضروري عزل جهاز قياس الضغط عن وسط العملية.

يتم تحقيق هذا العزل باستخدام غشاء حساس للضغط مصنوع من مادة مقاومة لوسط العملية ومُغلف في نظام مُجهز لـ هو جهاز قياس الضغط . يتم بعد ذلك تفريغ الفراغ بين الغشاء وعنصر القياس، ثم يُملأ بسائل مناسب ويُغلق بإحكام. يُسلط ضغط العملية قوة على السطح المكشوف للغشاء، وعندما ينثني الغشاء، فإنه يدفع السائل إلى الداخل ويضغطه، فيُوجّه السائل مباشرةً إلى عنصر القياس.

تطبيق مانع التسرب الغشائي/مانع التسرب الكيميائي

يُعدّ تحديد العملية التي تتطلب استخدام مانع تسرب غشائي أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الجهاز وإطالة عمره التشغيلي. وعادةً ما يكون استخدام مانع التسرب الغشائي ضروريًا في الحالات التالية:

• عندما يكون وسط المعالجة مسببًا للتآكل للأجزاء العاملة في جهاز قياسي مقياس الضغط أو جهاز الإرسال.
• الوسط المستخدم في العملية لزج أو يحتوي على جزيئات صلبة قد تتسبب في انسداد المدخل.
• إن وسط المعالجة عرضة للتصلب بمرور الوقت، على سبيل المثال قد يتجمد مع انخفاض درجة الحرارة أو قد يتصلب مع جفافه.
• من المهم القضاء على تكوين البكتيريا في وصلات العمليات كما هو الحال في تطبيقات الأغذية والمشروبات.

المشاكل المحتملة عند اختيار مانع تسرب الحجاب الحاجز

إن تجنب الأخطاء الشائعة سيحسن فرص اختيار وتركيب مانع تسرب الحجاب الحاجز بنجاح.

• غشاء صغير جدًا في القطر أو غير مرن بما يكفي للسماح بالتمدد الحراري الطبيعي لسائل التعبئة، مما يؤدي إلى تحولات صفرية وقراءات ضغط خاطئة.
• تتجاوز درجات حرارة العملية أو المحيط نطاق الخدمة المقبول لسائل التعبئة.
• في تطبيقات الضغط التفاضلي، قد لا يكون من الممكن الحصول على قراءات تفاضلية صغيرة جدًا نظرًا لكمية القوة المطلوبة لتحريك الحجاب الحاجز وعنصر القياس.
• إن قصور سائل التعبئة أكبر من القوة المطلوبة لتحريك عنصر القياس.
• يؤدي طول وقطر الأنبوب الشعري الداخلي بالإضافة إلى لزوجة سائل التعبئة إلى خلق مقاومة، مما يؤدي إلى زيادة وقت استجابة النظام إلى مستويات غير مقبولة.
• يمكن أن تؤثر درجة حرارة العملية على درجة الحرارة المحيطة بالقرب من العملية.
• ينبغي توخي الحذر عند تحديد نظام إحكام لقياس الفراغ أو ضغط الفراغ العالي. فبينما تعمل هذه الأنظمة بشكل طبيعي في معظم تطبيقات الفراغ القياسية، إلا أنه كلما اقترب الضغط من الفراغ المثالي، يصبح تحقيق مستويات دقة مقبولة أكثر صعوبة.

الخصائص الوظيفية

قد تختلف دقة إحكام غشاء الجهاز عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تبعًا للخصائص الكيميائية، ويجب إضافة هذه القيم إلى فئة دقة الجهاز. مع ذلك، لا يمكن ضمان دقة الفراغ عند تجاوز -0.85 بار في التصاميم القياسية. ويعود ذلك إلى احتواء معظم سوائل التعبئة على كميات ضئيلة من الهواء أو الغازات المحتبسة، والتي تميل إلى التمدد بشكل ملحوظ عند الاقتراب من ضغط الصفر المطلق. ويؤثر هذا التمدد على عنصر القياس في الجهاز.

تأثير درجة الحرارة

يُملأ نظام استشعار الضغط بالكامل بسائل مناسب عند درجة حرارة محددة (عادةً 20 درجة مئوية) تُسمى درجة الحرارة المرجعية. يؤدي ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة المحيطة أو درجة حرارة سائل العملية إلى تغير متناسب في حجم سائل التعبئة. وبالتالي، يؤثر ذلك على الضغط الداخلي لنظام الاستشعار المغلق، مما قد يؤدي إلى خطأ صفري في الجهاز. ولتقليل هذا التأثير، من الضروري تعويض تغير الحجم الناتج عن تغير درجة الحرارة. قد لا تتمكن الأغشية ذات الأقطار الصغيرة من تعويض سوى تغير طفيف في الحجم. يُقترح استخدام موانع تسرب كيميائية مزودة بأغشية ذات أكبر قطر فعال ممكن، وذلك وفقًا لظروف العملية. علاوة على ذلك، عندما تتجاوز درجة حرارة العملية 150 درجة مئوية، ولكنها أقل من 250 درجة مئوية، من الضروري تركيب الجهاز مع برج تبريد لتجنب تأثيرات انتقال الحرارة بين مانع تسرب الغشاء والجهاز. عند تجاوز درجة حرارة العملية 250 درجة مئوية، يجب استخدام أنبوب شعري لحماية الجهاز من درجات حرارة العملية المرتفعة.

يُعدّ سائل التعبئة المستخدم بالغ الأهمية لنطاق درجة حرارة تطبيق الختم الكيميائي، لذا يجب مراعاة الحد الأدنى والحد الأقصى لدرجات حرارة الوسط المُعالَج. إضافةً إلى ذلك، يجب أن يكون سائل التعبئة متوافقًا مع الوسط، لا سيما في حالة الأوساط مثل الأكسجين أو التطبيقات في صناعة الأغذية. يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية في حال تمزق الغشاء، ما قد يؤدي إلى اختلاط سائل التعبئة مع الوسط المُعالَج.

أجهزة قياس الضغط ذات الأنابيب الشعرية

يُتيح استخدام الأنبوب الشعري قراءة الجهاز عن بُعد، ويُقلل من تأثير درجة حرارة العملية (أعلى من 250 درجة مئوية) على دقة الجهاز. عادةً ما يكون طول الأنبوب الشعري 500 مم كافيًا للحفاظ على درجة حرارة الجهاز قريبة من درجة حرارة المحيط.

ينبغي أن يكون طول الأنبوب الشعري أقصر ما يمكن. يُنصح بعدم تجاوز ستة أمتار، لأن تغير درجة الحرارة على طول الأنبوب الشعري قد يؤثر على الدقة وسرعة الاستجابة.

تتطلب أجهزة قياس الضغط المزودة بأنبوب شعري شفة أو دعامة تثبيت مناسبة على الحائط أو اللوحة لتركيب مقياس الضغط أو جهاز الإرسال. يؤدي اختلاف الارتفاع بين جهاز قياس الضغط وختم الحجاب الحاجز إلى زيادة في الخطأ الكلي نتيجةً للتأثيرات الهيدروستاتيكية على سائل التعبئة، والتي يُشار إليها غالبًا بضغط الرأس. إذا كان هذا الاختلاف معروفًا، فسيلزم إجراء تعويض أثناء التصنيع أو عند ضبط الصفر الموضعي.

حواجز غشائيةيمكن تركيبها على معظم مقاييس الضغط، وأجهزة الإرسال، ومفاتيح الضغط. يتيح التصنيع الداخلي الشامل تطوير أختام مخصصة لتطبيقات الشركات المصنعة الأصلية الفريدة، كما يمكن تركيب وتعبئة أختام الحجاب الحاجز لأجهزة من مصنعين آخرين بأقل قدر من التأخير.