Der neu entwickelte elektronische Sicherheitsdruck-begrenzer Typ DB 1000/2  ist die Kombination eines Druckbegrenzers (PZH) und eines Sicherheitsdruckbegrenzers (PZHH), die sich in einem gemeinsamen Alu-Druckguss-Gehäuse (Schutzart IP 65), befinden und unabhängig voneinander arbeiten.

Der primäre Einsatzbereich des Sicherheitsdruck-begrenzers DB 1000 / 2 sind Kälteanlagen und Wärmepumpen. Der DB1000/2 dient dort dem Schutz gegen Überschreitung des maximalen Betriebsdruckes gemäß BGR 500, Kapitel 2.35 (Betreiber) und EN 378 (Hersteller).  
Der DB 1000/2 ist vom TÜV Rheinland nach der Druckgeräterichtlinie zertifiziert und entspricht folgenden Normen: EN 60730-2-6,-1 Anhang B EN 60730 , DIN EN ISO13849 Kategorie 3 und 4 gemäß 6.2.6.
Die Baumusterprüfung wurde entsprechend der harmonisierte Norm EN 12263;1998 (DIN 12263:1998 ) erfolgreich  durchgeführt.
Da der Sicherheitsdruckbegrenzer auch für den Einsatz in Dampfdruckkesseln vorgesehen ist, entspricht er auch der nach Druckgeräterichtlinie harmonisierten Norm EN 12952 -11:2007 (DIN 1295 -11.2007 ) und EN 12953 -9:2007 (DIN EN 12953 -9:2007). Ein ausreichendes Sicherheitsniveau nach EN 378  bescheinigt  der TÜV.

Das neuartige Wirkprinzip wurde zum Patent beim Patentamt München angemeldet.

Funktion

Bestimmungsgemäß überwachen Druckbegrenzer (PZH) und Sicherheitsdruckbegrenzer (PZHH) die jeweils eingestellte Druckschwelle, wobei die Schaltschwelle des PZHH um einen Differenzbetrag höher eingestellt wird als die Schaltschwelle des PZH. Bei Überschreitung wird das jeweilige Ausgangsrelais inaktiv geschaltet, was wiederum den Verdichterantriebsmotor oder die Gesamtanlage außer Betrieb setzt. Druckbegrenzer und Sicherheitsdruckbegrenzer sind ausgangsseitig in Reihe geschaltet, sodass eine Redundanz von 100% besteht.
Die Rückstellung des PZH erfolgt mittels eines Tasters am Gehäuse, wenn der Druck in der Anlage unter die Druckschwelle abgefallen ist. Der PZHH, kann nur nach Abnahme des Deckels durch befugtes Personal rückgestellt werden.


Fehlersicheres Design

Sowohl Druckbegrenzer, als auch Sicherheitsdruckbegrenzer weisen ein fehlersicheres Verhalten auf, d.h. auch bei zwei unabhängig voneinander auftretenden Bauteilfehlern ist gewährleistet, dass die sichere Funktion fortgeführt wird oder das Ausgangsrelais zuverlässig abgeschaltet wird. Ein LED-Blinkcode gibt dem Bediener Auskunft über den internen Fehler, der in einer Fehlercodetabelle ersichtlich wird.
Das fehlersichere Verhalten wird einmal durch ein spezielles Hardware-Design erreicht. So wird beispielsweise durch spezielle Schaltungsmaßnahmen gewährleistet, dass bei beliebigen internen Fehlern des U/I-Wandlers (4...20 mA-Schnittstelle) die Funktion des Druckbegrenzers nicht beeinträchtigt wird. Druckbegrenzer (PZH) und Sicherheitsdruckbegrenzer (PZHH) nutzen den jeweils "fremden" Drucksensor zu einem reziproken Vergleich der Messwerte, um Fehler an den Sensoren sofort detektieren zu können. Des Weiteren existieren vom Microcontroller unabhängige Baugruppen (Hardware-Watchdog, Monoflop und Komparator), um Zeitabläufe, bzw. die Betriebsspannung ständig zu überwachen.
Unterstützt wird dieses Hardware-Design durch die Software, welche neben umfangreichen zyklisch aufgerufenen Prüfroutinen für alle sicherheitsrelevanten Hardwarebaugruppen selbstverständlich auch Plausibilitätsprüfungen der Speicher und des Befehlssatzes des Microcontrollers beinhaltet.
 
Das Blockschaltbild des Druckbegrenzers:

Blockschaltbild DB1000/2

Weitere Besonderheiten und Vorteile

Der DB 1000/2 besitzt eine USB-Buchse zum Anschluss an einen PC, bzw. Notebook. Mittels mitgelieferter Software kann vom Anwender eine Parametrierung (Einstellung der Schaltschwellen und Verzögerungszeiten) erfolgen, die im Betrieb aufgetretenen Druckmaxima abgefragt werden, sowie Selbsttest- und andere Funktionen durchgeführt werden. Die Funktionen sind passwortgeschützt und werden im Hintergrund protokolliert.

PC-Oberfläche:

PC-Oberfläche Druckbegrenzer

Das Gerät besitzt eine unabhängige analoge Stromschnittstelle 4...20 mA. Damit kann ein externer Drucksensor eingespart werden, wenn der Druck in der Anlage beispielsweise laufend registriert oder angezeigt werden soll. Die Messwerte können an eine übergeordnete  Messwerterfassungsanlage (Datenlogger oder SPS) weitergeleitet werden, die eine zusätzliche  Anlagenüberwachung realisiert.
Die Druckzellen des PZH und des PZHH werden je nach Einsatzfall dimensioniert, d.h. der Kunde bestimmt den von ihm benötigten Nenndruck, wobei maximal 4000 bar möglich sind. Die Zellen selbst enthalten eine Edelstahlmembran, die resistent gegen alle herkömmlichen Kältemittel ist.

Vorteile des DB 1000/2 gegenüber einem mechanischen Druckbegrenzer

Durch das Wirkprinzip ist beim mechanischen Druckbegrenzer der Einsatzbereich auf maximale Druckwerte von ca. 30 bar beschränkt. Beim DB 1000/2 wird der maximale Druckwert nur durch die eingesetzten Drucksensoren festgelegt, die bis zu Betriebsdrücken von max 4000 bar verfügbar sind. Aus diesem Grunde eignet sich der DB 1000/2 hervorragend für den Einsatz in Kälteanlagen, die mit dem umweltfreundlichen Kältemittel CO2 arbeiten, sowie für den Betrieb in Druck- und Dampfdruckkesseln und Wärmepumpen.

Die Einstellung der Schaltschwellen erfolgt beim DB 1000/2 auf 0,1 bar genau mittels eines angeschlossenen PCs, bzw. Notebooks und der mitgelieferten Software. Es ist nicht wie beim mechanischen Druckbegrenzer notwendig, den Druck in der Kälteanlage bis zum Schwellwert zu erhöhen, um diesen genau einstellen zu können. Die Einstellzeiten beim Einfahren der Anlage reduzieren sich damit um bis zu 80 % gegenüber der herkömmlichen Einstellzeit. Die Einstellung der Schaltschwellen des PZH und des PZHH kann natürlich auch bereits beim Hersteller vorgenommen werden.
Während beim mechanischen Druckbegrenzer der Differenzdruck zwischen PZH und PZHH auf einen Festwert eingestellt ist (z.B. ca. 2 bar), kann beim DB 1000/2 dieser beliebig in 0,1bar-Schritten gewählt werden.

Im Gegensatz zum mechanischen Druckbegrenzer, der empfindlich auf Überdruck und mechanische Schwingungen reagiert, ist der DB 1000/2 sehr resistent gegen Druckspitzen. Die Überlastsicherheit beträgt beispielsweise 200 bar bei einem Gerät mit 50 bar Nenndruck.

Der elektronische Druckbegrenzer DB 1000/2 verfügt über Zusatzfunktionen, die ein mechanischer Druckbegrenzer nicht aufweist, wie z.B. die Speicherung des während des Betriebes aufgetretenen Druckmaximums mit Zeitstempel, eine Selbsttest-Funktion (Auslösung ohne Erhöhung des Anlagendruckes) oder die Schaltverzögerung bis zu einer Sekunde.

Bis auf die Sicherheitsrelais enthält der Druckbegrenzer keine bewegten Teile. Die elektronisch gespeicherten Druckschwellen sind deshalb über die gesamte Lebensdauer absolut stabil und werden mit einer Genauigkeit von 0,05 bar eingehalten.

Die Sicherheitsrelais garantieren eine Lebensdauer von 1 Mio Schaltspielen unter Nenn-Last. Da ein Druckbegrenzer bestimmungsgemäß nur im Fehlerfall schaltet, ist trotz dieses elektromechanischen Bauelements eine quasi unbegrenzte Lebensdauer des DB 1000/2 gewährleistet.


Technische Daten

Einsatzbedingungen
* Betriebstemperaturbereich: - 40.... + 80 °C
* Medientemperaturbereich: -40...+125 °C (unter Zwischenschaltung der notwendigen Wärme-Isolierungsmaßnahmen zwischen Sensor und Medium)
* Schwingungsbelastung: Schwingungsgeschwindigkeit  max. 4,5 (10) mm/s (Kategorie  B Klasse III nach ISO 2372 ) bei 50 Hz
* Der Sicherheitsdruckbegrenzer ist für den Einsatz in Verbindung mit allen Kältemitteln der Mediengruppen 1 und 2 nach Druckgeräterichtlinie 97/23/EG geeignet, sowie resistent gegen alle Kältemittel nach EN 378-1 (Anhang E).
Beispiele: Mg1: NH3 (R717), Mg2:    R22, R23, R134a, R404a, R407a, R407c, R507, R744 (CO2)

Elektrische Daten
* Hilfsspannung 24V DC +/- 20%, Stromaufnahme max. 90 mA
* Druck-Messzyklus 5ms
* Druckschwellwert für PZH und PZHH getrennt einstellbar zwischen 5% und 90% des Nenndruckes
* Schaltpunkt-Genauigkeit: < 0,5% des Nenndruckes
* Schaltverzögerungszeit: 0,0...1,0 s
* Belastbarkeit der Schaltkontakte der Sicherheitsrelais
    bei Gleichstrombetrieb DC1: 9,0A, DC13 (Schaltschütze): 1,8A
    bei Wechselstrombetrieb AC1: 6,3A, AC3 (Motoren): 2,5A
 

Das Datenblatt finden Sie unter DB1000_2
 

Zella-Mehlis, d. 22.06.2010                    Dipl-Ing. Ralf Gryl