Die Angabe „20 % Druckschwankungsbreite“ beschreibt einen Druckhub. Dieser Beitrag erklärt die Rechnung mit dem in den Behälterunterlagen angegebenen maximal zulässigen Druck, kurz PS. Ob ein bestimmter Druckhub für einen konkreten Behälter zulässig ist, ergibt sich daraus allein noch nicht.
Was ist die Druckschwankungsbreite?
Die Druckschwankungsbreite ist die Differenz zwischen oberem und unterem Druck eines Druckwechsels:
Δp = p_oben − p_unten
Für die auf PS bezogene Druckschwankungsbreite gilt:
Druckschwankungsbreite in % = Δp / PS × 100
Für eine sinnvolle Berechnung müssen p_oben, p_unten und PS auf denselben festgelegten Bezugspunkt des Druckgeräts bezogen sein.
Dabei sind:
-
p_oben der obere Druck des betrachteten Druckwechsels,
-
p_unten der untere Druck,
-
Δp der Druckhub,
-
PS der vom Hersteller angegebene maximal zulässige Druck des Behälters.
Nach der Druckgeräterichtlinie ist Druck als Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck definiert. Auch PS ist der vom Hersteller festgelegte höchste Druck, für den das Druckgerät ausgelegt ist.
Was bedeuten 20 % bei einem 11-bar-Behälter?
Bei einem Behälter mit:
PS = 11 bar
entsprechen 20 % einem Druckhub von:
Δp = 0,20 × 11 bar = 2,2 bar
Ein Druckband von beispielsweise 6,0 bis 8,2 bar hat damit eine Druckschwankungsbreite von 20 % bezogen auf PS.
Die Prozentangabe legt die Lage des Druckbandes nicht fest. Auch 4,8 bis 7,0 bar oder 8,8 bis 11,0 bar ergeben bei PS = 11 bar jeweils einen Druckhub von 2,2 bar. Die jeweiligen mittleren Druckwerte sind dabei unterschiedlich.
Beispiel: Betrieb zwischen 6 und 7 bar
Ein Druckluftbehälter mit PS = 11 bar arbeitet zwischen:
-
p_unten = 6 bar,
-
p_oben = 7 bar.
Der Druckhub beträgt:
Δp = 7 bar − 6 bar = 1 bar
Die relative Druckschwankungsbreite beträgt:
1 bar / 11 bar × 100 = 9,1 %
Dasselbe Druckband ergibt bei einem Behälter mit PS = 16 bar nur:
1 bar / 16 bar × 100 = 6,25 %
Ohne Kenntnis des Bezugsdrucks lässt sich die Druckschwankungsbreite in dieser Form nicht in Prozent berechnen.
Rechner: Druckschwankungsbreite bezogen auf PS
Druckschwankungsbreite-Rechner
Geben Sie PS sowie den unteren und oberen Druck des betrachteten Druckwechsels ein. Der Rechner setzt den Druckhub ins Verhältnis zum eingegebenen maximal zulässigen Druck PS.
Der Druckhub von 1 bar entspricht 9,09 % von PS. Bei PS = 11 bar entsprechen 20 % einem Druckhub von 2,20 bar.
Der Rechner ermittelt ausschließlich den Druckhub und dessen Verhältnis zu PS. Ob dieser Druckhub für einen konkreten Behälter zulässig ist, muss anhand der technischen Unterlagen und der konkreten Auslegung beurteilt werden.
Was sagt die Prozentangabe aus?
Die Prozentangabe beschreibt ausschließlich den gesamten Druckhub zwischen unterem und oberem Druck. Bei PS = 11 bar entsprechen 20 % einem Druckhub von 2,2 bar.
Ein Druckband kann beispielsweise von 6,0 bis 8,2 bar reichen. Der Druckhub beträgt dann 2,2 bar und damit 20 % von PS. Die Prozentangabe legt die konkreten unteren und oberen Druckwerte nicht fest.
Entscheidend für die Berechnung ist immer:
Δp / PS × 100
Eine Rechnung mit dem mittleren Betriebsdruck als Bezugsgröße beschreibt zwar ein Druckband, aber nicht die auf PS bezogene Druckschwankungsbreite.
Was lässt sich aus dem Wert ableiten?
Die Rechnung zeigt, wie groß ein beobachteter Druckhub im Verhältnis zu PS ist. Sie ersetzt keine technische Bewertung des Behälters.
Für die Beurteilung eines konkreten Betriebsfalls sind die Behälterunterlagen, der tatsächliche Druckverlauf und die für den Behälter geltenden technischen Anforderungen maßgeblich. Bei Fragen zur zulässigen Beanspruchung sollte der Hersteller oder eine fachkundige Stelle hinzugezogen werden.
Wie Monitoring sinnvoll eingesetzt wird
Kontinuierliche Druckmessungen können den tatsächlichen Betriebsverlauf sichtbar machen. Sie liefern beispielsweise:
-
obere und untere Druckwerte,
-
Druckhübe und Druckspitzen,
-
Anzahl unterschiedlicher Druckwechsel,
-
An- und Abfahrvorgänge,
-
zeitliche Veränderungen des Druckbandes.
Diese Daten können mit den Auslegungsunterlagen verglichen und zu einem Lastkollektiv aufbereitet werden. Monitoring ersetzt jedoch weder die Herstellerangaben noch die technische Berechnung und darf nicht allein als Nachweis der sicheren Behälterlebensdauer verstanden werden.
Häufige Fragen
Was bedeutet 20 % Druckschwankungsbreite?
Rechnerisch beträgt die Differenz zwischen oberem und unterem Druck 20 % von PS. Ob ein solcher Druckhub für einen konkreten Behälter zulässig ist, ergibt sich aus dessen technischen Unterlagen.
Beziehen sich die 20 % auf den mittleren Betriebsdruck?
In der hier erläuterten Rechnung werden sie auf PS bezogen. Der mittlere Betriebsdruck ist dafür nicht die Bezugsgröße.
Was bedeuten 20 % bei einem Behälter mit PS = 11 bar?
Rechnerisch entsprechen 20 % einem Druckhub von 2,2 bar. Ein Druckband von 6,0 bis 8,2 bar hat beispielsweise einen Druckhub von 2,2 bar.
Reicht eine Druckmessung für die Lebensdauerbewertung aus?
Nein. Sie liefert wichtige Betriebsdaten, muss aber zusammen mit den technischen Daten und der Auslegung des Behälters bewertet werden.
Quellen
Fazit
Die korrekte Kurzform lautet:
Druckschwankungsbreite = (p_oben − p_unten) / PS × 100
Bei PS = 11 bar entsprechen 20 % einem Druckhub von 2,2 bar. Die Prozentangabe beschreibt den gesamten Unterschied zwischen unterem und oberem Druck, nicht die Lage des Druckbandes. Ob ein Druckhub für einen konkreten Behälter zulässig ist, ergibt sich aus dessen Auslegung und technischen Unterlagen.
Druckverläufe fachgerecht auswerten
Mit kontinuierlichen Messdaten lassen sich reale Druckhübe und Lastkollektive dokumentieren. Die technische Bewertung erfolgt anschließend anhand der Behälterunterlagen und des anwendbaren Regelwerks.
