Durchflussmesser, Füllstandüberwachung

Lautlos und schnell

Die präzise Dosierung und die Fließgeschwindigkeit von Flüssigkeiten spielen in automatisch gesteuerten Prozessen eine entscheidende Rolle. Eine genaue und auch sehr zuverlässige Messung dieser Größen, die sich sogar im laufenden Betrieb nachrüsten lässt, ist die berührungslose Luftblasen-Detektion und Durchflussmessung mit Ultraschall.

Ultraschall-Sensoren werden überall dort eingesetzt, wo Flüssigkeiten automatisch überwacht werden müssen. Das reicht von der berührungslosen Luftblasendetektion bis hin zur präzisen Messung kleinster Durchflussmengen.

Medien wie Schmierstoffe für Getriebe oder Klebstoffe für Dichtungen müssen sehr korrekt dosiert sein. Zu wenig steigert die Ausfallrate, zu viel lässt die Kosten in die Höhe schnellen. Eine sehr effiziente Möglichkeit dies zu kontrollieren, ist die akustische Durchflussmessung per Ultraschall. Sie erfasst die Strömungsgeschwindigkeit selbst kleinster Flüssigkeitsmengen schnell und präzise. Damit ist diese Technologie alternativen Messverfahren weit überlegen, denn sie ist unabhängig von den chemischen oder physikalischen Eigenschaften des Mediums. Und da es keine beweglichen Teile gibt, ist der Sensor verschleißfrei und der Wartungsaufwand gering. Zudem ist Ultraschall schneller und liefert mehr Messwerte pro Sekunde als andere Verfahren. Je nach Einsatzgebiet kommen Clamp-On-Geräte oder Inline-Sensoren in Frage.

Inline-Systeme werden bevorzugt in der Analyse- und Dosiertechnik eingesetzt. Sie sind sehr genau und eignen sich daher besonders für schnelle Dosiervorgänge sowie präzise Messungen selbst kleinster Durchflussmengen. Die Genauigkeit des Sonoflow IL.51 von Sonotec beträgt bei Strömungsgeschwindigkeiten von 0 bis 5 ml/s beispielsweise ± 250 µl/s. Bei 5 bis 100 ml/s sind es ± 5 Prozent. Die Wiederholrate liegt bei 500 Hz. Da sie direkt mit dem Medium in Berührung kommen, bestehen Inline-Sensoren ausschließlich aus hochwertigen Materialien wie PVDF oder Edelstahl.

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Gilt es besonders strenge hygienische Vorschriften einzuhalten – wie beispielsweise in der Lebensmittelindustrie – sind Clamp-On-Geräte die richtige Wahl. Auch für die Messung des Durchflusses von giftigen oder korrosiven Medien sind Sensoren wie der kompakte Sonoflow CO.54 geeignet. Das Besondere: Bei diesem Clamp-On ist die Elektronik in den Sensor integriert. „Es ist praktisch ein Plug-and-Play-Gerät“, erklärt Peter Ködderitzsch, zuständig für den Vertrieb des Unternehmens. „Der Kunde legt den Schlauch ein, schließt den Klappdeckel, verbindet das Datenkabel mit seiner Steuerung und los geht’s. Eine gesonderte Befestigung ist nicht erforderlich.“ Das ist ideal für die Nachrüstung – auch im laufenden Betrieb und ohne Prozessunterbrechung. Damit steigt die Verfügbarkeit der Anlage und die Produktverluste und Betriebskosten sinken.

Inline oder Clamp-On ?

Ultraschallsensoren zur berührungslosen Luftblasen-Detektion wie der Sonocheck ABD 05 erkennen schnell und zuverlässig Blasen in flüssigkeitsdurchströmten Schläuchen und Messkammern. Damit erlauben die intelligenten Sensoren sowohl die Flüssigkeitsüberwachung als auch die Nass-Trocken-Meldung. Dazu Peter Ködderitzsch: „Die Installation eines Luftblasendetektors am Flüssigkeitsauslass hat gleich zwei Vorteile: Er stellt sicher, dass die Flüssigkeit frei von Luft- oder Gasblasen ist, und kontrolliert den Füllstand. Denn wenn der Behälter leer ist, strömt nur noch Luft, also eine Endlosblase, am Sensor vorbei.“
Der flüssigkeitsdurchströmte Schlauch wird einfach in den Ultraschallsensor gelegt und das dreipolige Kabel an die Gerätesteuerung angeschlossen. Damit ist ein schneller, reibungsloser Wechsel garantiert. Ein Koppelmedium ist nicht erforderlich. Der Sensor arbeitet nach dem Prinzip der Trockenkopplung und liefert auch nach Monaten am Schlauch noch zuverlässige Messergebnisse. Außerdem passt er sich dynamisch verändernden akustischen Bedingungen problemlos an und gewährleistet so eine hohe Stabilität der Messwerte gegenüber schwankenden Umgebungsbedingungen. Der Messzyklus der nicht invasiven Sonocheck-Sensoren liegt bei 200 µs, die Reaktionszeit typischerweise bei 1 ms. „Wie unsere Kunden bestätigen, erkennen unsere Sensoren sogar Luftblasen mit einem Volumen von kleiner 2 µl. Wir garantieren auf jeden Fall die Detektion von Blasen mit einer Mindestgröße von 1/3 des Schlauchinnendurchmessers“, betont Peter Ködderitzsch.

Luftblasen bis 2µl

In einigen anspruchsvollen Anwendungen werden bereits heute Durchflusssensoren mit Luftblasendetektoren gekoppelt. Die Entwickler erproben zurzeit die Kombination beider Messtechniken in einem Gerät. Das heißt, überall dort, wo automatisch Flüssigkeiten dosiert werden müssen, sorgen die Ultraschallsensoren für die präzise Mengen- und Füllstandüberwachung und der Ultraschalldurchflussmesser dient der schnellen, berührungslosen Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten in flexiblen Schläuchen. st

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