Zur Erkennung von Füllständen können verschiedene Verfahren angewendet werden. Eine weit verbreitete Methode ist das Vibrationsprinzip, das jedoch nicht für alle Medien gleich gut funktioniert. Eine clevere Alternative dazu, basierend auf der Frequenzhubtechnologie, hat Baumer entwickelt: Der Füllstandschalter LBFS kann für nahezu alle Medien eingesetzt werden und arbeitet immer exakt und zuverlässig.
Der Autor: Daniel Walldorf Produktmarketing-Manager, Baumer
Eine der häufigsten Anwendungen in der Prozessindustrie ist die punktuelle Füllstanderfassung. Sie überwacht Materialfüllstände an einem bestimmten Punkt (Maximum/Minimum) oder dient als Überlauf- oder Trockenlaufschutz. Hierfür gibt es eine Reihe von Grenzwertschaltern, die auf unterschiedlichen Technologien basieren. Welche Technologie am besten geeignet ist, hängt vom Einsatzgebiet und somit von den Anforderungen der Branche ab. So sind anwendungsspezifische Faktoren wie Schaumbildung, hochaggressive oder entflammbare Stoffe sowie enge Verhältnisse zu berücksichtigen. Aber auch die Geschwindigkeit des Füllprozesses und die geforderte Messgenauigkeit sind wichtige Faktoren bei der Wahl des geeigneten Messinstruments.
Häufig ist der Einsatzbereich von Füllstandschaltern begrenzt, weil sie nur in bestimmten Positionen in Behältern angebracht werden können oder weil ihre zu geringe oder zu hohe Empfindlichkeit bei einigen Medien zu Messfehlern führt. Auch die mechanische Beschaffenheit eines Sensors kann zu Beeinträchtigungen führen. Die weit verbreiteten Vibrations-Füllstandschalter etwa haben zum Teil recht große und weit ins Messmedium hineinreichende Schwinggabeln, um die Frequenzänderung zu messen, die den Sensorausgang aktiviert. Da pastöse Medien leicht daran haften bleiben, führt dies oft zu Messfehlern. Grobkörnige Medien wie Getreide können leicht zwischen den Gabeln eingeklemmt werden, was wiederum Messfehler verursacht. Da die Schwinggabeln je nach Ausführung fünf bis zehn Zentimeter tief ins Medium hineinreichen, sind sie schwierig zu reinigen. Je länger die Schwinggabeln, desto anfälliger sind sie für mechanische Beschädigungen wie Verbiegungen. Vibrations-Füllstandschalter benötigen zudem relativ viel Platz außerhalb des Behälters. Auch das spezifische Gewicht des zu messenden Mediums kann den Einsatzbereich von Schwinggabeln beeinträchtigen. Denn sehr leichte Medien wie Asche können einen sehr geringen Widerstand gegenüber den vibrierenden Gabeln aufweisen, sodass diese nicht in der Lage sind, das Medium zu erkennen.
Zwar sind Schwinggabelfüllstandschalter für relativ viele Anwendungen einsetzbar, aber ihre Flexibilität ist begrenzt, da für flüssige und pulverförmige Substanzen unterschiedliche Ausführungen nötig sind. Auch andere Messmethoden wie Ultraschall- oder optische Sensoren haben oft nur einen sehr begrenzten Einsatzbereich.
Ein Sensor für alle Anwendungen
Mit einem Füllstandschalter alle Anwendungsbereiche abzudecken war bisher kaum möglich. Der LBFS von Baumer füllt diese Lücke. Er basiert auf der Frequenzhubtechnologie, wobei die vom Sensor ausgesendete Frequenz eine Phasenverschiebung durch das jeweilige Medium erfährt. Bei Kontakt mit einem Medium, das einen dielektrischen Wert außerhalb des festgelegten Bereichs aufweist, wird ein elektronisches Signal ausgelöst. Die hohe Empfindlichkeit über einen großen Messbereich für DK-Werte (Dielektrizitätskonstante) von 1,5 bis über 100 ermöglicht die Grenzwerterfassung für alle Arten von Pulvern, Granulaten und Flüssigkeiten. Selbst schwierige Substanzen wie Polyamidgranulat oder Papier werden zuverlässig erkannt. Gegenüber anderen Messmethoden wie Schwinggabeln, Ultraschall- oder optischen Sensoren hat diese Technologie entscheidende Vorteile: Sie hat keine vibrierenden Teile und ist unempfindlich gegenüber leitfähigkeits-, temperatur- oder druckbasierten Veränderungen. Außerdem ist der Sensor für alle Arten von Anwendungen geeignet, für die bisher verschiedenartige Geräte erforderlich waren.
Der Sensor ist in einem kompakten, äußerst robusten und korrosionsbeständigen Edelstahlgehäuse untergebracht. Er kann einfach installiert und beispielsweise mithilfe eines PTFE-Bandes abgedichtet werden. Eine helle 360°-LED-Anzeige garantiert eine gute Sichtbarkeit des Schaltpunktes, selbst wenn der Sensor oben auf einem Behälter montiert ist. Mithilfe des FlexProgrammer 9701 lässt sich der LBFS bequem am PC konfigurieren. Das Gerät eignet sich für einen großen Betriebstemperaturbereich von -40 bis +115 °C. An dem kompakten, glatten Sensorkopf haften selbst klebrige Medien nicht an. Dank der Teach-in-Funktion lässt sich der Schaltpunkt auch für solch schwierige Medien anpassen. Zudem ragt der Sensorkopf nur sehr wenig in das Medium hinein und lässt sich leicht reinigen.
Der LBFS erkennt Füllstände in Tanks, Behältern und Rohrleitungen. In Speicher-, Puffer- und Fülltanks werden im Allgemeinen Schalter für hohe Füllstände eingesetzt. Die kurze Ansprechzeit des LBFS von nur 0,2 s ermöglicht schnelle Füllprozesse ebenso wie das genaue und zuverlässige Halten von Füllständen. Der Sensor eignet sich auch als Überlaufschutz und als Pumpentrockenlaufschutz.
In bestimmten Prozessen kommt das Medium in unterschiedlichen Phasen vor. In solchen Fällen können die Phasen erkannt (Mediumstrennung bei Öl-Wasser-Gemischen) oder ihre Messung unterbunden (z. B. Schaumschicht) werden.
Das Gerät erkennt selbst Füllstände von zähflüssigen oder trockenen Substanzen und kann in beliebiger Position in Behältern oder Rohrleitungen und auch an schwer zugänglichen Orten eingebaut werden. Der Sensor ist unempfindlich gegenüber Strömung, Turbulenzen, Blasen- oder Schaumbildung sowie festen Schwebstoffen. Außerdem arbeitet er absolut geräuschlos.
Der LBFS ist mit den Prozessanschlüssen G1/2″, G3/4″ und G1″ erhältlich. Andere Prozessanschlüsse sind auf Anfrage ebenfalls lieferbar. Der Schaltzustand kann als „normal offen“ oder „normal geschlossen“ gewählt werden. Als Ausgangssignale stehen PNP und NPN zur Verfügung. Der Sensor entspricht der Schutzartklasse IP 67.
Vielfältige Anwendungsbereiche
Da der LBFS für alle Medien und in räumlich beengten Verhältnissen eingesetzt werden kann, gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Für Anwendungen in der Wasseraufbereitung müssen Füllstandmessgeräte äußerst robust sein. Dies betrifft einerseits die verwendeten Materialien, wenn die Messinstrumente mit aggressiven oder korrosiven Medien in Kontakt kommen, wie bei Entsalzungsanlagen oder in der Klärschlammverarbeitung. Außerdem müssen die Geräte eine hohe Resistenz gegenüber starken Vibrationen aufweisen, die beispielsweise in Anwendungen mit volumetrischen Pumpen kontinuierlich entstehen. Weitere Herausforderungen sind Schaumbildung, Schwebstoffe und Kondenswasserbildung im Tank. Der LBFS ermöglicht in solchen Anwendungen eine zuverlässige und genaue Füllstanderkennung.
Mit Ausnahme von hygienischen Anwendungen kann der LBFS in allen Branchen und Bereichen eingesetzt werden. Für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie bietet Baumer ein hygienegerechtes Pendant zum LBFS: Der Füllstandschalter LFFS entspricht den EHEDG-Anforderungen und hat eine 3A-Zulassung. Er eignet sich auch für hohe Prozesstemperaturen bis zu +200 °C (mit Kühlstrecke).
Online-Info: www.cav.de/0211402
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