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Kleine Durchflüsse präzise erfassen

Thermische Sensoren für reine Flüssigkeiten
Kleine Durchflüsse präzise erfassen

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Die Durchflusssensoren Flex-Fin und Omni-Fin arbeiten im Bereich von 0,005…10 l/min in Messrohren von 6, 8, 10 mm mit einer Genauigkeit besser als 63 % vom Endwert und einer Spanne von 100:1. Dabei zeichnen sich die Transmitter nicht nur durch ihre gute Reproduzierbarkeit sondern auch durch ihre kompakte Bauweise aus.

Reimund Bisek

Preiswerte Sensoren wie Turbinen oder Schwebekörper sind unterhalb von 0,1 l/min extrem empfindlich und werden durch die erforderliche Präzision bei immer kleineren zu detektierenden Durchflüssen immer teurer. Ebenfalls sind die bewegten Teile, mit Lagern und Präzisionspassungen, bei den sehr kleinen zur Verfügung stehenden Strömungskräften, einem störungsfreien Betrieb, nicht gerade förderlich. Die Honsberg-Durchflusssensoren Flex-Fin und Omni-Fin, gehören zur Klasse der thermischen Durchflussmesser. Sie haben keine bewegten Teile im Strömungsbereich und nur ein einziges Material hat Kontakt zum Fluid (V4A oder Hastelloy C).
Flex-Fin und omni-Fin sind für reine Flüssigkeiten wie deionisiertes Wasser, Aromastoffe oder Chemikalien gedacht, die beispielsweise aufgesprüht werden oder kontinuierlich im Fluss überwacht werden müssen. Das Messprinzip basiert auf zwei Platin-Temperatursensoren, die von außen, in engem thermischem Kontakt, am Messrohr angebracht sind. Dabei wird ein Sensor beheizt, der andere nicht. Bei stehender Messflüssigkeit ergibt sich ein konstantes Delta T = (T1+H)-T2. Wird die Flüssigkeit in Bewegung gesetzt, verändert sich durch Wärmeentzug der Delta-T-Wert. Diese Änderung ist Maß für die bewegte Masse der Flüssigkeit. Dabei kann man generell von zwei Ansätzen ausgehen:
  • Die Heizleistung wird konstant gehalten, dann ist das Delta T das resultierende Maß für den Durchfluss.
  • Delta T wird durch geregelte Heizleistung konstant gehalten, dann ist die unterschiedliche Heizleistung das Maß für den Durchfluss.
Hier wird das zweite Verfahren eingesetzt. Die thermische Belastung des Mediums beträgt dabei nur +4 °C Delta T zur eigentlichen Temperatur des Fluides. Dies verhindert beispielsweise Gerinnung oder sonstige Veränderung der zu messenden Flüssigkeit. Eine Besonderheit des Messaufbaus ist die patentierte Wirbelstrecke (aus Einschnürungen des Messrohres) vor dem Sensorbereich. Hierdurch wird ein wesentlich kleinerer Einfluss der Messung durch winkelige Einströmungen oder durch einseitige Erhitzung der Zuleitung erzielt. Damit lassen sich etwa um den Faktor vier bessere Ergebnisse erreichen. Die Inline-Bauweise des Sensors ermöglicht, durch das in die Kalibrierung einbezogene Messrohr, eine wesentlich höhere Messgenauigkeit als bei Einstecksensoren, bei denen die Messstrecke von der jeweiligen Applikation gestellt wird.
Durch den 16-Bit-Prozessor im Sensor ist es möglich, die Temperatur des Mediums und die Versorgungsschwankungen des Sensors zu messen und deren Einflüsse auf das Messergebnis zu kompensieren. Die jeweilige Ausgangsgröße wird von der Elektronik natürlich linearisiert zum Durchfluss angeboten.
Unterschiedliche kombinierbare Elektro-niken aus dem Honsberg-Baukasten „intelligente Sensoren“ sind verfügbar und können so eine große Anzahl von Kundenwünschen im Standard bedienen: Ausgangssignale 0..10V, 4…20mA, Frequenzausgang, Schaltausgänge (push pull) können gewählt werden. Die grafikfähige Anzeige beim Omni-Fin ermöglicht ein komfor- tables Einstellen von Schaltpunkten , Hysteresen, Filter, Auto-0-Setzung, wechselbaren Dimensionen etc.
Alle Parameter dieser zur intelligenten Sensorserie gehörenden Durchflusssensoren sind mittels eines Konfigurators einstellbar. Hierbei können bis zu 32 Parameter des Sensors beeinflusst werden, entweder auf Wunsch des Kunden im Werk oder vom Kunden selbst. Für die Kalibrierung der kleinen Durchflüsse steht bei Honsberg ein eigens erstellter vollautomatischer Prüfstand zur Verfügung.
Die Sensoren zielen auf die Anwendungsbereiche, in denen einerseits mechanische Prinzipien an ihre physikalischen Grenzen stoßen, andererseits jedoch genauere Messverfahren aufgrund des Preisniveaus ausscheiden. Beispielhaft sei hier eine Anwendung in Zusatzaggregaten für die Druckindustrie erwähnt. Dabei wird der Durchfluss von Sprühdüsen mit den Flex-Fin-Transmittern erfasst und das 4…20 mA-Ausgangssignal an die Steuerung übergeben.
cav 454

Zur Homepage von Honsberg
Durchflussmesstechnik von Armin Brucker et al.
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