Schon ca. 250 v. Chr. stand der Gelehrte Archimedes vor der Aufgabe herauszufinden, ob die Krone seines Königs Hieron II. von Syrakus aus purem Gold bestand. Die überlieferte Geschichte mit dem verdrängten Wasser aus der Badewanne ist allgemein bekannt. Er konnte mit diesem Versuch beweisen, dass die Krone des Königs lediglich mit Gold überzogen wurde. Archimedes setzte als erster das Volumen, die Masse und die Dichte eines Körpers in Relation – das archimedische Prinzip. Viele Jahrhunderte später, im Jahr 1965, wurde die Idee der Dichtebestimmung durch das Prinzip der Oszillation geboren. Ein U-Rohr wird in Schwingung versetzt. Jede Flüssigkeit, die in das U-Rohr gefüllt ist, ändert die Resonanzfrequenz – abhängig von ihrer Dichte. Somit kann mit der Frequenz die Dichte der Flüssigkeit berechnet werden. 1967 brachte Anton Paar dann das erste digitale Labordichtemessgerät auf den Markt. Seitdem wird die Dichtebestimmung bezüglich Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Handling und Qualität fortlaufend weiterentwickelt.
Der erste Prozessdichtesensor mit dem Kürzel DPR wurde 1980 auf den Markt gebracht. Er zeichnete sich vor allem durch seine Robustheit und hohe Genauigkeit aus und findet, in etwas modifizierter Form, bis heute seinen Einsatz. Bei der zweiten Generation, der L-Dens-4×7-Serie, wurde neben dem hohen Qualitätsanspruch vor allem auf ein kompaktes Design geachtet, um die Integration in den Prozess deutlich zu vereinfachen. Die neu eingeführte dritte Generation kombiniert nun die Vorteile der höchsten Genauigkeit der ersten Generation mit dem kompakten Design der zweiten Generation – und das komplett wartungsfrei.
Prozess kontinuierlich überwacht
Das aktuelle Flaggschiff der Dichtesensoren nennt sich L-Dens-7000-Serie. Die Geräte mit einer Genauigkeit von bis zu 5 x 10-5 g/cm3 finden ihren Einsatz in Bereichen der petrochemischen, chemischen, pharmazeutischen, Ethanol- und Getränkeindustrie. Sie überwachen kontinuierlich den Prozess, um bei kleinsten Abweichungen zu den Soll-Spezifikationen frühestmöglich in die Produktion eingreifen zu können. Die Messwerte können mit verschiedenen Feldbussen, aber auch mit dem immer noch gerne verwendeten 4…20-mA-Signal, direkt an ein übergeordnetes Prozessleitsystem weitergegeben werden. Mit dem Transmitter Pico 3000 inkl. optionalem Display kann das Gerät auch als Stand-alone-Variante verwendet werden. Das farbige Display wird durch kapazitive Tasten ergänzt, die die Bedienung des Sensors vereinfachen. Verschiedene produktberührende Materialien, darunter Edelstahl und Hastelloy, sowie eine Vielzahl an Möglichkeiten zur mechanischen Integration sorgen dafür, dass sich die Geräte für nahezu jede Anwendung direkt in der Leitung oder im Bypass konfigurieren lassen.
Ist nicht die höchste Genauigkeit gefordert, kann ein preiswerteres Drei-Nachkommastellen-Gerät zum Einsatz kommen – der L-Dens 3300. Abgerundet wird das Dichte-Produktportfolio mit den kleinsten Sensoren, den L-Dens 2300. Beide sind mit einem Biegeschwinger aus Borosilikatglas verfügbar, um auch aggressive Produkte messen zu können.
Konzentrationsmessung mit Schall
Sollte eine Konzentrationsänderung eines Produktes keinen Einfluss auf dessen Dichte nehmen, kommt die Bestimmung der Dichte hierfür nicht infrage. Ein weiterer physikalischer Parameter, der anstelle der Dichte angewandt werden kann, ist die Schallgeschwindigkeit. Dabei wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallimpulsen im Medium gemessen, die innerhalb einer Schallgabel/eines Schallrohrs vom piezoelektrischen Sender zum Empfänger gesendet wird. Diese Schallgeschwindigkeit wird mithilfe eines im Gerät hinterlegten Polynoms in eine Konzentration umgerechnet. Im Zuge der neuen Generationsentwicklung wurden die Schallgeschwindigkeitssensoren ebenfalls neu entwickelt – das Ergebnis ist die L-Sonic-Serie, bestehend aus einer Variante für Inline-Konzentrationsmessungen in Rohrleitungen oder Tanks (L-Sonic 5100) und einer Variante für Online-Konzentrationsmessungen bei kleinen Leitungsdurchmessern (L-Sonic 6100). Eine Besonderheit stellt eine Variante dar, bei der die medienberührten Teile mit einer Rhodium-Beschichtung ausgeführt sind, wodurch der Sensor selbst gegen aggressivste Chemikalien und mechanische Beanspruchung beständig ist. Ein weiterer Vorteil dieser Beschichtungsvariante ist die gute Wärmeleitfähigkeit, die die notwendige höchst präzise Temperaturmessung ermöglicht.
Besteht die zu messende Probe aus drei Komponenten, reicht eine physikalische Messgröße nicht mehr aus. Anstelle mit zwei separaten Sensoren zu messen, sind im L-Com 5500 die Schallgeschwindigkeits- und Dichtemessung kombiniert.
Suchwort: cav1217antonpaar
Autor: Tobias Ochss
Vertrieb Prozessmesstechnik,
Anton Paar
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