Präzises Fluidmanagement

Stefan Bartosch

Pumpenhersteller und Mess-/Regeltechnikanbieter halten hierzu die unterschiedlichsten Lösungsansätze bereit, die häufig nur auf die jeweils singuläre Bestimmung – also auf das Pumpen bzw. die Mengenerfassung – zugeschnitten sind und dabei den Aspekt einer ganzheitlichen Systemlösung außer Acht lassen. Nicht selten sind die angebotenen Produktkombinationen technisch unausgewogen, respektive nur mit erhöhtem Aufwand zur fehlerfreien Zusammenarbeit zu bewegen.

Demgegenüber bietet Lutz-Pumpen maßgeschneiderte und effiziente Lösungen an, die den Einsatz eines ganzheitlichen Systems aus Pumpentechnik und Durchflussmessung sowohl aus ökologischer als auch ökonomischer Sicht rechtfertigen. Dabei stehen die individuellen Bedürfnisse und Besonderheiten der kundenseitigen Aufgabenstellung stets im Vordergrund.

Im Zusammenwirken mit Fass- und Behälterpumpen genügt meist ein einfacher Durchflusszähler, mit dem die augenblicklich ab- oder umgefüllte Flüssigkeitsmenge ermittelt werden kann. Ein technisch aufwändiges und umständlich zu bedienendes Messsystem erscheint hier unangebracht. In der Regel reicht eine Teil- und Gesamtmengenanzeige, sowie eine Rückstellmöglichkeit für die erfasste Teilmenge völlig aus.

Eigens für diesen Zweck entwickelte Lutz den Durchflusszähler der Baureihe TR. Dieses kompakte Messgerät lässt sich dank weniger logisch angeordneter Funktionstasten mehr oder weniger intuitiv bedienen. Der nach dem Turbinenradprinzip arbeitende Mengenmesser deckt mit einem Durchflussbereich von 10 bis 40 l/min bzw. 20 bis 120 l/min und einem Betriebsdruck von maximal 2 bar das Leistungsspektrum gängiger Fass- und Behälterpumpen ab. Die Messgenauigkeit beträgt ±1%. Bewährte Werkstoffkombinationen aus PP/FPM/HC-4 oder PVDF/FPM/HC-4 sichern die Beständigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien.

Mit wachsenden Anforderungen an die Anwendung steigt auch der Anspruch auf Funktionalität und Flexibilität des Durchflussmesssystems. Ob im Umgang mit dünnflüssigen oder viskosen Medien, in ex-geschützten oder nicht ex-geschützten Prozessen, mobil an einer ortsbeweglichen Pumpe oder stationär in einer Anlage: Hier ist ein multifunktionales Baukastensystem gefragt, das sich an die individuellen Bedürfnisse des Anwenders anpasst und dennoch Raum für künftige Umgestaltungen offen hält. Das modulare Lutz-Durchflusszählersystem der Baureihe TS bietet nahezu unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten. Einzelne Module wie Basiszähler, Bedieneinheit oder Relaismodul lassen sich beliebig kombinieren und bei Bedarf schrittweise erweitern.

Das Messgerät arbeitet strömungsmechanisch nach dem Taumelscheibenprinzip, d. h. die in der Messkammer durch die durchströmende Flüssigkeit erzeugten Impulse werden dichtungs- und berührungslos auf die Auswerteelektronik übertragen, dort umgerechnet und als Volumen in einem gut ablesbaren, zweiteiligen Display zur Anzeige gebracht.

Die Geräte aus Kunststoff oder Metall sind für Durchflussmengen zwischen 10 und 120 l/min, Temperaturen bis 80 °C und Betriebsdrücke bis 10 bar ausgelegt und gleichermaßen für dünnflüssige wie viskose Medien geeignet. Auf Wunsch ist der Durchflusszähler VA I auch in physiologisch unbedenklicher Ausführung (PU) lieferbar.

Das Spektrum an Einsatzmöglichkeiten reicht von einfachen Messaufgaben durch Aufaddieren an mobilen Systemen bis hin zu anspruchsvollen Regelvorgängen in stationären Anlagen. Darunter fallen auch spezielle Anwendungen wie eine gravimetrische Abfüllung, Impulsmessung an Doppelmembranpumpen oder der Datenverbund mit einer externen Signalverarbeitung (z.B. SPS).

Sollen definierte Flüssigkeitsmengen kontrolliert auf Knopfdruck abgegeben werden, kommt ein Durchflussmengenmesser mit Mengenvorwahl zum Einsatz. Ein im Zählersystem integriertes Relaismodul übernimmt dabei die Kontrolle des Pumpenaggregats und/oder eines Magnetventils bis zum Erreichen der gewünschten Vorwahlmenge. Selbst in Ex-Anwendungen ist die mobile Mengenvorwahl mit steckerfertigen Modulen realisierbar.

Prinzipiell ist in explosionsgefährdeten Bereichen zu unterscheiden, ob hierbei die Gefahr von der brennbaren Flüssigkeit selbst ausgeht oder ausschließlich die umgebende Atmosphäre im Arbeitsbereich einen Explosionsschutz erfordert. In beiden Fällen sorgen maßgeschneiderte Systeme, zugelassen nach Atex 100a (94/9/EG), für höchstmöglichen Schutz im Gefahrenbereich. Sollten die örtlichen Begebenheiten einmal ungünstig, sprich größere Distanzen zu überwinden oder vorgesehene Einbauorte in der Anlage schwer zugänglich sein, ist es bisweilen ratsam, einzelne Module (Bedieneinheit, Basiszähler, Relaismodul, etc.) getrennt voneinander zu montieren. Die Kommunikation zwischen den jeweiligen Komponenten wird dann über eine abgeschirmte Datenleitung sichergestellt.

Eine Tastatursperre zum Schutz vor unautorisierter Bedienung, Abruf der Durchflussgeschwindigkeit auf Knopfdruck, Systemschutz durch Störungserkennung sowie neun adressierbare Speicherplätze für ermittelte Kalibrierfaktoren und ein Zyklenzähler sind nur einige Beispiele weiterer dienstbarer Funktionen, die den Anwender im täglichen Praxiseinsatz unterstützen.

Angesichts dieser Funktionsfülle mag man zunächst auf eine umständliche Bedienung schließen, dank der leicht verständlichen Tastaturbelegung und dem großzügigen Display gestaltet sich die Einarbeitungsphase jedoch erfreulich kurz. Darüber hinaus ermöglichen verwechselungsfreie Steckverbindungen selbst Nichtfachleuten eine einfache Installation und Inbetriebnahme der einzelnen Komponenten. Ohne lange Lieferzeiten und aufwändige Verdrahtungsarbeiten sind Lutz-Durchflusszählersysteme im Handumdrehen einsatzbereit.

In Anwendungen mit stark verschmutzten, abrasiven und/oder viskosen Flüssigkeiten stehen Anlagenbauer und Hersteller gleichermaßen vor einer echten Herausforderung. Herkömmliche Förder- und Messverfahren halten den hohen Ansprüchen an Werkstoff, Pumpenhydraulik und Messtechnik meist nicht stand. Das folgende Beispiel veranschaulicht, wie sich das optimale Zusammenwirken zweier Systeme zum beiderseitigen Vorteil in der Praxis auswirken kann. In einer Abfüllanlage für flüssige Kosmetikrohstoffe sollen verschiedene viskose und feststoffhaltige Medien aus IBC-Containern entnommen und in vordefinierten Mengen zur entsprechenden Weiterverarbeitung in Prozessbehälter gefüllt werden.

Gewiss wird der erfahrene Anwender eine oszillierende Verdrängerpumpe bevorzugen, die bekanntermaßen auch schwieriges Fördergut schonend und sicher transportiert. Doch spätestens auf der Suche nach einer passenden Mengenerfassung wird dem Planer intensivere Denkarbeit abverlangt, denn das Erfassen viskoser und feststoffhaltiger Medien in einem pulsierenden Förderstrom zählt nicht gerade zu den Paradedisziplinen direkter Messverfahren.

Als effizient erweist sich hingegen eine berührungslose Erfassung der Durchflussmengen per Impulsverfahren. Diese indirekte Messmethode erlaubt es, Flüssigkeiten unabhängig ihrer physikalischen Eigenschaften präzise zu messen. Dabei wird die Hubfrequenz am Ventilblock der Doppelmembranpumpe mittels Reedschalter aufgenommen und als elektrischer Impuls in die nachgeschaltete Zähler-Bedieneinheit übermittelt. Die so erfassten Impulse werden über das bekannte Hubvolumen der Pumpe von der Auswerteelektronik in absolute Mengen umgerechnet und in Form einer Teil- und Gesamtmenge unmittelbar zur Anzeige gebracht.

Spätestens hier wird der Unterschied zu gewöhnlichen Hubzahlsteuerungen deutlich: Das Verfahren greift auf ein bewährtes Baukastensystem zurück, bei dem alle Funktionen des Grundsystems erhalten bleiben. So besteht z. B. die Möglichkeit, ein Luftzufuhrventil an der Pumpe oder ein Absperrventil in der Druckleitung per Relaismodul anzusteuern und damit den Abfüllvorgang zu automatisieren. Diese Form der Mengenmessung lässt sich unabhängig von Pumpenfabrikaten und für alle gängigen Pumpengrößen einsetzen.

Halle 5, Stand D50

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