Füllhöhe unter Kontrolle

Die Grenzstandsensoren von Negele arbeiten nach dem kapazitiven Funktionsprinzip. Messelektrode, Medium und die leitende Behälterwand bilden einen elektrischen Kondensator. Die Kapazität eines Kondensators wird im Wesentlichen durch die drei Faktoren Abstand und Größe der Elektrodenflächen sowie Art des Dielektrikums zwischen den Elektroden beeinflusst, wobei lediglich die Art des Dielektrikums beim Grenzstandsensor von Interesse ist. Die Messelektrode und die Behälterwand können als Kondensatorplatten, das Medium als Dielektrikum betrachtet werden. Bedingt durch die höhere Dielektrizitätszahl (DK-Wert) des Mediums gegenüber Luft (DK = 1), nimmt die Kapazität des Kondensators bei Bedeckung der Elektrode zu. Eine Freilegung der Elektrode bewirkt das Gegenteil. Die Änderung der Kapazität wird durch die Elektronik ausgewertet und in einen entsprechenden Schaltbefehl umgewandelt. Als Ausgang gibt die Sonde ein 24-V(DC)-Signal ab (Aktivausgang). Die Umstellung zwischen den Schaltfunktionen min. und max. (leer/voll) erfolgt über das Umpolen der Spannungsversorgung. Das Funktionsprinzip setzt voraus, dass die Spitze aus PEEK-Material vollständig vom Medium umgeben ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Sonde nicht auf Schaum oder Anhaftungen anspricht, sondern erst dann ein Signal bringt, wenn der tatsächliche Grenzstand durch das Medium erreicht ist. Je konstanter die dielektrische Leitfähigkeit und Temperatur des Mediums, desto besser sind die Bedingungen für die kapazitive Messung. Änderungen der äußeren Bedingungen sind in Medien mit hohen DK-Werten generell unkritischer.

Die für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie konzipierten kapazitiven Grenzstandsensoren wurde völlig überarbeitet und in ihrem Funktionsumfang erweitert. Es steht eine Vielzahl unterschiedlicher Varianten zur Verfügung. Der Grenzstandmelder, der den Sensor NWM ersetzt, ist unter der Bezeichnung NCS-x1 erhältlich. Wie bei der alten Version erfasst der Sensor Medien mit Dielektrizitätskonstanten größer als 20 und ist unempfindlich gegenüber Schaum und Anhaftungen. Das Gerät bietet einige Vorteile im Vergleich zu den alten NWM. Der Einsatz eines 10-stufigen Schalters ermöglicht es, die Schaltschwelle des Grenzstandmelders individuell festzulegen. Dies bietet den Vorteil, dass ein definierter Messbereich für das Medium eingestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, Ersatzgeräte und Geräte, die in gleichen Medien eingesetzt werden, identisch einzustellen. Dies erlaubt einen schnelleren Sensorwechsel, als es bisher möglich war.

Neben dem Ersatz für die bisher gebauten kapazitiven Grenzstandsensoren NWM, wurde ein baugleiches Gerät entwickelt mit dem sich Medien erfassen lassen, die bisher nicht erkannt wurden. Der Sensor NCS-x2 schafft die Detektion von Medien mit einem geringen Wassergehalt, beispielsweise einige Kosmetika oder Alkohole. Wie die Sensoren der Baureihe NCS-x1 kann der NCS-x2 einfach gegen die alten Grenzstandsensoren ausgetauscht werden. Neben den Vorteilen des NCS-x1 besteht beim NCS-x2 die Möglichkeit, zwischen zwei Messbereichen (DK $ 5 und DK $ 20) mithilfe des zusätzlichen Eingangs umzuschalten. Auf Wunsch kann der Eingang als Ausgang für den empfindlichen Bereich programmiert werden. Dadurch wird die Detektion zweier Medien mit unterschiedlichen DK-Werten möglich.

Die kapazitiven Grenzstandmelder sind in vollem Umfang für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie geeignet. Die CIP-/SIP-Reinigung für 60 min mit Temperaturen bis 150 °C stellt kein Problem dar. Der Sensor ist komplett in Edelstahl gehalten. Produktberührende Stähle, beispielsweise das Koppelteil bei der M12-Variante, werden aus Edelstahl (1.4404) gefertigt und sind optional auch aus 1.4435 mit 3.1 Zeugnis erhältlich. Für produktberührende Teile, die nicht aus Edelstahl gefertigt sind, wird der Werkstoff PEEK (FDA-konform) verwendet. Die robusten Sensoren können in allen Bereichen der industriellen Messtechnik eingesetzt werden. Auch die Verwendung in stark anhaftenden oder aggressiven Medien stellt aufgrund der verwendeten Materialien kein Problem dar. Da das kapazitive Messprinzip keine besonderen Anforderungen an den Einbau stellt, kann eine Vielzahl von Anwendungen mit den kapazitiven Grenzstandsensoren NCS ausgerüstet werden. Lediglich leitende Rohre oder Behälter sind erforderlich, um den Grenzstandmelder einsetzen zu können. Der Einsatz des 10-stufigen Schalters ermöglicht neben der individuellen Einstellung der Schaltschwelle auch die Simulation einer „Voll-“ oder „Leermeldung“, um die Funktionsweise der Steuerung zu testen. Auf diese Weise spart der Anwender Zeit und Geld. Durch den Einsatz einer beheizten Elektronik wird eine Kondensatbildung im Gerät verhindert.

Für die Dichtung des Sensors hin zum Prozess gibt es zwei Alternativen: Das Adaptionssystem Cleanadapt und das Pharmadapt-EPA-System. Bei Cleanadapt wird der Konus am Gewindestutzen beim Einschrauben des Sensors in den Adapter definiert gegen dessen Dichtkante gepresst. Auf diese Weise kann eine totraumfreie und hygienegerechte Adaption ohne zusätzliche Elastomere erreicht werden. Ein entsprechendes EHEDG-Gutachten bzw. 3-A-Zertifikat bestätigt das. Das hygienegerechte System verhindert eine Beeinflussung des Mediums durch das Sensormaterial und ermöglicht dem Anwender eine sichere, schnelle und einfache Reinigung. Wahlweise sind für das Cleanadapt-System Einschweißmuffen oder komplette Rohrstücke mit integrierter Muffe (EHG-Rohr) erhältlich. Speziell für die Anforderungen der pharmazeutischen Industrie wurde das Prozessadaptionssystem Pharmadapt EPA entwickelt. Die Sensoren, die passend für das EPA-System sind, können in kleine Rohrdurchmesser von DN 10 bis hin zu DN 100 ohne wesentliche Reduktion des Querschnitts eingebaut werden und sind auch für Medien ohne elektrische Leitfähigkeit wie WFI geeignet. Die Abdichtung des Sensors erfolgt durch eine definierte Pressung der Elastormerdichtung durch den Konus, sobald der Sensor seine endgültige Position erreicht hat. Fixiert wird der Sensor dann durch einen Klemmring. Durch die aufeinander abgestimmten Dimensionen von Sensor und Adaption entsteht eine Messstelle ohne Toträume und Spalten. Die Konstruktion des Prozessadaptionssystems EPA erfolgte streng nach den Richtlinien der EHEDG und gibt auf diese Weise dem Anlagenbetreiber die Sicherheit, ein aseptisch einwandfreies, leicht reinigbares und sterilisierbares System einzusetzen.

Halle 5.1, Stand K21

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