Kurze Ansprechzeit

Wolfgang Gerster, Dieter Stotz

Die kontinuierlich arbeitenden nsk-Füllstandsonden sind in unterschiedlichen Ausführungen und mit verschiedenen Anschlüssen lieferbar (Bild 1). Ihre Funkti- onsweise ähnelt der eines Potenziometers (Bild 2): An einem metallisch leitenden Stab (Potenziometerbahn) wird eine Spannung angelegt. Das Medium (Potentiometerschleifer) im Behälter greift dabei eine Spannung vom Messstab ab, die an der Behälterwand gemessen wird. Diese Spannung ist ein direktes Maß für den Füllstand. Nimmt der Füllstand zu, steigt auch die Spannung an der Behälterwand. Aufgrund dieses Messprinzips spielt die Leitfähigkeit des Mediums keine Rolle. Sie muss allerdings größer als 1 µS/cm sein.

Die nsk-Füllstandsonden eignen sich insbesondere für kleine Füllstände. In Einstab-

ausführung können sie von oben und auch von unten (optional) in metallischen Behältern mit Füllhöhen bis zu 2 m eingesetzt werden. In Abhängigkeit von der Tankhöhe stehen die nsk-Sonden in verschiedenen Stablängen zur Verfügung. Für Behälter aus Kunststoff, nichtlineare Tankformen oder für den schrägen Einbau ist außerdem eine Zweistabsonde mit separatem Massestab erhältlich, der die Tankwand aus Metall ersetzt.

Direkt an der Sonde steht dem Anwender ein einstellbares 4…20-mA-Signal zur Verfügung. Besonders hervorzuheben ist die schnelle Aktualisierung der Messwerte. So geben die nsk-Sonden zehnmal pro Sekunde einen aktualisierten Füllstandmesswert aus. Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sie sich sehr gut für die Füllstandregelung.

Der Prozessanschluss der Sonde erfolgt über das elastomerfreie, EHEDG-geprüfte und 3A-zertifizierte Hygiene-Einbausystem von Negele. Darüber hinaus sind zahlreiche Adapter wie TriClamp, Milchrohr, Varivent, DRD usw. verfügbar. Der Messstab besteht aus Edelstahl 1.4404; das Isolierstück, das gleichzeitig die Funktion eines Dichtkonus übernimmt, ist aus FDA-zugelassenem PEEK-Kunststoff gefertigt. Das bedeutet: Die nsk-Füllstandsonden können problemlos für sterile Anwendungen eingesetzt werden. Sie sind ohne Einschränkungen CIP- und in der Hochtemperaturausführung auch SIP-fähig. Untergebracht sind die Sonden in einem robusten Edelstahlgehäuse.

Neben Hygiene und robuster Bauform spielt auch die Funktionssicherheit eine wesentliche Rolle. Die Vorteile der potenziometrischen Sonden liegen dabei auf der Hand: So haben wechselnde Medien keinen Einfluss auf die Arbeitsweise der nsk-Niveausonde. Im Unterschied dazu müssen kapazitiv messende Sonden aufgrund der sich änderenden Dielektrizitätszahl nach einem Mediumwechsel nachjustiert werden. Eine Änderung des Leitwerts fällt bei den nsk-Geräten aufgrund des Messprinzips ebenfalls nicht ins Gewicht. Anhaftungen im Bereich des Messstabes, die bei kapazitiven Sensoren immer wieder zu Problemen führen, verfälschen den Messwert bei den potenziometrisch arbeitenden nsk-Sonden nicht. Denn: Lediglich der im Behälter vorhandene Füllstand ist für die Messung relevant.

Überdruck in druckbeaufschlagten Tanks stellt für die nsk-Füllstandsonden kein Problem dar. Das bedeutet, dass diese Sonden eine exakte Messung von sehr kleinen Füllständen in druckbeaufschlagten Tanks ermöglichen. Bei der hydrostatischen Differenzdruckmessung, die in solchen Fällen häufig zum Einsatz kommt, sollte, um eine vernünftige Messung zu realisieren, ein Verhältnis von ca. 4:1 zwischen Überdruck und hydrostatischem Druck nicht überschritten werden. Bei Einhaltung dieses Verhältnisses entstehen bei einem minimalen Füllstand im Behälter jedoch immer noch erhebliche Messfehler. Einschränkungen wie diese und daraus resultierende Genauigkeitsverluste treten bei der kontinuierlichen Füllstandssonde nsk nicht auf.

Schäumende Medien können bei der berührungslosen Füllstandmessung beispielsweise mit Ultraschall- oder Radargeräten zu einer Verfälschung der Messwerte führen. Im schlimmsten Fall kann es zu überhaupt keiner Messwerterfassung kommen. Die Ursache für diese negativen Effekte ist, dass die ausgesandten elektromagnetischen Wellen von einigen Schäumen vollständig absorbiert werden und deshalb keine Reflexion erfolgt. Aufgrund der wesentlich geringeren Leitfähigkeit des Schaumes im Vergleich zum flüssigen Medium fallen bei den nsk-Sonden die Messfehler, die durch Schaum verursacht werden, so gering aus, dass sie in der Praxis vernachlässigt werden können.

Ein weiterer Nachteil von berührungslos arbeitenden Messsystemen ist, dass sie aufgrund ihrer Trägheit schnelle Füllstandsänderungen nur unzureichend erfassen. Die bereits erwähnte, schnelle Aktualisierung der Messwerte bei den nsk-Geräten stellt dagegen eine zuverlässige Erfassung schneller Füllstandänderungen sicher.

Einsatzgrenzen haben die nsk-Sonden bei Medien mit inhomogen verteilter Leitfähigkeit. Zu beachten ist ferner, dass die Leitfähigkeit des zu messenden Mediums nicht unter den Grenzwert von 1 µS/cm sinkt. Andernfalls würde aus Sicherheitsgründen eine Leermeldung erfolgen, weil die Spannung im System zu störungsbehaftet ist.

In Ausnahmefällen können am oberen Stabende leitfähige Brücken zur Tankwand bzw. zur Gerätemasse entstehen, die zu einer fehlerhaften Messung führen. Abhilfe schafft hier eine optionale Isolierung des oberen Messstabendes.

Ein Anwendungsgebiet der kontinuierlichen nsk-Niveausonden ist die Füllstandmessung in kleinen druckbeaufschlagten Brauereitanks. Hier bieten hydrostatische Differenzdruckmesser häufig nicht die gewünschte Genauigkeit, und berührungslos arbeitende Messgeräte sind für solche Anwendungen oftmals zu teuer. Daneben werden die nsk-Sonden in den Vorlaufbehältern von Abfüllmaschinen eingesetzt. Sie liefern hier wichtige Parameter zur Regelung des Vorlaufdrucks. Aufgrund ihrer kurzen Ansprechzeit garantieren die Sonden – auch bei wechselnden Medien – hochgenaue Dosiervorgänge, da sich ändernde Füllstände und der damit verbundene Vorlaufdruck sehr schnell nachgeregelt werden können.

Die in Bild 3 gezeigten Sonden sind in den Vorlaufbehältern einer Abfüllmaschine für Quark und Jogurt eingebaut. Ihr Prozessanschluss erfolgt über optional lieferbare Milchrohradapter. In dieser Anwendung übernehmen die nsk-Sonden die Füllstandmessung, die die Grundlage für die Regelung des Vorlaufdruckes ist. Neben der kurzen Ansprechzeit sprachen folgende Gründe für den Einbau der nsk-Sonden: Mögliche Anhaftungen führen zu keiner Verfälschung des Messwertes. Ändert sich das abzufüllende Medium, ist keine Nachjustierung der Sonde notwendig.

Halle 5, Stand 104

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