Füllstand-Grenzschalter Robuster Füllstand-Grenzschalter misst Schüttgut bereits ab Dichten von fünf Gramm pro Liter

Autor / Redakteur: Thomas Schäfer / M.A. Manja Wühr

Mehl, Kaffeebohnen, Sand oder gar Suspensionen – Schüttgüter gibt es viele. Doch immer muss der Anlagenbetreiber den Füllstand genau bestimmen können. Die weiterentwickelten Vibrationssonden von UWT können praktisch wartungsfrei in der Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie vielfältig eingesetzt werden.

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Erfolgreiche Trennschichtmessung des Schlammpegels in einem Schrägklärer mit der Vibrationsgabel Vibranivo 1000
Erfolgreiche Trennschichtmessung des Schlammpegels in einem Schrägklärer mit der Vibrationsgabel Vibranivo 1000
(Bild: UWT)

Voll oder leer? Diese Frage ist bei allen Schüttgutspeichern wichtig. So vielfältig wie das Lagermaterial und Silovarianten, so zahlreich sind die Anschlussvarianten für die Datenausgabe von Sensoren zu Füllstandserfassung. Hinzu kommen häufig noch Vorschriften zum Explosionsschutz und strenge Hygieneanforderungen. Daher werden bei UWT alle Füllstandsensoren nach den einschlägigen Richtlinien in Europa, USA, Kanada, Russland, Ukraine, Weißrussland, Neuseeland sowie weiteren Ländern zertifiziert. Dabei entsprechen die Zertifikate Atex, IEC Ex der neuesten IEC 60079 Normenreihe. Um den Anwendern weltweit eine Standardlösung für eine große Bandbreite von Einsatzfällen zu bieten, entwickelten die Spezialisten von UWT die universellen Grenzschalter der Serie Vibranivo.

Das Messprinzip der Vibrationssonde ist einfach: Der Ausleger des Sensors – eine Art Stimmgabel – schwingt piezomechanisch angeregt in Resonanz. Kommt die Gabel mit dem Schüttgut in Kontakt, werden die Schwingungen gedämpft. Eine Auswerteelektronik erkennt die Dämpfung und gibt ein entsprechendes Schaltsignal zum Ausgang. Für die Feinabstimmung zur praxisgerechten Sensorlösung ist dagegen umfangreiches Detailwissen nötig. So ergibt sich aus der Resonanzbedingung zwangsläufig die Regel: je länger der Ausleger, umso niedriger die Schwingungsfrequenz. Anderseits ist die Messempfindlichkeit abhängig von der wirksamen Oberfläche des Auslegers: Je größer die Kontaktoberfläche, umso mehr Dämpfung ist möglich. Die Oberfläche spielt auch bei der Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit eine große Rolle. Größere Anhaftungen dämpfen die Schwingung, zudem sind sie aus hygienischer und verfahrenstechnischer Sicht für Lebensmittel, Pharma- oder Chemieindustrie nicht tragbar. Die Oberfläche ist daher so auszulegen, dass sie Anhaftungen oder mikrobielle Beläge vermeidet und leicht zu reinigen oder sterilisieren ist.

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Zwei für alle Fälle

Um eine möglichst große Bandbreite an Messstellen abzudecken, erwies sich eine Unterteilung der Messsonden in zwei Bauausführungen als ideal: Die Schwingschenkel des VN 1000 haben eine Länge von 165 mm und der Vibranivo 2000 eine Länge von 235 mm. Die beiden Sonden schwingen piezoelektrisch angeregt mit 350 Hz bzw. 125 Hz und erlauben so, Schüttgutdichten von 50 g/l bzw. bis unter 5 g/l sicher zu detektieren. Die Eintauchtiefe kann anwendungsspezifisch durch einen Ausleger mit 300 bis 4000 mm Länge gewählt werden. Bei der Entwicklung haben die UWT-Experten besonderen Wert auf die Oberflächenbeschaffenheit der aus Edelstahl hergestellten Ausleger gelegt. Mit nur 0,75 μm Oberflächenrauigkeit sind die Standardgeräte äußerst glatt und entsprechen damit sogar den Anforderungen, die in der chemischen, Pharma- und Lebensmittelindus-trie gestellt werden. Das vermeidet Anhaftungen, Ansiedlung von Mikroben und erleichtert eventuell nötige Sterilisierungen. Die lange Gabel erlaubt selbst sehr leichte Güter wie amorphes Siliziumdioxid (Aerosil) zuverlässig zu erkennen. Auch pneumatisch geförderte, fluidisierte Schüttgüter können trotz ihrer enormen Leichtigkeit detektiert werden. Der äußerst robuste Vibranivo 1000 ist dagegen für den harten Einsatz in Formsand, in Steinsalzsilos oder zur Messung von Feststoffen in Flüssigkeit vorgesehen. Die kurze Gabel bietet dabei wenig Angriffsfläche und generiert dadurch nur ein geringes Drehmoment, wodurch die mechanische Belastung von Sensor und Aufnahme vermieden werden.

Beide Modelle sind in eigensicherer, staubexplosionsgeschützter und druckfester Ausführung erhältlich (auch mit erhöhter Sicherheit). Neben der Allspannungselektronik stehen PNP, Zweidraht (kontaktlos), Namur und klassische 8/16 mA oder 4...20 mA zur Verfügung. Der Einsatzbereich umfasst -40 bis +60 °C in der Umgebung und -40 bis +150 °C Prozesstemperatur, der Druckbereich beträgt -1 bis 16 bar.

Unkompliziert in der Anwendung

Gute Werte bei den technischen Daten sind die eine Seite, die andere Seite ist der Komfort bei Installation und Betrieb. Statt komplizierter Installation und Inbetriebnahme setzten die Entwickler auf das Prinzip „So einfach wie möglich“ in Anlehnung an die Firmenphilosophie „Genial einfache Füllstandmesstechnik im Schüttgut“. Aus der langjährigen Erfahrung mit der Schüttgutmessung konnten sie die Sensoren absolut wartungsfrei auslegen – man kann sie sozusagen einbauen und vergessen.

Die Einbaulage ist beliebig: senkrecht, waagrecht oder schräg. Passendes Zubehör wie Einschweißflansche sorgen für sichere Befestigung. Die in zwei Stufen einstellbare Empfindlichkeit sowie eine bis zu 30 Sekunden lange Zeitverzögerung erlaubt eine individuelle Schaltanpassung. Eine LED im pulverbeschichteten Aluminiumgehäuse gibt vor Ort Auskunft über den jeweiligen Schaltzustand. Die an der Betriebspraxis orientierte Auslegung der Füllstandgeber zeigt sich in der Bandbreite der möglichen Einsatzfelder am besten: Von Kalk, Formsand, Styropor über Milchpulver, Mehl, Salz im Lebensmittelbereich bis hin zu Kunststoffgranulat oder Farbpigmenten in der Kunststoffindustrie reicht das Spektrum. Aber auch in der chemischen Industrie, im Pharmabereich und bei der Erzeugung regenerativer Energie finden sich die robusten Füllstand-Grenzschalter im Einsatz.

* Der Autor ist Vertriebs-/Marketingleiter bei UWT, Betzigau.

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