Den Füllstand, bitte...

Mikrowellentechnik - Im Gegensatz zur Elektronik in Konsumgütern müssen Sensoren im Maschinenbau deutlich höhere Anforderungen erfüllen. Denn es geht um Maschinensicherheit in allen Betriebssituationen.

17. August 2006

Produktions- und Fertigungsmaschinen sind oftmals speziell auf ihre Einsatzfälle zugeschnitten und stellen somit ein sehr hochwertiges Investitionsgut dar. Eine hohe Verfügbarkeit dieser kostenintensiven Maschinen erfordert daher eine sichere Funktion jeder integrierten Komponente. Nicht zuletzt müssen die eingesetzten Sensoren den extrem rauen Umgebungsbedingungen über einen längeren Zeitraum standhalten.

Raue Umgebungen und enge Bauräume

Im Maschinenbau findet man an vielen Stellen Applikationen, in denen Füllstände unterschiedlicher Art überwacht werden müssen. Die Einsatzgebiete reichen von der Überwachung von Kühlschmiermittelkreisläufen bis hin zur Füllstandkontrolle in industriellen Teilewäschern zur Reinigung spanend bearbeiteter Werkstücke. Vor allem der hohe Schmutzanteil im Medium, wie z.?B. bei der Graugussbearbeitung, und die beengten Einbauverhältnisse in Hebe- und Filteranlagen stellen eine besondere Herausforderung dar. Bedingt durch Ablagerungen verkleben Schwimmerschalter je nach Bearbeitungsart binnen weniger Tage oder die Schaltpunkte verschieben sich gegenüber ihrer Grundeinstellung. Dies kann zu einem Überlauf der Hebeanlage bzw. einer Fehlfunktion des Filters führen. In industriellen Waschmaschinen werden die Schalter heißem Wasser mit Entfettungs- oder Reinigungstensiden ausgesetzt, was eine hohe Anforderung an den Temperaturbereich und die Zuverlässigkeit des Sensors stellt. Bei den derzeit verwendeten Füllstandüberwachungen im Maschinenbau entsteht für den Anwender häufig ein erhöhter Wartungsaufwand durch Verschmutzung der Geräte und den damit verbundenen Reinigungsintervallen.

Ausfälle der Sensoren durch ?Verschleiß oder Verschmutzungen führen nicht nur zu ungewolltem Überlaufen von Behältern oder Tanks, sondern auch zu ungeplanten An­lagenstillstandzeiten, die wiederum hohe Ausfallkosten hervorrufen.

Effizienz und Kostendruck beim Anlagenbetreiber führen zu wachsendem Anspruch an die Zuverlässigkeit seiner Maschinen. Gleichzeitig sollen die Komponenten einfach in Handhabung und Bedienung sein und variabel in ihrer Anwendung, um Montage-, Inbetriebnahme-, Wartungs- und Folgekosten zu reduzieren.

Mit Mikrowellen-Technologie Füllstände in kompakten Behältern messen.

Der Füllstandsensor Efector gwr (guided wave radar) ist der erste und momentan

einzige elektronische Füllstandsensor für Kleinbehälter in der industriellen Automation, der das Messprinzip der geführten Mikrowelle einsetzt. Der Sensor misst den Füllstand mit Hilfe von elektromagnetischen Impulsen im Nanosekundenbereich. Der Sensorkopf sendet Impulse aus, die dann entlang des Sensorstabs geführt werden. Trifft der Mikrowellenimpuls auf das zu detektierende Medium, wird dieser reflektiert, zum Sensor zurückgeführt und dort ausgewertet. Die Zeitdauer zwischen dem Senden und Empfangen des Impulses ist ein direktes Maß für die zurückgelegte Distanz und somit für den aktuellen Füllstand.

Durch die erstmalige Integration dieses in der Prozesstechnik bewährten Messverfahrens in ein kompaktes Sensorgehäuse wurde ein Novum in der Füllstandüberwachung geschaffen.

Der Füllstandsensor Efector gwr wurde speziell für die Anforderungen im Maschinenbau und den dort vorkommenden wasserbasierenden Medien wie Kühlschmiermitteln und Reinigungsflüssigkeiten entwickelt. Durch die Mikrowellen-Technologie arbeitet der robuste und kompakte Sensor wartungs- und verschleißfrei und ist praktisch unabhängig von Prozesseinflüssen. Anhaftungen und Schaumbildung lassen sich weitgehend ausblenden, was zu einer hohen Anlagenverfügbarkeit führt.

Der Sensor lässt sich über seinen G3/4-Prozessanschluss oder einen Flansch direkt im Behälter montieren. Der Anschluss an die Steuerung erfolgt über eine M12-Steckverbindung. Bei Bedarf kann der Sensorstab einfach vom Anwender gekürzt (abgesägt) und an den Behälter angepasst werden. Die Einstellung aller Parameter und der beiden frei programmierbaren Schaltausgänge erfolgt einfach per Tastendruck.

Die vierstellige alphanumerische Anzeige zeigt auf einen Blick den aktuellen Füllstand und die eingestellten Parameter an, was eine schnelle Inbetriebnahme auch ohne Medium möglich macht.

Der neue Mikrowellensensor bietet eine wirtschaftliche Alternative zu den derzeit verwendeten Systemen zur Füllstandüberwachung im Maschinenbau (mechanische Schwimmerschalter, Schwinggabeln etc.). Anstelle mehrerer Geräte zur Überwachung der einzelnen Füll- und Grenzstände wird nur noch ein Sensor benötigt. Dies bedeutet deutliche Einsparungen beim Montage-, Beschaffungs- und Instandhaltungsaufwand. Dank der verwendeten zuverlässigen Messtechnologie, die keinem mechanischen

Verschleiß unterliegt, wird eine hohe Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit gewährleistet. Im Vergleich zu mechanischen Überwachungen lassen sich die Kosten um bis zu 70 Prozent reduzieren.

Thorsten Schulze, IFM

FAKTEN

- Der Füllstandsensor Efector gwr hat zwei programmierbare Schaltausgänge mit Hysterese- und Fensterfunktion.

- Einfache Medienauswahl ist über das Benutzermenü möglich.

- Das LED-Display zeigt den aktuellen Füllstand an.

- Der Sensor hat geringe Blockdistanz (Inaktiver Bereich) und gute Anhaftungsunterdrückung.

- Es gibt drei verfügbare Stablängen: 240, 450 oder 700 mm.

- Er eignet sich für die Umgebungstemperatur: 0...60 °C, Mediumtemperatur: 0...80 °C und hat Schutzart, Schutzklasse: IP 67, III.

Erschienen in Ausgabe: 05/2006