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Bei der Projektierung der Ausstattung mit Messtechnik für Anlagen rund um den Globus, ist Technikern und Ingenieuren aufgefallen, dass in den vergangenen Jahren die Nachfrage nach weiteren kompakten Grenzschaltern, die eine weltweit sehr hohe Kompatibilität aufweisen, merklich gestiegen ist.
Gefragt sind Messlösungen, die sich durch gängige technische Features auszeichnen und in sehr vielen Applikationen ohne großen Konfigurationsaufwand einsetzen lassen. Es werden bevorzugt kompakte robuste Einstäbe, beispielsweise für kleine Behälter in materialverarbeitenden Prozessen eingesetzt. Ein Design, das sich auf den internationalen Märkten etabliert hat, weist sehr kleine Anschlussgewinde auf und arbeitet nach dem Vibrationsprinzip.

Was dem schon sehr nahe kommt ist die Schwinggabel oder Vibrationsgabel. Das Lösungsspektrum der umfassenden Gabelreihe reicht weit und sie wurde über die Jahre erfolgreich in eine Vielzahl an Anwendungsprojekten miteingebunden. Ausgehend von der Situation erweiterte die UWT GmbH ihre Produktfamilie um einen neuen Schwingstab. Dieser ist die perfekte Ergänzung zu den Schwinggabelmodellen und bietet darüber hinaus Anlagenbetreibern weltweit konstruktionsbedingt die gewünschte Flexibilität. Eine Messtechnik die praktisch immer und überall ohne großen Konfigurationsaufwand reinpasst.

Unterschiedliche Projektierungsmöglichkeiten für Anlagenbetreiber
Viele Applikationen werden bis dato vor der UWT mit der Vibrationsgabel Vibranivo® mit ihrer Vielzahl an Serien gelöst. Die Gabel arbeitet über Piezoelemente, die auf ihrer mechanischen Resonanzfrequenz zur Vibration angeregt werden. Bedeckt das Füllgut die Sonde, wird die dadurch entstehende Dämpfung der Vibration elektronisch registriert und als Schaltsignal ausgegeben. Wird die Sonde durch Absinken des Füllstandes frei, fängt die Gabel wieder zu schwingen an und das Signal wird zurückgeschaltet.

Die Gabel misst aufgrund ihrer hohen Sensibilität ab 5g/l bevorzugt leichte Medien, wie Holzstaub, Styropor, Kunststoffpulver, Mehl, Milchpulver, Salz, Kalk oder Kieselsäure sowie pastöse Materialien. So findet sich in Anlagenprozessen unterschiedlicher Branchen ein breites Einsatzspektrum. Innerhalb der Schwinggabelfamilie gibt es fünf Serien, die jeweils auf kundenspezifische Applikationsanforderungen ausgerichtet werden können:

Die Modelle des Vibranivo® VN 1000 sind unter anderem prädestiniert zur Trennschichtmessung, wie Sandsedimenten in Meerwasser oder Schlamm in Flüssigkeit. Die jüngste Installation diente zur Messung von Schlammpegel in einem Schrägklärer. Das verschmutzte Wasser kam aus einer Eisengießerei. Die Schlammpegelmessung sollte eine Pumpe ansteuern, welche den Schlamm an eine Presse weiterpumpt. Durch die speziell entwickelte Elektronik dieser Serie mit einer einstellbaren Sensibilität konnte die Sonde auf den gewünschten Schaltpunkt eingestellt werden, was den Einsatz in dieser Anwendung erst ermöglichte.

Branchenübergreifend hat sich die Reihe der VN 2000 Gabeln mehrfach bewährt. Interessante Einsatzorte waren beispielsweise Getreideanlagen, Textilienherstellung, Mischanlagen für Baustoffe, Müllheizkraftwerk oder im Bereich Petrochemie. Für einen kunststoffverarbeitenden Verpackungshersteller konnte mit dem Vibranivo® 2000 eine geeignete Lösung zur Füllstandüberwachung des Kunststoffpulvers in den Extrusionsleitungen installiert werden. Das ungewöhnlich leichte Material erzeugte eine sehr staubige Prozessumgebung. Demzufolge war eine komplett staubdichte Verbauung des Messsensors unabdingbar. Hilfreich war dabei ebenfalls die vergossene Elektronik des VN Sensors sowie seine robuste Konstruktion mit aus Edelstahl gefertigten Schwingschenkeln.

Beim abschließenden Verladen unterschiedlicher pulvriger Stoffe benötigte der Anlagenbetreiber ebenfalls eine Lösung zur Füllstanddetektion. Materialien, die beim Befüllen der LKWs zurückbleiben und in separaten kleinen Behältern gesammelt werden, sollten dabei detektiert werden. Da der Einbau der Gabelreihe senkrecht, waagrecht sowie schräg möglich ist, konnte für jeden Behälter, entsprechend seiner ergonomischen Gegebenheiten, eine optimale Ausrichtung des Sensors zur zuverlässigen Detektion erfolgen. Mit der kompakten Auslegerlänge ab 235mm ließ sich ebenfalls der Einsatz in kleineren Prozessbehältern problemlos realisieren.

Messtechnik für Sicherheit und Wirtschaftlichkeit

Die Serien VN 5000/6000 sind das Pendant zu den Gabeln der VN 1000/2000 Reihe. Unterschied ist die Ausführung mit einem druckfesten Gehäuse sowie die Konstruktion für Anwendungen mit der Anforderung nach erhöhter Sicherheit.

Die Gabeln der Vibranivo® VN 4000 Serie finden sich bevorzugt in Anlagen, wo neben technischen Aspekten besonders auch preisliche Gesichtspunkte berücksichtigt werden müssen. So ist das VN 4000 Model bei der kompletten Ausstattung einer Siloanlage mit Messtechnik als Grenzstandmelder in Zwischenbehältern häufig anzutreffen. Seine Besonderheit innerhalb der Schwinggabeln ist, dass er eine Version mit abgesetztem Gehäuse (Remote Version) zur Verfügung stellt. Das ermöglicht eine flexible Verbauung des Gehäuses unabhängig zur Entfernung zum Ausleger. Das Gehäuse kann somit beispielsweise bei Anwendungen in sehr staubiger oder heißer Prozessumgebung in sicherer Distanz zur Messstelle montiert werden. Außerdem verringern sich für den Anlagentreiber durch die Lieferung ohne Verlängerungsrohr die Frachtkosten.

Lösungen für besonders leichte Materialien

Daneben gibt es die Sonderausführungen der Schwinggabelsonde Vibrasil® für sehr leichte und pneumatisch geförderte Schüttgüter. Denn durch die hohe Empfindlichkeit und schnelle Schaltreaktion ist eine sichere Detektion auch bei Materialien mit einem Schüttgewicht unter 5g/l möglich. Zum Beispiel ist Kieselsäure solch ein extrem leichtes Medium. Verwendet wird es häufig zur Weiterverarbeitung in Silikon, Elektro-Komponenten oder für die Papierbeschichtung. Ein Projekt zeigte dabei ein weiteres Einsatzgebiet für UWT Messtechnik in Silicic acid. Ein Hersteller für Dämmlösungen lagerte in kleineren Silos Kieselsäure zur Weiterverarbeitung für Hitze- und Kältedämmplatten. In diesem Silo sollte sowohl der Füllstand kontinuierlich überwacht werden, die Voll- und Leermeldung erfolgen als auch für die Austragsüberwachung eine Sonde in der Rohrverzweigung eingesetzt werden. Problematisch dabei war, dass diese Anwendung sehr staubintensiv ablief und die Schüttdichte von Kieselsäure vor allem in fluidisiertem Zustand sehr gering ist. Insbesondere während der Befüllung wies die fluidisierte Kieselsäure eine extrem geringe Dichte auf. Daher wurde entschieden die Vibrasil® Schwinggabelsonden zu installieren. Sie schalten nahezu ohne Zeitverzögerung und sind in der Lage auch die während des Befüllvorganges sehr leichte Oberfläche der Kieselsäure zu erfassen.

In dem Austragsabzweig kam die Vibrasil® 70 zum Einsatz, welche den Materialfluss mit Hilfe eines Auslegers mit Aluminium Paddel detektierte. Als Voll- und Leermelder wurden die Schwinggabelsonden der Vibrasil® 90 Modelle verbaut. Diese konnten montagefreundlich von außen in einer 1½” Muffe montiert werden und schalteten mit einem integrierten polierten Schwingschenkel zuverlässig und reaktionsschnell.

Schwungvolle Messlösungen unterstützen getreideverarbeitende Prozesse
Bei einem großen Anlagenbetreiber der Backwarenindustrie mit Sitz nahe Moskau wurde nach mehreren zuverlässigen Messkonzepten für Mehl- und Getreidesilos gesucht. Da es insbesondere in Mühlen Bereiche gibt, in denen Explosionsgefährdungen durch Getreide- und Mehlstäube vorhanden sind, ist dort eine zertifizierte Komponententechnik unumgänglich. Außerdem müssen die produktberührenden Teile der verwendeten Messsensorik lebensmittelkonform oder EHEDG zertifiziert sein. Nach einschlägigen Recherchen durch die UWT Ingenieure vor Ort konnten mit den Schwinggabelausführungen der Vibranivo® Kollektion geeignete Lösungen bereitgestellt werden.

Die Vibrationsgabel eignete sich durch ihr reiches Angebot an individuell konzipierbaren Modellen sowie durch eine hohe Langlebigkeit besonders gut für die Applikationen. Die zertifizierte Bauweise qualifizierte sie zum Einsatz in staubexplosionsgefährdeten Umgebungen, da die Vibranivo® Modelle auch in eigensicherer, staubexplosionsgeschützter und druckfester Version erhältlich sind. Durch die verschiedenen Ausführungen sowie den modularen Aufbau innerhalb der Gabelfamilie konnten mit diesem Messprinzip eine Reihe unterschiedlicher Prozessanwendungen der Getreideanlage inklusive jeweils spezifischer Herausforderungen erfolgreich gehandelt werden:

Um in Mehlvorbehältern zu Verladeteleskopen eine Leermeldung zu realisieren wurde die Schwinggabel VN 1020 aus der Vibranivo® 1000 Serie mit kurzem Ausleger eingesetzt. Dabei musste besonders die starke statische Aufladung der Kunststoffbehälter während der Befüllung berücksichtigt werden. Für eine störungsfreie Produktion und einen reibungslosen Verladeablauf der Mehlsorten in die LKWs wurde die Gabel daher mit verstärkt robuster Bauform sowie speziell abgesicherter Elektronik designt. Die kurze Bauform des VN 1020 ermöglicht prinzipiell einen optimalen Einsatz in Behältern mit beengten Raumverhältnissen, beispielsweise auch im Verladeteleskop als Vollmelder oder in Fallrohren als Rückstaumelder.

Für die Zwischenbehälter der Anlage, die mit Korn gefüllt waren kam der VN 4030 der wirtschaftlichen Vibranivo® 4000 Serie als Grenzschalter für eine verlässliche Vollmeldung zum Einsatz. Die Schwinggabel wurde als besonders robuste Ausführung mit Rohrverlängerung installiert, so dass sie mit hoher Präzision schaltete, um die Befüllung des Zwischenbehälters rechtzeitig abzustellen. Das Model konnte senkrecht eingebaut werden mit optionaler Höhenverstellung. Der Sensor detektierte selbst bei hohem Druck von bis zu 16bar genaue Füllhöhen. Um in den Zwischenbehältern und Mischanlagen für Mehl exakte Füllstände zu erfassen verbaute der Anlagenbetreiber des weiteren Schwinggabeln des Models VN 4020 als Voll- und Leermelder. Da es sich bei der Anwendung um sehr kleine Behälter handelte, lag eine besondere Anforderung in der Häufigkeit der benötigten Schaltungen. Durch den Einsatz der Schwinggabel war sowohl ein waagrechter, senkrechter als auch schräger Einbau möglich. Dadurch stellten selbst begrenzte Räume kein Problem dar und es konnten dementsprechend zuverlässige und hochfrequentierte Grenzschaltungen realisiert werden.

Passende Ergänzung zur Schwinggabel - Der kompakte Schwingstab
In den unterschiedlichsten Prozessanwendungen weltweit wurden in den vergangenen Jahren im Bereich der Messtechnik häufiger Lösungen nachgefragt, welche durch gängige Gerätecharakteristika weltweit schnell und einfach umgesetzt werden können. Fokus liegt dabei auf einer hohen Kompatibilität für unterschiedliche Behälter- und Prozesskonditionen, was ein Mehr an Flexibilität für Anwender zur Folge hat. Die UWT GmbH erweiterte dementsprechend ihre Produktfamilie um den Schwingstab Mononivo® MN 4000, der vom Aufbau her eine Einstabsonde mit sehr kompakter Bauform ist. Dieser hat dasselbe Messprinzip inne wie die Vibrationsgabel. Er schwingt piezoelektrisch angeregt auf einer mechanischen Resonanzfrequenz. Wird die Sonde durch das Material bedeckt, so wird die dadurch entstehende Dämpfung elektronisch registriert und ein entsprechender Schaltausgang betätigt.

Die Schwingsonde ist eine weitere unkomplizierte Lösung zur Grenzstanderfassung unter den Vibrationsprinzipien und damit die ideale Ergänzung zur Schwinggabel Vibranivo®. In unterschiedlichen materialverarbeitenden Prozessen können diese Dektoren aus der Vibrationsfamilie zum Einsatz kommen.
Der Stabdetektor verfügt über kleine Anschlussgewinde ab 1” und eignet sich hervorragend als Voll-, Bedarfs- oder Leermelder in Silos und Tanks mit begrenztem Raum. Insbesondere wird der Einsatz als Rückstaumelder in Rohren und Schächten ermöglicht. Durch die hohe Oberflächengüte des Sondenauslegers können vielfältige Anwendung, auch bei zu Anhaftung neigenden Materialien, problemlos umgesetzt werden.

Aufgrund der 4-stufig einstellbaren Sensibilität werden sehr leichte, pulvrige Schüttgüter ab 20g/l zuverlässig erfasst, auch bei solchen mit Neigung zu Brückenbildung. Gleichzeitig ermöglicht die robuste Verbauung die Messung in grobkörnigen Granulaten. Branchenunabhängig kann das Gerät zur Detektion sowohl von Kunststoffen, Nahrungsmitteln sowie Baustoffen, chemischen Materialien usw. für Prozesstemperaturen bis zu 150°C eingesetzt werden. Daneben stellen MN 4000 Modelle außerdem sehr wirtschaftlich umsetzbare Lösungen dar.

Clevere neue Messtechnik die überall reinpasst

Der neue Mononivo® Schwingstab weist schon in der Standardausführung eine hohe Kompatibilität zu den gängigsten Anwendungsbereichen weltweit auf. Er ist robust, einfach und ohne Kalibrierung in Betrieb zu nehmen und kann bereits bei der Sensorauswahl durch die verschiedenen Geräteserien exakt und ohne großen Aufwand auf die Applikation konfiguriert werden. So gibt es die Stabmesssonde mit verschiedenen Flanschen sowie variablen Auslegerlängen mit Rohrverlängerung.

Durch die Ausstattung des Schwingstabes mit den weltweit gebräuchlichen Geräteattributen, lässt sich dieser besonders reibungslos in das Projektierungskonzept zur Messtechnik-Ausstattung einer Anlage integrieren. KIT-Lösungen mit anwendungsbezogenem Produktdesign sind leicht umsetzbar, was individuell schnell anpassbare Gerätebauweisen und ein hohes Maß an Flexibilität für Anlagenbetreiber bedeutet. Sämtliche Mononivo® Modelle weisen einen modularen Aufbau auf, was kurze Lieferzeiten ermöglicht.

Durch die Ergänzung des Lösungsportfolios mit dem beliebten Schwingstab werden sich in Zukunft weitere smarte Projektierungen für Füllstandmesstechnik in Anlagen umsetzen lassen.