Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 09/2017, 04.09.2017

Ultraschall-Durchflussmesser für niedrige Durchflüsse

Den Ultraschall-Durchflussmesser ES-FLOW hat der Hersteller für die Messung niedriger Durchflüsse von 4 bis 1500 ml/min mit hoher Genauigkeit, hoher Linearität und geringem Druckabfall unter Verwendung von Ultraschall in einem Rohr mit kleinem Innendurchmesser entwickelt. Flüssigkeiten lassen sich unabhängig von Flüssigkeitsdichte, Temperatur und Viskosität messen. Aufgrund der Kombination eines geraden Sensorrohrs ohne Totvolumen ist der Durchflussmesser selbstentleerend. Die Orbital-WIG-Schweissung gestattet hygienische Anschlüsse, sodass das Gerät auch für sensible Anwendungen einsetzbar ist. Für Anwendungen ohne Hygieneanforderungen können die Fachleute den Durchflussmesser auch mit Klemmringanschlüssen ausstatten. Medienberührte Teile sind aus Edelstahl, das Gehäuse entspricht Schutzklasse IP67. Als Benutzeroberfläche dient ein kapazitiver Touchscreen mit TFT-Bildschirm, über den das Gerät bedien- und auslesbar ist. Der Onboard-PID-Regler bedient ein Regelventil oder eine Pumpe und erlaubt dem Benutzer einen abgeschlossenen, kompakten Regelkreis einzurichten.

Bestimmung kleiner Volumenströme.

Immer mehr Firmen in verschiedenen Industriebereichen gehen in Richtung kleiner Durchflüsse. Insbesondere in der chemischen Industrie, sowie in der Lebensmittel- und Pharmabranche geht der Trend in Richtung kontinuierlicher Produktionsprozesse, Vermeidung von Abfällen, geringerer Standzeiten und höherer Flexibilität. Dies bedingt die Messung und Regelung kleiner Durchflüsse. Auf dem Markt gibt es eine Vielzahl von Ultraschallmessgeräten für grössere Durchflüsse mit Rohrdurchmessern ab etwa 1“. Es ist allerdings ungleich schwieriger, einen Ultraschall-Durchfluss- messer für kleinere Rohrdurchmesser zu bekommen. Herkömmliche Ultraschall-Durchflussmesser arbeiten entweder auf Basis des Doppler-Effektes oder über eine Transitzeit-Messmethode. Beide Methoden sind geeignet für grosse Rohrquerschnitte, stossen aber bei kleineren Durchmessern an ihre Grenzen.

Ultraschall-Durchflussmessungen bis 1500 ml/min oder weniger.

Aufgrund der Komplexität von Physik und Technik gibt es in diesem speziellen Strömungsbereich nicht viele Messprinzipien, insbesondere Ultraschall-Durchflussmesser. Deshalb war die grosse Herausforderung, eine Lösung für Ultraschall in Rohren mit kleinen Durchmessern zu finden. In enger Zusammenarbeit mit TNO (niederländische Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung) konnte der Hersteller mit der Ultraschallwellentechnik ein innovatives Instrument entwickeln. Diese Technik kommt bei der Messung von Flüssigkeitsvolumenströmen zwischen 4 bis 1500 ml/min, unabhängig von Flüssigkeitsdichte, Temperatur und Viskosität mit einer Genauigkeit von 1% RD ± 1 ml/min, zum Einsatz.

Funktionsweise des Ultraschall-Durchflussmesser?

Der ES-FLOW basiert auf Ultraschalltechnik. Die Messung erfolgt in einem geraden Edelstahlrohr mit einem Innendurchmesser von 1,3 mm, ohne Hindernisse oder Totvolumina. An der Aussenseite des Sensorrohres befinden sich mehrere Ultraschallsensoren, die durch radiale Oszillation Ultraschallwellen erzeugen. Jeder Messumformer kann senden und empfangen, daher werden alle Up- und Downstream-Kombinationen aufgezeichnet und verarbeitet. Durch genaues Messen der Zeitdifferenz zwischen den Aufnahmen (Nanosekundenbereich) berechnet das Gerät die Strömungsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Schalls. Bei der Kenntnis dieser Parameter und des exakten Röhrenquerschnitts ist der Durchflussmesser in der Lage, Flüssigkeitsvolumen zu messen. Das Alleinstellungsmerkmal dieses Instrumentes ist dessen Fähigkeit, die aktuelle Schallgeschwindigkeit zu messen. Das heisst, die Technologie ist unabhängig vom Medium und eine Kalibrierung auf das aktuelle Fluid ist nicht nötig. Dazu lässt sich die Schallgeschwindigkeit als Indikator für die im Strömungsmesser vorhandene Flüssigkeitsart verwenden.

Vier Gründe für die Verwendung des Ultraschall-Durchflussmessers:

  • Ein Sensor für mehrere Flüssigkeiten,
  • einfache Reinigung, geringes Verstopfungsrisiko,
  • unempfindlich gegenüber Vibrationen,
  • integrierte PID-Regelung und schnelle Reaktionszeit.

Anwendungen.

Typische Anwendungsmöglichkeiten für die neuen Durchflussmesser und -regler für niedrige Durchflüsse finden sich in der Lebensmittel- und Getränke­industrie, in der Pharma- (z.B. Additive, Sterilisierung), Medizin- und Chemiebranche (z.B. Katalysatoren und Reagenzien) sowie in vielen weiteren Bereichen, die eine hochpräzise Dosierung von Flüssigkeiten erfordern, z.B. Kraftstoffverbrauchsmessung oder Dosierung von Farb- und Schmierstoffen und anderen Additiven in vielen industriellen Bereichen.

 


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