Was ist ein frontbündiger Drucksensor?

Jul 7, 2020 2:10:00 PM

 

Pastöse, pulvrige oder feststoffhaltige Produkte sind je nach ihren Eigenschaften anspruchsvoll in der Erfassung. Ihre Konsistenz oder Struktur trägt dazu bei, herkömmliche mechanische Messverfahren zu blockieren. Pulvrige Stoffe dringen auch in kleinste Ritzen ein und verklemmen dort die mechanischen Arbeitswege von Aktoren und Sensoren. Visköse bzw. pastöse Stoffe verändern ihre Konsistenz und können durch Verharzen einen Sensor blockieren. Für die Erfassung von diesen anspruchsvollen Messstoffen sind daher Sensoren erforderlich, die speziell auf diese Herausforderungen eingerichtet sind. Hier kann der frontbündige Drucksensor die passende Antwort sein.

 

Eigenschaften vom frontbündigen Drucksensor

 

Ein Frontbündiger Drucksensor  ist zunächst einmal ein ganz normaler Sensor, der auf Druck reagiert. Das Prinzip ist dabei recht einfach: Eine von innen bedampfte Membran wird über eine Kontaktplatte gelegt. Bei ausreichendem Druck schließt die Membran mit der Kontaktplatte einen Stromkreis und der Drucksensor löst ein Signal aus. Diese sehr einfache Bauweise ist jedoch nur für grobe Anwendungen geeignet.

 

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Zur Messung von flüssigen und gasförmigen Stoffen ist der Membran-Drucksensor Standard. Bei diesem Sensortyp dringt das Medium über einen Kanal in das Innere des Messwertgebers vor. Die Membran befindet sich hinter dem Kanal.

Was so einfach klingt, ist in einer Vielzahl von Bauformen verfügbar. Einfache Drucksensoren haben nur einen Luftspalt zwischen der Kontaktplatte und der Membran. Bei hochwertigen Sensoren wird der Zwischenraum mit einem Gel gefüllt. Je nach Beschaffenheit und Zusammensetzung des Gels kann der Sensor für bestimmte Umgebungen ausgelegt werden.

 

Ein Frontbündiger Drucksensor unterscheidet sich von den herkömmlichen Drucksensoren dadurch, dass er keine von außen sichtbaren mechanischen Verfahrwege und Kanäle bietet. Das Gehäuse ist rundum geschlossen und damit optimal gegen eindringende Fremdstoffe geschützt.

 

Der Trick beim Frontbündigen Drucksensor besteht darin, dass er den Messstoff nicht direkt, sondern indirekt erfasst. Statt eines Kanals, durch welchen der Messstoff eindringen und bis zur Mess-Membran vordringen kann, hat ein Frontbündiger Drucksensor eine zweite Membran. Diese außen und Frontbündig angebrachte Membran nimmt den Druck des Messstoffs auf. Durch eine Flüssigkeit im Innern des Drucksensors wird der Druck an die zweite Membran weitergeleitet. So kann weder ein pulvriger noch ein pastöser Messstoff den Kanal verstopfen und eine Fehlmessung auslösen.

 

Die vordere Spitze des Sensors ist mit einem Gewinde ausgestattet. Die Messfläche geht nahtlos und unterbrechungsfrei über den ganzen Querschnitt der Sensorspitze. Damit kann ein Frontbündiger Drucksensor so in eine technische Umgebung eingebaut werden, dass er nicht in einen Auffangbehälter hineinragt.

Die fehlende Auskragung des Drucksensors sorgt dafür, dass die Messstoffe immer wieder rückstandsfrei entfernt werden können. Das ist für die gleichbleibende Messqualität sehr wichtig. 

 

Vorteile vom frontbündigen Drucksensor

 

Ein frontbündiger Drucksensor bietet folgende Vorteile:


  • Zuverlässige Messung von pastösen oder pulvrigen Messstoffen
  • Auf unterschiedliche Umgebungsbedingungen anpassbar
  • Diskreter Einbau an beliebiger Stelle - auch an der Oberseite eines Tanks - möglich
  • Kein inneres Verstopfen oder Verharzen
  • Einfach zu reinigen
  • Sehr langlebig
  • Durch Materialauswahl auf ganz bestimmte Umgebungsbedingungen einstellbar
  • Rückstandsfreie Reinigung des Druckanschlusses möglich
  • Auch für saure, alkalische oder abrasive Messstoffe einsetzbar

 

Ein Nachteil von diesem Sensortyp ist, dass er um einiges teurer ist als Drucksensoren für Gase und Flüssigkeiten. Das ist bei der eingeforderten Präzision seiner Fertigung unvermeidlich. 

 

Frontbündiger Drucksensor im Einsatz


Frontbündige Drucksensoren zeigen weltweit, unter welchen Bedingungen sie einsatzfähig sind. Sie haben sich im Bereich der Hochtemperatur-Prozessindustrie einen festen Platz erobert. So können sie problemlos in der Asphalt- und Bitumenproduktion eingesetzt werden. Die hohen Temperaturwechsel bei diesen Prozessen können durch eine geeignete Materialwahl bei Gehäuse, Membran und Übertragungsgel gut aufgefangen werden. Bei den Drucksensoren in diesem anspruchsvollen Einsatzbereich ist auch die Reinigungs- und Reparaturfähigkeit der Messwertgeber ausschlaggebend.

 

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Seine hygienischen Qualitäten zeigt der frontbündige Drucksensor auch in der Lebensmittelherstellung. So haben Schokoladenfabrikanten auf der ganzen Welt bereits die Vorteile von diesem Sensortyp für sich entdecken können. Wo normale Drucksensoren praktisch sofort verstopfen, kann ein frontbündiger Drucksensor jahrelang gleichleibend zuverlässig seinen Dienst verrichten. Die intervallmäßigen Reinigungs- und Desinfektionsprozesse der mit Drucksensoren ausgestatteten Maschinen werden von den Messwertgebern schadlos überstanden.

In der automatisierten Fleischproduktion übernimmt ein frontbündiger Drucksensor bei einem Produzenten aus Dänemark die Überwachung des Waschwassers. Während der Verarbeitung von Fleisch fallen große Mengen verunreinigtes Wasser an. Dieses zuverlässig durch hochwertige Messwertgeber zu überwachen, ist aufgrund seiner wechselhaften Konsistenz eine große Herausforderung für die Sensorik. Hier hat sich ein frontbündiger Drucksensor als geeignetes Messgerät der Wahl erwiesen. Nicht nur die gekapselte Bauweise zur Vermeidung von innerer Kontamination ist bei dieser Anwendung besonders vorteilhaft. Auch seine problemlose Sterilisationsfähigkeit macht diesen Sensortyp in dieser Umgebung praktisch alternativlos.

Nicht hygienisch sensibel, aber nicht weniger anspruchsvoll ist die Reifenindustrie. Die mit Kohlepulver hergestellten Pneus sind während der Produktion besonders abhängig von einer gleichmäßigen Zufuhr aller Rohstoffe. Ein Unternehmen aus China vertraut mit Erfolg auf die frontbündigen Drucksensoren. Mit deren Hilfe wird die Versorgung des Produktionsprozesses garantiert und Schwankungen in der Qualität vermieden.

 

Frontbündiger Drucksensor für die Industrie 4.0


Frontbündige Drucksensoren sind beliebig kombinier- und erweiterbare Messwertgeber. Sie können mit praktisch jeder Art von Steuerung und Aktoren-Funktion gekoppelt werden. Der Anschluss an Funknetzwerke ist dabei nur eine von praktisch unendlich vielen Möglichkeiten. Damit erlauben diese Sensoren auch eine dezentrale, weltweite Überwachung. Letzten Endes sind sie, mit entsprechend ausgelegten Werkstoffen gefertigt, auch für Extrembedingungen wie Tiefseeforschung oder Raumfahrt ideal geeignet. In Summe schickt sich der frontbündige Drucksensor an, zum neuen Standard in der Drucksensorik zu werden.

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By Steffen Witzemann

Steffen Witzemann ist „Head of Marketing & Business Development“ bei der Trafag GmbH. Neben der Steuerung von allen Marketing-Aktivitäten ist er auch zuständig für den Aufbau von neuen Märkten und Kunden. Steffen blickt bereits auf über 15 Jahre Berufserfahrung im Bereich Marketing, Vertrieb und Consulting zurück.

Über diesen Blog

Mit diesem Blog möchten wir Wissen über Drucksensoren, Druckschalter und Gasdichtewächter  vermitteln.

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