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Bürkert Fluid Control Systems

Durchflussmesser nach dem SAW-Verfahren ist besonders für Hygiene-Anwendungen geeignet

| Redakteur: Udo Schnell

In der Lebensmittel-, Getränk-, Genussmittel-, Pharma- oder Kosmetikindustrie sind Durchflussmessgeräte gefragt, die nicht nur mit hoher Präzision arbeiten, sondern auch hinsichtlich Hygiene und Reinigung hohe Standards und gesetzliche Vorgaben erfüllen. Mit Flowave 8098 bietet Bürkert nach eigenen Angaben dafür eine praxisgerechte Lösung.

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In der pharmazeutischen Industrie haben sich die SAW-Durchflussmesser bereits in vielen, ganz unterschiedlichen Anwendungen bewährt, zum Beispiel bei der Durchflussmessung von teurem Reinstwasser.
In der pharmazeutischen Industrie haben sich die SAW-Durchflussmesser bereits in vielen, ganz unterschiedlichen Anwendungen bewährt, zum Beispiel bei der Durchflussmessung von teurem Reinstwasser.
(Bild: Bürkert)

Sensorik – us. Das Durchflussmessgerät Flowave 8098 von Bürkert arbeitet nach dem patentierten SAW-Verfahren (Surface Acoustic Waves), nutzt also Oberflächenwellen zur Messung. Vorteil dieses Verfahrens ist laut Bürkert vor allem, dass es keinerlei Einbauten oder Verengungen und damit auch keine Toträume im Messrohr gibt.

Zudem finde die Messung ohne jeden Kontakt zwischen Sensorelementen und Medium statt, es entstünden weder Fluideinwirkungen auf die Sensorelemente noch seien Verunreinigungen des Mediums durch diese möglich. Das sei hygienisch und erleichtert die Reinigung (Hygienic Design). Weil sich das Messrohr strömungstechnisch nicht von jedem anderen geraden Rohrstück der Anlage unterscheidet, gebe es auch keinen Druckabfall. Die kompakte Größe und das geringe Gewicht ermöglichen zudem eine unkomplizierte Installation, heißt es weiter.

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Medien ohne elektrische Leitfähigkeit messen

Im Gegensatz zu anderen Messverfahren eignet sich Flowave, wie es weiter heißt, auch für Medien ohne elektrische Leitfähigkeit, verbraucht deutlich weniger Energie als beispielsweise Coriolis-Durchflussmesser und lässt sich in jeder beliebigen Einbaulage montieren. Die Messung funktioniere bei stehenden Flüssigkeiten ebenso wie bei schneller Strömung oder Strömungswechseln. Außerdem seien keine Wartungsarbeiten notwendig, was die Betriebskosten erheblich reduzieren kann.

Das kompakte, komplett aus Edelstahl gefertigte Durchflussmessgerät misst den Volumendurchfluss mit einer Messunsicherheit von ±0,4 % des Messwerts. Die Temperatur wird gleichzeitig mit einer Messunsicherheit gemessen, die kleiner oder gleich 1 °C ist. Je nach Nennweite liegt der Nenndruck bei bis zu 40 bar. Der Temperaturbereich ist ausgelegt, um sowohl CIP- als auch SIP-Reinigungsverfahren durchzuführen.

Das Messgerät wird in den Rohrnennweiten DN15, DN25, DN40 sowie DN50 mit Rohren und Clamp-Anschlüssen nach ASME, ISO und SMS angeboten und kann mit oder ohne Display genutzt werden. Der Flowave-Transmitter basiert auf der Elektronikplattform EDIP (Efficient Device Integration Platform), die die Vernetzung mit anderen Bürkert-Geräten zu einem intelligenten System ermöglicht. Dies erleichtert laut Bürkert nicht nur die Integration in die bestehende Anwendung erheblich, sondern auch den Umgang mit den Geräten. Außer der Messung von Volumendurchfluss und Temperatur wird Flowave im nächsten Schritt um weitere Messwerte wie Dichtefaktor (zur Liquiderkennung) und akustischer Übertragungsfaktor (zur Gasblasenerkennung) erweitert, heißt es weiter.

Validierung für zusätzliche Medien findet statt

Derzeit finden unter anderem Validierungen für Lebensmittelöle, Joghurt, Babynahrung, Klebstoffe, Lacke und Motoröle statt. Flowave zählt dann zu den wenigen Geräten, die dieses breite Applikationsspektrum überhaupt abdecken. In wasserähnlichen Medien wie Säuren, Laugen und Kondensaten, sowie speziell auch in nicht leitfähigem Wasser, ist Flowave bereits jetzt sehr erfolgreich im Einsatz.

Wie Bürkert ausführt, haben sich die SAW-Durchflussmesser in der pharmazeutischen Industrie bereits in vielen, ganz unterschiedlichen Anwendungen bewährt, beispielsweise bei der Durchflussmessung von teurem Reinstwasser, beim Mischen intravenöser Infusionen, bei zahlreichen Dosier- und Überwachungsaufgaben mit unterschiedlichen Fluiden, die für die Produktion benötigt werden sowie bei kritischen CIP- und SIP-Prozessen, die eine Durchfluss- und Temperaturüberwachung erfordern.

Technischer Hintergrund:

Die zugrunde liegende Surface Acoustic Wave-Technik (SAW) nutzt für die Messung eine Wellenausbreitung, wie sie bei seismischen Aktivitäten (zum Beispiel Erdbeben) auftritt. Der Hauptteil des Sensors besteht aus einem Messrohr, auf dessen Oberfläche Interdigitalwandler – sogenannte Transducer – angeordnet sind, die elektrisch angeregt die Wellenausbreitung starten.

Die Flowave-Technik funktioniert, wie Bürkert erläutert, mit vier Transducern, die jeweils als Sender und Empfänger operieren können. Ist einer als Sender aktiv, arbeiten die beiden am weitesten entfernten als Empfänger. Die an der Rohroberfläche generierten Oberflächenwellen koppeln auch in die Flüssigkeit aus. Der Auskopplungswinkel ist abhängig von der Flüssigkeit oder der Geschwindigkeit der sich in ihr ausbreitenden Welle.

Auf der anderen Seite des Messrohrs koppeln die Wellen wieder in das Messrohr ein und laufen zum nächsten Transducer. So führt die Anregung jedes Transducers zu einer Folge von Empfangssignalen an zwei anderen. Zwei Transducer senden in Durchflussrichtung, zwei dazu entgegengesetzt. Der Volumendurchfluss ist proportional zur Zeitdifferenz der Dauer der Wellenausbreitung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung.

Besonders bemerkenswert ist dabei, so Bürkert weiter, dass Messwerte ermittelt werden können, die sich aus einmaligem bis mehrmaligem Durchlaufen der Flüssigkeit sowie dem Vergleich aller Empfangssignale ergeben. Mit der entsprechenden mathematischen Auswertung liefern sie Informationen zum Fluid selbst.

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