Die sichere Grenzstanddetektion von Flüssigkeiten ist das Markenzeichen des inzwischen millionenfach eingesetzten Vibrationsgrenzschalters Liquiphant. Die jüngste, weiterentwickelte Baureihe soll noch leistungsfähiger sein und mehr Auswahl für die spezifischen Anwendungen bieten. Die Basis: zwei Produkte – der Liquiphant FTL31 für alle Standardanwendungen im Maschinen- und Anlagenbau und der Liquiphant FTL33 für hygienische Anwendungen.

Vibrationsprinzip

Tagtäglich werden Rohrleitungen und Lagertanks mit den unterschiedlichsten Medien befüllt und entleert. Beispiele dafür sind Trinkwasser, Benzine und Öle, Säfte, Säuren und Laugen. Da diese Medien völlig unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, existieren zu deren Erfassung auch unterschiedliche Messprinzipien, wie beispielsweise das 1967 von Endress+Hauser erfundene Vibrationsprinzip oder auch Stimmgabelprinzip genannt. Dieses Prinzip stellt Schwingungen und deren Dämpfung in Medien in direkten Zusammenhang.

Vibrationsmessgeräte überwachen Grenzstände in Tanks, Behältern und Rohrleitungen. Hierbei wird der Sensor in Form einer Stimmgabel auf seine Resonanzfrequenz zum Schwingen angeregt. Das Vibrationsmessprinzip in Bezug auf Flüssigkeiten beruht auf der Resonanzverschiebung des piezoelektrisch angeregten Schwingsystems. Werden die Gabelzinken bei steigender Flüssigkeit in einem Tank bedeckt, so ändert sich die Resonanzfrequenz der Schwinggabel. Durch das Eintauchen in die Flüssigkeit wird die Frequenz kleiner. Diese Frequenzänderung wird ausgewertet und in ein Schaltsignal umgesetzt.

Mit dem Vibrationsmessprinzip von Endress+Hauser kann der Grenzstand unbeeinflusst von den physikalischen Eigenschaften des Mediums wie beispielsweise Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante, Dichteänderung, Druck oder Temperatur erfasst werden. Auch Turbulenzen, Schaumbildung oder perlende Flüssigkeiten beeinträchtigen die Grenzstanddetektion nicht.

Liquiphant FTL31 – Allrounder für den Maschinen- und Anlagenbau

Der Liquiphant FTL31 ist für industrielle Anwendungen beispielsweise als Überfüllsicherung oder als Pumpenschutz in Reinigungs- und Filteranlagen sowie in Kühl- und Schmiermittelbehältern im Einsatz. Der kleinste am Markt erhältliche Vibrations-Grenzschalter wurde gemäß den höchsten Anforderungen an Qualität und Umweltverträglichkeit konstruiert. Das robuste Design aus Edelstahl (316L) garantiert Beständigkeit und Wartungsfreiheit, da keine Sensorteile mechanisch bewegt werden. Die Sensorenvielfalt wird zur Herausforderung – daher wird ein universeller Grenzschalter, wie der Liquiphant, immer wichtiger. Der Sensor selbst ist dank plug&play sofort einsatzbereit. Einbau und Inbetriebnahme, selbst bei wechselnden Medien, sind ohne Abgleich, ohne Kalibrierung, ohne Software und ohne sonstige Werkzeuge möglich. Neben der einfachen und schnellen Integration bietet das modulare Design passend zur jeweiligen Applikation die größte Auswahl an Prozessanschlüssen und Zubehör im Markt sowie zwei Temperaturvarianten. Je nach Prozesstemperatur kann zwischen einer 100°C und 150°C Variante gewählt werden.

Ein Sensor – 17 Prozessanschlüsse

Die Auswahl an Prozessanschlüssen umfasst sowohl G-, R- und NPT-Gewinde mit ½“, ¾“ und 1“ wie auch hygienische Anschlüsse wie Tri-Clamp und Milchrohr DIN11851. Mehr Flexibilität und Varianz bieten die neuen Sensoren auch durch die M24-Prozessadapter. Hier lässt sich der Sensor durch ein einheitliches M24-Gewinde mit dem benötigten Prozessanschluss kombinieren: Varivent N, Varivent F, DIN11851 und SMS 1½. Die Prozessadapter-Reihe ist mittlerweile bei drei Sensor-Familien implementiert – sodass sich kapazitive, konduktive und vibronische Sensoren flexibel einsetzen und austauschen lassen.

Funktionsüberwachung schnell erkannt

Die Funktionsüberwachung bzw. Schaltzustandsanzeige unterstreicht den Sicherheitsfokus des Grenzschalters: Durch die LED-Anzeige am Sensor kann sich der Betreiber vor Ort mit einem Blick über die Funktionstüchtigkeit des Sensors versichern. Sobald der Sensor betriebsbereit ist, leuchtet eine grüne LED am Gehäusedeckel des Grenzschalters. Ist in der Betriebsart Maximumdetektion die Schwinggabel mit Flüssigkeit bedeckt, zeigt eine gelbe LED den Schaltzustand an. Im Einsatz als Trockenlaufschutz leuchtet die gelbe LED im freien Zustand. Mit der rot blinkenden LED gibt der Sensor eine Warnung aus, z.B. bei einer Fehlverdrahtung. Bei einer kontinuierlich leuchtenden roten LED zeigt der Liquiphant eine Störung bzw. den Geräteausfall an, hervorgerufen beispielsweise durch einen Elektronikfehler.

Die Korrosionsüberwachung des Liquiphanten gibt bereits Sicherheit in der Anwendung durch die kontinuierliche Frequenzauswertung des Vibronik-Messprinzips. Unabhängig von wechselnden Medieneigenschaften ist so ein exakter Schaltpunkt gewährleistet. Selbst im Fall eines Spannungsverlustes gewährleistet der Liquiphant mit der Selbstüberwachung das sichere Schalten. Des Weiteren kann jederzeit ein Funktionstest mit Hilfe eines Testmagneten durchgeführt werden. Dieser wird für kurze Zeit außen an das Gehäuse angelegt. Durch den Funktionstest wird ein Schaltvorgang ausgelöst, der auch eine Prüfung der nachgeschalteten Anlagenteile ermöglicht. Der Betreiber der Anlage hat daher keine Notwendigkeit, den Sensor auszubauen oder in den Prozess einzugreifen.

Die sehr kleine und kompakte Bauform des Sensors erleichtert den Einbau – auch unter schwer zugänglichen oder beengten Einbauverhältnissen. Hier hilft dem Anwender zusätzlich die Markierung der Gabelstellung. Die für die millimetergenaue Detektion notwendige exakte Position der Gabel ist so im Falle des nicht waagerechten oder genau senkrechten Einbau besser zu finden.

Liquiphant FTL33 – der Spezialist in hygienischem Design

Der zweite Sensor mit Vibronik-Messprinzip eignet sich mit hygienischem Design und spezieller Oberflächenbehandlung besonders für das sensible Umfeld der Lebensmittelindustrie. Bestätigt wird dies mit der FDA-, 3-A- und EHEDG-Zertifizierung für den Sensor und die hygienischen Prozessanschlüsse. Anwender setzen den Grenzschalter beispielsweise als Überfüllsicherung oder Pumpenschutz bevorzugt in Lagertanks, Mischbehältern und Rohrleitungen bei Prozesstemperaturen bis zu 150 °C ein. Mit diesem Temperaturspektrum ist eine CIP- und SIP-Reinigung möglich. Der Gerätestecker M12x1 ermöglicht dem Sensor den Schutzgrad IP69K, was eine Reinigung, beispielsweise mit dem Dampfstrahl-Gerät erlaubt.

Vielfach verändern Medien im Verlauf der Produktionsstufen ihre Dichte durch die vorherrschenden Prozessbedingungen, wie extreme Temperaturen, Vakuum oder schäumende Medien. In diesen Fällen ist es wichtig, dass der Grenzstand-Sensor Medien mit einer Dichte ab 0,5g/cm³ zuverlässig und sicher detektiert. Optional ist die Einstellung auf die geringere Mediendichte bei den Liquiphant-Modellen erhältlich.

Fazit

Die grundlegenden Anforderungen an die Grenzschalter Liquiphant FTL31 und FTL33 scheinen damit klar definiert. Doch für jeden einzelnen Anwender ergeben sich andere Voraussetzungen zum Bestreiten der Messaufgabe. Beispielsweise steht beim Liquiphant FTL33 optional eine Oberflächenrauigkeit von 0,76 µm zur Auswahl, welche neben hygienischen Gesichtspunkten vor allem wegen der Unempfindlichkeit gegen ansatzbildende Medien vielfach in Anlagen unterschiedlichster Industrien eingesetzt werden muss. Und selbst bei starken Anbackungen an der Behälter- bzw. Rohrwandung bietet eine optionale Verlängerung der Liquiphant-Gabeln eine Entkopplung dieser Prozesseinflüsse. Abgerundet wird das Leistungspaket der neuen Liquiphanten durch die standardmäßig vorhandene WHG-Zulassung und Leckageerkennung. Die Sensoren eignen sich als auch als Überfüllsicherung für wassergefährdende Stoffe.

Fünf Fakten zum Messprinzip „Vibronik“:

•   Unbeeinflusst von den Eigenschaften des Mediums (Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante…),

•   keine Beeinträchtigung durch Ansatzbildung und Korrosion dank Selbstüberwachung,

•   unempfindlich gegenüber Schaum- oder Blasenbildung,

•   einsetzbar in Feststoffen und Flüssigkeiten,

•   seit beinahe 50 Jahren bewährt.