Die genaue Grenzstandmessung ist sehr wichtig, um über alle Branchen hinweg sichere und effiziente industrielle Prozesse zu gewährleisten. Das Vibronik-Messprinzip bietet eine robuste Lösung, um zuverlässig festzustellen, ob Flüssigkeiten oder Schüttgüter an einem definierten Füllstand vorhanden sind, beispielsweise zur Verhinderung von Überfüllung.
Diese Technologie arbeitet unter Verwendung einer piezoelektrisch angeregten Schwinggabel, die mit ihrer natürlichen Resonanzfrequenz in Luft vibriert. Wenn sie mit einer Flüssigkeit in Kontakt kommt, wird die Schwingung gedämpft. In Schüttgütern verschiebt sich dagegen die Resonanzfrequenz. Diese Änderungen werden genau gemessen und in ein Schaltsignal für die Prozesssteuerung umgesetzt.
Das Vibronik-Messprinzip arbeitet unabhängig von Eigenschaften des Mediums wie Leitfähigkeit, Dichte, Druck oder Temperatur. Es wird auch nicht von Schaumbildung, Turbulenzen oder Blasenbildung beeinflusst und sorgt daher auch unter schwierigen Bedingungen für einen zuverlässigen Betrieb.
In dem Video erfahren Sie, wie das Vibronik-Messprinzip funktioniert.
Vorteile von Liquiphant und Soliphant auf einen Blick
- Universelles Messprinzip für Flüssigkeiten und Schüttgüter
- Präzise Messung, unabhängig von den Eigenschaften des Mediums
- Keine Beeinflussung durch Schaumbildung, Turbulenzen oder Blasen
- Einfache Installation, einfacher Betrieb
- Robuste Ausführung mit minimalen Wartungsanforderungen
Tagtäglich werden Lagertanks mit den unterschiedlichsten Medien befüllt und entleert. Beispiele dafür sind Trinkwasser, Fruchtsäfte, Öle und Benzine, Säuren, Laugen oder auch Feststoffe wie Getreide, Plastikpellets oder Pulver. Da diese Medien zum Teil völlig unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, existieren zu deren Erfassung auch unterschiedliche Messprinzipien. Beispielsweise die Grenzstandmessung von Flüssigkeiten oder Schüttgütern nach dem Vibronik-Prinzip, auch „Schwinggabelprinzip“ genannt.
Die vor über 300 Jahren von John Shore selbst konstruierte Schwinggabel diente als Grundlage des 1967 von Endress+Hauser erfundenen Vibronik-Prinzips. Dieses Prinzip stellt Schwingungen und deren Dämpfung in Medien in direkten Zusammenhang. Lassen Sie uns die Funktionsweise dieses Messverfahrens etwas näher betrachten.
Vibrationsmessgeräte überwachen Grenzstände in Tanks, Behältern und Rohrleitungen. Hierbei wird ein Sensor in Form einer Schwinggabel auf seiner Resonanzfrequenz zum Schwingen angeregt. Das Vibronik-Messprinzip in Bezug auf Flüssigkeiten beruht auf der Resonanzverschiebung des piezoelektrisch angeregten Schwingsystems. Es werden zwei piezoelektrische Antriebe unterschieden: zum einen der Bimorph-Antrieb bei Standardgeräten und zum anderen der Stapelantrieb bei beschichteten Geräten.
Beim Bimorph-Antrieb sind zwei Scheiben, Piezo- und Keramikscheiben, miteinander verbunden. Bei gleicher Spannung komprimieren sich die Piezos und die keramische Scheibe krümmt sich. Bei ungleicher Spannung dehnen sich die Piezos wieder aus. Hierdurch wird die Gabel in Schwingung versetzt. Beim Stapelantrieb hingegen werden mehrere Piezoscheiben mit wechselnder Polarisation aufeinander gestapelt und fixiert.
Durch Anlegen einer entsprechenden Wechselspannung werden die Piezos ebenfalls zum Schwingen angeregt. Dehnen sich die Piezos aus, wird die Membran nach außen gewölbt. Die an der Membran befestigte Schwinggabel wird an den Enden auseinandergedrückt. Zieht sich der Piezo wieder zusammen, wird die Membran nach innen gewölbt. Die an ihr befestigte Schwinggabel wird an ihren Enden zusammengezogen. 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. Bei der Messung in Feststoffen findet nur der piezoelektrische Stapelantrieb Verwendung. Beim Bedecken mit Schüttgut wird die Schwingung der Schwinggabel gedämpft. Dadurch ändert sich die Amplitude der Schwingung. Die Änderung wird ausgewertet und in ein Schaltsignal umgesetzt.
Mit dem Vibronik-Messprinzip von Endress+Hauser kann der Grenzstand unbeeinflusst von den physikalischen Eigenschaften des Mediums, wie beispielsweise Leitfähigkeit, relative Permittivität, Dichteänderung, Druck oder Temperatur, erfasst werden. Auch Turbulenzen, Schaumbildung oder perlende Flüssigkeiten beeinträchtigen die Grenzstandmessung nicht.
Wir haben für jede Anwendung die geeignete Lösung. Endress+Hauser.
