CITplus - Auch was sich über die Jahre im Einsatz bewährt hat, kann immer noch weiter verbessert werden. Das gilt auch für Drehflügel-Füllstand- oder Vibrations-Füllstand-Grenzschalter, die sich in vielen Anwendungen als Voll-, Leer- oder Bedarfsmelder etabliert haben. Einen Überblick über bewährte Technik und Neuheiten zur Füllstandmessung von Schüttgütern gibt dieser Beitrag oder ein Besuch am Stand der „Bezigauser" Firma UWT auf der Powtech.

Gezeigt werden alle Lösungen zur Grenzstand- und Füllstanderfassung sowie passende Visualisierungssysteme des Unternehmens. Ein Schwerpunkt bei den Neuentwicklungen lag in diesem Jahr auf den Vibrations- und Drehflügel-Füllstand-Grenzschaltern. Diese finden typische Einsatzbereiche zum Beispiel in der Baustoffindustrie (Kalk, Styropor, Formsand, etc.), Lebensmittelindustrie (Milchpulver, Mehl, Salz, etc.), Kunststoffindustrie, Holzindustrie, chemischen Industrie und im Maschinenbau.

Vibrations-Füllstand-Grenzschalter mit hoher Sensibilität
Zur sicheren Füllstand-Überwachung von granulierten und pulverförmigen Schüttgütern bietet die Produktfamilie Vibranivo verschiedene Varianten, auch solche speziell für den Einsatz unter extremer mechanischer Belastung oder in gas- und staubexplosionsgefährdeten Bereichen. Die Geräte basieren auf dem Vibrations-Messprinzip (siehe Kastentext 1). Die Varianten Vibranivo 1000/2000/5000/6000 der Vibrations-Füllstand-Grenzschalter wurden jetzt so weiter entwickelt, dass das gesamte Gerät auch ohne eigensichere Versorgung direkt in Ex-Zone 20 eingesetzt werden kann (Abb. 1). Im Vergleich zu früheren Varianten, bei denen im Ex-Bereich das Gehäuse in Zone 21 montiert werden musste, erschließen sich nun mit der neuen Einbaumöglichkeit weitere Einsatzbereiche. Gleichzeitig wurde bei den Geräten dieser Serien der maximale Prozessdruckbereich von ehemals 10 auf 16 bar erhöht. Zudem werden die Messgeräte nun nicht nur in einem Standardgehäuse, sondern auch in den Gehäusevarianten druckfest und druckfest mit erhöhter Sicherheit angeboten.
Generell gibt es für die Schwinggabelsonden eine breite Auswahl verschiedener Auslegertypen. Über die Variante mit Rohrverlängerung kann die Auslegerlänge flexibel angepasst werden, ein Vorteil z. B. für Anlagenbauer, die so mehrere Messgeräte auf Lager legen und dann je nach Anwendung individuell einstellen können. Messen lassen sich Schüttgüter ab einer Dichte von 8 g/l. Mit der Gabelvariante Vibrasil ist sogar die sichere Grenzstanderfassung von Stoffen mit einer Dichte von weniger als 5 g/l möglich, wie z. B. in fluidisierter Kieselsäure.

Kompakt und wirtschaftlich
Mit Vibranivo 4000 haben die Allgäuer Experten für Füllstandmesstechnik eine wirtschaftliche Produktvariante zur sicheren Füllstand-Überwachung für Schüttgüter im Angebot (Abb. 2). Der wartungsfreie Vibrations-Füllstand-Grenzschalter ist auch für den Einsatz in staubexplosionsgefährdeten Bereichen zugelassen. In der Weiterentwicklung erhielt das Gerät ein noch kompakteres Aluminium-Gehäuse, damit sich durch den reduzierten Platzbedarf künftig noch mehr Anwendungsbereiche erschließt. Auch hier wurde der Prozessdruck auf 16 bar erhöht. Messen lassen sich Schüttgüter ab einer Dichte von 60 g/l in einem Prozesstemperaturbereich zwischen -40 und +150 °C.
Drehflügel-Füllstand-Grenzschalter
für hohe Prozesstemperaturen
Erweiterte Funktionalität erhielt auch die Serie Rotonivo. Die zuverlässigen, multifunktionalen und wartungsfreien Geräte basieren auf dem Rotations-Messprinzip (Kastentext 2) und eignen sich ebenfalls zur sicheren Füllstand-Überwachung von Schüttgütern. Sie sind dank modularem Aufbau vielseitig verwendbar und können in staubexplosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Angeboten werden Varianten, die Prozesstemperaturen von bis zu 600 °C standhalten.
Rotonivo 3000, 4000 und 6000 werden auf der Powtech erstmals mit Allspannungs-Elektronik präsentiert (Abb. 3). Damit müssen für die Anpassung an verschiedene Spannungsversorgungen künftig keine Jumper mehr gesetzt werden. Mikroschalter zum Ermitteln der Motorposition wurden durch verschleißfreie, berührungslos arbeitende Hall-Sensoren ersetzt. Gleichzeitig wurde eine Heizung ermöglicht, die sich automatisch bei Erreichen niedriger Temperaturen zuschaltet, um volle Funktionalität auch unter extremsten Bedingungen gewährleisten zu können. Optional zur Abdichtung der Prozessanschlüsse über Teflonband setzen die neuen Varianten auf eine Flachdichtung mit Dichtschulter. In Einsatzbereichen mit hohen Prozesstemperaturen, in denen Anlagen regelmäßig gewartet und die Drehflügel-Füllstand-Grenzschalter dazu ausgebaut werden müssen, erleichtert der neue Prozessanschluss den Ein- und Ausbau deutlich. Außerdem wurde der Unterdruckbereich von -0,5 auf -0,9 bar erweitert. Damit wird der unbedenkliche Einsatz in Anwendungen wie Saugförderung möglich.

Zuverlässige Variante im ­Kunststoff‑Gehäuse
Der Rotonivo 4000 ist vielseitig verwendbar und eignet sich hauptsächlich für geringere mechanische Belastungen in verschiedensten Materialien, z. B. Getreide, Futtermittel, Waschmittel, Kreide, Zement, Kunststoff-Granulat und vieles mehr (Abb. 4). Auch diese Produktvariante hat zur Powtech eine Allspanungs-Elektronik erhalten und arbeitet künftig ohne Jumper und Mikroschalter, dafür mit integrierter Heizung. Das zuverlässige Gerät ist ausgelegt für Temperaturbereiche zwischen -40 und +80 °C und ist auch für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen. Rotonivo 4000 überzeugt durch robusten Aufbau, dazu wurde das Kunststoffgehäuse neu designt, um den veränderten Anforderungen der ATEX/IEC-Ex Richtlinie zu entsprechen. Es bietet neben höherer Stabilität nun auch mehr Platz im Klemmenbereich und erleichtert dadurch die Installation. Zudem ist das Gehäuse jetzt gegenüber dem Prozessanschluss verdrehbar.
Neben diesen zur Serie ausgereiften Produktneuheiten, die auch in Varianten mit FM-, CSA-, GOST-, RTN- und EHEDG-Zulassungen angeboten werden, stellen die Experten für Füllstandmessung auf der Powtech mit Capanivo 4000 auch eine neue kapazitive Produktlinie vor. Man kann sich auf dem Messestand also einen guten Überblick verschaffen, wohin die Reise in der Grenzstand- und Füllstandmesstechnik in Zukunft gehen wird.

Vibrations-Messprinzip
Beim Vibrations-Messprinzip schwingt eine Schwinggabelsonde piezoelektrisch angeregt auf ihrer mechanischen Resonanzfrequenz. Bedeckt Schüttgut die Sonde, wird die dadurch entstehende Dämpfung der Vibration elektronisch registriert und als Schaltsignal weitergeleitet. Sinkt der Füllstand ab und die Sonde liegt frei, kann die Schwinggabel wieder schwingen und das Gerät die Veränderung in Form eines erneuten Signals melden.

Rotations-Messprinzip
Bei Drehflügel-Füllstand-Grenzschaltern treibt ein bürstenloser Synchronmotor einen rotierenden Messflügel an. Erreicht das zu messende Schüttgut den Messflügel, wird dieser in seiner Bewegung gehemmt. Der Motor ist im Gehäuse drehbar aufgehängt. Das entstehende Drehmoment betätigt einen Schalter, der ein Ausgangssignal erzeugt. Parallel dazu wird der Motor abgeschaltet. Fällt der Füllstand und der Messflügel ist wieder frei, zieht eine Feder den Motor in seine ursprüngliche Position zurück, und schaltet das Ausgangssignal wieder um und den Motor wieder ein.