Kegel statt Rutsche

Durchfluss-Messsystem für frei fließende Schüttgüter

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02.03.2016 Weniger Zeit verpulvern, einfacher und sauberer messen: Messgeräte für den Massenstrom sind ebenso wichtige Anlagenkomponenten wie Schneckenförderer, Zellradschleusen oder pneumatische Förderorgane. Während Letztere Schüttgüter zwischen wertschöpfenden Prozessschritten überführen oder dosieren, ermöglichen erst die Messgeräte die optimale Regelung von Prozessparametern.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Inline-Messgeräte für den Massenstrom, die sich ohne Ausbau reinigen und kalibrieren lassen, steigern die Verfügbarkeit und Effizienz einer Anlage.
  • Das Messprinzip mit konkavem Kegel ermöglicht langzeitstabile Reproduzierbarkeit auch bei veränderlichen Schüttguteigenschaften.
  • Durch das totraumfreie Edelstahlgehäuse und die außerhalb der Messkammer angebrachten Sensoren ist das Gerät CIP/SIP-kompatibel und erfüllt Anforderungen an „Hygienic Design".

Massenströme und damit den Materialverbrauch von Pulvern, Granulaten und anderen Schüttgütern kontinuierlich und genau zu erfassen, leistet einen großen Beitrag zur Effizienz der Anlage. Aufwendige Reinigungsarbeiten am Messgerät zwischen verschiedenen Produktionsvorgängen, unterschiedlichen Produkten oder einzelnen Batches machen diesen Beitrag jedoch schnell zunichte. Daher kommt es auch darauf an, eine Produktionsanlage für Wartung und Reinigung nicht lange unterbrechen zu müssen. Besonders wichtig ist dies in der hygienischen Prozessführung, wo Marktanforderungen und internationale Standards rückführbare Qualität der Erzeugnisse bei immer kürzeren Produktionszeiten fordern. Als hygienisches Inline-Massedurchfluss-Messgerät für frei fallende Pulver und Schüttgüter erfüllt der Vasometer von Rembe Kersting diese Anforderungen mit einer neuen Konstruktion.

Zentripetalkraft am Kegel
Ähnlich wie bereits existierende Schüttgutwaagen, die mit einer gebogenen Rutsche arbeiten, nutzt der Vasometer die Zentripetalkraft, um den Massenstrom zu ermitteln. Ein konkaver Messkegel bildet jedoch anstelle einer gebogenen Rutsche den Kern des Geräts. Pulver oder Schüttgüter gelangen über eine im Gerät angeordnete Zuführung zunächst stoßfrei auf den Kegel, welcher das Messgut um einen spezifischen Winkel umlenkt. Diese Umlenkung erzeugt zusammen mit Masse und Geschwindigkeit des fallenden Gutes die wirkende Zentripetalkraft. Die Abhängigkeit dieser Kraft von den Einflussgrößen haben die Ingenieure während der Entwicklung des Vasometers experimentell erfasst und physikalisch beschrieben. Das Ergebnis ist die Form des Messkegels, bei der sich die Reibungskräfte des einfallenden Schüttgutes durch optimale Krafteinleitung aufheben. Bestehen bleibt die nach unten gerichtete Komponente der Zentripetalkräfte. Mit dieser Konstruktion kompensiert das Gerät sowohl den Einfluss der Geschwindigkeit als auch veränderliche Eigenschaften des Schüttguts. Verschiedene Pulver oder Granulate lassen sich daher ohne komplizierte Anpassungen der Anlage wiegen. Auch die Art der Materialzuführung, ob über Förderschnecke, Zellradschleuse oder Schiebersteuerung, lässt die Qualität der Ergebnisse unbeeinträchtigt.

Sensoren bleiben draußen
Die Summe der wirkenden Kräfte erfassen drei Signalstäbe und leiten sie an einen Verbund von Kraftmesszellen und einen digitalen Messumformer weiter. Letzterer errechnet aus dem empfangenen Signal den Massestrom. Hier zahlt sich ein weiteres Merkmal der Konstruktion aus: Die Sensoren liegen außerhalb der Messkammer. Häufige Temperaturwechsel und aggressive Chemikalien, beispielsweise während eines CIP/SIP-Prozesses, können ihnen daher nichts anhaben und beeinträchtigen somit auch nicht die Genauigkeit der Resultate. Die Messunsicherheit bleibt auch langfristig unter 0,5 %, wobei Massenströme bis 6 t/h messbar sind. Da das Innere des Gehäuses aus poliertem Edelstahl (AISI 316 L / 1.4404) außerdem frei von Toträumen ist, lässt es sich unkompliziert reinigen und sterilisieren. Die kompakte Bauweise ermöglicht das einfache Nachrüsten bestehender Anlagen, auch solchen mit integriertem CIP/SIP-System. Das Gerät hält den hohen Temperaturen während des Reinigungsprozesses stand und ist auf einen Dampfdruck bis 3 bar ausgelegt. Öffnen des Messgerätes oder ein langwieriger Ausbau sind nicht erforderlich, im Anschluss an eine Reinigung ist das Gerät sofort wieder einsatzbereit. Diese Anforderungen der Anwender an das „Hygienic Design“ in der Lifescience- und Lebensmittelindustrie zu erfüllen, war für den Hersteller eines der wichtigsten Kriterien bei der Entwicklung des Vasometer. Auch die Bewertung nach EHEDG und 3-A ist für das Messgerät bereits in Arbeit.

Validierung ohne Ausbau
Wenn qualitätssichernde Maßnahmen oder Dokumentationspflichten die Validierung der Messstelle erfordern, ist ebenfalls kein Ausbau des Systems notwendig. Im Rahmen einer In-Process-Kalibrierung muss lediglich der Vorlagebehälter oder ein kleines Silo auf Druckmessdosen gestellt werden. Zwei unabhängige Systeme validieren so zuverlässig die Messwerte und halten zugleich eine hohe Anlagenverfügbarkeit aufrecht. Das Messverfahren zeichnet sich durch eine Langzeitstabilität mit Abweichungen von 0,1 % bei wiederholten Messungen aus.

Das Inline-Messgerät durchläuft derzeit Praxistests unter realen Bedingungen bei Anwendern. Die Markteinführung ist für den Sommer 2016 geplant. Interessierte Messebesucher können sich den Vasometer auf der Powtech nicht nur zeigen lassen, sondern die Messtechnik auch selbst ausprobieren.

Powtech 2016 Halle 3 – 207

Hier gelangen Sie zur Homepage des Herstellers.

Mehr zum Thema Durchflussmessung finden Sie auf unserem Portal.

Heftausgabe: März 2016

Über den Autor

Jochen Eberheim, Managing Director, Rembe Kersting und Sarah Heimes, Entwicklungs­ingeneurin, Rembe
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