Gewöhnlich sind Drucksensoren als Edelstahl oder Titan-Ausführungen erhältlich. Damit sind alle gängigen Prüfstandsanwendungen oder Überwachungsaufgaben abgedeckt. Kommt es aber zu Kontakt mit besonders abrasiven Medien, braucht es zusätzlichen Schutz. Eine zusätzliche Vulkollan®-Membran kann den Ansprüchen oft schon genügen.
Bevor wir uns zwei konkreten Anwendungsbeispielen zuwenden, einige einleitende Worte zum Stoff an sich: Vulkollan® ist die Handelsbezeichnung für Polyester-Urethan-Kautschuk, einem Polyurethan-Kunststoff mit elastischen Eigenschaften sowie guter chemischer und mechanischer Beständigkeit. Der gummielastische Werkstoff wird in verschiedenen Varianten als Schaum, zelliger Weichkunststoff sowie als Massivkunststoff verwendet. Während die ersten beiden Varianten vorwiegend in der Molchtechnik eingesetzt werden, wird der Massivkunststoff zu Rädern, Rollen und Ummantelungen verarbeitet. Hier liegt der Temperatureinsatzbereich bei -20 bis +80 Grad Celsius.
Kontaktmedium Beton
Ein Marktführer im Bereich Spezialtiefbau kontaktierte STS auf der Suche nach einem Drucksensor, der sich bedenkenlos in einem fliessenden, abrasiven Medium einsetzen lässt. In diesem Fall ging es konkret um Beton. Der Tiefbauspezialist stellt hydraulisches Equipment her, das Löcher in die Erde bohrt und diese mit Beton auffüllt, um Pfähle zu erhalten.
Damit diese Betonpfähle eine stabile Struktur aufweisen, muss ein kontinuierlicher Betonfluss sichergestellt werden. Der Beton wird über ein Rohr in das Loch gefüllt. Nachdem das Rohr in das Loch eingeführt wurde, kann es passieren, dass der Beton das Innere des Rohrs verstopft – es kommt zu einer Unterbrechung des Vorgangs.
Um dies zu verhindern, sollte ein Drucksensor in das Innere des Rohres eingesetzt werden. Da der Beton mithilfe einer Pumpe durch das Rohr in das gebohrte Loch befördert wird, lässt sich eine Verstopfung durch einen hohen Druck im Inneren des Rohres leicht erkennen. Für diese Aufgabe kam ein Edelstahl-Drucksensor nicht in Frage, da er dem Beton nur über kurze Zeit standgehalten hätte.
Um diese Herausforderung zu meistern, schlug STS vor, einen Flanschsensor mit einer zusätzlichen Vulkollan® -Membran auszurüsten. Durch diesen Schutz erreicht der verwendete Sensor eine Lebensdauer von einem Jahr bei 5 Prozent Gesamtfehler. Die mechanische Konstruktion sowie die elektrischen Anschlüsse waren eine Sonderanfertigung, die in kurzer Zeit bereitgestellt werden konnte.
Füllstandsmessung in Trimmtanks
Ein Hersteller für Schiffskontrollsysteme trat auf der Suche nach einer zuverlässigen Lösung zur Wasserstandsmessung in Trimmtanks an STS heran.
Trimmtanks werden benutzt, um die Position des Masseschwerpunkts eines Wasserfahrzeuges zu beeinflussen. Frachtschiffe werden zum Beispiel so konstruiert, dass bei voller Beladung die Konstruktionswasserlinie mit der tatsächlichen Wasserlinie zusammenfällt. Wenn sie aber ohne Ladung in See stechen, taucht der Rumpf soweit aus dem Wasser auf, dass der Bug zu grossen Teilen aus dem Wasser ragt. Aufgrund des Maschinengewichts liegt der Rumpf zwar tiefer, unter Umständen aber nicht tief genug, damit die Propeller noch ausreichend ins Wasser eintauchen – das Schiff ist in diesem Fall also manövrierunfähig. Um dem entgegenzuwirken, werden die Trimmtanks mit Wasser gefüllt.
Die Sensoren zur Überwachung des Füllstands kommen aber nicht nur mit Salzwasser in Kontakt (dafür würden Titangehäuse ausreichen), sondern auch mit Sand, kleinen Steinen oder Muscheln. Um hier die Lebensdauer des Sensors zu optimieren, wurde dessen Membran mit einem Vulkollan®-Film überzogen.
Bild 1: Beispiel eines Drucktransmitter mit Vulkollan® Folie
Dank Vulkollan® können Drucksensoren zur Verwendung in abrasiven Medien optimiert werden. Dies gilt jedoch nicht für explosionsgefährdete Stoffe oder Säuren.
Mehr zum Thema Medienkompatibilität piezoresistiver Druckaufnehmer lesen Sie hier.
Darüber hinaus müssen Anwender bedenken, dass der zusätzliche Vulkollan®-Schutz die Präzision des Sensors negativ beeinflusst. Auch wird das Temperaturverhalten instabiler.
Daher geht nichts über eine umfassende und kompetente Beratung durch Experten bei der Suche nach einer geeigneten Druckmesslösung für abrasive Medien.
