Bronkhorst

Wie können niedrige Flüssigkeitsdurchflussraten gemessen werden?

21. Juni 2022 Ferdinand Luimes

Ultraschallgeräte für die Durchflussmessung von Flüssigkeiten

Immer mehr Firmen in verschiedensten Industriebereichen gehen in Richtung kleiner Durchflüsse. Insbesondere in der chemischen Industrie, in der Lebensmittel- und in der Pharmabranche geht der Trend in Richtung kontinuierlicher Produktionsprozesse, Vermeidung von Abfällen, geringerer Standzeiten und höherer Flexibilität.

Flüssigkeitsdurchflussmesser spielen hier eine wichtige Rolle. Auf dem Markt gibt es eine Vielzahl von Flüssigkeitsdurchflussmessgeräten. In unserem E-Book "Handhabung niedriger Durchflüsse" erfahren Sie alles über die verschiedenen Arten von Messgeräten und wie Sie das beste Gerät für Ihren Prozess auswählen.

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ES-FLOW Ultrasonic Flow Meter

Ultraschall-Durchflussmesser für die Durchflussmessung von Flüssigkeiten

In diesem Blog konzentrieren wir uns auf die Ultraschall-Durchflussmesser und Ultraschall-Durchflussregler. Das Angebot an Ultraschall-Durchflussmessgeräten für Flüssigkeiten, die für Rohrleitungen von mehr als 1" geeignet sind, ist enorm. Die Suche nach einem Gerät für kleinere Leitungsgrößen ist allerdings eine echte Herausforderung. Der größte Teil der auf dem Markt befindlichen Ultraschall-Durchflussmesser nutzt entweder den Dopplereffekt oder die Laufzeitmessung. Diese Techniken eignen sich am besten für große Bohrungsgrößen.

Aber was kann man bei niedrigen Durchflussraten <1500 ml/min oder sogar bis zu 2 ml/min machen?

Messung niedriger Flüssigkeitsströme

Aufgrund der Komplexität von Physik und Technik gibt es in diesem speziellen Strömungsbereich nicht viele Messprinzipien, insbesondere keine Ultraschall-Durchflussmesser für den Bereich der niedrigen Durchflüsse. Die große Herausforderung bestand also darin, eine Lösung für Ultraschall in Rohren mit sehr kleinen Durchmessern zu finden. In enger Zusammenarbeit mit TNO (niederländische Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung) konnte Bronkhorst mit der Ultraschallwellentechnik ein innovatives Instrument entwickeln. Diese Technologie wird in der ES-FLOW™-Serie zur Messung von geringen Flüssigkeitsvolumenströmen angewendet.

Funktionsprinzip des ES-FLOW Ultraschall-Durchflussmessers

Transducer Disks und Sensorrohr
Transducer Disks und Sensorrohr

Wie funktioniert die Ultraschallwellen-Technologie?

Der ES-FLOW basiert auf Ultraschalltechnologie. Die Messung erfolgt in einem geraden Edelstahlrohr mit einem Innendurchmesser von 1,3 mm, ohne Hindernisse oder Totvolumina. An der Außenseite des Sensorrohres befinden sich mehrere Ultraschall-Sensoren (Transducer Discs), die durch radiale Oszillation Ultraschallwellen erzeugen. Jeder Messumformer kann senden und empfangen, daher werden alle Up- und Downstream-Kombinationen aufgezeichnet und verarbeitet. Durch genaues Messen der Zeitdifferenz zwischen den Aufnahmen (Nanosekundenbereich) werden die Strömungsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Schalls berechnet.

Bei der Kenntnis dieser Parameter und des exakten Röhrenquerschnitts ist der ES-FLOW in der Lage, Flüssigkeitsvolumen zu messen. Das Alleinstellungsmerkmal dieses Instrumentes ist dessen Fähigkeit, die aktuelle Schallgeschwindigkeit zu messen. Das heißt, die Technologie ist unabhängig vom Medium und eine Kalibrierung auf das aktuelle Fluid ist nicht nötig. Dazu kann die Schallgeschwindigkeit als Indikator für die im Strömungsmesser vorhandene Flüssigkeitsart verwendet werden.

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Wie können Sie vom ES-FLOW Ultraschall-Durchflussmesser profitieren?

  1. Ein vielseitiger Durchflussmesser für alle Flüssigkeiten: Haben Sie wechselnde Prozessbedingungen und nutzen verschiedene Flüssigkeiten wie Additive oder Lösungsmittel? Da die ES-FLOW-Technik fluidunabhängig ist, wird bei Flüssigkeitswechsel keine Rekalibrierung benötigt. Auch nicht leitfähige Flüssigkeiten wie z.B. destilliertes bzw. demineralisiertes Wasser oder Lösemittel können gemessen werden.
  2. Kompaktes, hygienisches Design: Reinigungsprozesse sind häufig sehr zeitraubend. Auf Grund des geraden Sensordesigns ohne Totvolumina haben Partikel und Verschmutzungen nur geringe Möglichkeiten, Ablagerungen zu bilden oder das Gerät zu verstopfen. Daher kann der Reinigungsprozess in wenigen Minuten durchgeführt werden, Ausfallzeiten werden so auf ein Mindestmaß limitiert.
  3. Erweiterte Signalverarbeitung: Die integrierte PID-Regelung kann zur Ansteuerung einer Pumpe oder eines Ventils genutzt werden. Der Anwender ist damit in der Lage, einen kompletten Regelkreis mit kurzen Reaktionszeiten aufzubauen. Der ES-FLOW kann auch als eigenständiges Dosiergerät betrieben werden.
Möchten Sie mehr über Ultraschall-Durchflussmesser für geringen Durchfluss erfahren?

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