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Was ist ein Massendurchflussregler?

Massendurchflussregler

Wenn Sie beabsichtigen, einem chemischen Prozess Gas, Dampf oder Flüssigkeit zuzuführen, dann bietet es sich an, einen Massendurchflussregler zu verwenden. Massendurchflussregler werden unter anderem in folgenden Prozessen eingesetzt: 

All diese Prozesse erfordern zwingend eine reproduzierbare und exakte Zufuhr der zugesetzten Substanzen. Auf diese Weise können Sie den Prozess kontrollieren, eine optimale Produktausbeute erreichen und das Risiko für Produktüberschuss oder -mangel, z. B. in Form von Verschwendung ungenutzter Ausgangsmaterialien oder Fehlproduktion auf ein Mindestmaß reduzieren. Zu diesem Zweck werden Massendurchflussregler eingesetzt.

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GAS Durchflussregler FLÜSSIGKEITS Durchflussregler

1. Wie funktioniert ein Massendurchflussregler?

Ein Massendurchflussregler ist ein kompaktes Gerät, das einem Prozess eine oder mehrere chemische Verbindungen – in Gas- oder flüssiger Form – kontrolliert zuführt. Zu diesem Zweck wird die Durchflussmenge als Sollwert der zuzuführenden Verbindung(en) elektronisch durch eine Spannungs-, Strom- oder digitale (Feldbus-)Quelle eingestellt. Die Gas- oder Flüssigkeitsmenge, die durch das Instrument fließt, wird mit einem internen Sensor gemessen. Dieser Messwert wird mit dem Sollwert abgeglichen. Damit Soll- und Messwert miteinander übereinstimmen, öffnet oder reduziert ein Regelventil die Größe der effektiven Durchflussöffnung. 

Im Grunde ist ein Massendurchflussregler ein Massendurchflussmesser (d. h. Sensor), der mit einem Regelventil über einen elektronischen Rückmelder kombiniert wird. Diese Regelfunktion, welche auch PID-Regler (Proportional-Integral-Differential) genannt wird, ist in der Regel standardmäßiger Bestandteil der Geräteelektronik, wobei die Regeleigenschaften für eine schnelle oder reibungslose Regelung mit einer Benutzersoftware angepasst werden können.


2. Warum eine Massenregelung einer Volumenregelung vorziehen?

Ganz einfach: Die entscheidende Variable für zahlreiche Forschungs- und Produktionsprozesse ist Masse und nicht etwa Volumen. Massendurchflussregler können Massendurchflüsse direkt steuern. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Masse eines Gases oder einer Flüssigkeit ein unabhängiger Wert, ungeachtet wie hoch die Betriebstemperatur oder der Betriebsdruck eines Prozesses ist. Daher sind Massendurchflussmesser und -regler weitestgehend immun gegen schwankende Temperatur- und Druckwerte beim ankommenden Durchfluss.

Um den Wünschen der Benutzer bei der Darstellung des komprimierbaren Gasdurchflusses als Volumen zu entsprechen, wurden Bedingungen festgelegt, unter denen Massendurchfluss in Volumendurchfluss umgewandelt wird. Diese „normalen“ Referenzbedingungen umfassen eine Temperatur von 0 °C und einen absoluten Druck von 1 atm, die als tiefgestelltes „n“ in der verwendeten Volumeneinheit angezeigt werden.


3. Welche Arten von Massendurchflussreglern gibt es?

3A) Thermische Massendurchflussregler

Ein thermischer Massendurchflussregler nutzt die Wärmekapazität von Flüssigkeiten oder Gasen, um die Massendurchflussmenge zu regeln. Im Portfolio von Bronkhorst befinden sich mehrere thermische Massendurchflussregler, die jeweils mit einer eigenen Sensortechnik ausgestattet sind: 

  • Massendurchflussregler mit einem Bypass-Sensor. Diese Geräte (wie der EL-FLOW Prestige und der IN-FLOW) eignen sich bestens für Reingas- und Trockengasanwendungen, bei denen höhere Genauigkeit und Wiederholbarkeit wichtig sind. 
  • Massendurchflussregler, die gemäß dem Inline (Constant Temperature Anemometrie, kurz CTA)-Prinzip funktionieren. Geräte wie der MASS-STREAM sind ideal für Anwendungen mit einem leicht feuchten Gas oder in Situationen, in denen hohe Wiederholbarkeit und Robustheit wichtiger sind als Genauigkeit. 
  • Gas-Massendurchflussregler mit TCS (Through Chip Sensor)-Technologie. Diese Geräte zeichnen sich dadurch aus, dass sie sowohl den Gasdurchfluss als auch die Temperatur messen können (z. B. Geräte der FLEXI-FLOW Serie).
  • Wenn der Raum für Ihre Massendurchflussregler begrenzt ist, sind Gasgeräte mit MEMS-Chipsensortechnologie (wie der IQ+FLOW) erste Wahl.
  • Flüssigkeits-Massendurchflussregler mit Inline (CTA/CPA)-Technologie.

Zu den Massendurchflussreglern

Thermisch basierter Massendurchflussregler  

3B) Coriolis-Massendurchflussregler

Ein Coriolis-basierter Massendurchflussregler (z. B. die Geräte der Mini CORI-FLOW Serie) sind oft erste Wahl zur Messung und Regelung von Flüssigkeitsdurchflüssen. Darüber hinaus können sie auch für Gasdurchflüsse verwendet werden. Coriolis-basierte Massendurchflussregler bieten diverse Vorteile gegenüber wärmebasierten Instrumenten:

  • Höhere Genauigkeit
  • Sie sind unabhängig vom Medium, d. h. dass keine Umstellung nötig ist, wenn das Gerät für andere Flüssigkeiten verwendet wird; außerdem können sie für unterschiedliche und unbekannte Mischungen eingesetzt werden. 
  • Sehr schnelle Messung
  • Kann für superkritische Gase verwendet werden

Coriolis-Massendurchflussregler

Coriolis basierter Massendurchflussregler


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