Grenzstandmessung von Flüssigkeiten

Überlauf- und Leerlaufschutz mit Grenzschaltern 

Die Grenzstandmessung ist ein zentrales Verfahren zur Überwachung von Füllständen in Behältern und Tanks. Sie stellt sicher, dass Flüssigkeitsniveaus bestimmte Schwellenwerte nicht über- oder unterschreiten, was für die Sicherheit und Effizienz industrieller Prozesse essenziell ist. Typische Anwendungen umfassen die Verhinderung von Überläufen, den Schutz vor Trockenlauf von Pumpen und die Sicherstellung konstanter Füllstände in Produktionsanlagen. 

Schwimmerschalter spielen hierbei eine entscheidende Rolle. Als mediumberührende Sensoren detektieren sie präzise definierte Füllstände. Ein im Schwimmer integrierter Magnet betätigt beim Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsniveaus einen Reed-Kontakt im Inneren des Sensors. Diese Technologie ermöglicht eine berührungslose und verschleissfreie Schaltung.  

Wegen ihrer Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit sind Schwimmerschalter in verschiedenen industriellen Bereichen weit verbreitet – auch, dank ihrer Wartungs- und Verschleissfreiheit. 

Eine weitere Methode der Grenzstandmessung ist die Verwendung von konduktiven Stabelelektroden. Diese Sensoren nutzen die elektrische Leitfähigkeit von Flüssigkeiten zur Füllstandserfassung. Kommen die Elektroden mit einer leitfähigen Flüssigkeit in Kontakt, fliesst ein geringer Wechselstrom, der von der Elektronik erkannt wird und einen Schaltbefehl auslöst. 

Wie funktioniert die Grenzstandmessung?

Sensoren zur Grenzstandmessung werden typischerweise dort eingesetzt, wo ein Tank nicht überlaufen darf oder beispielsweise eine Pumpe angesteuert werden soll. 

Die eingesetzten Techniken – etwa Schwimmerschalter oder konduktive Stabelektroden – bewähren sich in unterschiedlichen Medien und eignen sich auch für den Einsatz in aggressiven Atmosphären. Sie schaffen ein hohes Mass an Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit bei der Überwachung von Grenzstandmessungen in Flüssigkeiten.

Anwendungsbeispiele Grenzstandmessung

Bei geringem Platzbedarf können auch leitfähige Sensoren eingesetzt werden. Im Vergleich zu anderen Herstellern zeichnen sich konduktive Stabelektroden von Reed durch ihre feine Detektion – gerade in Medien mit geringer Leitfähigkeit – aus. Bei Bedarf kann auch die Ausführung zur Grenzstandmessung inklusive Entnahme und Befüllung eingesetzt werden.

Da die Sensoren sehr aggressiven Medien wie Salzsäure oder einem Gemisch verschiedener Chemikalien ausgesetzt sind, müssen sie aus widerstandsfähigen Materialien gefertigt werden. Wir verfügen in diesem Bereich über grosse Erfahrung und können Sie kompetent über das richtige Material beraten.

Bei Bedarf produzieren wir ganze Baugruppen, die Module zur Absaugung und Befüllung sowie Sensoren beinhalten. Diese benötigen weder Wartung noch Kalibrierung, bestechen durch eine langlebige und zuverlässige Funktionsweise und können exakt auf die Gegebenheiten der jeweiligen Maschine angepasst werden.

Die Sensoren müssen speziell für den Einsatz in explosiven Atmosphären und für EX-Anwendungen produziert werden und stellen dabei besondere Anforderungen an Sicherheit, Bauform und Konstruktion.

Unsere Sensoren werden mit Komponenten ausgestattet, die von der amtlichen Prüfstelle zertifiziert wurden und eignen sich für den Einsatz im EX-Bereich. Die Funktionalität wurde beispielsweise bereits erfolgreich in Tanksystemen der Formel 1 getestet.

Füllstandsanzeige mit Schwimmer: Funktionsweise von Schwimmerschaltern 

Schwimmerschalter sind zuverlässige und robuste Sensoren, die Flüssigkeitsstände präzise erfassen. Ihre Funktion basiert auf der Reed-Technologie, einer besonders langlebigen und verschleissfreien Methode zur Signalübertragung. Dabei dient ein im Schwimmer integrierter Magnet als Kernkomponente: Er aktiviert oder deaktiviert den Schaltmechanismus, indem er den Reed-Kontakt in einem feststehenden Gleitrohr beeinflusst. 

Die Vorteile der Reed-Technologie 

Die Reed-Technologie zeichnet sich durch mehrere Vorteile aus: 

• Robustheit und Langlebigkeit: Der Reed-Kontakt ist hermetisch versiegelt und dadurch geschützt vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Staub oder aggressiven Medien. Dies erhöht die Lebensdauer und reduziert Wartungsintervalle. 

• Präzise und zuverlässige Schaltung: Die Technologie erlaubt eine exakte Erkennung von Grenzständen unabhängig von Viskosität oder Leitfähigkeit der Flüssigkeit, was sie vielseitig einsetzbar macht. 

• Verschleissfreiheit: Da die Schaltung rein magnetisch erfolgt und keine beweglichen mechanischen Teile benötigt werden, ist der Verschleiss minimal. Dies reduziert Betriebskosten und sorgt für eine langfristige Verlässlichkeit. 

• Energieeffizienz: Reed-Kontakte arbeiten stromsparend, da sie keinen konstanten Energiefluss benötigen, was besonders für batteriebetriebene oder autarke Systeme vorteilhaft ist. 

Grenzschalter für Flüssigkeiten in unterschiedlichen Medien 

Ein weiterer Pluspunkt der Schwimmerschalter ist ihre Flexibilität. Sie sind für den Einsatz in verschiedensten Flüssigkeiten geeignet – von Wasser und Ölen bis hin zu aggressiven Chemikalien. Unterschiedliche Materialien wie Edelstahl oder spezielle Kunststoffe erlauben die Anpassung an spezifische Anforderungen, beispielsweise bei korrosiven oder hochviskosen Medien. 

Durch diese Eigenschaften sind Schwimmerschalter mit Reed-Technologie eine bewährte Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, die Zuverlässigkeit, Effizienz und minimalen Wartungsaufwand erfordern. 

Vorteile und Grenzen: Konduktive Stabelektrode vs. Schwimmerschalter 

Schwimmerschalter: 

Vorteile: 

• Unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Mediums einsetzbar. 

• Einfache Installation und Wartung. 

• Robust gegenüber Verschmutzungen und Ablagerungen. 

• Als bewehrtes System seit über 30 Jahren im Einsatz 

Grenzen: 

• Bewegliche Teile können in viskosen oder feststoffbeladenen Medien blockieren. 

• Da es sich um ein mediumberührendes Element handelt, muss regelmässig die Beständigkeit geprüft werden. 

Konduktive Stabelektroden: 

Vorteile: 

• Keine beweglichen Teile, daher geringer mechanischer Verschleiss. 

• Geeignet für kleine Behälter und enge Einbauräume. 

Grenzen: 

• Erfordern eine Mindestleitfähigkeit des Mediums. 

• Empfindlich gegenüber Ablagerungen und Verschmutzungen, die die Leitfähigkeit beeinträchtigen können. 

Die Wahl zwischen Schwimmerschaltern und konduktiven Stabelektroden sollte auf den spezifischen Anforderungen der Anwendung basieren, einschliesslich der Eigenschaften des zu messenden Mediums, der Umgebungsbedingungen und der gewünschten Zuverlässigkeit. 

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, eine Grenzwertschaltung mit einem Messwertgeber zu kombinieren, um beispielsweise eine kontinuierliche Füllstandsmessung (0–100 %) mit einer Überfüllsicherung zu vereinen. Diese Lösung wird häufig eingesetzt und bietet eine hohe Flexibilität in der Anwendung. 

Für sicherheitsrelevante Messungen empfehlen wir darüber hinaus die Implementierung eines redundanten Systems mit zwei unterschiedlichen Technologien. Dies sorgt für eine zusätzliche Ausfallsicherung und erhöht die Betriebssicherheit erheblich. 

Unserem Entwicklungsteam ist es mithilfe unserer Auswertungselektronik gelungen, Grenzstände in Medien mit äusserst geringer Leitfähigkeit zu detektieren. Zudem erhalten unseren Kundinnen und Kunden ganz neue Möglichkeiten, auch bei geringen Platzverhältnissen Elektroden unterschiedlichster Bauweisen in Tanks zu integrieren. Das macht Reed Electronics zum Vorreiter der Branche, denn aktuell ist auf dem Markt kein vergleichbares Produkt erhältlich.

Marco Röthlin – Technischer Produktmanager | Reed Electronics AG

Weitere Anwendungen, in denen Grenzstandsensoren benötigt werden:

• Labortechnik: Die Branche stellt hohe Ansprüche an Qualität und Sicherheit, denn je nach Anwendung werden die Sensoren in sehr aggressiven Medien eingesetzt. Reed Electronics prüft 100% aller Sensoren in der Produktion und erfüllt sämtliche Schweizer Qualitätsstandards. 

• Industriemaschinen: Grenzstandmessung wird in unterschiedlichsten Maschinen benötigt. Jede Maschine und jeder Tank bringt neue Herausforderungen und Eigenheiten. Mit unserer langjährigen Erfahrung unterstützen wir Sie bei der Lösungsfindung. 

• Medizintechnik: Präzise Flüssigkeitsüberwachung ist essenziell für medizinische Geräte und Systeme. Schwimmerschalter von Reed Electronics gewährleisten zuverlässige und sichere Messungen, um die Funktionalität der Geräte sicherzustellen. Dabei entwickeln wir unsere Produkte bei Bedarf auch nach dem Medizinstandard ISO 13485, um höchsten Qualitätsanforderungen gerecht zu werden. 

• Biotechnik: In biotechnologischen Prozessen sorgen Schwimmerschalter für die präzise Kontrolle von Nährlösungen und anderen Flüssigkeiten. Dies unterstützt die Stabilität und Effizienz der Produktionsprozesse. 

• Pharmatechnik: In der Herstellung und Verarbeitung pharmazeutischer Produkte ermöglichen unsere Schwimmerschalter die zuverlässige Überwachung von Flüssigkeitsständen, um den hohen regulatorischen Anforderungen der Branche gerecht zu werde und einen ungestörten sowie ausfallsicheren Prozess zu gewährleisten. 

• Wassertanks: Schwimmerschalter bieten eine zuverlässige Lösung zur Verhinderung von Überläufen und sorgen für ein effektives Management des Wasserstands.