Leseprobe AUTOCAD & Inventor Magazin 2013/04

Spezial: Sensorik
Um nun genauere Kenntnis über die
Druckluftverbräuche und deren ursächlichen
Zusammenhang zu erhalten, hat Schneckenburger
das Druckluftnetz in das bestehende
Energiemanagementsystem eingebunden
und dazu einen Strömungssensor von
Schmidt Technology installiert. Damit ist ein
Online-Monitoring mit exakten Volumenströmen
möglich. Die genaue Zeiterfassung
erlaubt eine Zuordnung zu betrieblichen
Abläufen auch dann, wenn Spitzenlasten nur
wenige Sekunden dauern.
Für Strömungsmesstechnik von Schmidt
Technology hat sich Schneckenburger entschieden,
weil es sich bei diesen Sensoren
um so genannte thermische Strömungssensoren
(thermische Anemometrie) handelt.
Im Vergleich zu anderen Messprinzipien bieten
diese eine Reihe entscheidender Vorteile.
Die nach dem Prinzip der Wärmekonvektion
funktionierenden Sensoren erfassen
Volumenströme, unabhängig von den vorherrschenden
Druck- und Temperaturverhältnissen,
da der Sensor die Masse des
vorbeiströmenden Mediums erfasst.
Schmidt-Strömungssensor SS 20.600 – der starke Industrie-Profi für anspruchsvolle Einsätze in Luft und Gasen.
Kammerkopf: Robuste Sensorik mit individueller Einbaulänge.
Funktion der thermischen
Strömungssensoren
Installiert im Medium- (Luft-)strom wird das
Messelement auf 40K über die vom Temperatursensor
gemessene Mediumtemperatur
aufgeheizt. Das Vorbeiströmen des Mediums
verursacht eine Abkühlung des beheizten
Elements. Die zur Aufrechterhaltung der Übertemperatur
benötigte Leistung ist letztlich das
Maß für die Strömungsgeschwindigkeit. Diese
gibt der Sensor als „Normalgeschwindigkeit“
aus. Je höher die Strömungsgeschwindigkeit,
desto mehr Leistung ist zum Aufheizen
des Sensorelements nötig. Eine
Kompensation von Druck und Mediumtemperatur
ist nicht nötig. Im Vergleich zu anderen
Messverfahren ist also keine separate Erfassung
der beiden Nebenmessgrößen erforderlich.
Aufwändige Berechnungen entfallen
folglich ebenfalls. Darüber hinaus erfordert ein
thermisches Anemometer keine mechanischen
Komponenten. Daraus ergibt sich eine
lange Standzeit der Sensoren sowie eine
Unempfindlichkeit gegenüber Stößen und
Vibrationen. Des Weiteren erfährt der Sensor
durch dieses Messprinzip keinerlei Drift.
Die neuste Generation der Strömungssensoren
für diesen Einsatzzweck sind die
Schmidt- Strömungssensoren SS 20.600. Deren
Messelement ist geschützt und strömungsgünstig
in einem Kammerkopf positioniert.
Auf dem Sensorelement aus Keramik sind
sowohl die Sensoren für Strömung als auch für
Temperatur aufgebracht. Zum Schutz sind die
Sensoren mit einer dünnen Glasschicht überzogen.
„Da der Strömungssensor von Schmidt
Technology in einem sehr breiten Geschwindigkeitsbereich
von 0,2 m/s bis zu 220 m/s
präzise Messergebnisse liefert, ist er ideal für
unser Druckluftnetz geeignet“, resümiert
Schneckenburger.
(anm)
u info: Wärmekonvektion
Für den Einsatz in brennbaren oder explosiven Medien
gibt es die Strömungssensoren SS 20.600 optional auch
in ATEX-Ausführung.
Die Grundlagen der thermischen Anemometrie wurden
schon 1914 am Beispiel eines beheizten Metalldrahtes
untersucht. Befindet sich ein solcher Körper in einem
Fluid, so gibt er über seine Oberfläche Wärmeenergie an
die Umgebung ab. Dabei ist der auftretende Wärmefluss
direkt proportional zur Kontaktfläche und zum
Temperaturunterschied zwischen Heizkörper und Fluid.
Dieses nimmt die Wärmeenergie auf und zwar umso
stärker, je höher die Strömungsgeschwindigkeit ist. Der
Wärmeübergang beruht auf dem Zusammenwirken der
Wärmeleitung und einem materiellen Mitführungseffekt
und wird deshalb auch als Konvektion bezeichnet. Die
Heizleistung (pT) ist nach dem Wärmeübertragungsprinzip
außerdem direkt abhängig von der Mediumsdichte
und somit zur Bestimmung des Massestroms geeignet.
4/13 AUTOCAD & Inventor Magazin 27