Moderne Schwimmer-Füllstandsensoren

Schwimmende Füllstandsensoren

Schwimmerschalter gehören zu den kostengünstigsten und zugleich zuverlässigsten Geräten zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten. Mit der richtigen Auswahl können Schwimmerschalter zur Füllstandüberwachung unterschiedlichster Produkte eingesetzt werden, von Abwasser über chemisch aggressive Flüssigkeiten bis hin zu Lebensmitteln. Auch hohe oder niedrige Temperaturen, das Vorhandensein von Schaum, Blasen oder beispielsweise ein funktionierender Rührer sind mit der richtigen Wahl kein Problem mehr.

Das Gerät der Schwimmer-Füllstandsensoren

Schwimmer-Füllstandsensoren können konstruktionsbedingt in verschiedene Typen unterteilt werden.

Am einfachsten ist ein Schwimmersensor, der sich entlang eines vertikalen Schafts bewegt. Im Inneren des Schwimmers befindet sich in der Regel ein Permanentmagnet und im Stab, der ein Hohlrohr ist, ein Permanentmagnet Reed-Schalter… Der auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmende Schwimmer bewegt sich nach der Füllstandsänderung entlang des Sensorstabs und schließt diese, indem er an den Reedschaltern im Inneren des Stabs vorbeigeht, oder öffnet sie im Gegenteil. Signalisierung, wenn ein bestimmter Füllstand erreicht ist.Im Inneren des Schafts können sich mehrere Reed-Schalter gleichzeitig befinden, und dementsprechend kann ein solcher Sensor mehrere Werte des Flüssigkeitsstands gleichzeitig signalisieren, beispielsweise das Minimum und das Maximum.

Ein Schwimmerschalter dieser Bauart kann auch den kontinuierlichen Flüssigkeitsstand messen und ein Signal in Form eines Widerstands proportional zum Flüssigkeitsstand oder als Standard-4-20-mA-Stromsignal liefern. Zu diesem Zweck werden die Reed-Schalter im Inneren des Schafts wie in der Abbildung gezeigt parallel zu Widerständen geschaltet. Der Schwimmer bewegt sich nach der Änderung des Flüssigkeitsspiegels und schließt verschiedene Reed-Schalter, wodurch sich der Gesamtwiderstand des Füllstandsensors ändert. Diese Füllstandssensoren werden üblicherweise oben auf dem Tank installiert und können bis zu drei Meter lang sein.

Ein separates Einsatzgebiet von Schwimmer-Füllstandsensoren ist die Überwachung von Flüssigkeitsständen in Fahrzeugen. Dabei handelt es sich in erster Linie um Aufgaben zur Steuerung der Kraftstoffmenge in schweren Geräten: Lastkraftwagen, Bagger, Diesellokomotiven. Dabei arbeiten die Füllstandsensoren unter Bedingungen starker Vibrationen und Erschütterungen an der Flüssigkeitsoberfläche. Um den Einfluss dieser Faktoren zu eliminieren, wird der Schwimmersensor in einem speziellen Dämpfungsrohr untergebracht, dessen Durchmesser etwas größer als der Durchmesser des Schwimmers ist.

Ist eine Montage des Sensors am Tank nicht möglich, kann der Schwimmer-Füllstandsensor in die Tankwand eingebaut werden. In diesem Fall ist der Magnetschwimmer an Scharnieren montiert und der Reed-Schalter befindet sich normalerweise im Sensorgehäuse.Diese Sensoren werden ausgelöst, wenn die Flüssigkeit den Schwimmer erreicht und einen Grenzstand signalisieren soll. Die Sensoren können bei Temperaturen bis zu 200 °C in chemisch aggressiven Umgebungen betrieben werden. Es ist zu beachten, dass Füllstandssensoren dieser Art nicht zur Messung von klebrigen und trocknenden Flüssigkeiten, Flüssigkeiten mit mechanischen Verunreinigungen sowie bei gefrierenden Flüssigkeiten geeignet sind.

Wenn die Flüssigkeit eine hohe Feststoffkonzentration aufweist und die Gefahr besteht, dass das Gerät einfriert oder eine klebrige Schicht entsteht, kann in diesem Fall ein Schwimmer-Füllstandsensor an einem flexiblen Kabel zur Füllstandskontrolle eingesetzt werden. Ein solcher Füllstandssensor ist ein Kunststoffzylinder oder eine Kugel, in deren Inneren sich ein mechanischer oder Reed-Schalter und eine Metallkugel befinden. Ein solcher Füllstandssensor wird in der gewünschten Tiefe am Kabel befestigt, und wenn der Flüssigkeitsstand den Schwimmer erreicht, Es dreht sich und eine darin befindliche Metallkugel aktiviert einen Reed-Schalter oder einen mechanischen Schalter. Ein Beispiel für solche Füllstandssensoren sind die Schwimmer-Füllstandssensoren der LFL-Serie von Pepprl + Fuchs.

Magnetostriktive Füllstandsensoren

Es gibt eine andere Art von Schwimmer-Füllstandsensoren – magnetostriktive Sensoren. Ihr Funktionsprinzip basiert auf der Messung der Ausbreitungszeit eines Ultraschallimpulses in einem Metallstab, der mit einem Schwimmer mit eingebautem Magneten ausgestattet ist. Dies ist wahrscheinlich der genaueste Typ von Füllstandsensoren. Die typische Genauigkeit magnetostriktiver Sensoren beträgt 10 Mikrometer oder besser.

Magnetostriktive Sensoren werden beispielsweise von Balluff (Micropulse), MTS Sensors (Temposonic und Level Plus), TR Electronic und anderen hergestellt.Ein weiterer Unterschied zu herkömmlichen Füllstandssensoren besteht darin, dass bei magnetostriktiven Füllstandssensoren ein flexibles Kabel als Stange verwendet werden kann, entlang derer sich der Schwimmer bewegt. Auf diese Weise kann die gemessene Länge 12 Meter oder mehr betragen, bei gleichzeitiger Beibehaltung einer unübertroffenen Messgenauigkeit.