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Ganzmetallsensoren für Einsatz bei Staub, Feuchtigkeit, 75 °C oder tropischen Bedingungen : Ausgabe 05/2017, 16.03.2017

Für die harten Fälle

Bei der professionellen Kompostierung, Abfallaufbereitung und Bodensanierung ist das Umsetzen – ­Auf­lockern, Wenden und Belüften der organischen Materialien – wesentlich. Geräte wie der Dreiecks­mieten­umsetzer übernehmen diese Bearbeitung und sorgen damit für eine schnelle Trocknung, den ­optimalen Verlauf der Verrottung und eine sichere Hygienisierung der Stoffe. Die Spezialgeräte setzen dabei in der Stunde zwischen 500 und 6800 m3 Erde um.

Bilder: Backhus, Contrinex

Zur Drehzahlüberwachung eignen sich induktive Sensoren mit einem Ganzmetallgehäuse. Dabei zählt der Näherungsschalter die an ihm vorüberziehenden Zähne einer mechanischen Scheibe. Aus der Anzahl der Zähne pro Sekunde berechnet die Steuerung die Drehzahl. Klingt einfach, hat jedoch seine Tücken. Denn die Bedingungen, unter denen der Sensor einwandfrei funktionieren muss, sind hart. Neben permanenten Vibrationen und Erschütterungen ist der induktive Sensor dauerhaft Staub, Feuchtigkeit und Temperaturen von 70 bis 80 °C ausgesetzt. Darüber hinaus sitzt das Gerät im Rotor und damit an einer nur schwer zugänglichen Stelle in der Maschine.

Sensor muss robust und langlebig sein

Der Sensor muss langlebig und wartungsarm sein, um zeitintensive Reparaturarbeiten zu vermeiden. Er muss bei den herrschenden Kompostierbedingungen dauerhaft zuverlässig funktionieren. Zum Beispiel eignen sich Ganzmetallsensoren aus V4A vom Typ DW-LS-703-M12 von Contrinex bestens für diese Anwendung. Gegenüber vergleichbaren induktiven Sensoren mit einer aktiven Fläche aus Kunststoff sind Ganzmetallsensoren robuster und vor allem langlebiger. Gefertigt aus einem einzigen Edelstahlstück besitzen sie weder Deckel noch Kappen oder Schweissnähte. Eine solide V4A-Edelstahlwand bildet die Aktorfläche und schützt die empfindliche Elektronik. Das einteilige Gehäuse mit einer Wandstärke von 0,5 bis 1 mm gewährleistet eine Beständigkeit gegenüber Stössen sowie nahezu jeglicher Belastung durch Hitze, Schmutz, Gas oder Flüssigkeit wie Öl, Wasser, Reinigungsmittel. Dafür, dass die Ganzmetallsensoren trotz des Gehäuses aus leitfähigem Metall verlustfrei arbeiten, sorgt das von Contrinex entwickelte Condet-Verfahren. Es funktioniert prinzipiell wie ein gewöhnlicher Transformer und verzichtet auf Oszillatoren, Mehrspulensysteme oder stabil zu haltende Schwingkreise. Daher spielen die Schwingkreisgüte oder Vordämpfung keine Rolle. Das ist ein wesentlicher Vorteil, denn Energieverluste im Feld, wie sie beim konventionellen Sensor ausgewertet werden, unterliegen zahlreichen unerwünschten Umgebungs- und Materialeinflüssen. Während des Sendestrom­impulses dient die einfache Spule hinter der aktiven Fläche als Primärwicklung. Der Impuls erzeugt vor der Spule ein Magnetfeld und induziert im zu erfassenden leitfähigen Objekt eine Spannung wie in einer Sekundärwicklung. Es fliesst ein Strom. Nach dem abrupten Abschalten des Sendestromimpulses verwandelt sich das zu detektierende Objekt in die Primärwicklung. Der Stromfluss klingt ab und induziert dadurch in der sensorseitigen Spule, die jetzt die Funktion der Sekundärwicklung übernimmt, eine Spannung, die von der Sensorelektronik ausgewertet wird. Dies geschieht verlustfrei und temperaturunabhängig. Die Zykluszeit, bestehend aus Sende-, Warte- und Empfangszeit, liegt beim Condet-Verfahren im Bereich von 100 bis 200 µs. Dieser Frequenzbereich liegt etwa 20- bis 100-mal tiefer gegenüber herkömmlichen Näherungsschaltern. Interessanterweise steigt dadurch die Eindringtiefe des Magnetfeldes in leitfähige Materialien stark an. Sie kann beispielsweise in einem nichtmagnetischen Material mit relativ hohem spezifischem Widerstand wie Edelstahl Werte von 1 bis 2 mm erreichen. Dieser Effekt ist die Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit induktiver Ganzmetallsensoren mit einem einteiligen Gehäuse und einer aktiven Fläche aus V4A: die Full-Inox-Familie mit Condet-Verfahren von Contrinex.

Druckfest, dicht, robust, korrosions- und temperaturwechselfest

Dank ihrer Eigenschaften bietet sich der Einsatz von Condet-Geräten überall dort an, wo herkömmliche induktive Näherungsschalter ausfallen. Sie arbeiten stabil bei Temperaturen von –25 bis +85 °C. Condet-Näherungsschalter erfassen sowohl ferromagnetische als auch nicht ferromagnetische Metalle mit fast identischen Schaltabständen. So beträgt der Schaltabstand bei der Baugrösse M12 und einem bündigen Einbau auf Stahl und Aluminium beispielsweise 6 mm. Damit sind die Abstände rund dreimal höher als die Norm und somit aussergewöhnlich gross für Ganzmetallsensoren.

Deshalb können die Schalter weit entfernt von beweglichen Teilen montiert werden. Damit sind sie noch besser gegen mechanische Beschädigung geschützt. Zudem vereinfacht der grosse Maximalabstand die Einstellung bei der Montage, da er geringere Anforderungen an die Einbautoleranzen stellt. Für den um bis zu dreimal erhöhten Schaltabstand auf Buntmetalle wie Messing oder Aluminium sorgt der Reduktionsfaktor von nahezu 1 auf Nichteisenmetalle. Dieser Faktor beschreibt den Wert, um den sich der Schaltabstand verändert, wenn ein anderes Material als Stahl FE 370 detektiert wird. Da die Sensoren bereits in einem Metallgehäuse sitzen, hat selbst der bündige Einbau in Vollmetall keinen Einfluss auf ihre Funktion.

Sensoren sind unempfindlich gegen Kernbruch

Für den Anwender bedeuten die hohen Schaltabstände einen weiteren Zusatznutzen: Er erzielt bereits mit einer kleineren Baugrös­se den gewünschten Erfolg. Damit kann er kompakter planen und bauen. Überdies sind Condet-Sensoren völlig unempfindlich gegen Kernbruch. Denn selbst, wenn der Ferritkern nur noch einen Zusammenhalt von «Streusalz» aufweist, beeinträchtigt dies die Funktionsfähigkeit der Geräte nicht. Induktive Ganzmetall-Näherungsschalter von Contrinex sind damit deutlich langlebiger als vergleichbare Standardsensoren: Sie halten laut Anbieter unter gleichen Betriebsbedingungen mehrere Jahre und reduzieren die auf defekte Sensoren zurückzuführenden Anlagenstillstände um ein Vielfaches. Die Sensoren sind langlebig und tragen mit ihren langen Standzeiten zu einer Senkung der Reparaturkosten bei. 

Infoservice

Contrinex Schweiz AG
Gewerbestrasse 20, 6314 Unterägeri
Tel. 041 752 17 00, Fax 041 752 17 01
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