SENSOR+TEST 2013: ViscoTec
Ohne Totraum
Bei nahezu allen Drucksensoren ist die Membran aus Edelstahl oder aus anderen metallischen beziehungsweise nichtmetallischen Materialien wie Keramik. Zudem sind die meisten Drucksensoren Einbausensoren und benötigen Adapterstücke oder ähnliches für die Montage und dadurch ergeben sich meist auch Toträume oder Hinterschneidungen. Solche Toträume sind meist sehr schwer zu reinigen, was nicht nur in der Medizintechnik für Schwierigkeiten sorgt. Ein neues Konzept soll diese Situation verbessern.
Viele Fluide wie organische Verbindungen oder Körperflüssigkeiten kommen beim Kontakt mit Metall entweder zu Schaden oder beginnen zu reagieren. Vor allem in der Dosiertechnik spielt die Kombination von verschiedenen Materialien eine große Rolle. In solchen Fällen müssen die metallischen Oberflächen bzw. alle metallischen Teile, die mit dem Fluidum in Verbindung kommen, einer speziellen Oberflächenbehandlung ausgesetzt werden, um der Oberfläche die Metallionen zu entziehen.
All dies lässt sich mit einem medienbeständigen, totraumfreien Drucksensor für bewegte Fluide vermeiden. Wenn Fluide in einem System bewegt werden spielen die dadurch entstehenden Drücke eine wesentliche Rolle, da man mit dieser physikalischen Größe die Strömungsmechanik und das Verhalten der Fluide auswerten kann. In der Dosiertechnik lassen sich durch Druckänderungen diverse Schlüsse auf den Prozess ermitteln, beispielsweise das allmähliche Verstopfen der Dosiernadel, falscher Abstand zum Substrat oder das Erkennen von Mikroblasen im Fluid. Des Weiteren sollte der Drucksensor ein standardisiertes, kompatibles, linearisiertes und temperaturkompensiertes Ausgangssignal erzeugen, etwa 0 V bis 10 V oder ein digitales Signal. Dabei beinhaltet der Drucksensor einen integrierten Messverstärker, der ein Millivoltsignal in ein standardisiertes Spannungssignal umwandelt. Dieser Messverstärker ist bereits in der elektronischen Messeinheit integriert und man braucht für diese Signalverstärkung keine externen Umwandler oder Verstärker.
Das hat Viscotec mit dem »flowplus« umgesetzt. Dabei wurde die Elastomergeometrie in das Gehäuse implementiert und die Messzelle mit dem Elastomer verbunden. Weitere Problemstellung war das Vulkanisieren der sehr dünnen Elastomermembran in einem sehr kleinen und erforderlichen Toleranzfeld. Der funktionsbeschichtete Strömungskanal ist komplett mit FFKM (Perfluor-Kautschuk) ausgespritzt. Dabei handelt es sich um ein Elastomer mit optimaler chemischer Beständigkeit und einer hohen Temperaturbeständigkeit, die diesen Werkstoff so flexibel einsetzbar machen, um damit möglichst viele Anwendungen zu bedienen. Zusätzlich hat der hier verwendete FFKM eine FDA-Zulassung und ist somit auch für die Lebensmittelindustrie zugelassen. Die FFKM-Beschichtung dient weiterhin als Druckmittler und somit überträgt der Kautschuk die Kraft (Druck) auf die Messzelle. Im Grunde dient das Elastomer als Trägerflüssigkeit, die die Kraft bzw. den Druck auf die Messzelle überträgt.
Bestehende Dosiersysteme lassen sich mit dem Drucksensor erweitern und absichern. Die elektronische Messeinheit mit Verstärker arbeitet mit einer Wheatstoneschen Messbrücke und liefert ein mV-Signal, das direkt durch den integrierten Chip weitergeleitet und in ein kalibriertes Standardsignal (0 V bis 10 V) aufbereitet wird.
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