Hydrostatische Füllstandmessung – So funktionierts

Wie funktioniert die hydrostatische Füllstandmessung?

Jede Flüssigkeit hat eine individuelle Gewichtskraft auf Grund von unterschiedlichen Dichten und der Schwerkraft. Nimmt die Flüssigkeitshöhe in einem Behälter zu, wird proportional dazu mehr Gewichtskraft erzeugt. Dieser hydrostatische Druck wird von der Druckmesszelle einer Sonde erfasst. Der Druck wird in ein elektrisches Signal umgesetzt und von der Elektronik in der Sonde in ein analoges bzw. digitales Ausgangssignal transformiert.

Ein großer Vorteil der hydrostatischen Füllstandmessung ist, dass die Messung nicht beeinflusst wird von Schaum auf der Oberfläche, Turbulenzen oder Einbauten. Zu beachten ist lediglich die Bauart des Behälters. Hierzu die beiden Messprinzipien:

Offenes Gewässer / offener Behälter	Geschlossener Behälter
Hydrostatischer Druck abhängig von:	Hydrostatischer Druck abhängig von:
Flüssigkeitshöhe	Flüssigkeitshöhe
Flüssigkeitsdichte	Flüssigkeitsdichte
Luft- bzw. Umgebungsdruck der auf die Flüssigkeit einwirkt (durch integrierten Relativbezug eliminiert)	Druck über der Flüssigkeit, der abweicht vom Umgebungsdruck
Messung:	Messung:
Ausgangssignal der Sonde wird auf die Flüssigkeit eingestellt	Zwei Messungen müssen erfolgen. Eine Messung in der Flüssigkeit, eine Messung im Raum oberhalb.
Anwendungsbereich:	Anwendungsbereich:
Wasser Abwasser Aggressive Medien Kraftstoffe und Öle	Tankmanagement Biogasanlagen Abfülltanks

Was sind die Stärken einer hydrostatischen Füllstandmessung?

Die hydrostatische Füllstandmessung ist ein vielseitig bewährtes Messverfahren, das sich stetig weiterentwickelt. Der Einsatz von widerstandsfähigen Komponenten sorgt für eine störungsfreie Funktion, unbeeinflusst von Schaum auf der Flüssigkeitsoberfläche oder Verschmutzungen. Dies gilt auch für physikalische Eigenschaften der Medien, wie der Leitfähigkeit oder Viskosität.

Durch eine große Auswahl an Werkstoffen für die Sonden, Kabel und Messzellen, lässt sich ein enormes Spektrum an korrosiven, aggressiven, zähflüssigen oder verunreinigten Medien abdecken. Für besonders kritische Medien wird eine kapazitiv-keramische Messzelle verwendet.

Zusätzlich zur Druckerfassung lassen sich optional auch andere physikalische Messgrößen erfassen, beispielsweise Temperatur.

Welche Varianten von Sonden für die Füllstandmessung gibt es?

Die individuellen Bedingungen einer Füllstandsmessung fordern angepasste Lösungen bezüglich Dichtungen, Kabeln und Gehäusen. Folgende Sonden-Bauformen sind erhältlich:

Tauchsonden

Tauchsonden werden über ein Kabel in das Medien eingeführt und müssen nah am Boden positioniert werden um exakte Messergebnisse zu liefern. Der Messbereich reicht bis zu 250 m Füllhöhe. Die Messzelle kann je nach Bedarf aus Edelstahl oder Keramik bestehen. Sie ist mit durch eine Schutzkappe besichert, sodass die Messzelle bei Berührung mit dem Grund keinen Schaden nimmt. Das Gehäuse der Tauchsonde kann aus Kunststoff, Edelstahl oder einer Legierung sein.  

Trennbare Tauchsonden

Bei der trennbaren Variante lässt sich der Sondenteil ohne Werkzeug abschrauben. Ein großer Vorteil ist, dass nicht die gesamte Installation bei einem Austausch ausgebaut werden muss.

Trennbare Tauchsonden sind mit einem zweistufigen Überspannungsschutz versehen. Dieser schützt das Sensorsignal, die Signalverarbeitung, sowie die Signalübertragung.

Einschraubsonden

Einschraubsonden werden in die Wand des jeweiligen Behälters eingeschraubt. Um einen Austritt des Mediums zu vermeiden wird entsprechend abgedichtet. Bei den Einschraubsonden reicht der Messbereich bis zu 60 m. So wie bei den Tauchsonden, ist das Gehäuse erhältlich, bestehend aus Edelstahl oder Kunststoff. Die Messzelle kann aus Edelstahl oder Keramik sein.  

Was ist bei der Produktauswahl zu beachten?

• Medium: welches Medium, Temperatur, chemische Eigenschaften
• Messbereich: maximale Füllhöhe, welche Dichte
• Ausgangssignal: digital oder analoges Ausgangssignal
• Zulassung: spezielle Zertifikate notwendig? (Bsp.: Trinkwasser, SIL, EX-Schutz,...)
• Montage: maximale Kabellänge, wieviel Platz ist da, Befestigungsmöglichkeiten

Welche Montagemöglichkeiten gibt es?

1. Montage am Tank über Sondenflansch 2. Montage am Tank über Gewinde 3. Montage im Tank über Rohr 4. Montage im Tank – Aufhängung über Montageflansch 5. Montage im Tank – Aufhängung über Abspannklemme 6. Montage im Tank über Schelle 7. Klemmengehäuse