Was ist ein Niveauschalter?
Ein Niveauschalter ist ein Sensor, der dazu dient, die verbleibende Menge an Flüssigkeit, Pulver oder anderen Stoffen zu erfassen.
Sie sind unverzichtbar für die Bestandskontrolle und für Wartungsarbeiten, z. B. an Produkttanks. Es gibt viele verschiedene Typen, die von einfach bis hochpräzise reichen.
Verwendungszwecke von Niveauschaltern
Niveauschalter werden hauptsächlich in Materiallagern eingesetzt. Dazu gehören Tanks für die Lagerung von Flüssigkeiten wie Leitungswasser und Chemikalien sowie Servicetrichter für den Abwurf von Pulvermaterialien.
Tanks unterscheiden sich auch in Form, Größe und Einbau, so dass je nach Ausrichtung und Einbausituation der passende Niveauschalter verwendet wird. Der Zweck des Einbaus kann entweder darin bestehen, den verbleibenden Füllstand im Tank zu erfassen und zu melden oder eine Form der Rückmeldung an andere Geräte zu geben, wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird.
Prinzip von Niveauschaltern
Niveauschalter lassen sich grob in zwei Typen einteilen: Schwimmerschalter zur Erfassung von Flüssigkeiten und Schallschalter zur Erfassung von Pulvern und anderen Materialien.
1. Schwimmerschalter
Schwimmer-Niveauschalter, die häufig zur Erfassung von Flüssigkeiten verwendet werden, sind Niveauschalter mit einem Schwimmer und werden mechanisch gesteuert. Wenn der Schwimmer nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit ist, wird er gekippt und der interne Stromkreis gegenüber dem Schwimmer unterbrochen. Wird der Schwimmer dagegen von der Flüssigkeit nach oben gedrückt, kommt der Stromkreis auf der gegenüberliegenden Seite mit ihm in Berührung und der Stromkreis wird leitend, so dass der Übergang erfasst werden kann. Der Schwimmer-Typ kann jedoch nur Flüssigkeit erkennen.
2. Schalltyp
Niveauschalter werden zur Erkennung von Pulvern eingesetzt. Ein Schallpegel, der ständig mit einer konstanten Frequenz schwingt, wird vorbereitet, und wenn Pulver oder andere Gegenstände mit diesem Teil in Berührung kommen, wird eine andere Frequenz als in der Luft festgestellt. Die Frequenzänderung wird erkannt und die Position des Pulvers bestimmt.
Wie wählt man einen Niveauschalter aus?
Die Wahl des Niveauschalters hängt davon ab, ob es sich bei der zu erfassenden Substanz um eine Flüssigkeit oder einen Feststoff wie Pulver handelt. Für einfache Anwendungen, wie z. B. die Erfassung der Restmenge einer Flüssigkeit, sind Schwimmerschalter geeignet. Bei Chemikalien ist es wichtig, die chemische Beständigkeit zu prüfen.
Für Feststoffe eignet sich ein Schallpegelschalter, aber je nach Partikelgröße und -umfang kann es Probleme geben, wie z. B. das Hängenbleiben im Schallpegel. Es gibt auch Niveauschalter, die nach anderen Prinzipien arbeiten, z. B. mit Elektroden, daher ist es ratsam, den Hersteller zu befragen.
Weitere Informationen zu Niveauschaltern
1. Elektroden-Niveauschalter
Niveauschalter mit Elektroden bestehen aus einer Polhaltevorrichtung, die eine sehr niedrige Spannung zwischen den Elektroden anlegt, und einem Netzteil als Verstärker. Die Verstärkerkontakte weisen häufig eine Hysterese auf, wodurch die Kontakte von der hohen Elektrode, die die Flüssigkeitsoberfläche berührt, zur niedrigen Elektrode, die die Flüssigkeitsoberfläche durchquert, kurzgeschlossen werden.
Die Halterung besteht aus Harz oder einem anderen isolierenden Material, um die Elektroden von den umgebenden Armaturen zu isolieren. Die Elektroden sind im Allgemeinen als drei Elektroden konfiguriert: eine gemeinsame Elektrode, eine Hochpegel-Elektrode und eine Niedrigpegel-Elektrode. Für Alarmzwecke können zwei Elektroden verwendet werden.
Niveauschalter in Schwimmerausführung können z. B. nicht in Tanks mit Rührwerken verwendet werden, während Niveauschalter in Elektrodenausführung stabil eingesetzt werden können. Sie können jedoch nicht bei nichtleitenden Flüssigkeiten (z. B. Öl) eingesetzt werden.
Außerdem kann sich die Elektrode je nach Art der Flüssigkeit aufgrund von Korrosion auflösen, so dass das Elektrodenmaterial sorgfältig ausgewählt werden muss. Im Allgemeinen wird für den Nachweis von weniger korrosiven Flüssigkeiten häufig SUS 304 oder SUS 316L verwendet. Für hochkorrosive Flüssigkeiten werden Hastelloy oder Titan verwendet, die jedoch teurer sind.
2. Kapazitive Niveauschalter
Kapazitive Niveauschalter sind Niveauschalter, die bei Pulvern und Flüssigkeiten eingesetzt werden können. Im Prinzip sind eine geerdete Elektrode und eine Fühlerelektrode isoliert angeordnet und arbeiten durch Erkennung von Kapazitätsänderungen zwischen den Elektroden, wenn diese mit Flüssigkeit in Berührung kommen. Aufgrund der kapazitiven Erfassung ist auch die Füllstandserfassung von isolierenden Materialien möglich.
Die Form ist ein einzelner Zylinder, der an der Seite eines chemischen Tanks oder Trichters angebracht wird. Der Nachteil ist, dass die Detektion durch Kontakt mit dem zu messenden Objekt erfolgt, was zu Fehlmessungen aufgrund von Korrosion oder Anhaftungen führen kann.