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Kleinster Edelstahl-Ultraschallsensor

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EHEDG-zertifizierte Geräte für Hygiene-Anwendungen

Der Mannheimer Sensorspezialist Pepperl+Fuchs hat mit dem UMB800 den weltweit kleinsten Volledelstahl-Ultraschallsensor auf den Markt gebracht. Das Gerät ist vollständig aus FDA-konformen Materialien hergestellt und damit besonders für den Einsatz bei hohen Hygiene-Standards und in aggressiven Umgebungen ausgelegt. Mit seiner Kombination aus grossem Messbereich und kompakter Bauform schafft der Sensor neue Möglichkeiten für die Automation in solchen Anwendungen.

Vollgekapselte Ultraschallsensoren, die für hygienische Anwendungen ideal sind, wurden bislang kaum angeboten. Die Vollkapselung in einem Edelstahlgehäuse mit herkömmlicher Technologie beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit des Sensors: Während seine Reichweite sinkt, wird der Blindbereich, in dem er keine Signale empfangen kann, viel grösser. Dieser Nachteil entfällt dank einer neuen Produktionstechnologie, die bei Pepperl+Fuchs entwickelt wurde. Dabei wird eine Membran aus Edelstahl durch Laserschweissen am Sensorgehäuse befestigt.

Komplett EHEDG-zertifiziert – vollgekapselter Ultraschallsensor UMB800 in seiner Montagehalterung.

Der UMB800 prüft die korrekte Befüllung von Tiefziehschalen vor deren Versiegelung.

Die neuen Ultraschallsensoren der Baureihe UMB800 sind dank dieser Methode in einem Gehäuse aus V4A-Edelstahl hygienisch gekapselt. Trotzdem beträgt die Blindzone direkt vor dem Gerät lediglich 70 mm. Bei einer Reichweite von 800 mm verbleibt ein grosser Messbereich, in dem der Sensor zuverlässig detektiert. Damit stehen die bauartbedingten Stärken der Ultraschallmessung ohne Einschränkung auch für hygienekritische oder chemisch-aggressive Anwendungen zur Verfügung.

Stärken der Ultraschallsensorik

Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Prinzip der Laufzeitmessung. Sie senden kurze Schallimpulse aus, die von einem Objekt oder einer Oberfläche zurückgeworfen werden. Der «Lautsprecher» fungiert zugleich als Mikrofon, das dieses Echo auffängt. Aus dem zeitlichen Abstand zwischen Sendesignal und Echo lässt sich die Entfernung berechnen. Der Sende- und Empfangsbereich des Sensors ist keulenförmig. Er erfasst also keinen einzelnen Punkt, sondern je nach Auslegung einen mehr oder weniger grossen Messbereich. So können auch unregelmässige Oberflächen zuverlässig detektiert werden. Die Schallwellen erfassen Objekte unabhängig von Form, Farbe, Konturen oder Material. Anders als optische Sensoren haben sie mit spiegelnden Oberflächen, Nebel oder Dämpfen keine Schwierigkeiten.

Ihr Messprinzip macht Ultraschallsensoren grundsätzlich unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Spritzwasser und Anhaftungen. Allerdings besteht die dem Prozess zugewandte Membran bei herkömmlichen Geräten aus einem Gemisch von Glashohlkugeln und Epoxidharz, das von Polyurethanschaum umschlossen wird. Dieses Material verträgt aber nicht alle gängigen Reinigungschemikalien. In der Pharma- und Lebensmittelindustrie setzt man deshalb bisher modifizierte Standard-Ultraschallsensoren ein, deren Reinigung zusätzlichen Aufwand erfordert. Ausserdem beeinträchtigt aggressive Reinigung die Lebenserwartung solcher Geräte.

Produkteigenschaften

Sensoren der UMB800-Serie widerstehen dagegen sowohl der Dampfstrahlbehandlung als auch aggressiven Reinigungsmitteln. Die Verarbeitung ihrer Aussenhaut ist spaltfrei und hermetisch dicht. Das wurde in einem Wechseltauchtest mit 1500 Zyklen bei Temperaturen von 5 und 60 Grad Celsius überprüft. Dieser Test geht weit über die Anforderungen der IP68-Klassifizierung hinaus, die nur einen Dauertauchtest bei gleichbleibender Temperatur vorschreibt.

Das Gehäuse zeichnet sich durch die geringe Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,8 µm aus, mit der das mikrobielle Kontaminationsrisiko minimiert wird. Die Sensoren sind nach den Richtlinien der European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) konstruiert und zertifiziert. Sie verfügen über die Schutzarten IP68 und IP69K sowie eine ECOLAB-Zertifizierung. Beim Einbau in bestehende Anlagen müssen die Reinigungsprozesse nicht verändert werden. Dank der kompakten Form – nur 18 mm Durchmesser und 55 mm Länge – ist die Montage auch bei sehr beengten Verhältnissen möglich.

Der Sensor ist für den Einsatz in hygienischen Anwendungen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie prädestiniert. Seine konstruktiven Eigenschaften bieten aber auch beim Einsatz in aggressiver Umgebung, etwa bei der Vulkanisierung oder in chemischen Anlagen, grosse Vorteile.

Auf einen Blick: Ultraschallsensor UMB800

– 800 mm Reichweite

– Kompakte Form (18 mm Durchmesser, 55 mm Länge)

– EHEDG-Zertifikat, ECOLAB-Zertifikat, alle Materialien FDA-konform

– Gehäuse vollständig aus V4A

– IP-Schutzart IP68 / IP69K

– Betriebstemperatur -25 bis +85 °C

Anwendungsbeispiele

Ein typisches Beispiel für den Einsatz des Sensors ist die Verpackung von Lebensmitteln in Tiefziehschalen. Dabei wird vor dem Versiegeln überprüft, ob das Produkt in der vorgesehenen Menge eingefüllt wurde. Der UMB800 erkennt die Ware unabhängig von Form, Farbe und Beschaffenheit. Sein Schaltpunkt lässt sich auf den Millimeter genau einstellen. Bei Vorlagebehältern, aus denen Flüssigkeiten und Granulate in Verpackungseinheiten geleitet werden, kann er die Füllstandmessung übernehmen. In der Lebensmittelindustrie werden solche Behälter zum Beispiel für Müsli, Nudeln oder Kaffeepulver verwendet. In der Pharmaindustrie sind es unter anderem Tabletten und Kapseln, in der Chemie Granulate oder Flüssigkeiten. In vielen solchen Anwendungen herrschen strenge Vorgaben in Bezug auf Hygiene und Reinigungsfähigkeit.

Die kompakten Sensoren der UMB800-Serie finden auch in kleinen Vorlagebehältern Platz. Ihre Zertifizierungen erlauben den Einsatz direkt in der produktberührenden Zone. Wegen der hermetischen Kapselung ist die Baureihe auch für den Umgang mit chemisch aggressiven Medien geeignet. Das Gehäuse aus V4A-Edelstahl ist unempfindlich gegen fast alle Chemikalien und aggressiven Dämpfe.


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