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O+P Fluidtechnik 11-12/2020

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O+P Fluidtechnik 11-12/2020

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN SENSOREN INTELLIGENTE INTELLIGENTE ULTRASCHALL-SENSORIK ULTRASCHALL-SENSORIK DURCHFLUSSMESSUNGEN FÜR FÜR DURCHFLUSSMESSUNGEN Lange galt der Stückpreis bei Ultraschall-Durchfluss-Sensoren als zu hoch und die Sensoren als zu groß, um sie in Geräte für den täglichen Gebrauch zu integrieren. Die Allengra GmbH konnte bereits 2011 mithilfe eines süddeutschen Chipherstellers einen Ultraschallsensor für die Großserie in kompaktem Design entwickeln und liefern. Nun wurde das Unternehmen Kärcher, Hersteller von Reinigungssystemen, auf den Volumenstromsensor aufmerksam. 38 O+P Fluidtechnik 2020/11-12 www.oup-fluidtechnik.de

SENSOREN Die 2005 von Raul Junker gegründete Allengra GmbH mit Sitz in Ravenstein entwickelt und produziert Ultraschall- Durchfluss-Sensoren und unterschiedliche Regelventile mit integrierten Druck- und Temperatursensoren in Serie für Unternehmen aus der Heizungs-, Sanitär- und Klimatechnik sowie für die Pharma-, Lebensmittel- und Reinigungsindustrie. Als einer der führenden Branchenvertreter der Reinigungsindustrie arbeitet Kärcher an einer neuen Generation von Bodenreinigungsmaschinen, die mit intelligenter Technologie ausgestattet sein sollen, um in Handhabung und Dosierung noch präziser zu sein. Die Entwicklungsabteilung möchte dazu Durchflussmessung und Regelung kombinieren und in ein kompaktes Regelventil mit einer Durchflussmessung ohne bewegte Teile integrieren, damit die Messung nicht von Verunreinigungen im Wasser beeinflusst wird. Dazu ist man auf der Suche nach einem Aktuator, in den verschiedene Sensoren eingebaut sind, die feinste Durchflüsse genauso wie minimale Druckunterschiede messen können. Im Unternehmen Allengra findet man schließlich den richtigen Partner für die Entwicklung eines kleinen, auf Reinigungsmaschinen zugeschnittenen Aktuators, der die Dosierung der Reinigungslösung hochgenau regeln soll. Ein Entwurf eines einfachen und kompakten Sensors mit einem gut evaluierten und getesteten Stellantrieb, kombiniert mit einem keramischen Ventilregelsystem, hatte Allengra bereits 2017 vorgestellt. MESSUNGEN AUF DAS MILLIBAR GENAU Für eine bestimmte Linie seiner Scheuersaugmaschinen benötigt Kärcher einen Aktuator mit Ultraschall-Durchflusssensor, der den Zufluss von Reinigungsmittel hochgenau misst, sodass dieser einfach zu kontrollieren und einzustellen ist. Ein zusätzlicher Drucksensor indiziert das Niveau im Frischwassertank, das sich zwischen 0 und 90 cm bewegt. „Die Messung sollte auf einer Skala von 0 bis 90 Millibar erfolgen. Eine anspruchsvolle Aufgabe, die wir mit unserem Drucksensor jedoch mit Bravour lösen konnten“, so Raul Junker, Gründer und Inhaber von Allengra. Als drittes wollte Kärcher bei der Zudosierung der Reinigungsflotte eine saubere und noch genauere Lösung als in den bisherigen Bodenreinigungsmaschinen. Dazu muss das Ventil für die Ausbringung der Reinigungsflotte nicht nur hundertprozentig dicht sein, sondern auch schnell schließen. Das Regelventil von Allengra bringt es dabei auf 1,4 Sekunden Verschlusszeit. Da die Geräte von Kärcher weltweit zum Einsatz kommen, ist Robustheit aller Bauteile eines der wichtigsten Kriterien. Sukzessive wurden weitere Mitarbeiter in das Projekt miteinbezogen und die Latte immer höher gelegt. Durch intensive Tests konnten Allengra und Kärcher zusammen das Regelventil immer weiter verfeinern. Mittlerweile befindet sich das Ultraschall-Regelventil im Feldversuch. Dieses Jahr noch erfolgt die Markteinführung. LANGZEIT-STABILITÄT UND MESSGENAUIGKEIT GESICHERT Das Ultraschall-Regelventil kann mit einer Mediumtemperatur von 5-60 °C und einem Druck von 0 bis 1 bar umgehen. Bei Bedarf lässt sich der Regler auf 6 bar Betriebsdruck anpassen. Die Kommunikation erfolgt zum Beispiel über UART, PWM oder einen Impulsausgang. Die Stromversorgung kann bei Bedarf mit einer Lithium- Batterie geleistet werden. Durch den Verzicht auf mechanische bewegte Teile in den Sensoren beeinflussen keine Schwebeteilchen, Schmutz oder Sand die Langzeit-Stabilität oder die Genauigkeit der Messung. Im POINTIERT VERSCHLUSSZEIT 1,4 SEKUNDEN MEDIUMTEMPERATUR VON 5-60 °C STROMVERSORGUNG PER LITHIUM-BATTERIE MÖGLICH INDUSTRIE 4.0-FÄHIGKEIT GEPLANT nächsten Schritt soll eine WLAN- bzw. Bluetooth-Kommunikation sowie ein CAN-Bus in das Smart-Valve implementiert werden, um das Produkt für eine Integration in Industrie 4.0- und Automotive- Umgebungen fit zu machen. Außerdem sollen Toträume zukünftig eliminiert werden, um hygienischen Anforderungen zu entsprechen, die den Regler damit auch für die Lebensmittelindustrie qualifizieren. DIE DIGITALE ZUKUNFT IM BLICK Allengra plant für die kommenden Jahre die Entwicklung eines weiteren Regelventils, das sich nach dem gleichen Prinzip auch für die Regelung von Gasen einsetzen lässt. Durch die Entwicklungsleistung in Zusammenarbeit mit Kärcher ist das Smart-Valve jetzt optimal qualifiziert und bietet Allengra eine solide Basis für die Weiterentwicklung. Junker fasst zusammen: „Wir haben während der Entwicklung immer wieder festgestellt: Nicht die Aktoren sind heute entscheidend, sondern die Sensorik, die in den Aktoren integriert werden. Mit den Sensoren kommt viel Elektronik und Regelungstechnik in das Produkt hinein, das macht es skalierbar und zukunftssicher, also genau das Richtige für eine moderne IoT-Umgebung.” Fotos: Allengra www.allengra.eu Aktuator mit Ultraschall- Durchflusssensor für Messungen im Millibar-Bereich www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2020/11-12 39

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