Messgerät CGS zur Bestimmung der Gaskonzentration

Mit dem CGS-Verschäumungssensor ermitteln Sie die Gaskonzentration CG (Hohlraumvolumen in Vol.-%) in einer Zwei-Phasen-Strömung durch hochpräzise Admittanzmessung. Das Kernstück des CGS (Concentration Gas System) bildet ein durchströmtes Koaxialrohr ohne mechanisch bewegte Teile. Je nach Volumenstrom ist dieses in verschiedenen Größen erhältlich. Als Alternative bieten wir seit neuestem zudem einen G3/4"-Einschraubsensor für In-situ-Messungen an.

Durch sein einzigartiges und eigenentwickeltes Messprinzip arbeitet das System mit höchster Präzision (+/- 0,1 Vol.-%) unabhängig von der Strömungsform und der physikalischen Gestalt der eingeschlossenen Gasphase.

Hierfür erfasst das System durch frequenzvariable Admittanzmessung die Veränderung der komplexen Fluidimpedanz der Zwei-Phasen-Mixtur gegenüber dem unverschäumten Medium und bietet dem Anwender überall dort einen entscheidenden Nutzen, wo eine Fluidverschäumung bzw. eine fluidgebundene Luft- oder Gaskonzentration von technischer Relevanz ist (z.B. Ölverschäumung bei Verbrennungsmotoren, Getrieben, Turboladern und hydraulischen Anlagen, Ölpumpenentwicklung, Prüfung von Entlüftungskonzepten, Produktion verschäumter Klebstoffe oder Nahrungsmittel etc.).

 

Der intelligente Verschäumungssensor:

Dank integrierter Druck- und Temperaturmessung erfasst das CGS in seiner Inline-Ausführung nicht nur die Konzentration der Gasphase unter vorherrschendem Betriebsdruck, sondern auch als normalisierte Kenngröße den zugehörigen, auf Atmosphärendruck bezogenen Gasgehalt.

Mit seiner hohen Auflösung im Vol.-‰-Bereich ist das CGS zur Detektion und zur quantitativen Bestimmung von sowohl großen Lufteinschlüssen als auch von Mikrobläschen geeignet. Erfasst wird das gesamte in der Gasphase vorliegende Gas wahlweise mit 1 Hz (Standard) oder 10 Hz (High-Speed-Option). Im Gegensatz bspw. zur Radionuklid-, Röntgen-, Coriolis- oder Ultraschall-Messung geht von dem CGS weder eine Gefährdung für den Anwender aus, noch sind der höchstpräzisen Messung Grenzen durch die Höhe des Luftanteils gesetzt.

CGS - die wichtigsten Merkmale auf einen Blick:

• Kontinuierliche Anzeige des Hohlraumvolumens, d.h. des Volumenanteils ungelösten Gases in strömenden Fluiden
• Inline- oder In-situ-Messsystem ohne mechanisch bewegte Teile
• Für beliebige elektrisch nichtleitende Flüssigkeiten (bspw. Schmier- & Hydrauliköle) einsetzbar
• Zerstörungs- und gefährdungsfreie Messung, unabhängig von der Strömungsform
• Integrierte Temperatur- und Druckmessung
• Kontinuierliche Erfassung des in der Gasphase befindlichen Gasgehaltes (CGp)
• Rückrechnung des druckbeaufschlagten Gasgehaltes auf einen normierten Wert bei Atmosphärendruck (CG0)
• Hohe Messgenauigkeit (ca. +/- 0,1 Vol.-%), konstant von 0,00 Vol.-% bis 100,00 Vol.-% Gasgehalt
• Kurze Rüstzeiten & einfache Handhabung
• Kompaktes, tragbares Messsystem
• Rechneranbindung mittels Schnittstelle RS-232 (auf USB adaptierbar)
• CGS-Software für Windows in Lieferumfang
• Analogausgabe aller Messgrößen (4…20 mA / 0…10 V)
• für jegliche Durchflussraten geeignet
• Standard-Sensor (bis 5 l/min) mit UNF 9/16"-Anschlüssen (inkl. Adapter auf z.B. 3/8" AG)
• Bypass-Installation für höhere Volumenströme (passendes Zubehör verfügbar)
• Sensoren mit großem 1"-Querschnitt oder auch in Sondermaßen für Hauptstrom-Messungen ebenfalls verfügbar

Einsatzmöglichkeiten:

Die Messstrecke des CGS-Inline-Systems ist ein durchströmtes Koaxialrohr, das in eine Leitung eingebaut wird, wobei die Messung unabhängig von der Strömungsform und Durchflussrichtung erfolgt.

Durch die kontinuierliche Erfassung der freien Gaskonzentration in strömenden oder auch ruhenden Fluiden ist das CGS ein wichtiges Hilfsmittel für die Auslegung und Optimierung in der Motoren- und Getriebeentwicklung, von hydraulischen Maschinenelementen und -anlagen, sowie bei der gezielten Entwicklung geeigneter Arbeitsmedien in diesen Anlagenteilen.

Das Messsystem kann darüber hinaus als Steuer- bzw. Regelelement in allen Bereichen der technischen Produktion eingesetzt werden, in denen der Verschäumungsgrad entweder ein wichtiges Qualitätsmerkmal darstellt oder bei denen die Produktionskosten durch den gezielten Gaszusatz entscheidend reduziert werden können. Folgende Anwendungsfelder fassen die Einsatzmöglichkeiten des CGS zusammen:

• Inline-Sensorik
  Auslegungskriterium zur Systemoptimierung von Antriebselementen und Hydraulikkomponenten

• Optimierung der Fluidanwendung
  Bewertung des effektiven Gaseintrags in Maschinen- und Anlageteilen

• Optimierung der Fluidentwicklung
  Gezielte Entwicklung von Flüssigkeiten mit optimierter Schaumbildungsneigung und verbessertem Luftabscheidevermögen (LAV)

• Prozessüberwachung/-regelung
  Optimierung von Prozessbedingungen, wie z.B. bei der Schaumstoff- und Klebstoffproduktion bzw. -verarbeitung

Aufbau:

Das CGS besteht aus nur zwei Komponenten: dem Sensor bzw. Messrohr mit drei integrierten Sensoren (einem Gasgehalt-Sensor, einem PT100-Temperaturfühler und bei der Inline-Variante einem 10 bar-Druckaufnehmer) einerseits und der dazugehörigen Steuerelektronik in einem handlichen Gehäuse andererseits.

Der CGS-Sensor.

Neben dem Standard-Sensor für Volumenströme bis 5 l/min und Bypass-Installation (Abbildung unten, links) bieten wir auch ein größeres G1"-Messrohr für bis zu 200 l/min (Abb., Mitte) zur Messung im Hauptstrom an. Da das Messprinzip beliebig skalierbar ist, fertigen wir Ihnen zudem auf Wunsch auch für Volumenströme jenseits der 200 l/min einen passenden Sensor.

Seit diesem Jahr bieten wir mit dem In-situ-Sensor zudem einen Einschraubsensor mit G3/4"-Gewinde (Abb., rechts) für den Einbau in Ihre Ölwanne an. Die Druckmessung entfällt bei diesem Sensortyp.

Alle Sensorvarianten sind stets so konzipiert, dass sie über Standard-Schraubgewinde (bzw. auf Wunsch auch über Flansche) vom Anwender problemlos in die zu untersuchende Fluidleitung bzw. in den Tank eingebaut werden können.

Die CGS-Elektronik.

Für das Grundgerät stehen Ihnen ebenfalls unterschiedliche Varianten zur Verfügung: Als Alternativen zum Alu-Tischgehäuse (Abbildung unten, links) mit trennbaren LEMO-Steckverbindungen bieten wir ein kompaktes Kleingehäuse für den mobilen Einsatz (Abb., Mitte) sowie zudem ein großes Kunststoffgehäuse mit Anschlussklemmen speziell für den Schaltschrankeinbau (Abb., rechts) an.

 

Jedes unserer Systeme ist als Variante mit 110-240 V AC- oder mit 9-36 V DC-Spannungsversorgung erhältlich. Somit ist auch eine mobile Anwendung, bspw. durch Speisung aus einem 12 V-Bordnetz, problemlos umsetzbar.

 

Schnelle oder ultraschnelle Messung?

Wenn Sie sich für eine passende Sensor- und Elektronikvariante entschieden haben, gilt es die benötigte Messzeit einzuschätzen. Neben dem schnellen Standard-System, das einen Messwert pro Sekunde liefert, ist ein High-Speed-CGS verfügbar, das zehn Werte in der Sekunde liefert. Sollte Ihre Applikation besonders dynamisch sein oder unruhige bzw. ungleichmäßige Gaseinträge aufweisen, sorgt diese Variante dafür, dass Ihnen kein noch so kurzer Peak durch eine schnell strömende Blase entgeht.

 

Betriebsmodi:

Das Verschäumungsmessgerät CGS kann wahlweise im Stand-alone-Betrieb arbeiten oder mittels digitaler Schnittstelle RS-232 (adaptierbar auf USB) von Ihrem WINDOWS-PC aus betrieben und überwacht werden. Mit jedem Messsystem erhalten Sie hierfür unsere leistungsstarke PC-Software, mit der die Protokollierung und Aufbereitung Ihrer Messdaten noch einfacher und übersichtlicher wird.

 

Zusätzlich verfügt das CGS über eine Analogschnittstelle (4...20 mA oder 0...10 V), die die Übermittlung aller relevanten Messgrößen (Temperatur, Druck, Gasgehalt CGp bei gemessenem Druck, normierter Gasgehalt CG0 bei Atmosphärendruck) an Ihren Steuerrechner ermöglicht.

 

Fluid-Kalibrierung:

Die Inbetriebnahme des CGS ist denkbar unkompliziert: Vor dem ersten Einsatz sollte das System einmalig auf Ihr unverschäumtes Fluid im benötigten Temperaturbereich kalibriert werden. Für die Verwendung mit mehreren Ölen steht im Gerät zudem eine Fluidliste mit 20 Speicherplätzen zur Verfügung. Somit ist das System problemlos an mehreren Prüfständen mit Ölen unterschiedlicher Spezifikation einsetzbar. Die gespeicherten Fluid-Datensätze können per Auswahl im Gerätemenü oder auch im PC-Programm aktiviert werden.

Zur Vereinfachung des Kalibriervorgangs empfehlen wir Ihnen optional einen Umwälzthermostaten als Temperiereinheit an, der vom CGS gesteuert wird und somit ein vollautomatisches Anlernen Ihres Systems auf Ihr spezifisches (jederzeit unverschäumtes) Trägermedium über den Temperaturbereich Ihres Prozesses ermöglicht.

 

 

Technische Daten:

Messbereich-Gasgehalt	0,00 bis 100,00 Vol.-% (Hohlraumvolumen bzw. Gasanteil am Gesamtvolumen)
Nachweisempfindlichkeit	ca. +/- 0,1 Vol.-% Gas
Messmedien & Durchflussraten	elektrisch nichtleitende Fluide (Leitf. < 600 nS/m, Machbarkeit unverbindlich prüfbar) Standard-Sensor 3/8" für Durchflussraten bis 5 l/min bei höheren Durchflussraten wird die Installation eines Standard-Sensors im Bypass empfohlen; als Alternative für Hauptstrom-Messungen bis 200 l/min wählen Sie unseren großen 1"-Sensor größere Messrohre (Sonderdurchmesser) auf Anfrage erhältlich
Messzeit	Standard-CGS: ca. 1 s, High-Speed-CGS: ca. 0,1 s
Temperaturmessung	PT 100, +/- 0,1°C Abweichung
Temperaturbereich	-30°C bis 150°C
Druckbereich	max. 10 bar
Abmessungen-Sensor (LxHxT)	Standard-Sensor: 165 x 110 x 40 mm (NW ca. 7 mm, Ölanschlüsse 2 x JIC/UNF 9/16" bzw. 3/8" AG); großer IG1"-Sensor: 218 x 127 x 60 mm, (NW ca. 25 mm; Ölanschlüsse 2 x 1" IG) In-situ-Sensor AG3/4": Eintauchtiefe 10 mm Sensoren in Sondermaßen für beliebige Durchflussraten auf Anfrage erhältlich
Werkstoff Sensor	Edelstahl (1.4571), PEEK
Ölanschlüsse Sensor	Standard-Sensor: JIC/UNF 9/16″-18Gg (Dash-6)-Außengewinde an beiden Enden der Messstrecke, inkl. Aufschraub-Adapter (z.B. auf 3/8" AG o.ä.); großer Sensor: G 1"-Innengewinde In-situ-Sensor: G 3/4"-Außengewinde
Abmessungen Elektronikbox (BxHxT)	Standard-Box (Aluminium): 235 x 150 x 370 mm; kompakte Box (Kunststoff): 240 x 115 x 95 mm; große Box mit Klemmen (Kunststoff): 330 x 300 x 150 mm
Konnektivität (Datenübertragung Steuerrechner)	RS-232 / USB (inklusive Adapter) CGS-Software für Windows-PCs in Lieferumfang enthalten Analogausgabe aller Prozessgrößen
Analogausgang Temperatur	4-20 mA / 0-10 V
Analogausgang CGp-Signal	4-20 mA / 0-10 V
Analogausgang CG0-Signal	4-20 mA / 0-10 V
Analogausgang Druck	4-20 mA / 0-10 V
Netzspannung	110-240 V AC (50/60 Hz) oder 9-36 V DC