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DER KONSTRUKTEUR 1-2/2016

DER KONSTRUKTEUR 1-2/2016

HYGIENIC DESIGN I

HYGIENIC DESIGN I SPECIAL Anforderungsgerechte Automatisierung Ultraschallsensoren weiterentwickelt für hohe Hygiene- und Reinigungsanforderungen Die Ultraschallsensorik verfügt über bauartbedingte Stärken, die sie in vielen Anwendungen zum Messverfahren der Wahl macht. Auch dort, wo hohe Hygieneanforderungen bestehen, können Ultraschallsensoren in anwendungsgerechter Konstruktion und ausgestattet mit den notwendigen Zertifizierungen punkten. Der Ultraschallsensor UMB800 ist laut Hersteller Pepperl+Fuchs der kleinste Volledelstahl-Ultraschallsensor auf dem Markt. Dank vollständig FDA-konformen Materialien und seinen kompakten Ausmaßen eröffnet er neue Möglichkeiten für die Automation von Abläufen mit hohen Anforderungen an die Hygiene. Wie alle Ultraschallsensoren kann der UMB800 praktisch alle Objekte erfassen, unabhängig von Form, Farbe, Konturen oder Material. Anwendungsgerechte Ultraschallsensorik Die Schallwellen von Ultraschallsensoren lassen sich weder von spiegelnden Oberflächen noch von Nebel oder Dämpfen irritieren. Die sogenannte Schallkeule – der keulenförmige Sende- und Empfangsbereich des Sensors – erfasst keinen einzelnen Punkt, sondern je nach Auslegung einen mehr oder weniger großen Bereich. So können auch unregelmäßige Oberflächen zuverlässig detektiert werden. Ultraschallwandler sind intrinsisch unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Spritzwasser und Anhaftungen. Allerdings besteht die dem Prozess zugewandte Membran bei herkömmlichen Geräten aus einem Glashohlkugel-Epoxidharz-Gemisch, das von einem Polyurethanschaum umschlossen wird. Dieses Konstrukt ist nicht uneingeschränkt resistent gegen die gängigen Reinigungschemikalien. Die hygienische Vollkapselung eines Ultraschallsensors in einem Edelstahlgehäuse geht mit herkömmlicher Technologie auf Kosten seiner Leistungs fähigkeit: Die Reichweite wird deutlich kürzer, der sogenannte Blindbereich, also der nicht nutzbare Bereich direkt vor dem Sensor, viel größer. Deshalb wurden vollgekapselte Sensoren, die für hygienische Anwendungen eigentlich ideal wären, bislang kaum angeboten. Stattdessen werden in Pharma- und Lebensmittelindustrie leicht modifizierte Standardsensoren eingesetzt, deren Reinigung jedoch zusätzlichen Aufwand oder eine längere Reinigungsdauer erfordert. Außerdem ist die Lebenserwartung eines Standardsensors in diesem Umfeld meist deutlich verkürzt. Die Alternative sind Sensoren mit anderen Messprinzipien, die aber nicht die Vorteile des Ultraschalls bieten und im Hinblick auf die Hygiene andere Probleme aufwerfen können. EHEDG-zertifiziert – vollgekapselter Ultraschallsensor in seiner Montagehalterung 30 Der Konstrukteur 1-2/2016

Vollkapselung ohne Leistungsverlust Pepperl+Fuchs hat nun ein Verfahren entwickelt, eine Membran aus Edelstahl durch Laserschweißen am Sensorgehäuse zu befestigen. Sensoren der Baureihe UMB800 sind vollständig hygienisch verkapselt, ohne dass ihr Leistungsumfang darunter leidet. Mit nur 18 mm Durchmesser und 55 mm Länge sind sie laut Hersteller die kleinsten Volledelstahl-Ultraschallsensoren auf dem Markt und die weltweit einzigen in dieser Bauform. Aus einer Blindzone von nur 70 mm und einer Reichweite von 800 mm ergibt sich ein großer Messbereich. Auch das Problem der Dämpfung der Eigenschwingung, das speziell bei kleineren Bauformen eine besondere Herausforderung darstellt, wurde erfolgreich gelöst. Der Sensor misst millimetergenau, sodass Grenzschaltungen mit feiner Differenzierung möglich sind. Seine kompakte Form erlaubt die Integration bei engen Verhältnissen, auch in bestehenden Maschinen und Anlagen. Die Sensorgehäuse der Serie UMB800 sind vollständig aus V4A-Edelstahl gefertigt. Aufgrund der sehr geringen Rautiefe von 0,8 auf der gesamten Gehäuseoberfläche erfüllt der Sensor die Anforderungen für hygienische Anwendungen und minimiert das mikrobielle Kontaminationsrisiko. Die Verarbeitung der Außenhaut ist zudem spaltfrei und hermetisch dicht. Damit widersteht der Sensor sowohl einer Dampfstrahlbehandlung als auch aggressiven Reinigungsmitteln. Er verfügt über eine ECOLAB-Zertifizierung und die Schutzarten IP68 / IP69K. Wird der Sensor in eine bestehende Anlage eingebaut, können alle Reinigungsprozesse unverändert beibe halten werden. Der Sensor ist nach den Richtlinien der European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) konstruiert und zertifiziert. Die für ihn verwendeten Materialien entsprechen zudem durchweg den Vorgaben der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA). Die Zertifikate gelten auch für die eigens für diesen Sensortyp entwickelte Montagehalterung mit nach außen gewölbten Dichtungen und ohne jede Hinterschneidung. Der Sensor ist unempfindlich gegen starke Temperaturschwankungen und kann dauerhaft bei bis zu 85 °C arbeiten. Anwendungsbeispiele ■ 800 mm Reichweite ■ Kompakte Form (18 mm Durchmesser, 55 mm Länge) ■ IP-Schutzart IP68 / IP69K ■ Betriebstemperatur -25 bis +85°C ■ Gehäuse vollständig aus V4A ■ EHEDG-Zertifikat, ECOLAB- Zertifikat, alle Materialien FDA-konform Bei der Verpackung von Lebensmitteln in Tiefziehschalen wird vor dem Versiegeln geprüft, ob die Schale das gewünschte Produkt auch tatsächlich enthält. Der UMB800 erkennt die Ware unabhängig von Form, Farbe und Beschaffenheit; er erfüllt alle Anforderungen in Bezug auf die Hygiene; mit seinem Erfassungsbereich passt er zu den in solchen Maschinen üblichen Dimensionen. Der Schaltpunkt lässt sich auf den Millimeter genau einstellen. Damit lässt sich auch sicherstellen, dass die Ware in der vorgesehenen Menge eingefüllt wurde. Flüssigkeiten und Granulate werden beim Verpacken oft zunächst in Vorlagebehälter gefüllt, aus denen sie dann in die einzelnen Verpackungseinheiten ge langen. Solche Abfüllprozesse gibt es neben der Lebensmittelindustrie (z. B. Chips, Müsli, Nudeln, Kaffeepulver) auch in der Pharmaindustrie (z. B. Tabletten, Kapseln, Granulate) oder in der Chemie. Für einen kontinuierlichen Prozess muss eine ausreichende Füllhöhe in den Behältern gewährleistet sein. Auch hier herrschen nicht selten strenge Anforderungen an die Hygiene, die gründliche Reinigung in vorgeschriebenen Zyklen oder nach jeder Charge gehört zum Standard. Die kompakten Sensoren der UMB800-Serie können problemlos auch in kleinere Vorlagebehälter eingebaut werden. Dank seiner hermetischen Kapselung ist der UMB800 auch für den Umgang mit chemisch aggressiven Medien gut geeignet. Seine Außenhaut aus V4A-Edelstahl ist gegen fast alle Chemikalien völlig unempfindlich. Das gilt auch für aggressive Dämpfe. So können die Sensoren zum Beispiel in Vulkanisierprozessen, etwa bei der Reifenherstellung, eingesetzt werden. Herkömmliche Ultraschallwandler würden von den dort freiwerdenden Dämpfen angegriffen und mit der Zeit zersetzt. Das kann mit dem UMB800 nicht geschehen. Eine mögliche Anwendung in diesem Bereich ist das Erkennen des Rohlings oder des Reifens zum Auslösen des folgenden Bearbeitungsschrittes. www.pepperl-fuchs.com Wir machen Ihre Maschine sicher. Mit unserem N-Programm im Hygienic Design. n Hygienegerechte Befehlsund Meldegeräte n Reinraum-Zertifizierung n Schutzart IP67 und IP69K n Optional mit blauer Dichtungsmembrane www.schmersal.com

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