De uitdaging van microdosering flowmeting

Onze flowmeting bibliotheek:

Micro dosering met pelton wheel flowmeters van Digmesa

Digmesa heeft een wereldwijd marktleidende positie in micro-dosering. Er zijn al meer dan 90 miljoen FHKSC flowsensoren verkocht die gebruikt worden in onder meer koffiemachines.
Klanten houden van de uitstekende prijs-prestatieverhouding zonder in te boeten op de bewezen 'Swiss Quality' standaard. De flowmeters zijn modulematig opgebouwd, wat voor OEM fabrikanten erg aantrekkelijk is: de uitvoering en aansluitingen zijn precies zo verkrijgbaar dat de flowmeter uitstekend past in de beschikbare ruimte en perfect past bij de fysische design parameters.

Toepassingen van pelton wheel flowmeters

Alle flowmeters van Digmesa werken volgens het pelton wheel principe: een schoepenrad waarin magneten zijn gemonteerd die contactloos pulsen genereert op de uitgang. We komen pelton wheel flowmeters veel tegen in toepassingen waar nauwkeurige microdosering van vloeistoffen aan de orde is. Digmesa is marktleider op dit gebied met haar ultra compact gebouwde, betrouwbare flowmeters van het Nano type. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in medische laboratorium apparatuur en door fabrikanten van sterilisatie en desinfectie apparatuur - geliefd om de volgende eigenschappen:

• Low flow dosering
• Ultra hoge resolutie
• Chemische resistente materialen

Ook OEM producenten van koffie machines, vloeistofautomaten zoals biertap-, vendingmachines en dispensers waarderen Digmesa. In deze toepassingen is vooral van belang:

• Druk en temperatuur bestendig
• Lage flow
• Hoge resolutie

Tot slot heeft elektrische geleidbaarheid als meetgrootheid zich de laatste jaren snel ontwikkeld tot een algemene kwaliteitsindicator voor waterkwaliteit. Daar heeft Digmesa op ingespeeld met een flowmeter die 3 grootheden tegelijk kan meten:

• Geleidbaarheid
• Temperatuur
• Flow

Dit type flowmeter is een uitkomst voor fabrikanten van waterfilters en fabrikanten van waterkoelcircuits en verwarmingsvulling. Hier worden namelijk drempelwaarden wettelijk voorgeschreven of op zijn minst aanbevolen. Producenten willen apparaten steeds kleiner maken en elektrische geleidbaarheid is vaak nodig samen met temperatuur en debiet voor de controle van het proces. Een gecombineerde sensor heeft dan veel voordelen. Er wordt vaak een beroep gedaan op temperatuurgecompenseerde conductometrie voor het bepalen van kwalitatieve grootheden.
Ze meten elektrische geleidbaarheid van 0 tot 20 mS/cm (temperatuurgecompenseerd) bij een debiet van 0,04 tot 30 l/min.

Technische uitdagingen bij het gebruik van pelton wheel flowmeters

Het toepassen van pelton wheel flowmeters is een van de makkelijkst toepasbare flowmeet methoden. Toch zijn er een paar punten waar je als engineer rekening mee moet houden:

1. Installatie orientatie correct toepassen voor het type in de BOM.
2. Calibratie van het aantal pulsen per liter (k-factor) moet goed gedaan worden, op het juiste medium en druk.
3. Voorkomen van lucht in het systeem door routering goed te kiezen en purge mogelijkheden op te nemen.
4. Niet toepassen nabij magnetisch veld of zorgen voor afdoende afscherming.
5. Een te hoge flow veroorzaakt overmatige slijtage: gebruik de meter binnen het bereik waar hij voor gemaakt is.
6. Druk fluctuaties: hoe meer drukfluctuaties er zijn tijdens een dosering, hoe groter de meetfout.
7. Pas de flowmeter niet toe als de flow lager is dan het gespecificeerde flow bereik. Want de flowmeter zit dan niet meer in het lineaire deel van de meter met een hogere meetonzekerheid tot gevolg. Ook de herhaalbaarheid neemt dan sterk af.
8. Gebruik het goede type pomp in combinatie met deze flowmeters. Snel gepulst pompen van de flow en korte start en stop intervallen hebben een negatieve impact op de nauwkeurigheid.
9. Stel gebruiksinstructies op voor het regelmatig op de juiste manier schoonmaken: vervuiling met kalk, biersteen, koffie en vetten verlaagt de nauwkeurigheid.

We komen ook nog wel eens een aantal engineering fouten tegen die destructief zijn voor de flowmeter:

1. Lucht (gas) blazen door een pelton wheel flowmeter kan hem kapot maken in seconden.
2. Materialen van de flowmeter body zijn niet voldoende chemisch resistent. Met lekkage tot gevolg, of de flowmeter werkt niet langer.
3. Inductieve interferentie via de bekabeling. Kabels die het meetsignaal voeren die parallel lopen aan grotere voedingskabels kunnen niet alleen verstoringen op het gegenereerde pulssignaal opleveren, maar zelfs een defect veroorzaken in het ingebouwde Hall IC.

Andere flowmeet principes vergeleken voor deze toepassing

Als de pelton wheel technologie overwogen wordt kunnen een aantal andere flowmeet technieken ook overwogen worden.

• Ultrasoon: heeft een volle doorlaat en geen bewegende delen. Dat is een voordeel in verband met productresten in de flowmeter. Maar een ultrasoon meter is minder geschikt als het gaat om het meten van hele kleine flows voor microdosering. Verder kunnen zwevende vaste deeltjes in het medium ruis veroorzaken in het signaal.
• Vortex: een vortex flowmeter heeft de beperking dat er vortices (wervelingen) moeten worden opgewekt in de vloeistof. Het opwekken van vortices gebeurt alleen bij een hoog Reynolds getal en dus hoge flow. Ze zijn ook niet verkrijgbaar in de allerkleinste diameters.
• Positive Displacement: is lineair, nauwkeurig, kan een hoge viscositeit aan en heeft een zeer hoge turndown. Het grote nadeel van PD in dit soort toepassingen is echter de hoge drukval. Vaak werken vloeistof doseer sysemen op vrij lage druk. De dimensies en het vermogen van de pomp zou door toepassing van een PD flowmeter relatief sterk toenemen.

Beperkingen van de pelton wheel flowmeet techniek

De pelton wheel techniek is gevoelig voor een verschil in orientatie en is niet helemaal lineair over de draaisnelheid van de rotor. Het meetprincipe is gevoelig voor magnetisch veld en voor lucht in het systeem. Dit type flowmeter is gevoelig voor een te hoge flow wat meer slijtage oplevert aan de lagers van de turbine/pelton wheel.
Tot slot is dit type niet verkrijgbaar in een ultra schone uitvoering en is daarom ongeschikt voor cleanroom toepassingen.

Digmesa flowmeters in assemblages

Veel toepassingen van Digmesa flowmeters hebben te maken met een krappe behuizing. Het keer op keer storingsvrij assembleren van de flowmeter vereist specialistische apparatuur en vakkennis. Teesing beschikt over die ervaring. Dat begint al bij het ontwerp en de keuze van de koppelingen. Samen met onze klanten doorlopen we na een goedgekeurd design het FTA proces om te komen tot een gestandaardiseerde en gedocumenteerde methode van assemblage. We maken afspraken over stockkeeping en inkomende en uitgaande inspectie, om te zorgen voor het halen van het afgesproken kwaliteitsniveau.