Dr. Angela Puls
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In der Lebensmittelindustrie gibt es viele Anwendungen, in denen Gase oder Flüssigkeiten gemessen oder geregelt werden müssen. Diese Anwendungen umfassen beispielsweise das kontrollierte Eindosieren von Luft oder die Dosierung von Zusatzstoffen wie Aromen und Farbstoffen. Indirekt sind auch Oberflächenbehandlungsanwendungen wie die Sterilisation von Verpackungen von großer Bedeutung. Bronkhorst hat vieles über die allgegenwärtige und anspruchsvolle Lebensmittelindustrie veröffentlicht, und ich möchte einige dieser spannenden Geschichten mit Ihnen teilen.

Additiv-Dosierung in der Suesswarenproduktion Additiv-Dosierung in der Süßwarenproduktion

Es gibt sehr viele verschiedene Süßigkeiten in den Regalen, jede Sorte mit ihrem eigenen Geschmack, ihrer eigenen Textur und ihrem eigenen Aussehen. Unser Kollege Erwin Broekman hatte die Gelegenheit, Haas-Mondomix zu besuchen, einen Maschinenbauer, der auf Anlagen für die Lebensmittelindustrie spezialisiert ist. Mit Ultraschall-Volumenstrommessgeräten misst Haas-Mondomix die Menge der Zusatzstoffe - Aromen, Farbstoffe und Säuerungsmittel -, die der Hauptmenge des Produktionsprozesses zugeführt werden. In unserem Blog erfahren Sie mehr!

Auch in der Schokoladenindustrie gibt es immer mehr Geschmacksvariationen. Durch dieses enorme Wachstum finden Massendurchflussmesser und -regler ihren Weg in die Süßwarenindustrie. Coriolis-Durchflussmesser in Kombination mit einer Pumpe sind eine ideale Lösung zur Dosierung von Aromen und funktionellen Inhaltsstoffen. Lesen Sie mehr über die Dosierung von Aromen in Schokolade.

Kontrollierte Luftzufuhr im Produktionsprozess von Leckereien wie Eis und Kuchen

Eiscreme wird durch Einfrieren und gleichzeitiges Einmischen von Luft zu einer Mischung aus Fetten, Zucker und Milchfeststoffen hergestellt. Der Anteil der Luft am Gesamtvolumen der Eiscreme liegt zwischen 30% und 50%, weshalb die Belüftung während der Produktion entscheidend ist. Ein Nebeneffekt der Zugabe von Luft zu Eiscreme ist, dass sie dazu neigt, schneller zu schmelzen. Um eine optimale Struktur des Eises zu erreichen, ist es daher wichtig, einen stabilen Zuluftstrom im Produktionsprozess mit einem konstanten Creme-Luft-Verhältnis zu haben. Dies kann durch den Einsatz eines Massenstromreglers erreicht werden. Lesen Sie den Blog über die Produktion von Eiscreme erfahren Sie mehr über unser aller liebste Sommerleickerei.

Industrielle Schaumproduktion

Aufschäumungsanlage der Firma Hansa Industrie-Mixer

Sterilisation von Lebensmittelverpackungen – Lebensmittel länger haltbar machen

Allerdings hat all diese Nahrungsmittelproduktion einen Nachteil: die Verschwendung von Lebensmitteln. Weltweit gehen Lebensmittel an verschiedenen Stellen der Lieferkette verloren oder werden verschwendet. Eine der Möglichkeiten, Lebensmittelabfälle zu reduzieren, besteht darin, die Sterilisation der Verpackungen, in denen Lebensmittel platziert werden, zu verbessern. So lässt sich die Verderblichkeit reduzieren und die Haltbarkeit verlängern. An dieser Stelle kommen CEM-Systeme (Controlled Evaporation Mixing) ins Spiel. Unser Kollege James Walton berichtet über sterilsierungstechniken in der Verpackungsindustrie.

Hoffentlich haben Sie mehr über die Rolle von Durchflussmessern und -reglern in der Lebensmittelindustrie erfahren. Bronkhorst hat eine breite Palette von Produkten für diese spezielle Branche, die wir Ihnen gerne auf der ProSweets näher erläutern.

ProSweets Köln

Bronkhorst ist auf der ProSweets in Köln vom 27. Januar bis 30. Januar in Kombination mit der Internationalen Süßwarenmesse ISM vertreten. Besuchen Sie uns auf der ProSweets 2019, Halle 10.1, Stand A020!

Sie benötigen Eintrittskarten? Melden Sie sich!

Walter Flamma
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In unserem vorherigen Blog haben wir bereits viele Anwendungen auf einem Campingplatz vorgestellt, wo Bronkhorst-Lösungen zum Einsatz kommen. Einen sehr wichtigen Aspekt des Campinglebens haben wir jedoch nicht erwähnt: das Kulinarische! Auch Köstlichkeiten wie Eis, Erfrischungsgetränke und Süßigkeiten sind untrennbar mit dem Sommer und Bronkhorst verbunden. Lassen Sie mich Ihnen zeigen, warum....

Massendurchflussregler sorgen für cremigen Eisgenuss

Haben Sie schon einmal die Sommerferien ohne leckere Eiscreme verbringen müssen? Ich musste es bisher glücklicherweise nicht. Für die Herstellung von Speiseeis ist die Luftzufuhr im Produktionsprozess entscheidend. Das liegt daran, dass die Luft zwischen 30% und 50% des Gesamtvolumens an Speiseeis ausmacht. Ein höherer Luftanteil ergibt ein geschmackvolleres und geschmeidigeres Eis. Ein Nebeneffekt der Zugabe von Luft zum Eis ist, dass es schneller schmilzt. Um eine optimale Struktur des Eises zu erreichen, ist es daher wichtig, eine stabile Luftzufuhr im Produktionsprozess mit einem konstanten Sahne-Luft-Verhältnis zu gewährleisten. Dies kann durch den Einsatz eines Massendurchflussreglers erreicht werden. Haben Sie Lust auf Eiscreme bekommen? Schauen Sie mal in unseren Blog über Eiscreme-Produktion.

Eiscreme

Wir bringen den Sprudel ins Getränk

Bei diesen hohen Temperaturen ist es extrem wichtig, dass Sie genug trinken. Ein leckeres Erfrischungsgetränk ist also keineswegs ein leichtfertiger Luxus. Das "fssst", das man beim Öffnen einer Flasche Limonade hört, sind Millionen von Kohlendioxid (CO2)-Molekülen, die aus ihrem wässrigen Gefängnis strömen, in das sie gezwungen wurden. In der Erfrischungsgetränke- und Mineralwasserbranche wird eine effektive Lösung benötigt, um Flüssigkeiten schnell und reproduzierbar CO2-Gas zuzuführen. Hersteller von Erfrischungsgetränken sorgen für dieses prickelnde Gefühl, indem sie mit Hilfe eines thermischen Massendurchflussreglers für Gas Kohlendioxid unter hohem Druck in Ihr Getränk zwingen. Es ist wichtig, dass der Karbonatisierungsprozess genau ist. Eine zu geringe CO2-Injektion endet in einem "flauen" Getränk, während eine übermäßige Karbonatisierung die Flasche möglicherweise brechen kann, was zu Sicherheitsproblemen und Produktverlust führt.

Erfrischungsgetränk

Oberflächenbehandlung von Lebensmittelverpackungen

Nicht nur Getränke werden mit Hilfe von Bronkhorst hergestellt. Die Verpackung von Lebensmitteln muss viele Anforderungen erfüllen und auch hier werden Durchflussmesser eingesetzt. Um die Haltbarkeit zu verlängern, muss jede Verpackung steril sein und während der Abfüllung muss außerdem Sauerstoff entfernt werden. Auch hier ist ein genauer und reproduzierbarer Durchfluss sehr wichtig. Coriolis-Massendurchflussmesser, CEM (Controlled Evaporation Mixer) und Gasmassendurchflussregler sind die Schlüsselinstrumente in diesen Prozessen. Um mehr über diesen Prozess zu erfahren, lesen Sie bitte den Blog von James Walton, in dem er die Sterilisation von Verpackungen zur Verlängerung der Haltbarkeit erklärt.

Additiv-Dosierung bei der Herstellung von Süßigkeiten

Sicherlich werden nicht nur die Eltern unter uns die starke Vorliebe der Kinder für Süßigkeiten kennen. Wegen ihrer Süße, aber auch wegen ihrer attraktiven Farben sind sie bei Jung und Alt beliebt. Bei der Herstellung von Süßwaren werden Zusatzstoffe wie Farbstoffe, Aromen und Säureregulatoren zugesetzt. Durch den Einsatz von Ultraschall-Volumenstrommessgeräten wurde die Messgenauigkeit verbessert, ebenso wie die Qualitätskontrolle des Fertigungsprozesses. Viele Farb- und Aromastoffe sind kostspielig und eine kontrollierte und effiziente Verwendung dieser Stoffe führt zu einer besseren Produktqualität und spart natürlich auch Rohstoffe. Erfahren Sie mehr in unserem Blog von Erwin Broekman.

Fruchtgummi

Die Dosierung von Farbstoffen spielt aber nicht nur in der Lebensmittelherstellung eine Rolle. Bronkhorst begegnet uns auch bei einer Pflicht, vor der wir uns normalerweise gerne drücken - dem Abwasch.

Farbstoffdosierung in Reinigungsmitteln mit Coriolis-Massendurchflussreglern

Geschirrspülen - es ist eine der mühsamsten Aufgaben des Campinglebens, besonders wenn man es von zu Hause gewohnt ist, einfach die Geschirrspülmaschine zu benutzen. Mit etwas Hilfe von Bronkhorst wird das Geschirrspülen jedoch etwas bunter. Coriolis-Massendurchflussregler werden zur Dosierung von Farbmitteln (oder Farbstoffen) eingesetzt. Dies gilt unter anderem für die Herstellung von Geschirrspülmitteln eingesetzt. Dies gilt unter anderem für die Herstellung von Geschirrspülmitteln. Neben der Aromatisierung sind Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bei der Farbdosierung für einen Waschmittelhersteller von großer Bedeutung. Jede Flasche muss die gleiche Farbe haben, man sollte keinen Farbunterschied zwischen den Flaschen im Regal sehen. Durch die Kombination einer Pumpe mit Coriolis-Massendurchflussreglern wird die Additivmenge auf Basis des Massendurchfluss anstelle des üblichen Volumenstroms ermöglicht. Da der reale Massenstrom unabhängig von den Flüssigkeitseigenschaften des Farbmittels ist, ist die Genauigkeit unnachahmlich.

Geschirrspülmittel

Wie Sie sehen, ist Bronkhorst an der Herstellung vieler Dinge beteiligt, die den Urlaub schöner machen. Sie möchten noch mehr wissen? Schauen Sie mal in unseren Camping-Blog Teil 1 von Gerhard Bauhuis.

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Dr. Angela Puls
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5 Gründe, warum die Additiv-Dosierung mit Coriolis-Technologie die Produkteffiziens in der Kunststoffherstellung steigert

Aus unserem heutigen Leben sind Kunststoffe in unterschiedlichster Form nicht mehr wegzudenken. Sie begegnen uns überall, ob als Wegwerfprodukt wie Verpackungsfolien und Plastiktüten oder als langlebiges Bauteil in der Automobilindustrie, im Baubereich oder bei Sportgeräten und Spielzeug.

Kunststoffe werden heutzutage für die jeweilige Anwendung maßgeschneidert, je nachdem, welche Eigenschaften grade gewünscht sind. So lassen sich Eigenschaften wie Härte, Formbarkeit, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur-, Licht- und Wärmeformbeständigkeit ebenso wie die chemische und physikalische Beständigkeit an die gewünschte Funktion anpassen.

Diese Vielfalt lässt sich durch die Wahl der Grundbausteine (Makromoleküle), des Herstellungsverfahrens und die genau kontrollierte Zugabe von Additiven in weiten Grenzen variieren. Die jeweiligen Makromoleküle sind Polymere aus sich regelmäßig wiederholenden molekularen Einheiten. Die Art der Vernetzung und das Beifügen von Zusätzen bestimmen die endgültigen Eigenschaften des Materials.

Im lJahr 2016 lag die weltweite Produktion von Kunststoffen für Bulkmaterialien und Folien bei über 300 Mio. Tonnen (Quelle: BMBF), davon wurde fast ein Drittel in China produziert, Europa und Nord Amerika folgen mit jeweils knapp unter 20 Prozent.

Präzise Dosierung von Additiven zur Steigerung der operativen Effizienz und Vermeidung von Fehlchargen

Typische Additive in der Kunststoffindustrie sind Antistatika, Farbstoffe, Flammschutzmittel, Füllstoffe, Gleitmittel, Stabilisatoren und Weichmacher. Viele dieser Additive sind flüssig und müssen hoch genau dosiert werden, da schon geringe Abweichungen zu unerwünschten Veränderungen der Produkteigenschaften führen. Eine hochgenaue Dosierung ist daher notwendig um kostenintensive Fehlchargen zu vermeiden und Produkte in gleichbleibend hoher Qualität zu erhalten.

Häufig werden Additive über Nadelventile zugeführt, das ist zwar kostengünstig, führt aber immer wieder zu Fehlern bei Schwankungen im Prozess (z.B. Druck und Temperatur). Hinzu kommt, dass insbesondere der Gebrauch von Weichmachern zunehmend kritisch betrachtet wird, da einige dieser Substanzen vom Menschen direkt aufgenommen werden oder sich in der Nahrungskette anreichern. Weniger bedenkliche Weichmacher wie z.B. DINCH sind deutlich teurer als die normalerweise verwendeten Phtalate.

Grade hier ist eine hochgenaue Dosierung extrem wichtig, damit die Produkteigenschaften bewahrt werden, es aber nicht zu erheblichen Mehrkosten durch Überdosierung kommt.

Mit unserer bewährten CORI-FILL™-Dosier-Technologie bietet Bronkhorst ein leicht zu handhabendes Setup, um die geforderte Genauigkeit zu gewährleisten. Durch die Kombination eines mini CORI-FLOW mit einer Pumpe oder einem geeigneten Ventil können Flüssigkeiten mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit kontinuierlich oder als Batch in den Reaktor dosiert werden.

mini CORI-FLOW mit Pumpe

5 Gründe, warum die Additiv-Dosierung mit Coriolis-Technologie die Produkteffizient in der Kunststoffherstellung steigert:

  • Medienunabhängige Messung und Regelung – Beim Wechsel eines Fluides ist keine Re-Kalibrierung nötig
  • Gase und Flüssigkeiten können mit dem selben Sensor gemessen werden
  • Messung/Regelung von wechselnden oder undefinierten Gemischen
  • Multi-Parameter-Sensor
  • Die CORI-FILL™ Technologie verfügt über eine integrierte Batch –Counter-Funktion und ermöglicht die Ansteuerung einer Pumpe oder eines Shut-off-Ventils

Das CORI-FILL-Prinzip im Video:

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Wouter Sparreboom
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In diesem Blog möchte ich über die Entwicklung eines MEMS-basierten Coriolis-Instrumentes berichten, dem derzeit kleinsten Massendurchflussmesser der Welt. MEMS ist die Abkürzung für Micro Electro Mechanical System. Dieses einzigartige Coriolis-Gerät ist ab sofort für Feldversuche verfügbar.

MEMS (Micro Electro Mechanical System) Technologie

Die MEMS-Technologie ähnelt der Halbleitertechnologie, wird aber bei Sensoren und mechanischen Miniaturbauteilen anstelle von elektronischen Chips eingesetzt. Bekannte Anwendungen der MEMS-Technologie sind Airbagsensoren, Tintenstrahlköpfe, Drucksensoren, Mikrophone, Kompasse, Beschleunigungssensoren, Gyroskope und Zeitbasis-Oszillatoren. Beispielsweise enthält ein Smartphone eine Vielzahl von MEMS-Komponenten. Thermische Strömungssensoren sind zum Beispiel in Klimaanlagen weit verbreitet.

Bild 1: Waferplatten

Bild 1: Waferplatten

MEMS-Chips werden aus Wafern hergestellt. Wafer sind extrem flache, kreisförmige Scheiben aus Silizium oder Glas. Ein typischer Wafer hat eine Dicke von 0,5 mm und einen Durchmesser von 6 Zoll. In der MEMS-Technologie werden nun funktionale Schichten auf den Waver aufgebracht und diese dann partiell entfernt, so dasseine Bauteil-Struktur auf der Oberfläche des Wafers entsteht. Die aufgetragenen Schichten können aus sehr hochwertigen und robusten Materialien bestehen. Siliziumnitrid ist ein Beispiel für ein solches Material, das durch LPCVD-Verfahren (Niederdruck-Chemische Gasphasenabscheidung) bei 800°C aufgebracht wird. Mit Hilfe der Fotolithographie werden die zu entfernenden Bereiche definiert. Bei der Photolithographie wird eine Schicht aus Photolack auf der Oberfläche des Wafers abgeschieden. Der Fotolack wird chemisch verändert, indem Licht auf seine Oberfläche fällt und selektiv in einer Entwicklungslösung entfernt.

Die Vorteile eines Coriolis-Sensors

Die meisten MEMS-Durchflusssensoren basieren auf einem thermischen Messprinzip. Es hat sich gezeigt, dass solche Sensoren in der Lage sind, den Flüssigkeitsstrom bis auf wenige Nanoliter pro Minute zu messen. Der Vorteil dieser Sensoren ist, dass sie schnell und sehr stabil sind. Ein Nachteil ist allerdings, dass sie für jede spezifische Flüssigkeit kalibriert werden müssen. Ein für Wasser kalibrierter Sensor ist also nicht für andere Fluide einsetzbar. Ein Coriolis-Durchflusssensor, d.h. Durchflusssensoren mit einem schwingenden Rohr, in dem ein Massenstrom Corioliskräften ausgesetzt ist, haben dieses Problem nicht. Die Coriolis-Kräfte sind direkt proportional zum Massenstrom und unabhängig von Temperatur, Druck, Strömungsprofil und Fluideigenschaften. Coriolis-Durchflusssensoren messen den realen wahren Massendurchfluss.

Bild2: MEMS-Coriolis-Sensor

Bild 2: MEMS-Coriolissensor

Coriolis-Durchflussmesser werden meist zur Messung größerer und sehr großer Durchflussmengen (>1 Kilogramm pro Stunde) eingesetzt, da die relativ schwachen Coriolis-Kräfte bei kleinen Durchflüssen entsprechend schwerer zu erfassen sind. Um eine ausreichende Empfindlichkeit für die Messung von extrem niedrigen Durchflüssen unter 2 Gramm pro Stunde zu erreichen, müssen die Sensorgröße und die Rohrwandstärke auf ein Minimum reduziert werden. Dies ist bei der konventionellen Bearbeitung von Edelstahl nicht möglich.

Hier kommt die MEMS-Technologie ins Spiel. "Surface Channel Technology", ein Verfahren, das wir in enger Zusammenarbeit mit der Universität Twente entwickelt haben, ermöglicht die Herstellung von Rohren mit 1 Mikrometer dünnen Siliziumnitrid-Wänden. Durch die Wahl des Materials sind diese Rohre auch bei dieser extrem dünnen Wandstärke mechanisch stabil.

Das Arbeitsprinzip eines MEMS-basierten Coriolis-Massendurchflusssensors

In Bild 3 wird das Funktionsprinzip des MEMS-basierten Coriolis-Sensors erläutert. Der Sensor, der in das Demo-Modell eingebaut ist, basiert auf dieser Technologie. Das Instrument kann Gas- und Flüssigkeitsdurchsätze von 0,01 bis 2 Gramm pro Stunde messen und regeln.

Bild 3 Coriolis Messprinzip

Bild 3: Der Coriolissensor: Das Sensorrohr wird über Lorenzkräfte in Resonanz gebracht. Die Corioliskraft Fc ist das ERgebnis des Massenflusses Φm durch das Röhrchen.

Ein weiterer Vorteil der MEMS-Technologie ist, dass die Coriolis-Röhre im Inneren des Instruments so klein dimensioniert ist, dass die Resonanzfrequenz der Röhre im kHz-Bereich liegt. Dies führt zu einer geringeren Anfälligkeit für externe Vibrationen als bei herkömmlichen Coriolis-Instrumenten aus Edelstahl.

Demonstrationsmodelle Mikro-Coriolis-Technologie für Feldversuche Zurzeit bieten wir Demonstrationsmodelle der Mikro-Coriolis-Sensorik an. Die Testgeräte sind mit einer On-Board-Kommunikationsschnittstelle ausgestattet, die eine Integration in jede verfügbare Anwendung ermöglicht. Dieses Demonstrationsmodell heißt BL100 und ist mit und ohne Ventil für die Durchflussregelung erhältlich. Wir sehen Anwendungen für den BL100 in der Mikrofluidik, wie z.B. im Life-Science-Bereich, Lab on a Chip, medizinische Dosierung, chemische Mikroreaktoren, Katalysatortests und Reaktantendosierung, und Pumpenkalibrierung. Natürlich sind wir auch sehr neugierig auf Ihre Anwendungen.

Sie interessieren sich für ein Testgerät für Ihre Anwendung? Für weiter Informationen kontaktieren Sie uns bitte unter [email protected] um weitere Informationen oder eine Demonstrationseinheit dieses technologischen Durchbruchs in der Coriolis-Massendurchflussmessung und -Regelung zu erhalten.

Bild4: BL100 Demogerät

Bild 4: BL100;Testgerät MEMS-Coriolistechnologie für Feldversuche

Sneak preview next MEMS blog: Surface channel technology

Die “Surface Channel Technology”, die für die zur Herstellung des Micro-Coriolis-Sensorchips verwendet wird, erlaubt auch andere Sensortypen. Beispiele sind: Drucksensoren, Dichtesensoren, Viskositätssensoren und thermische Massendurchflusssensoren. Informieren Sie sich über aktuelle Neuigkeiten zum Thema MEMS-Technologie in unseren Blogs! Lesen Sie mehr über den Einsatz der MEMS-Technologie in Gaschromatographiegeräten in unserem November-Blog von Dion Oudejans.

Samuel Neeser
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Neue Energiequellen zu finden ist ein umstrittenes Thema in der heutigen Gesellschaft. In meiner Heimat, der Schweiz, liebe ich die Landschaft, die wir mit wunderschönen Bergen und Tälern überall bewundern können. Wäre es nicht toll, wenn wir diese Berge so nutzen könnten, dass sie uns helfen unsere eigene saubere Energie zu erzeugen?

Das Schweizer Grimsel Felslaboratorium (NAGRA, ETH Zürich) untersucht die Möglichkeiten der Nutzung der Erdwärme als Energiequelle Geothermie.

Mit Geothermie Ihr Kraftwerk aufwärmen?

Die Stromproduktion in der Schweiz lässt sich heute in 3 Hauptquellen unterteilen:

  • Wasserkraftwerke
  • Kernkraftwerke
  • Konventionelle Wärmekraftwerke und sonstige Anlagen

Etwa 30% der Stromproduktion stammt aus Kernkraftwerken. Wäre es nicht wunderbar, wenn man noch mehr in eine sauberere Energie umwandeln könnte? Die Geothermie scheint hier ein guter Ersatz für einen Teil der heute genutzten Kernenergie zu sein. Die Idee selbst ist ganz einfach: Kaltwasser in die Erdkruste pumpen, durch Erdwärme erwärmen lassen und das Warmwasser zur Wärmegewinnung aufpumpen, zum Beispiel in einem Kraftwerk.

Es gibt jedoch einen Haken. In einer Tiefe von 4 bis 5 Kilometern, wenn das injizierte Wasser auf 200 °C erhitzt wird, dehnt es sich im porösen Gestein aus. Die Durchlässigkeit des Gesteins ist gering und muss durch Hochdruckinjektionen verbessert werden. Dieser Druckanstieg kann zu seismischen Ereignissen führen.

Im Felslabor Grimsel wird untersucht, unter welchen Bedingungen solche induzierten Erdbeben auftreten und wie das Ausmaß solcher Erdbeben reduziert werden kann, um an der Erdoberfläche nicht spürbar zu werden.

Grimsel test site Grimsel Felslabor

Warum Massendurchflussregler?

Bronkhorst-Massendurchflussregler werden in ihren Experimenten zur Simulation des geothermischen Energiegewinnungsprozesses durch kontrollierte Zuführung von Wasser in die unterirdischen Gesteine eingesetzt.

Massendurchflussregler sind erforderlich, um die gewünschte Wassermenge mit dem richtigen Druck exakt in das Gestein einzuspritzen. Um zu untersuchen, welche Wasserdurchflussmenge eine bestimmte Aktivität im Gestein hervorruft, sollten die Geräte in der Lage sein, einen großen Bereich von Wasserdurchflussmengen abzudecken.

Eine Reihe von hydraulischen Tests wie:

  • Pulseinspritzung
  • konstante Rate
  • konstanter Druck
  • zyklische Wasserinjektion

werden durchgeführt, um die hydraulischen Eigenschaften des Gebirges zu bestimmen und seinen Einfluss (d. h. das Druckverhalten) in Bohrlöchern in unmittelbarer Nähe des Injektionspunktes zu überwachen. Da Gesteine mit geringer Permeabilität Teil der Untersuchung sind, müssen sehr geringe Wassermengen bei sehr geringen Mengen über sehr lange Zeiträume eingespritzt werden.

Welche Massendurchflussregler wurden verwendet?

Die Bronkhorst-Lösung besteht aus drei verschiedenen Coriolis-Massendurchflussreglern, die auf einem Flowboard montiert sind, einschließlich Kontroll- und Überwachungseinrichtungen. Die Massendurchflussregler (MFC' s) wurden zur Steuerung von Reinstwasser eingesetzt.

  • MFC für 2 bis 100 g/h (mini CORI-FLOW M12)
  • MFC für 20 bis 1000 g/h (mini CORI-FLOW M13)
  • MFC für 0,8 bis 40 kg/h (mini CORI-FLOW M15

Um den Einfluss der geringen Durchflussmenge zu untersuchen, müssen viele verschiedene Durchflussmengen des Reinwassers als Eingangsparameter herangezogen werden, wobei nur eine geringe Anzahl von Geräten zur Verfügung steht.

Mit dem verwendeten Flowboard kann jedes der drei Geräte für den jeweiligen Durchfluss ausgewählt werden. Coriolis-Geräte werden hier wegen ihrer hohen Genauigkeit und weil sie in der Lage sind, unabhängig von Prozessbedingungen wie Umgebungstemperatur und -druck, direkt eine bestimmte Masse an Wasser zu liefern.

Darüber hinaus können Wassereigenschaften wie Temperatur und Dichte in Echtzeit abgelesen werden. Die maximale Wassertemperatur des Grimseler Felslabors, das sich in einer Tiefe von 400 bis 500 Metern befindet, beträgt 40°C (nur während der thermischen Tests).

Dieser Aufbau ist eine robuste, zuverlässige, flexible, kompakte und einfach zu bedienende Art und Weise, die Wasserversorgung zu steuern. Zur Verfolgung ihrer Experimente nutzen die Forscher der ETH Zürich Bronkhorst-Software, darunter FlowPlot, um das gesamte Experiment zu entwerfen.

Grimsel test site Grimsel Felslabor

Darüber hinaus haben sie mit TeamViewer die Möglichkeit, das Setup bei Grimsel von einem entfernten Standort aus zu steuern, anzusehen und zu überwachen, so dass sie nicht die ganze Zeit vor Ort sein müssen.

⦁ Laden Sie unseren Applikationsbericht herunter Reducing earthquakes when exploiting geothermal energy

⦁ Erfahren Sie mehr über die verwendeten Instrumente: mini CORI-FLOW mass flow controllers

Ron Tietge
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Der Einsatz von Massendurchflussreglern zur Pumpensteuerung öffnet neue Wege für die hochgenaue Dosierung von Farben bei der Herstellung von Haushaltschemikalien wie Waschmitteln und Reinigungschemikalien

Dosierung unverdünnter Farbstoffe mittels Pumpenregelung

Weltweit setzen die führenden Hersteller von Haushaltschemikalien flüssige Farbstoffe ein, um ihre Produkte mit Farbe zu versehen. Dazu gehören Waschmittel, Weichspüler und alle anderen Arten von Reinigungsprodukten, sowohl für den Haushalt als auch für die persönliche Hygiene. Diese Farbstoffe sind hochkonzentriert, häufig wird nur eine sehr geringe Menge benötigt, um dem Endprodukt die richtige Farbe zu verleihen.

Die beiden wichtigsten Anforderungen sind hier:

  • Reproduzierbarkeit; eine immer gleichbleibende Farbe des fertigen Produktes ist von höchster Wichtigkeit, jede Flasche muss exakt die gleiche Farbe haben. Folglich muss die Farbdosierung sehr gleichmäßig sein und zwar immer.
  • Genauigkeit; Farbstoffe sind keine kostengünstigen Materialien, daher ist eine hochgenaue Dosierung dringend erforderlich.

Wie dosiert man am besten flüssige Farbstoffe?

Die erste Lösung zur Dosierung von Flüssigkeiten ist eine Pumpe, um exakt die richtige Menge Farbstoff in ein Produkt zu bekommen. Allerdings ist dies nicht sonderlich exakt, zumindest nicht bei dieser Anwendung. Kombiniert man nun die Pumpe mit einem Coriolis Massendurchflussregler, so ist der Anwender in der Lage, die Pumpe zu kontrollieren und ermöglicht so eine hochgenaue Dosierung des Farbstoffes.

mini Cori-Flow mit Pumpe

Wie funktioniert die Pumpenregelung?

Der von einer Pumpe generierte Durchfluss ist ein Volumenfluss mit all den Charakteristiken, die ein Volumenfluss mit sich bringt. Die Genauigkeit ist stark abhängig von den Fluideigenschaften, der Durchfluss ist also abhängig von der Temperatur und dem Druck. Darüber hinaus können die meisten Pumpen keinen schwankenden Gegendruck bewältigen, da dies Schlupf, Instabilitäten und hohe Abweichungen der Durchflussrate verursacht.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Genauigkeit ist die Messung des Durchflusses (Fördermenge) der Pumpe mit einem Coriolis-Massendurchflussmesser, da diese Instrumente einen realen Massenstrom (z.B. in kg/h, g/h etc.) messen. Der Ausgang des Messgerätes ist oft mit einem PID-Regler verbunden, der wiederum die Frequenz der Rotation (RPM) der Pumpe korrigiert.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist allerdings, dass die Fördermenge einer Pumpe nicht stabil ist, was eine Filterung des Coriolis-Ausgangssignals erforderlich macht. Dies verursacht ein langsames Ausgangssignal. Da dieses Signal auch als Steuersignal verwendet wird, ist das Ergebnis eine langsame Antwort und eine langsame Steuerung.

Bronkhorst setzt Coriolis-Massendurchflussregler zur Pumpensteuerung ein

Um solche Effekte zu vermeiden, setzt Bronkhorst einen Coriolis-Massendurchflussmesser mit integrierter PID-Regelung ein, ein separates elektronisches Signal regelt die Drehzahl der Pumpe. Da dieses Steuersignal im Gegensatz zum Ausgangssignal nicht durch den Filter gestört wird, kann die Kombination von Durchflussmesser und Pumpe eine unübertroffene Regelgeschwindigkeit und Stabilität erreichen. Der Durchfluss wird sofort korrigiert, wenn eine Änderung des Gegendrucks vorliegt, indem die Pumpe direkt schneller oder langsamer läuft und die erforderliche Genauigkeit beibehalten wird.

Diese Methode der Durchflussmessung ist unabhängig von den Fluideigenschaften und daher besteht keine Notwendigkeit für eine Nachkalibrierung oder die Bearbeitung von Umwandlungsfaktoren im Falle eines Fluidwechsels.

Pumpenregelung für niedrige Durchflüsse

In unserem Beispiel für die Dosierung von flüssigen Farbstoffen ist Coriolis-Massendurchflussregler für (ultra-)kleine Durchflüsse für die Dosierung unverdünnter Farbstoffe von Vorteil. Es ist dann unnötig, den Farbstoff mit Wasser zu mischen, um einen ausreichend hohen Durchfluss zu erzeugen. Nicht nur ist unverdünnter Farbstoff viel konzentrierter und damit höher in der Qualität als Mischungen mit Wasser, sondern auch Einsparungen beim Wasserverbrauch und Algenwachstum im Gerät können vermieden werden.