Ultraschallsensoren erkennen und zählen Objekte unabhängig von deren Farbe und Transparenz. Dazu senden sie zyklisch kurze Schallimpulse aus und messen die Zeit bis zum Eintreffen des Echosignals – wie eine Fledermaus. Daraus lässt sich die Entfernung zum Objekt oder die Füllhöhe eines Gefäßes berechnen. Microsonic in Dortmund hat sich einen Namen in diesem Bereich gemacht. Ultraschallsensoren des Unternehmens messen in der Druckindustrie den Füllstand von Farben sowie Lacken oder den Wickeldurchmesser einer Papierrolle. Und auch in der Lebensmittelindustrie kommen sie zum Einsatz. In der Produktzone sind Standardsensoren allerdings nur noch bedingt geeignet, weil sie den wachsenden hygienischen Anforderungen nicht mehr genügen. Diese Lücke schließen die pms-Ultraschallsensoren von Microsonic, die nach den EHEDG-Richtlinien und aus FDA-geprüften Materialen konstruiert sind. Mit vier verschiedenen Tastweiten decken sie einen Messbereich von 20 mm bis 1,3 m ab und sind mit einem Push-Pull-Schaltausgang sowie IO-Link in der Version 1.1 oder mit einem Analogausgang 0-10 V beziehungsweise 4-20 mA verfügbar.
Eine hygienegerechte Konstruktion reicht nicht
Die Form des Gehäuses aus 1.4404 Edelstahl bietet keinen Halt für Reinigungs- oder Desinfektionsmittel, da keine der Flächen des pms horizontal ausgerichtet ist, egal in welcher Einbaulage. Für Füllstandsmessungen in Gefäßen, bei dem der Sensor senkrecht nach unten misst, ist die Gehäuserückseite zudem um ≥3° abgeschrägt, sodass auch in dieser Einbaulage Reinigungsflüssigkeit abtropft. Die Oberfläche des Sensorgehäuses ist dabei glatt und hat keine Fugen oder Kanten, in denen sich Lebensmittelrückstände oder Bakterien festsetzen könnten – der Edelstahl hat eine Rautiefe von Ra 0,8 µm. Der Ultraschallwandler selbst ist durch eine PTFE-Folie geschützt, die aggressive Reinigungs- und Desinfektionsmittel abweist. Der pms verfügt dadurch über eine eine hohe Beständigkeit und ist Ecolab-zertifiziert.
Eine hygienegerechte Konstruktion allein reicht allerdings nicht. Die Richtlinien der European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) erfordern auch eine hygienegerechte Montage des Sensors. Auf der Suche nach einer Lösung wurde der Sensorhersteller bei Lapp fündig. Melanie Harke, Leiterin Marketing bei Microsonic, erinnert sich: „Wir haben zur Sensormontage einige Kabelverschraubungen ausprobiert, aber erst die Skintop Hygienic von Lapp hat unsere Anforderungen erfüllt.“ Wichtig war und ist dabei die Verdrehfestigkeit. Der Sensor muss nach seiner Montage so fest fixiert sein, dass er sich bei Wartungsarbeiten oder Reinigungsvorgängen in seiner Befestigung, der Kabelverschraubung, nicht verdreht, denn das würde die Messwerte verfälschen.
Komplexe Innenkonstruktion
Die Skintop-Kabelverschraubung schließt aufgrund ihrer speziellen Konstruktion, der Geometrie der Einzelteile und der Materialwahl ein Verdrehen aus. Das Elastomer der Dichtung muss sich dafür vollständig und fest um das Kabel beziehungsweise im Fall von Microsonic um den 12 mm starken Sensorschaft legen, um das Herausziehen und Verdrehen zu verhindern. Dazu ist die Elastomer-Dichtung zum Kabel länger, wodurch beim Zudrehen der Mutter zusätzlich Volumen entlang der Innenseite der Hutmutter verdrängt wird. Dies erhöht die Haltekraft, verhindert das Verdrehen und schließt Toträume zwischen Elastomer-Dichtring und Edelstahlrohr oder Kabel. Zudem verbirgt sich – Skintop typisch – unter der Hutmutter ein Kunststoffkorb mit biegsamen Lamellen. Diese werden beim Zuschrauben durch die innen abgeschrägte Hutmutter nach unten und innen auf den Dichtring gedrückt. Dies sorgt für eine zusätzliche gezielte Materialverdrängung. Im Edelstahlsockel befinden sich darüber hinaus kleine Vertiefungen, in die entsprechende Zapfen des Lamellenkorbs greifen, sodass sich auch der Korb nicht verdrehen kann.
Die Dichtungen der Kabelverschraubung sorgen außerdem für das geschützte Abführen der elektrischen Anschlussleitung und verhindern das Eindringen von Flüssigkeiten. Dadurch ist die Skintop Hygienic nicht nur nach IP69 dicht gegen Wasser und Partikel, sie besteht auch die Anforderungen nach IP68. Hier werden Kabel und Verschraubung in Wasser untergetaucht und unter 10 bar Druck gesetzt, was einer Wassertiefe von 100 Metern entspricht.
Steigendes Interesse
Neben der Dichtung im Inneren besitzt die Skintop Hygienic zwei weitere Dichtungen: Die Dichtung zum Gehäuse hin ist nach den Prinzipien des Hygienic Design als Flachdichtung ausgeführt und nicht wie üblich als O-Ring, der auf oder in einer Fase des Gehäuses sitzt, da sich dort Lebensmittelreste festsetzen könnten, die auch ein Hochdruckreiniger nicht wieder entfernen kann. Auch sonst finden Schmutz und Keime keinen Halt auf der Kabelverschraubung, da die Gleitdichtung unter der Hutmutter zuverlässig potenzielle Leerräume verschließt. Darüber hinaus bietet die Verschraubung statt Sechskanten an Stutzen und Hutmutter lediglich zwei abgeflachte Seiten, an denen der Schlüssel bei der Montage angesetzt werden kann, sodass möglichst wenige Ecken und Kanten entstehen.
„Wir beobachten ein steigendes Interesse an der Skintop Hygienic und weiteren Lapp Produkten für die Lebensmittelproduktion, etwa den Leitungen der Serie Ölflex Robust“, erklärt Erik Büchner, Produktmanager bei Lapp. Die Skintop Hygienic SC beispielsweise enthält zudem eine Feder aus Kupfer-Beryllium als Barriere gegen elektromagnetische Felder. Damit ist sie die erste EMV-sichere Kabelverschraubung nach den Vorgaben des Hygienic Design bei Lapp. ik
Weitere Informationen zu Lösungen von Lapp für die Lebensmittel- und Getränketechnik:
„Erst die Skintop Hygienic von Lapp hat unsere Anforderungen erfüllt.“
