
Entwicklung eines kontinuierlichen Ultraschallsensors zur Überwachung des Füllstandes bei vorhandenen Trennschichten
Die Füllstandmessung von Flüssigkeiten ist in vielen Industriezweigen von zentraler Bedeutung für die Überwachung und Steuerung von Prozessen. Insbesondere in der chemischen Industrie, der Öl- und Gasindustrie, der Lebensmittel- und Getränkeherstellung, der Pharmazie, der Wasseraufbereitung und anderen Bereichen ist sie unverzichtbar. Bei der Lagerung oder Trennung von Medien mit unterschiedlicher Zusammensetzung wirkt sich jedoch die Bildung von Trenn- oder Grenzschichten negativ auf den Prozess aus. In Kläranlagen, Tankstellen oder Waschanlagen kommen bspw. Abscheider für Leichtflüssigkeiten, organische Fette und Öle, Stärkeabscheider, Schlammfänge und Sedimentationseinrichtungen sowie Probenahmeschächte und -einrichtungen zum Einsatz, die eine Sensorik zur Erfassung dieser Schichten erfordern. Bei der Pumpensteuerung von Waschanlagen muss z.B. in Abhängigkeit vom Flüssigkeitszustand, dem Pegelstand und den Schichtdicken der drei Phasen (Schlamm am Boden, Wasser über dem Schlamm und Öl/Leichtflüssigkeiten an der Oberfläche) bei Überschreiten der Grenzwerte pro Schicht ein Signal gegeben und unterschiedliche Steuerungsmaßnahmen eingeleitet werden. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, nicht nur den Gesamtfüllstand zu bestimmen, sondern auch die Füllstände der Trennschichten genau zu messen. Nur so kann eine strikte Trennung der verschiedenen Flüssigkeiten gewährleistet werden. Die Trennschichtmessung hilft folglich, Verunreinigungen zu vermeiden, eine hohe Produktqualität zu gewährleisten und Umweltbelastungen zu reduzieren. Präzise Füllstands- und Trennschichtmessungen verhindern zudem eine Über- oder Unterfüllung von Behältern in Industrieanlagen, was den Material- und Ressourceneinsatz optimiert und Betriebskosten senkt. Das Risiko von Anlagenschäden und der Freisetzung potenziell toxischer Medien in die Umwelt wird reduziert und somit Umwelt- und Gesundheitsschäden vorgebeugt. Vor allem in der Verfahrenstechnik, in der vermehrt mit natürlichen Rohstoffen gearbeitet wird (z.B. für Biopolymerherstellung), wird die Lagerung und Verarbeitung diese heterogenen Materialien und damit zusammenhängend deren sensorische Erfassung z.B. über Grenzschichtsensoren eine zunehmend wichtige Rolle spielen.
Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Füllstands- und Trennschichtmessung auf Basis von sog. Geführten Akustischen Wellen (GAW). Das neuartige Ultraschallverfahren soll für eine präzise und kontinuierliche Füllstands- und Trennschichtmessung ein physikalisches Messprinzip auf einem Sensor vereinen. Der Sensor soll im Vergleich zu bisherigen kommerziellen Produkten auch in stark korrosiven 2 Medien funktionierten. Das Verfahren soll eine bessere Rückführung von Medien in den Prozess und eine verbesserte Abtrennung und ein besseres Recycling von Flüssigkeiten und Chemikalien im Vergleich zu bestehenden Messmethoden erlauben. Dadurch wird insgesamt eine effizientere, umwelt- und ressourcenschonendere Prozesssteuerung erreicht, was insbesondere bei Einbindung in digitalisierte Regel- und Steuerungsprozesse eine Optimierung industrieller Verfahren ermöglicht.
Projektdauer: 01.01.2025 – 31.12.2026
Projektpartner: ZILA GmbH
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt




