Instrumentierte Strömungsfolger mit erweiterter Positionsdetektion und Auftriebseinheit


Instrumentierte Strömungsfolger mit erweiterter Positionsdetektion und Auftriebseinheit

S. Reinecke; Hampel, U.

Zur Untersuchung der ablaufenden Prozesse in großen Behältern, wie z. B. Biogasfermentern, Bioreaktoren und Belebtschlammbecken, wurde am HZDR das Konzept instrumentierter, strömungsfolgender Sensorpartikel entwickelt [1]. Die Sensorpartikel werden als auftriebsneutrale Strömungsfolger eingesetzt und erfassen dabei kontinuierlich Prozessparameter. Diese Daten werden nach der Rückgewinnung der Sensorpartikel aus dem Prozess einem computergestützten Analysesystem zur Verfügung gestellt. Die erweiterten Sensorpartikel bestehen aus robusten Kapseln, welche mit einer integrierten Messelektronik und einer mechanischen Auftriebseinheit ausgestattet sind (siehe Abb. 1). Das Systemkonzept berücksichtigt derzeit miniaturisierte Sensoren für die Umgebungstemperatur, die Eintauchtiefe als Funktion des hydrostatischen Drucks, die Beschleunigung, die Drehrate und das Magnetfeld. Das Konzept ist zudem offen für die Einbindung ergänzender miniaturisierter Messfühler, wie z. B. für pH-Wert und Gelöst-Sauerstoff. Die Auftriebseinheit erlaubt eine automatisierte Tarierung der Sensorpartikel im ruhenden Prozessmedium, wodurch ein aufwändiges manuelles Justieren der Partikelmasse entfällt. Zudem ist mit der Auftriebseinheit eine erleichterte Rückgewinnung der Sensorpartikel von der Flüssigkeitsoberfläche nach Beendigung der Messung möglich.
Im Beitrag werden das erweiterte Konzept zur Positionsdetektion der Strömungsfolger und erste Testergebnisse vorgestellt. Es werden zum einen die Signale der Beschleunigung, der Drehrate und der magnetischen Flussdichte zur Rekonstruktion von Positionsveränderungen genutzt. Weiterhin ist die Detektion von externen Positionsmarkern, wie z. B. dem Signal einer Tauschspule, möglich. Beide Varianten wurden in praxisrelevanten Szenarien getestet. Zudem wird sowohl die Dimensionierung und der Aufbau der integrierten Auftriebseinheit als auch der Test unter realen Strömungsbedingungen vorgestellt.

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    12. Dresdner Sensor-Symposium, 07.-09.12.2015, Dresden, Deutschland, 978-3-9813484-9-1
    DOI: 10.5162/12dss2015/P8.2
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    12. Dresdner Sensor-Symposium, 07.-09.12.2015, Dresden, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-22184
Publ.-Id: 22184