Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Speciální využití ultrazvukových snímačů

číslo 12/2006

Speciální využití ultrazvukových snímačů

Firma Sonotec, s. r. o., se specializuje na vývoj a výrobu ultrazvukových snímačů. Tento článek popisuje dva zajímavé příklady využití těchto snímačů při detekci kapalin.

Obr. 1.

Detekce kapalin v potrubí malých průměrů

Je-li třeba detekovat kapalinu v potrubí malého průměru, např. pro ochranu čerpadla proti chodu na sucho, vyvstává několik zásadních problémů. Použití klasických kontaktních snímačů, např. vibračních, není možné vzhledem k zástavné hloubce těchto snímačů a rozměrům potrubí. Rovněž zásahy do potrubí jsou problematické, obzvláště v již existujících provozech. Detekce bezkontaktními kapacitními snímači také není ideální pro jejich náchylnost reagovat na změnu druhu kapaliny, vznik nánosů v potrubí atd. Logickým požadavkem většiny zákazníků je též snaha minimalizovat zásahy do vlastního potrubí. V extrémních případech (chemie, farmacie apod.) je zásah do potrubí dokonce víceméně zakázán. Zmíněné požadavky a skutečnosti přímo vybízejí k použití ultrazvukových snímačů, detekujících kapalinu skrz stěnu potrubí. Tyto snímače pracují na vcelku jednoduchém a jednoznačném principu: je-li potrubí ze zvukově vodivého materiálu (kov, sklo, plast) a je vyplněno zvukově vodivou látkou (kapalinou), ultrazvuk se od vysílače šíří stěnou potrubí a dále kapalinou uvnitř potrubí. Odráží se od protější stěny potrubí a stejnou cestou se vrací zpět k přijímači. Vlastnosti kapaliny a rozměry potrubí určují dobu, za kterou se odražený ultrazvukový signál vrátí. Jestliže ale v potrubí kapalina není, signál se zatlumí již v jeho stěně, v určeném časovém okně nepřijde očekávané echo a vyhodnocovací elektronika přepne výstupní obvod.

Obr. 2.

Obr. 1. Detekce kapaliny v potrubí malého průměru
Obr. 2. Detekce bublin v hadičce
Obr. 3. Zákaznické provedení snímače pro detekci bublin

Ultrazvukové snímače jsou odolné proti změně typu kapaliny (silně agresivní látky, vysoká viskozita apod.) a případnému vzniku nánosů. Jejich velkou výhodou je detekce na bezkontaktním principu a jednoduchost montáže, speciálně při instalaci na již existující potrubí v provozu, kdy vše může probíhat bez přerušení výroby: snímač se jednoduše přichytí v požadovaném místě z vnější strany na potrubí (obr. 1), nakalibruje se na daný průměr potrubí a uvede se do provozu.

Snímače se vyrábějí pro potrubí od průměru 10 mm, existuje i varianta pro instalaci do prostředí s nebezpečím výbuchu.

Detekce bublin v pružné hadičce

U dialyzačních jednotek a infuzních pump ve zdravotnictví je prioritním požadavkem zabránit čerpání kapaliny obsahující bubliny. Snímače detekující bubliny ale mohou být s úspěchem využity i v průmyslu (detekce bublin v nanášené lepicí pastě, detekce bublin v kapalině vstupující do analytického přístroje apod.). Obr. 3. Princip je stejný jako v předešlém případě: bublina procházející hadičkou přeruší zvukově vodivou cestu ultrazvukového paprsku, který je v tomto případě vysílán vysílačem a přijímán samostatným přijímačem, umístěným naproti vysílači na protější straně U-profilu těla snímače.

Instalace je velmi jednoduchá: pružná hadička se pouze vmáčkne do připraveného profilu těla snímače a tím je sestava připravena k provozu (obr. 2). Snímače se vyrábějí pro průměr hadičky 4 až 6 mm, ale není problém je upravit podle požadavků uživatele. Snímač spolehlivě detekuje bubliny velmi malých průměrů. Vzhledem k velkým požadavkům na spolehlivost ve zdravotnictví má snímač rovněž propracovanou autodiagnostiku.

Závěr

Dnešní ultrazvukové snímače nejsou používány pouze pro měření polohy hladiny kapalin v nádržích, jak to jistě zná většina čtenářů, ale uvedené příklady použití ukazují na další „netušené“ možnosti ultrazvukové techniky v různých oblastech detekce a měření.

Ing. Martin Dostalík,
Sonotec s. r. o.

Sonotec s. r. o.
Absolonova 49
624 00 Brno
tel./fax: 541 233 211
mobil: 737 867 994
e-mail: sonotec@sonotec.cz
http://www.sonotec.cz