多功能应用

配备氧化锆烧结陶瓷测量管的电磁流量计有材料性能组合,包括表面硬度和质量、机械稳定性、耐腐蚀以及对温度变化不敏感。对于操作者来说,有很多好处,包括长期的稳定性、抗真空以及抗扩散性。因为这种多功能性与高精度的结合,这些流量计常常被用于所有工业领域:例如造纸行业、医药、食品和饮料行业、矿业、建筑行业和化工业。
OPTIFLUX流量计配备有陶瓷测量管,并且可以选择夹持型或法兰型,所以电磁流量计的选择就变得非常灵活。

电容式信号接收

OPTIFLUX 7300的陶瓷测量管使用非接触式电容信号采集器来替代传统的电极直接接触测量液的测量方法。电极被设计成大尺寸的电容板,装在陶瓷衬里后面。
即使是金属电极上产生了非导电层,有了电容式信号接收,依然可以获取清晰的信号,例如乳胶液层或沥青乳液层。
由于电极与产品不接触,不想要的金属部件的接触反应就被排除了。
OPTIFLUX 7300不仅能通过大尺寸的电容电极面板还可通过硬度来使噪声减小。所有电子部件都通过采用LTCC(低温共烧陶瓷)技术来和陶瓷管相结合。LLTCC被用来把电容电极、屏蔽、前置放大器分三层烧结进陶瓷管中。
这样就得到了非常刚硬、坚固的结构,消除了部件中的相对运动。
非压电材料的作用是防止使用塑料绝缘材料时会引发其他反应的压电噪声。这个高刚性设计的好处包括噪声和振动的高抗性。与传统的金属导电电极相比,电容相当大的检测区域提升了信号的质量。

无缝且烧结到位的铂电极

OPTIFLUX 5300的电极是无缝烧结到位的。根据不同的产品,在电极位置的任何泄漏都会构成安全风险,造成不想要的额外成本。处于这个原因,科隆投入了大量成本研发了如下的解决方案:

金属陶瓷是由陶瓷和金属组成的复合材料,在这个案例中金属为铂。在后续的烧结过程中,金属陶瓷电极中的陶瓷成分与周围的陶瓷形成化合键,而铂的成分,由于热和电子的作用,优化的填充在其中。

耐磨损及防扩散

陶瓷没有开孔率以及其由非常精细的晶体结构组成的事实使其加工时表面非常光滑,OPTIFLUX的表面粗糙度Ra为0.8µm。此外,这样的结果是其有非常小的泄漏率通常小于10-10mbar*l/s,在60bar的内部压力下(氦气)。
除了酸和碱在化学处理中的应用,例如饮料行业中的灌装机,几乎全部使用了配备陶瓷测量管的流量计。很低的表面粗糙度和良好的卫生适用性,在卫生行业的应用中起着重要的作用。
非凡的硬度(和金刚石差不多)是属于这种陶瓷极端耐磨性的属性之一。而另一方面,塑料涂层是可延展的,表现出对真空敏感和不耐磨性。
用高压喷射水柱清洗贮槽和管道是一种行之有效的方法,可确保生产力、安全性、环境责任和低成本。显然塑料衬里的电磁流量计被喷射水柱迅速破坏,然而陶瓷衬里流量计则不会受到损害。
通常塑料衬里的电磁流量计故障的原因大多是机械磨损或化学品腐蚀性成分穿透衬里。
对于根本原因的后续研究突出陶瓷测量管的巨大优势:长期稳定性和操作安全性,使得生产持续、对环境没有潜在的污染。在很多情况下,这种高性能陶瓷的几个性能在同一时间被需要,例如测量硝酸或盐酸时。电磁流量计的典型衬里PFA或PTFE是不适用的,因为它们没有足够的抗扩散性。出于这个原因,带陶瓷测量管或陶瓷衬里的电磁流量计可以用于这个应用长达几十年。与位于Mannheim的 FRIATEC AG的密切合作,陶瓷测量管作为艺术级的产品将被用于更广泛的领域。

测量准确度

除了机械和电子元件的特性,在温度和压力负荷下的测量管的形状稳定性对于电磁流量计电信号的重复性是至关重要的,因为这大大影响着任一侧上电极之间的距离,从而影响测量的精度。对于测量管、电极材料的选择以及接合测量管和电极的适当方法是电磁流量计持久可靠性的关键。
陶瓷设备的长期稳定性通过与德国国家计量研究所(PTB)的合作和共同努力被科学地验证了。温度压力测试表明,在新的测试条件下,陶瓷器件有一个仅为0.05%的平均偏差。PFA样品偏差则为8倍高。测试被设计成每5分钟温度从81°C变到18°C。这种仿真连续进行了超过600次。使用相同的测试试样,然后进行60次循环的模拟过热蒸汽灭菌(SIP),每次持续30分钟,在室温的水和134℃的热蒸汽之间转换。
在这里,测量管的长期稳定性(即在多个测量循环中的准确性)被实现,这要归功于陶瓷稳定性态。OPTIFLUX5300在国家机构、分支机构、国家认可的检测机构中作为一个参考设备/主要流量计被广泛应用在流量测量装置中的主要原因之一就是它极高的几何稳定性。另外一个应用是浓缩介质的高精度投加,例如植绒剂、酸或催化剂。
先前提到的SIP灭菌,在食品和饮料行业中的过热蒸汽的温度变化超过化工行业过程中普遍的温差,存在的温差超过了100K。由于测量管和金属陶瓷电极热膨胀特性的良好匹配,材料的结合力可以轻易的承受长期温度变化的应力。



工艺可靠性,耐火

化工行业车间的业绩不仅取决于厂的规模,还取决于质量、产量、可用性和安全性的因素。加工安全性及其技术系统是受工艺和材料选择影响的。
一个基本原则是从合适的设计系列中生成内部可靠性,比如,在发生故障的时候耐压和耐腐蚀。内部可靠性原则的应用发生在开始的产品和过程开发,甚至是在选择工艺设备和安全仪表系统前。应用中设备留有余量可以防止停产和介质泄漏,因为仪表在技术限值上有所延伸。带有陶瓷测量管的OPTIFLUX 设备,夹持式和法兰式都可以使用。由于法兰式中的短螺钉,对产品泄漏提供安全性,即使是在仪表外部着火的情况下。
如今,考虑到经济因素,在生产周期起始时,车间先部分负荷运作,在某个时间点,转换成满载运作的情况已经不少见了。温度水平和产品的组成(例如酸和碱的浓度)在这种情况下会有很大的改变。结果就是非常宽的技术要求,甚至是对已经安装的测量技术。在这种情况下,带有陶瓷测量管的OPTIFLUX 设备是很明智的选择,因为其能提供大性能储备。对于那些材料需求组合须按适应大需求来设计的多功能车间,情况也是一样的。
不同于衬塑设备,偶尔在真空和低压环境下操作是完全没有问题的。测量的准确性是不受影响的,由起泡引起的内衬脱皮是不会发生的。化工行业、造纸行业、矿业和建筑材料行业都依赖国家艺术级的技术。在特殊测试实验室(例如NAMUR成员),或者在实际应用中,用户会就应用的稳定性对设备进行测试。

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