Füllstand in der Kunststoffverarbeitung: Granulat, Pulver, Öl und Hilfsstoffe in Silo, Trichter und Wanne
In einem Kunststoffbetrieb lagert Material an vielen Stellen: im Außensilo, im Tagesbehälter neben der Maschine, im Trichter und im Big Bag. Dazu kommen Flüssigkeiten, auf die erst jemand achtet, wenn eine Wanne überläuft, etwa Altöl, Leckwasser oder Waschwasser. Dieser Beitrag richtet sich an Instandhalter und Materiallogistiker in Spritzguss-, Folien- und Recyclingbetrieben und an Integratoren von Spritzgießzentren. Er folgt dem Material vom Silo bis zur Maschine und endet bei den Hilfsstoffen. Alle Beispiele beruhen auf dokumentierten Anwendungen aus der Kunststoff- und Gummiverarbeitung.
Wichtige Punkte im Überblick
- Bei Schüttgut ist der Füllstand vor allem eine Versorgungsfrage: Die Nachlieferung soll kommen, bevor der Vorrat aufgebraucht ist, und der Förderer soll nicht ins Leere saugen.
- Eine kontinuierliche Messung zeigt jeden Zwischenstand im Silo, wo mehrere Grenzstände nur einzelne Stufen liefern.
- Beim Radar-Füllstandssensor der Modellreihe FR wird laut Anleitung das Medium auf Flüssigkeit, Ölige Flüssigkeit oder Schüttgut eingestellt, und für Schüttgut fällt der Erfassungsbereich breiter aus.
- Laut Katalog misst Radar durch die Wand eines Kunststofftanks, wobei die Signalstärke vom Kunststoff abhängt, deshalb gehören Werkstoff und Wandstärke des Tanks in den ersten Test.
- Ein Test über mehrere volle Füllzyklen zeigt, wie sich der Wert beim Befüllen, beim Entnehmen und bei Restmengen verhält, bevor über weitere Messstellen entschieden wird.
Wenn das Granulat ausgeht: warum der Füllstand an Silo und Trichter zählt
Ein leerer Trichter hält eine Maschine an, ein leeres Silo eine ganze Halle. Bei Schüttgut ist der Füllstand deshalb vor allem eine Versorgungsfrage: Die Nachlieferung soll kommen, bevor der Vorrat aufgebraucht ist, und der Förderer soll nicht ins Leere saugen.
Der Katalog des Radar-Füllstandssensors der Modellreihe FR führt dafür eigene Anwendungsbeispiele, darunter den Materialspeicher und die Spritzgussmaschine, und nennt Pulver unter den erfassbaren Medien. Für den Materialspeicher nennt er die Erkennung von Rohmaterial als Schüttgut unabhängig von Farbe oder Form. Für Kunststoffgranulat in wechselnden Farben ist das die passende Aussage.
Silo bis rund 20 m: kontinuierlich messen statt Grenzstand schätzen
An einem Granulatsilo von etwa 19 m Höhe und mehreren Tanks will ein Betrieb den Füllstand an mehr als einem Dutzend Stellen kennen. Ein Thermoformer denkt an sechs Messpunkte über rund 17 m Silohöhe. Als Grenzstände ausgeführt, teilen sechs Punkte ein solches Silo rechnerisch in Stufen von knapp 3 m; ein kontinuierlicher Wert zeigt dagegen jeden Zwischenstand.
Ein weiteres Granulatsilo misst 10 m. Ein Kunststoffrecycler will Flüssigkeitstanks von rund 5 m von oben messen statt mit einer Druckmessung am Tankboden.
Die Fernbereichsmodelle der Modellreihe FR erfassen bis 20 m und decken diese Silohöhen damit ab. Beim Fernbereichsmodell lässt sich die Anzeige bis zu 30 m entfernt montieren, also etwa am Fuß des Silos, wo sie abgelesen wird.
Tagesbehälter und Trichter an der Maschine: der Nahbereich
Nah an der Maschine sind die Behälter klein und zahlreich. Ein Hersteller von Dichtungen und Profilen betreibt mehr als ein Dutzend Pelletbehälter von etwa 1,5 m Höhe, für die ein Nahbereichsmodell in Frage kommt. Ein Spritzgießer für Teile von Haushaltsgeräten will den Füllstand eines Edelstahltanks von 1,5 m erfassen.
Die Nahbereichsmodelle der Modellreihe FR erfassen bis 1,5 m. Bei einem Behälter dieser Höhe liegt die Messstrecke rechnerisch genau an der Grenze; ob das Nahbereichsmodell reicht, hängt von der Einbauhöhe über dem Behälter ab.
Wer den Füllstand an einem Pelletbehälter zum ersten Mal misst, beobachtet den Wert am besten über mehrere Füllzyklen, etwa neben einem zweiten Sensor zum Vergleich. Mehrere volle Zyklen zeigen, wie sich der Wert beim Befüllen, beim Entnehmen und bei Restmengen verhält, bevor über mehr Messstellen entschieden wird.
Schüttgut ist kein Wasser: das Medium einstellen
Laut Anleitung wird bei der Modellreihe FR das Medium gewählt: Flüssigkeit, Ölige Flüssigkeit oder Schüttgut. Der Erfassungsbereich fällt bei Schüttgut breiter aus als bei Flüssigkeit. Nach dem Einstellen der Abstände für 0 und 100 Prozent zeigt der Sensor den Füllstand im Tank an.
Granulat bildet beim Befüllen einen Schüttkegel und beim Entnehmen einen Trichter, die Oberfläche ist also selten eben. Radarwellen durchdringen laut Katalog Verschmutzungen auf der Linse, was den Wartungsaufwand gering hält; bei staubendem Material ist das ein praktischer Punkt.
Laut Katalog bündeln Linse und Horn die Radarwellen zu einem schmalen Kegel, sodass der Sensor an Hindernissen im Tank wie einem Rührwerk vorbeischauen kann. Ein Folienhersteller hebt gerade diese Funktion für seine Tanks hervor. Wie sich Einbauten im konkreten Tank auswirken, ist vor Ort zu klären.
Von außen durch die Kunststofftankwand messen
Ein Hersteller von Verpackungsfolie möchte den Sensor an Granulattanks von 10 und 15 m außen platzieren. Ob die Messung dort durch die Tankwand geht, hängt vom Werkstoff des Tanks ab.
Laut Katalog durchdringt Radar von Natur aus Kunststoff und Glas und erfasst den Füllstand durch die Kunststoffwand eines Tanks. Die Signalstärke variiert dabei je nach Glas oder Kunststoff. Wandstärke und Werkstoff des konkreten Tanks gehören deshalb in den ersten Test.
Die Montage außen hat einen weiteren Vorteil. Der Sensor lässt sich ohne Eingriff in den Tank nachrüsten oder umsetzen, und beim Materialwechsel bleibt im Tank nichts zurück, das gereinigt werden muss. Für Edelstahltanks gilt das nicht: Die Durchdringung beschreibt der Katalog nur für Kunststoff und Glas, ein Metalltank braucht einen Zugang von oben.
Pulver, feuchtes Pulver und Big Bag
Pulver stellt andere Fragen als Granulat. Für PP-Pulver in den Spritzgießzentren, die er aufbaut, braucht ein Integrator Messdistanzen von 100 bis 600 mm. Ein Gummiverarbeiter will den Füllstand von Gummipulver kennen, das mit zähem Wasser in einem großen Trichter steht; für ihn zählt der abgesetzte Verstärker mit kleinem Kopf, weil er den Einbau vereinfacht. Feuchtes, zähes Material kann an Wänden haften; ob das den Messwert beeinflusst, klärt ein Versuch am Trichter.
Ein Betrieb füllt Big Bags mit Holz- und Kunststoffstaub und will an vier Stellen messen, möglichst durch das Gewebe hindurch. Dafür gibt es keine dokumentierte Aussage, das muss ein Versuch zeigen. Ein Hersteller von Bodenbelägen will Restsilo, Big Bag und Absaugung überwachen, ein Folienhersteller den Füllstand in einer neuen Mischanlage.
Öl, Leckflüssigkeit und Hilfsstoffe an der Maschine
Unter mehr als zwei Dutzend Spritzgießmaschinen stehen Wannen, in denen sich ausgetretenes Wasser und Öl sammeln, jede mit mehreren Abschnitten. Ihr Füllstand soll von oben mit einem Radar-Füllstandssensor erfasst werden, bevor eine Wanne überläuft.
In einem Gummispritzguss geht es um den Füllstand eines einzelnen Altöltanks, an anderer Stelle um einen Dosiertank mit Waschwasser. Derselbe Hersteller von Bodenbelägen will zusätzlich den Füllstand eines Lacktanks kennen. Der Katalog nennt auch den Kühlmitteltank als Anwendungsbeispiel. Eine Messung von oben kommt ohne Messkörper im Medium aus, an dem sich bei Öl und verschmutztem Wasser Ablagerungen bilden könnten.
Ölige Flüssigkeit und Schaum: das Medium einstellen
Für Öl ist laut Anleitung die Einstellung Ölige Flüssigkeit gedacht, und zwar für Medien mit einer relativen Permittivität unter 3. Der Bereich knapp über dem Tankboden wird dabei automatisch ausgeblendet. Wasser und wässrige Medien ab einer relativen Permittivität von 3 gehören zur Einstellung Flüssigkeit. Wo Wasser und Öl gemischt in einer Leckwanne stehen, ist die passende Einstellung am realen Medium zu klären.
An einem Nasswäscher mit Schaum auf der Oberfläche will ein Betrieb, zu dessen Prozess eine Kunststoffextrusion gehört, den Füllstand mit einem Nahbereichsmodell erfassen; dazu kommt ein Abwassertank. Laut Benutzerhandbuch kann eine dicke Schaumschicht das Signal abschwächen, und je nach Blasengröße wird die Ober- oder die Unterseite des Schaums erfasst. Wie sich der Schaum auf den Messwert auswirkt, ist am Wäscher selbst zu prüfen.
Häufige Fragen
F Reicht ein Nahbereichsmodell für einen Tagesbehälter von 1,5 m?
A
Die Nahbereichsmodelle der Modellreihe FR erfassen bis 1,5 m. Ein Behälter dieser Höhe liegt damit an der Grenze, entscheidend ist die Einbauhöhe des Sensors über dem Behälter. Für größere Abstände gibt es Fernbereichsmodelle bis 20 m.
F Kann der Sensor außen an einem Kunststofftank sitzen?
A
Ja, laut Katalog durchdringt Radar Kunststoff und erfasst den Füllstand durch die Tankwand. Die Signalstärke hängt vom Kunststoff ab. In einer dokumentierten Anwendung an Granulattanks von 10 und 15 m ist eine Montage außen gewünscht; ob sie durch die Wand misst, hängt vom Tankwerkstoff ab.
F Welche Medieneinstellung gilt für Altöl?
A
Für Öle mit einer relativen Permittivität unter 3 ist die Einstellung Ölige Flüssigkeit vorgesehen, der Bereich knapp über dem Tankboden wird dabei automatisch ausgeblendet. Für Wasser und wässrige Medien gilt die Einstellung Flüssigkeit. Bei Gemischen in einer Leckwanne entscheidet ein Test am realen Medium.
F Lässt sich der Füllstand durch die Wand eines Big Bags messen?
A
Dafür gibt es keine dokumentierte Aussage. In einer Anwendung mit Big Bags für Holz- und Kunststoffstaub ist genau das der Wunsch. Ob es gelingt, muss ein Versuch am gefüllten Big Bag zeigen.
F Ersetzt eine kontinuierliche Messung mehrere Grenzstandsschalter im Silo?
A
Sie liefert jeden Zwischenstand statt einzelner Stufen. Sechs Grenzstände auf rund 17 m Silohöhe ergeben rechnerisch Stufen von knapp 3 m. Ob Grenzstände für Alarme zusätzlich bleiben, entscheidet der Betrieb.
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