Kai Löblein, Martin Springmann
Bei genauerer Analyse fällt auf, dass von Drifterscheinungen und Ausfällen in der Regel Sensoren betroffen sind, die in sehr feuchten Umgebungsbedingungen ein kaltes Produkt messen sollen. Also Einsatzfälle, wie sie in Brauereien oder Molkereien sehr häufig anzutreffen sind. Zur Beantwortung der Frage nach dem Grund dieser Ausfälle ist es notwendig, das Prinzip der hydrostatischen Füllstandsmessung zu verstehen. Im Behälterboden ist ein Sensor eingebaut, auf dessen Membran die über ihr befindliche Flüssigkeitssäule sowie der Luftdruck lastet. Der Luftdruck ändert sich bekanntlich mit der Höhe des Messortes über dem Meeresspiegel, aber auch wetterbedingte Luftdruckschwankungen machen sich stark bemerkbar. Deswegen müssen diese Schwankungen bzw. Unterschiede laufend ausgeglichen werden. Folgendes Beispiel verdeutlicht die Notwendigkeit dieses sogenannten Relativausgleichs: ein atmosphärisch belüfteter, 3 m hoher Milchtank führt zu einer membranseitigen Druckbelastung von 300 mbar. Zwischen hohem und niedrigem meteorologischem Luftdruck können durchaus 50 mbar Differenz herrschen, was hier zu einem Fehler von über 16 % führt. Am Markt sind grundsätzlich zwei Lösungsansätze verbreitet:
- Relativdruckmesszelle mit Ausgleichskapillare zur Kompensation des Atmosphärendrucks
- Doppelmembran mit Goretex-Filter als Feuchtigkeitssperre
Bei den Relativdruckmesszellen mit Ausgleichskapillare leitet ein dünner Schlauch den Atmosphärendruck von der Umgebung auf die Rückseite der Messmembran. Da der Luftdruck nun auf beiden Seiten der Membran ansteht, bleibt als resultierendes Messsignal nur der tatsächlich interessierende hydrostatische Druck des Mediums im Behälter (Bild 1). Bei anderen Verfahren mit einer geschlossenen Relativdruckmesszelle und eingebautem Goretex-Filter steht jeweils eine Druckmembran für hydrostatischen und Atmopshärendruck zur Verfügung. Beide Verfahren haben jedoch einen entscheidenden Nachteil: das Durchdiffundieren von gasförmigem Wasserdampf kann nicht verhindert werden. Insbesondere bei den bereits angesprochenen Betriebsbedingungen, wie kaltem Medium im Tank und Feuchte außerhalb, entsteht nun ein Problem. Dampf diffundiert durch das Goretex-Filterelement und kondensiert an der kältesten Stelle, sobald der Taupunkt unterschritten wird. Diese kälteste Stelle ist leider die Messzelle selbst. Da der Kondensationsvorgang eine Eigendynamik entwickelt und sich sozusagen selbst am Leben erhält, sammelt sich in der Messzelle eine nicht unerhebliche Menge Wasser an. Die Feuchtigkeit innerhalb der Messzelle führt dann zu Sensordrift, schwankenden Messwerten und in der Folge zur Zerstörung. Der einfachste, jedoch für den Anlagenbetreiber wenig hilfreiche Weg ist, die zulässige Umgebungsfeuchte in der technischen Spezifikation auf den typischen Wert von 80 % r.F. zu begrenzen. Besser, jedoch auch wenig praktikabel, ist der Hinweis, die Kapillarleitung in einem trockenen Raum enden zu lassen.
