Anspruchsvolle Umgebungstemperaturen
Die Temperaturfestigkeit herkömmlicher induktiver Sensoren bewegt sich in der Regel zwischen -25 und +75°C. Es gibt jedoch etliche Anwendungen, in denen eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit erforderlich ist. Daher werden bereits seit vielen Jahren induktive Sensoren für ein erweitertes Temperaturspektrum angeboten. Die Bandbreite der zulässigen Umgebungstemperaturen für solche Lösungen erstreckt sich von -55 bis +230°C. Konkrete Beispiele sind der Sensor IN306040 oder IN30C968 (Bild 1). Während Ersterer mit rostfreiem Stahlgehäuse (VA) in einem Temperaturbereich von 0 bis maximal +230°C einsetzbar ist, überzeugt der Zweite als sogenannter \’Polarschalter\‘, ausgelegt für Umgebungstemperaturen von -55 bis +60°C, aufgrund seines Edelstahlgehäuses und der Teflonfrontkappe sowie sowie der daraus resultierenden hohen Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien.
Hohe dynamische Drücke
Induktive Sensoren müssen aber nicht nur hohen respektive niedrigen Temperaturen standhalten, sondern auch extremen dynamischen Druckbeanspruchungen. Ein Beispiel hierfür liefert die Überwachung bzw. Abfrage der Kolbenstangenposition bei Hydraulikzylindern. Um die Position zu detektieren, wird der Sensor direkt in das Zylindergehäuse eingeschraubt. Da dann der volle hydraulische Öldruck auf den Sensorkopf bzw. auf die aktive Fläche wirkt, besteht die Herausforderung darin, diese Fläche entsprechend dicht und druckbeständig auszulegen. Zusätzlich darf die Funktionsweise des Sensors auch bei erhöhten Öltemperaturen nicht beeinträchtigt werden. Für die Sensorserie IP12 hat man daher zwei bewährte Technologien miteinander kombiniert: eine aktive Fläche aus Edelstahl sowie die Anpassung der Sensorelektronik an höhere Temperaturen. Da sowohl die aktive Fläche als auch das gesamte Sensorgehäuse aus Edelstahl besteht, wird eine gleichermaßen hohe Dichtigkeit wie Druckbelastbarkeit erzielt. Die aktive Fläche kann Drücken bis 500bar und Druckspitzen bis 800bar widerstehen. Aufgrund des erweiterten Temperaturbereichs sind diese induktiven Sensoren je nach Geräteausführung für Betriebstemperaturen von +90 bzw. +100°C ausgelegt. Sie verfügen über einen Schaltabstand von 2mm und können bereits vorhandene Systeme ersetzen, da ihre Gehäuseabmessungen baugleich zu den im Markt verfügbaren druckfesten induktiven Sensoren sind.
Einsatz in einer kathodischen Tauchlakierungsanlage
Mit welchen hohen Anforderungen induktive Sensoren mitunter konfrontiert sind, verdeutlicht auch eine Anwendung in einer kathodischen Tauchlackierung (KTL). Die KTL ist ein seit langem bewährtes Verfahren zur Beschichtung von Fahrzeugteilen, um einen hohen Korrosionsschutz zu erzielen. In solch einer Anlage gelangen die Werkstücke nach der Beschichtung in einen Einbrennofen. Induktive Sensoren sollen in diesem Ofen z.B. die Positionen einer Hubvorrichtung abfragen. Da sich aus technischen Gründen zwischen Tauchlackierung und Einbrennofen keine Abtropfstation befindet, verdampft der überschüssige Lack beim Einfahren der Werkstücke in den Ofen schlagartig, schlägt sich als Kondensat an der Ofenoberseite nieder und tropft dann auf die Anlagenkomponenten. Das Kondensat im Einbrennofen hat wesentlich höhere Kriecheigenschaften als Wasser. Daher musste die Sensorlösung über eine extreme Dichtigkeit weit über IP68 verfügen und zudem den hohen Temperaturen von bis zu +208°C im Einbrennofen standhalten. Durch spezielle Dichtungen und Dichtungssysteme gelang es, einen absolut dichten und zudem silikonfreien induktiven Sensor zu entwickeln. Silikonfrei deshalb, weil sich die Ausgasungen dieses Material auf noch unbeschichteten Werkstücke niederschlagen können und im weiteren Prozess zu Einbrennfehlern führen. Der Sensor IN50C543 (Bild 2) ist aber nicht nur gegen das Eindringen von Kondensat gewappnet, sondern verfügt über eine Temperaturbelastbarkeit von +230°C. Selbst bei schnellen Temperaturwechseln, z.B. wenn der Brennofen für Inspektionen geöffnet wird und hierbei die Ofeninnentemperatur auf die Umgebungstemperatur der Halle absinkt, bleibt der Sensor absolut dicht. Die insgesamt 34 induktiven Sensoren in dem rund 40m langen Einbrennofen bestehen aus einem eigens entwickelten steckbaren System, um Geräte bei mechanischer Beschädigung schnell austauschen zu können. Sensorsysteme für derart anspruchsvolle Anwendungen sind in der Regel zweiteilig ausgeführt, der Sensorkopf befindet sich dabei an der Abfrageposition (hier im Ofeninneren) und die Auswerteeinheit in diesem Fall außerhalb des Einbrennofens. Die Leitungslängen zwischen Sensorkopf und Verstärker sind bei herkömmlichen Systemen fix und lassen sich nicht ändern. Die vorgestellte Lösung hat hingegen eine variable Leitungslänge und kann somit auch vor Ort noch flexibel an die Anwendung angepasst werden.
