Hochdruckbeständige Induktivsensoren mit IO-Linkanschluss eröffnen Hydrauliksystemen von unterschiedlichen Fahrzeugen und Schiffen einen Weg in moderne vollüberwachte IoT-basierte Anwendungen.

Korrekt Hydrauliksysteme – egal, ob in Form von Pumpen-, Schmier- oder Hebeanlagen – sind für die Effizienz von Fahrzeugen und Schiffen relevant. Somit müssen auch die darin eingesetzten Sensoren unter rauen Bedingungen ihre Widerstandsfähigkeit beweisen. Zudem werden im Zeitalter der elektronischen Steuerung mit Wartungsfunktionen und Online-Überwachung zunehmend IoT-fähige Sensoren gefragt, die den speziellen Anforderungen der Hydraulik gerecht werden. Denn wenn man hydraulische Technologien mit moderner Kommunikation kombiniert – zum Beispiel mit hochdruckfesten Induktivsensoren für die Stellungsüberwachung – so ergeben sich neue Möglichkeiten bei Leistungsfähigkeit, Optimierung, Überwachung und Wartung. Mit dem Einsatz von IO-Link-Sensoren und modernen Netzwerk-Technologien lassen sich Systeme einfach und kostengünstig um die neuen Funktionen erweitern.

Feinabstimmung der Sensoren

Daten wie Höchst- und Dauerbetriebsdruck sind beim Einsatz von Induktivsensoren in Extrembereichen nur Richtwerte für eine Vorauswahl. Viele Anwendungen scheiterten an der nötigen Feinabstimmung der eingesetzten Sensoren. So erlauben beispielsweise teflon- oder kunststoffbasierte Dichtsysteme oder Klebefügungen am Sensorkopf hohe Drücke, oft mangelt es aber an der chemischen Beständigkeit. Hydrauliköl enthält meist Additive, die bei hohen Drücken und Temperaturen Kunststoffe auflösen können.
Teflon ist dagegen zwar resistent, dafür ist es aber mechanisch nicht belastbar und neigt unter Druck zum Kriechen. Beides bedeutet in der Praxis, dass solch ein Sensor nur eine begrenzte Anzahl von Druckzyklen übersteht. Contrinex setzt daher mit seinen S500- (Extra Distance) und den S700-Typen (Full Inox) auf besonders robust aufgebaute Technik, die für praktisch alle vorstellbaren Anwendungen geeignet ist. So bietet das rundum geschlossene, chemisch inerte Edelstahlgehäuse der S700-Typen Schutzart IP68/IP69K für die innenliegenden Komponenten. Bei den S500-Typen (M5 bis M14) werden in einem speziellen Verfahren Keramikscheiben, Ferritkern mit Spule und die Elektronik mit Anschlusskabel komplett und dauerhaft gasdicht in das Edelstahlgehäuse eingekapselt. Damit arbeiten die IP68-Sensoren zuverlässig über viele Druckzyklen, tolerieren Dauerdrücke von 500 bar und einen Spitzendruck bis 1.000 bar bei Schaltfrequenzen von 500 bis zu 1.000 Hz. Die eingesetzten ASIC-Bausteine erlauben auch eine IO-Linkanbindung und damit den Zugriff auf viele Funktionen wie Signal-Timing, Temperaturüberwachung, Schaltzyklus-Zählung, Warnmeldungen etc.

Überwachung fahrbarer Betonpumpen

Auf der Baustelle helfen Induktivsensoren, die Betonförderung zu verbessern. Beton wird heute meist per Betonpumpe und Rohrleitung an Ort und Stelle gebracht. Zuverlässigkeit hat dabei Priorität, da Beton je nach Mischung und Temperatur bzw. Bewegung relativ schnell abbindet. Stockt der Betonfluss in Rohr oder Pumpe, härtet der Baustoff aus und die Fördereinrichtung ist unbrauchbar, teure Reparaturen oder Ersatz ist erforderlich. Eine Überwachung der Pumpeneinrichtung bringt also Vorteile. Doch die Förderung benötigt aufgrund der hohen Dichte des Betons hohe hydrostatische Drücke.
Im Allgemeinen fördern zwei lange Kolbenpumpen abwechselnd den Beton. Während die eine pumpt ist die andere im Ansaughub. Eine „Schwinge“ gleitet dabei zwischen den beiden Zylindern hin und her und verbindet die jeweiligen Kolben abwechselnd mit der Saug- und Druckleitung für den Beton. Bei Arbeitsdrücken bis zu 400 bar überwachen zwei hochdruckfeste Sensoren in den Zylindern auf der Ölseite die exakten Endstellungen der Hydraulikkolben im Zylinder. So kann der jeweilige Endhub exakt eingehalten werden, was Laufflächen und Dichtungen schont.
Zum anderen kann die elektronisch überwachte Schwinge im jeweils optimalen Punkt auf den anderen Zylinder geschwenkt werden. Das verbessert die Effizienz, schont das Material und erhöht die Zuverlässigkeit. Da die S500-Extra-Distance-Sensoren etwa die dreifache Erfassungsdistanz und eine rund 10-fache Lebensdauer gegenüber marktüblichen Sensoren haben, ist damit eine zuverlässige Funktion aller Komponenten zwischen den turnusmäßigen Wartungen der mechanischen Bauteile sichergestellt. Zeit- und kostenaufwändige Sensorwechsel mit langwierigen Entlüftungsaktionen der Hydraulik entfallen.

Maritime Hochdruckanwendungen

In Schiffen, Häfen oder Offshore-Anwendungen werden robuste Induktivsensoren benötigt. Zudem wird häufig gefordert, dass sie die speziellen maritimen Standards der DNV-GL-Behörden erfüllen. Diverse Induktivsensoren von Contrinex sind für Anwendungen in den meisten Ortsklassen zugelassen, zum Beispiel in Maschinen-, Pumpen-, Kontroll- und Laderäumen oder in Unterkünften, Schiffsbrücken und auf offenen Decksflächen. Die GL-zertifizierten, hochdruckfesten Sensoren der Typen DW-MS-703-P12G und DW-MD-703-P12G verfügen über ein einteiliges M12-Gehäuse aus Edelstahl V4A/AISI 316L mit Schutzart IP68/IP69K, das dicht ist, korrosionsbeständig und salzwasserresistent.
Ihr EMV-Schutz erfüllt maritime Anforderungen, vor allem hinsichtlich Stromversorgungsschwankungen und Niederfrequenz-Immunität. Die Sensoren bieten eine lange Lebensdauer bei einem maximalen Betriebsdruck von 500 bar (Druckspitzen bis 800 bar), auch in rauen Meeresumgebungen. Der Schaltabstand liegt bei 1,5 mm mit Faktor 1 auf Stahl und Aluminium. In der PNP-Version verfügen die Sensoren auch über eine IO-Link-Schnittstelle für die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit der Systemsteuerung.