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Ausgewählte Ausgabe: 07-08-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Ultraschall-Durchflusssensoren für die Heizungsbranche

Das Ultraschall-Prinzip bei Durchflusssensoren wird bereits seit mehreren Jahrzehnten auch in der Heizungsindustrie eingesetzt. Durch den hohen Stückpreis der Sensoren war die Technologie lange Zeit nicht interessant für den Einsatz in den Massenmarkt-Produkten der Heizungsbranche. Das hat ein hochspezialisiertes Startup jetzt geändert.


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Das 3-Wege Smart Valve von Allengra eignet sich zum Mischen und Verteilen von Medienströmen

Die 2005 gegründete Allengra GmbH mit Sitz in Ravenstein bei Heilbronn entwickelt und produziert Ultraschall-Durchfluss-Sensoren in Serie für Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen. 2011 konnte das Unternehmen mit Hilfe eines Chipherstellers aus dem süddeutschen Raum einen Ultraschallsensor für die Großserie in kompaktem Design für einen weltweit agierenden Player aus der Heizungsbranche entwickeln und schließlich in Serie liefern. Dies war der Startschuss für weitere Partnerschaften und Aufträge, die Allengra zur Entwicklung von multifunktionalen Sensoren führte, an deren vorläufiger Spitze heute das weltweit erste Ultraschall-basierte Regelventil “Smart Valve” steht (Bild 1), welches das Unternehmen zum ersten mal Anfang 2017 auf der ISH in Frankfurt vorgestellt hat.

Hohe Präzision und lange Lebensdauer

Als Allengra im Jahr 2000 für einen namhaften deutschen Wasserzählerhersteller mit einem Sensor-Chiphersteller aus Karlsruhe-Stutensee in Kontakt tritt, ist allen Beteiligten längst klar, in welche Richtung sich der Wasserzählermarkt langfristig entwickeln muss. Die mechanische Wasserdurchflussmessung gehört zwar immer noch zu den am meisten eingesetzten Zählerarten, doch die Ultraschall-Durchflussmessung bietet immer mehr überzeugende Vorteile. Als nicht-invasive Methode eignet sie sich besonders gut für den Einsatz in Heizungsanlagen sowie in der Industrie, um beispielsweise verbrauchte Volumina zu bestimmen oder – unter Mithilfe von Regelungstechnik – komplette Prozesse zu optimieren. Ultraschall-Sensoren verwenden keine mechanischen Zählwerke. Dadurch findet kein Verschleiß von Einzelteilen statt und die Präzision der Messung bleibt bis zum Ende einer sehr langen Lebenszeit erhalten. Doch um die Jahrtausendwende waren die reinen Herstellungskosten der mechanischen Zähler mit einem Ultraschall-Sensor nicht zu erreichen.

Erste Skizze auf einer Serviette

Der Aufbau des Unternehmens erfolgte 2005 mit dem Ziel, eine preisgünstige Gegenvariante zum mechanischen Zähler zu entwickeln. Von der Hydraulik hatte man zu diesem Zeitpunkt bereits eine klare Vorstellung. Bei einem Treffen mit dem oben erwähnten Chiphersteller reicht eine Skizze auf einer Serviette, die den damaligen Geschäftsführer Andreas Larsch so überzeugt, dass er alle Kräfte in seiner Firma mobilisiert und beide Unternehmen zusammen innerhalb von wenigen Wochen einen funktionsfähigen Prototyp fertigstellen.

Der Durchbruch vom Entwickler zum Hersteller

Zur gleichen Zeit interessiert sich das weltweit tätige Unternehmen Viessmann für einen geeigneten Volumenstromsensor zum Einsatz in seine Premium-Gas-Wandgeräte. Die Motivation für Viessmann, mit Allengra zusammenzuarbeiten, besteht dabei einerseits in den deutlichen messtechnischen Vorteilen der Ultraschall-Technologie und andererseits in der kompakten Bauweise des Volumenstromsensors. Der hochgenaue Time-to-Digital-Chip, der das Rechenherz des Sensors bilden sollte, eignete sich ideal für diese Anwendung und mit Unterstützung des Chipherstellers konnte Allengra das Design und die Elektronik innerhalb eines kurzen Zeitraums fertigstellen. Die Entwicklungsarbeiten begannen im Sommer 2010 und bereits ein Jahr danach lieferte das Unternehmen den fertigen Volumenstromsensor in der Serie an Viessmann.

Druckmessung als Ergänzung zu Durchflussmessung

Basierend auf den neuen Generationen von Sensor-Chips und beflügelt vom Viessmann-Erfolg erweitert Allengra bald nach diesem ersten Projekt konsequent die Funktionalität der Sensoren und damit die möglichen Applikationen. Als 2013 ein weiterer Kunde aus der Heizungsbranche eine Kombination von Druckmessung mit der Ultraschall-Durchflussmessung erwägt, startet der Hersteller eine neue OEM-Entwicklung und beliefert den Kunden seit 2016 mit Sensoren zur Integration in einer Kompakthydraulik als Modul.

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Autoren

Dipl.-Ing. Raul Junker

Gründer und Geschäftsführer der Allengra GmbH, Ravenstein bei Heilbronn.

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