Die pneumatische Fördertechnik zählt zu den wichtigsten industriellen Fördertechniken für den Transport von pulverförmigen, bzw. granularen Feststoffen. Die granularen Materialien werden hierbei mit einem Transportgas durch ein Leitungssystem befördert.

Die messtechnische Erfassung partikulärer Förderprozesse ist aber eine technisch anspruchsvolle Aufgabe. In der Literatur werden unter anderem mechanische, elektrische, akustische und optische Verfahren zur Erfassung der Förderung.

In horizontalen Rohrleitungen wird die Erfassung des Durchflusses zudem durch die räumliche Verteilung der Partikel innerhalb der Rohrleitung, die als Strömungsregime bezeichnet wird, beeinflusst. Ein Überblick über die Strömungsformen der pneumatischen Förderung ist in Abbildung 1. dargestellt. Die Charakterisierung des Strömungszustandes ist für den Betrieb von pneumatischen Förderanlagen auch häufig von Interesse, da sich dadurch wesentliche Betriebsparameter, wie der Energiebedarf oder die abrasive Abnützung der Rohrleitungen ergeben.

Zu den elektrischen Sensortechniken gehören kapazitive Sensoren, die sich zu einer günstigen Sensormodalität für die Durchflussmessung von partikelförmigen Feststoffen entwickelt haben. Die Hauptvorteile kapazitiver Sensoren sind ihr berührungsloses Arbeitsprinzip und der kostengünstige und robuste Aufbau des kapazitiven Frontends.

EMS erforscht im Bereich der kapazitiven Messtechnik die Anwendung der elektrischen Kapazitätstomographie (electrical capacitance tomography; ECT) zur messtechnischen Erfassung von pneumatischen Förderprozessen. Die ECT ist eine nicht-invasive Methode zur Ermittlung der räumlichen Permittivitätsverteilung innerhalb eines Gebiets (Region of Interest; ROI). Das Prinzip basiert auf der Messung der Kapazitäten zwischen Elektroden, die sich an der Außenseite des interessierenden Bereichs, z.B. eines Rohrs, befinden. Basierend auf den Messungen kann mit geeigneter Signalverarbeitung auf die Materialverteilung rückgeschlossen werden.

Abbildung 2. zeigt dazu einen Labordemonstrator während eines Durchflussexperiments.

Die Forschung von EMS umfasst die Entwicklung von Sensoranordnungen, Messelektronik, als auch Signalverarbeitungsmethoden, welche in einem holistischen Entwicklungsansatz vereint wird. Ein wesentliches Element für die Entwicklung kapazitiver Durchflussmesstechnik ist die Einbindung von Information über die zu untersuchenden Strömungsprozesse. Dafür kollaboriert EMS mit dem CDL für Particulate Flow Modeling (JKU / Linz). In gemeinsamen Forschungsprojekten konnte u.A. die Anwendung von kapazitiven Methoden zur Durchflussmessung in rauen Industrieprozessen gezeigt werden. Die Weiterentwicklung erfolgt im Rahmen des am EMS beheimateten CDLs für Measurement Systems for Harsh Operating Conditions.