위생적으로 안전한 SKINTOP® HYGIENIC

식품 및 음료 산업에서는 위생적 디자인이 점점 인정을 받고 있습니다. 이런 트렌드의 좋은 예는 접점 없이 물체를 감지할 수 있는 microsonic의 새로운 pms 울트라소닉 센서입니다. 이 새로운 울트라소닉 센서를 위생적으로 바람직하게 설치하는 문제에 있어서 microsonic은 LAPP의 SKINTOP® HYGIENIC을 신뢰합니다.

식품 및 음료 산업에서는 용기 또는 리셉터클의 수를 세고 배치하며, 컨베이어 벨트의 흐름 속도를 모니터링하고, 포장된 식품이 정확한 채움 높이를 지켰는지 또는 주입된 제품이 완벽한지 검사해야 합니다. 울트라소닉 센서는 색상과 투명도에 관계없이 물체를 감지할 수 있으므로 이런 여러 공정에 사용하기에 적합합니다. 울트라소닉 센서는 박쥐의 음파 탐지 기능과 동일한 방식으로 작동합니다. 즉, 센서는 주기적으로 짧은 충격음을 송신하고 에코 시그널이 수신될 때까지 걸리는 시간을 측정합니다. 공기 중에서 소리의 속도는 알려져 있기 때문에, 센서는 충격음을 송신하고 에코 시그널이 수신될 때까지의 시간을 이용하여 물체로부터의 거리 그리고 채움 높이까지 계산할 수 있는 것입니다. 20 kHz가 넘는 충격음을 초음파라고 하며 인간은 들을 수 없습니다.

견고하고 다재다능하다

거리 측정용 울트라소닉 센서의 대표적인 공급업체 중 하나가 microsonic입니다. 도르트문트에서 제작된 센서는 광범위한 산업 부문에서 사용되고 있습니다. 페인트와 코팅제의 채움 높이를 측정하거나 롤 용지의 직경을 감지하는 데 센서를 사용하는 인쇄 산업이 한 가지 예입니다. 식품 및 음료 산업에 사용되는 기계류와 기술적 부품과 관련된 위생 요건이 끊임없이 증가하고 있기 때문에, 널리 사용되던 표준 센서는 해당 제품과 접촉하는 부분에 사용하기에 더 이상 적합하지 않습니다. 시장에서 나타나는 이러한 격차가 이제는 EHEDG 가이드라인을 준수하도록 설계되고 FDA 시험을 거친 소재로 만들어진 microsonic의 새로운 pms 울트라소닉 센서에 의해 채워지고 있습니다.

정교한 센서 설계

1.4404 등급의 소재로 만들어진 스테인리스 스틸 하우징의 독특한 모양이 특히 눈에 띕니다. microsonic의 엔지니어들은 상상할 수 있는 모든 설치 위치에서 pms의 어떤 면도 수평으로 정렬되지 않는 지오메트리를 선택했습니다. 그렇게 함으로써 세척제와 살균제가 항상 흘러나갈 수 있도록 할 수 있습니다. 용기의 채움 높이를 측정(센서가 수직으로 아래쪽을 측정)하는 경우에도 하우징의 뒤쪽은 ≥ 3°의 기울기를 유지하므로, 이러한 설치 위치에서도 세척제가 제대로 흘러나가게 됩니다.

부드럽게 마감된 센서 하우징에는 식품 잔여물이나 박테리아가 쌓일 만한 틈이나 각진 부분이 없습니다. 스테인리스 스틸의 거칠기 깊이 Ra는 0.8 µm 이하입니다. 센서 설계와 더불어 올바른 소재를 선택하는 것도 중요합니다. 울트라소닉 변환기 자체는 PTFE 필름으로 보호되므로 화학적으로 독한 세척제와 살균제가 접근하지 못하도록 합니다. pms는 내구성이 매우 높으며 ECOLAB의 인증을 받았습니다. 네 가지 스캔 범위를 가진 새로운 pms 울트라소닉 센서는 20 mm ~ 1.3 m의 넓은 범위를 측정할 수 있습니다. 푸시-풀 스위치 출력 및 IO-Link 버전 1.1, 혹은 0-10 V 또는 4-20 mA의 아날로그 출력과 함께 사용할 수 있습니다.

케이블 글랜드로 안전한 장착 가능

표준 센서와 달리, 위생적으로 안전한 센서를 포장 또는 가공 기계류에 설치하면 EHEDG(European Hygienic Engineering and Design Group)가 발표한 지침의 기본 요건을 형성하게 됩니다. 위생적으로 안전하고 간단한 센서 설치를 원했던 이 회사는 LAPP에서 필요한 것을 찾았습니다. microsonic의 마케팅 책임자 Melanie Harke 씨는 몇몇 케이블 글랜드를 시험해 봤지만 요건을 만족시킨 것은 LAPP의 SKINTOP® HYGIENIC 뿐이었다고 말합니다. 센서와 케이블 글랜드를 조합할 때는 비틀림에 대한 저항성이 문제입니다. 결국에는 센서를 간단히 조립한 후 고정시켜야 합니다. 유지보수 또는 자동 세척 절차가 진행될 때 센서가 설치물(예: 케이블 글랜드)에서 비틀리지 않아야 합니다.

SKINTOP® 케이블 글랜드가 비틀림을 그처럼 효과적으로 방지할 수 있는 비결은 특수한 구조물, 개별 부품의 지오메트리 그리고 부품 소재의 선택에 있습니다. 기존의 케이블 글랜드에도 엘라스토머 씰이 포함되어 있지만, LAPP에서는 이미 개발 단계에서 케이블, 전선관 그리고 파이프를 최대한 효과적으로 설치하기 위해 모든 소재를 고정하고 밀폐하는 데 주의를 기울입니다. 엘라스토머를 선택할 때는 적절한 설계, 쇼어 경도, 소재의 변위, 결과적으로 도달 가능한 유지력과 관련된 전문 기술을 갖고 있어야 합니다. 이 모든 것은 비틀림을 방지하는 데 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 요소들입니다. 엘라스토머가 microsonic 유닛의 12 mm 두께 센서 축 주위에 배치될 때처럼 케이블을 둘러싸는 경우에는 센서가 옆으로 빠져나오거나 비틀리는 것이 방지됩니다.

독특한 방식의 비틀림 방지

SKINTOP® HYGIENIC의 케이블용 엘라스토머 씰은 길이가 더 깁니다. 따라서 너트를 조이면 돔 너트 안쪽을 때가 약간 더 이동하게 됩니다. 결과적으로 유지력이 더 높아지고 비틀림이 방지되며, 엘라스토머 씰링 링과 스테인리스 스틸 튜브 또는 테이블 간의 잠재적 데드 스페이스를 안정적으로 채우게 됩니다. LAPP의 엔지니어들은 그러한 작용이 이루어지는 특수한 설계를 내놓았습니다. SKINTOP®에서는 탄성이 있는 립 조직의 플라스틱 바스켓이 돔 너트 아래쪽에 숨겨져 있습니다. 내부의 돔 너트는 최적의 효율을 발휘할 수 있게 점점 가늘어지는 모양이며, 너트를 돌려 넣으면 이 바스켓 립을 안쪽 아래로 눌러 씰링 링을 누르게 됩니다. 그렇게 되면 소재의 변위 및 높은 유지력이 확실히 제어되며, 케이블 및/또는 센서는 옆으로 빠져나오지 못하게 됩니다. 스테인리스 스틸 소재의 베이스에는 작은 톱니들이 있는데, 립 조직 바스켓의 해당 핀들이 이 톱니 안에 걸리면서 부드러운 플라스틱이 스테인리스 스틸 하우징 안에서 비틀리지 않도록 합니다. 결과적으로 바스켓도 케이블이나 센서도 비틀리지 않고 모두 안정성을 유지하는 것입니다.

수심 100미터까지 방수

케이블 글랜드의 씰은 비틀림을 방지할 뿐만 아니라 장비에서 나오는 전기 연결 케이블을 유도하고 액체가 유입되지 않도록 하는 목적도 있습니다. SKINTOP® HYGIENIC은 IP69에 따라 물과 입자가 스며들 수 없게 되어 있습니다. 이것은 랍 그룹 연구소에서 고압 상태의 제품에 분무하는 실험을 거친 것입니다. 또한 SKINTOP® HYGIENIC은 케이블과 글랜드가 물에 잠기고 깊이 100 m에 해당하는 10 bar의 압력을 받는 기준에 해당하는 IP68 표준을 통과했습니다. SKINTOP® HYGIENIC에는 내부 씰을 따라 이 요건에 맞는 2개의 추가 씰이 있는데, 하나는 케이블 글랜드가 하우징과 만나는 지점에 있고 다른 하나는 돔 너트 아래쪽에 있습니다. 하우징과 접촉하는 씰은 위생 설계 원칙에 따라 O-링 형태가 아닌 일반적으로 하우징의 한쪽 단면에 고정되는 평평한 씰의 형태를 갖고 있습니다. 결국 이 틈에 식품 잔여물이 끼어 압력 와셔를 사용해도 제거하기가 어려워질 수 있습니다.

케이블은 어느 위치에 있든 그 자체가 먼지와 세균의 공격에 취약하지 않습니다. 돔 너트 아래쪽에 있는 슬라이딩 씰은 잠재적인 데드 스페이스를 완전히 밀폐시킵니다. 6각형이 아닌 디자인은 렌치가 넥 및 돔 너트와 각각 맞물릴 수 있는 2개의 평평한 면을 확보합니다. 따라서 센서를 매우 간단하게 제 위치에 고정시킬 수 있습니다.

구식 케이블 글랜드를 사용하던 식품 및 음료 산업 종사자들은 설계상 결함으로 인해 유지보수를 위해 작업을 중단하거나 세척 시간이 늘어나는 문제를 어쩔 수 없이 받아들여야 했습니다. “위생적 설계에 대한 인식과 이 문제에 대한 규범적 토대가 높아질 필요가 있었습니다." 라고 Erik Büchner 씨는 말합니다. 그러나 최근 LAPP 제품 매니저는 SKINTOP® HYGIENIC을 비롯하여 ÖLFLEX® ROBUST 시리즈의 케이블과 같은 식품 및 음료 생산용 LAPP 제품에 대해 잠재적 고객들의 관심이 높아지고 있는 것을 확인했습니다.

개발은 아직도 계속되고 있습니다. Hannover Messe 2017에서 LAPP은 다른 버전의 EMC인 SKINTOP® HYGIENIC SC를 선보였습니다. 이 모델에는 전자기장 차단막의 역할을 하는 베릴륨구리 소재의 스프링이 들어 있습니다. 이것은 위생적 설계 사양에 따라 제작된 최초의 전자기 호환형 케이블 글랜드입니다.