-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einbringen wenigstens eines Sensorelements in einen länglichen Hohlkörper.
-
Aus dem Stand der Technik wie bspw. der
US 2006/010543 A1 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die mehrere Temperatursensoren beinhaltet, die in verschiedenen Höhen in einem Messelement angeordnet sind, so dass die Temperatur in unterschiedlichen Höhen in einem Tank gemessen werden kann. Ähnliche Vorrichtungen sind aus der
US 2,792,481 ; der
US 3,380,304 ; der
US 3,986,393 ; der
US 4,554,650 und der
US 3,398,357 bekannt geworden. Dabei werden entweder ein Sensorelement oder mehrere Sensorelemente in einer Hülse angeordnet und durch einen Verguss oder eine Füllung in thermischen Kontakt mit dem Messstoff gebracht.
-
Werden mehrere Sensorelemente wie oben geschildert räumlich getrennt in ein Messelement verbaut, dann können z. B. durch mechanische Einflüsse unterschiedliche Längenausdehnungen des Messelements auftreten. Die mechanischen Einflüsse können von der zu messenden Prozessgröße wie bspw. einer Erwärmung, aber auch bspw. von der Zugkraft, die bspw. von einem Schüttgut in einem Silo auf das Messelement wirkt, herrühren. Dadurch kann die von den Sensorelementen gebildete Messkette zerstört werden. Aufgrund der genannten Längenausdehnung des Messelements verändert sich auch die Position des Sensorelements bzw. der Sensorelemente bspw. innerhalb des Messelements und/oder innerhalb des Silos.
-
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bei denen bspw. ein Pulver oder ein Verguss verwendet wird, können allerdings zu einem Ausfall des Messelements führen, da es aufgrund der angesprochenen Längenausdehnung zu einem Abriss bspw. von elektrischen Anschlussleitungen eines Sensorelements bzw. der Sensorelemente kommt oder die Anschlussleitungen bspw. durch das verwendetes Pulver ab- und/oder durchgescheuert werden.
-
Ferner treten beim Herstellen eines Messelements Zugkräfte auf, wenn ein Sensorelement bzw. mehrere Sensorelemente in einen Hohlkörper wie bspw. ein Kabel, eine Hülse oder ähnliches eingezogen werden. Dadurch können sogar beim Herstellen, d.h. beim Einziehen des Sensorelements bzw. der Sensorelemente in einen Hohlkörper Beschädigungen auftreten und die Anschlussleitungen des Sensorelements bzw. der Sensorelement abreißen.
-
Ferner ist aus der Offenlegungsschrift
DE 102011017817 A1 eine Vorrichtung zum Bestimmen wenigstens einer chemischen und/oder physikalischen Messgröße umfassend eine Einzugshilfe und wenigstens ein Sensorelement bekannt geworden, wobei Einzugshilfe und Sensorelement in einem länglichen Hohlkörper anordenbar sind, wobei die Einzugshilfe aus einem Seil oder einem Stab besteht, welches Seil bzw. welcher Stab mit dem wenigstens einen Sensorelement wenigstens zeitweise mechanisch zusammenwirkt und dazu dient, das wenigstens eine Sensorelement in den länglichen Hohlkörper entlang einer vorgegebenen Einzugsrichtung in einzuziehen. Derartige Vorrichtungen, die bspw. ein Temperaturmesskabel umfassen, können zur Überwachung von Getreidesilos auf Ungezieferfall vorzugsweise senkrecht in das Silo gehängt werden. Somit kann bei mit Getreide gefüllten Silos, die Temperatur in dem Silo, bspw. die Getreidetemperatur überwacht werden. Bspw. bei Ungezieferbefall oder Gärungsprozessen bildet sich eine Temperaturerhöhung aus. Diese Temperaturmesskabel bestehen im Wesentlichen aus zwei Hauptkomponenten. Einmal der Messelektronik – ein Buskabel, dass in einem definierten Abstand eine Temperaturmessung ausführt – und ein Hohlseil, welches die Kräfte, die im Silo auf das Temperaturmesskabel wirken, aufnimmt. Bei der Produktion dieses Kabels wird dabei das Buskabel in das Hohlseil eingebracht und geeignet befestigt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einbringen eines Sensorelements in einen derartigen länglichen Hohlkörper, wie bspw. ein Hohlseil, zu vereinfachen, insbesondere zu automatisieren und auch bei größeren Einzugslängen zu ermöglichen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Einbringen wenigstens eines Sensorelements in einen länglichen Hohlkörper und ein Verfahren zum Herstellen eines Messaufnehmers zum Bestimmen einer Temperaturverteilung in einem Behälter gelöst.
-
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Einbringen wenigstens eines Sensorelements in einen länglichen Hohlkörper gelöst, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse umfasst, das einen Anschluss zum mechanischen Anschließen des länglichen Hohlkörpers aufweist, wobei der Anschluss in eine Kammer des Gehäuses mündet, die zur Aufnahme des wenigstens einen Sensorelements dient, und welche Kammer ferner mit Druckluft beaufschlagbar ist, um das wenigstens eine Sensorelement vermittels der Druckluft über den Anschluss aus der Kammer in den Hohlkörper einzubringen.
-
In einer Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei dem Hohlkörper um ein Hohlseil oder ein Rohr.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind mehrere Sensorelemente über ein Halteseil, das zur mechanischen Verbindung der Sensorelemente dient, und/oder über einen Haltestab, der zur mechanischen Verbindung der Sensorelemente und/oder über eine Verbindungsleitung, die zur Datenübertragung zwischen den Sensorelementen dient, derart miteinander verbunden, insbesondere so, dass die Sensorelemente ein Kabel bilden.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Rolle in der Kammer vorgesehen, die zum Aufwickeln des Kabels dient.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Rolle derart gegenüber dem Anschluss zum Anschließen des Hohlkörpers angeordnet, vorzugsweise gelagert, dass eine Verlängerung einer durch den Anschluss verlaufenden Geraden im Wesentlichen tangential zu der Rolle, genauer gesagt zu einem Rand der Rolle von dem das Kabel abgerollt wird, verläuft.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Rolle derart gegenüber dem Anschluss zum Anschließen des Hohlkörpers angeordnet, dass das Kabel während des Einblasens im Wesentlichen entlang einer Geraden tangential zu der Rolle, genauer gesagt von einem Rand der Rolle von dem das Kabel abgewickelt wird, von der Rolle bis zum Anschluss verläuft.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Sensorelement an einen Innendurchmesser des Hohlkörpers bzw. einen Innendurchmesser des Anschlusses zum Anschließen des Hohlkörpers angepasst.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Gehäuse einen Druckluftanschluss auf, oder einen Drucklufterzeuger, bspw. ein Kompressor, auf, welcher in dem Gehäuse angeordnet ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das wenigstens eine Sensorelement auf einer Platine aufgebracht, welche Platine in einen, vorzugsweise zylindrischen, Formverguss eingebettet ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Kammer hermetisch dicht.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Messaufnehmers zum Bestimmen eines Füllstands in einem Behälter gelöst, wobei der Messaufnehmer einen länglichen Hohlkörper umfasst, in dem wenigstens ein Sensorelement angeordnet wird, indem das Sensorelement vermittels Druckluft in den Hohlkörper eingebracht, vorzugsweise eingeblasen, wird.
-
Üblicherweise werden Kabel in Rohre oder hier Hohlseile mit Hilfe einer Einzugshilfe ins Rohr eingebracht. Dabei wird ein relativ steifes Kunststoffseil durch das Rohr geschoben bis es am anderen Ende wieder austritt. An dieses Seil wird das eigentliche Kabel befestigt und nun in das Rohr bzw. Hohlseil eingezogen. Beim Einziehen kommt das Kabel in Kontakt mit dem Rohr und wird somit durch die dabei auftretende Reibung gebremst. Diese Reibung nimmt mit der Kabellänge zu, da mehr Kabeloberfläche an der Rohroberfläche reibt. Dies führt dazu, dass ab einer bestimmten Kabellänge die Reibkräfte so groß sind, dass sie nicht mehr durch die Einzugskraft überwunden werden können bzw. das einzuziehende Kabel bei Erhöhung der Zugkraft abreisen würde.
-
Gem. dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Kabel mit Hilfe von Luftdruck in das Rohr eingeblasen. Am Anfang des Kabels wird dazu bspw. ein Gummistöpsel befestigt. Dieser Stöpsel wird in das Rohr eingebracht und schließt bspw. vermittels Lamellen das Rohr dicht ab. In das Rohr wird danach Luft eingeblasen. Aufgrund des ausgebildeten Überdrucks im Rohr bewegt sich der Stöpsel vorwärts im Rohr. Damit sich ein Druck im Rohr aufbauen kann, muss das Rohrende abgedichtet werden. Dies geschieht mit Hilfe eines zweiten Pfropfens. Diese Abdichtung ist so ausgebildet, dass sie eine Durchführung für das einzuziehende Kabel bereitstellt. Das Kabel wird durch diese Durchführung eingezogen. Die Durchführung ist so ausgebildet, dass möglichst wenig Luft aus dem Rohr entweichen kann. Mit Hilfe dieses Verfahren können weit größere Kabellängen in das Rohr eingezogen werden, als mit dem erstgenannten Verfahren. Der Grund liegt darin, dass die einströmende Luft die Reibung zwischen Kabel und Rohrwand verringert und dadurch weniger Reibung bei gleicher Kabellänge auftritt. In einem weiteren Verfahren nutzt man eine Kombination aus beiden Verfahren, indem man das Kabel mit einer Einzugshilfe zieht und gleichzeitig Luft ins Rohr einbläst. Bei dieser Variante wird kein Stöpsel am Kabelanfang verwendet. Somit kann die Luft mit hoher Geschwindigkeit am Kabel vorbeiströmen. Aufgrund der großen Luftströmungsgeschwindigkeit wird das Kabel auf einem Luftpolster getragen. Des Weiteren erhöht sich die Vortriebskraft, aufgrund der zunehmenden Luftreibung, die auf das Kabel wirkt.
-
Das Kabel kann bspw. einen konstanten Kabeldurchmesser aufweisen. Bei dem Messkabel für eine Mehrpunkt-Temperaturmessung handelt sich aber um ein Kabel, das u.U. keinen konstanten Kabelquerschnitt aufweist. Die Temperaturmesselektronik, aufgebracht auf einer Leiterkarte, wird über ein Flachbandkabel mit weiteren Messelektroniken verbunden. Die Messelektronik selbst ist mit einem Kunststoff umspritzt, um sie gegen Umwelteinflüsse zu schützen. Gem. einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung wird das (ganze) einzuziehende Messkabel in einen abgeschlossenen Raum gebracht. Über einen Ausgang bspw. in Form eines Anschlusses an der Kammer bzw. der Vorrichtung kann das Kabel an das Rohr bzw. Hohlseil angeschlossen werden. Das Messkabel befindet sich bspw. auf einer Kabelspule und kann über den Ausgang abgerollt werden.
-
Die Funktionsweise gestaltet sich wie folgt: Das Messkabel wird auf einer Kabelspule aufgewickelt und in die abgeschlossene Kammer eingebracht. Die Vorrichtung wird an das Rohr bzw. Hohlseil angeschlossen. Der Anfang des Messkabels wird mit einer Messelektronik in das Rohr eingeschoben. Dabei ist die Umspritzung der Messelektronik so ausgestaltet, das sie eine zylindrische Form hat, die nahezu den Durchmesser des Rohres entspricht. Dadurch wird eine ähnliche Wirkung wie mit einem Rohrstöpsel erzielt. Der Formverguss ist so ausgebildet, dass er zum Rohr ausreichend abdichtet aber gleichzeitig noch genügend Luft vorbeiströmen lässt und somit auch Luftpolstereffekte ausgenützt werden. Zudem können auch auf weitere Messelektroniken Vortriebskräfte ausgeübt werden. Die Vorrichtung ist im geschlossenen Zustand hermetisch abgedichtet. Bspw. über einen weiteren Anschluss wird Luft in die Vorrichtung bzw. die Kammer eingeblasen. Die Luft kann nur über den Rohranschluss entweichen und treibt die Messelektronik in das Rohr ein. Der Einzug des Messkabels kann jetzt in der gleichen Art erfolgen wie es im Stand der Technik beschrieben ist. Desweitern kann bei diesem Verfahren eine Kombination aus Einblastechnik und Einzugshilfe verwendet werden.
-
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1: zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gem. einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung.
-
1 zeigt eine Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung bei der eine Vorrichtung 1 zum Einbringen eines bzw. mehrere Messelemente ME1, ME2, ..., MEn in einen länglichen Hohlkörper H eingebracht wird. Die Vorrichtung 1 weist zu diesem Zweck einen ersten Anschluss A1, zum Anschließen des Hohlkörpers H bei dem es sich bei der Ausführungsform gem. 1 um eine Rohrleitung handelt und einen zweiten Anschluss A2, der zum Anschließen einer Druckluftversorgung LA an die Vorrichtung 1 dient. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 2 auf, welche die Vorrichtung 1 umgebungsseitig abgrenzt. Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Kammer K auf in der die Messelemente ME1, ME2, MEn angeordnet sind. Die Messelemente ME1, ME2, MEn sind dabei über eine Verbindungsleitung FB, bei der es sich gem. dem Ausführungsbeispiel in 1 um ein Flachbandkabel handelt miteinander verbunden. Vorzugsweise sind die Messelemente ME1, ME2, MEn dabei in Reihe angeordnet. Die Messelemente ME1, ME2, MEn sind ferner bevorzugt äquidistant über die Verbindungsleitung FB miteinander verbunden. Die Verbindungsleitung FB kann zum mechanischen verbinden der Messelemente ME1, ME2, MEn dienen. Ferner kann die Verbindungsleitung FB dazu dienen, eine Datenübertragung zw. den Messelementen ME1, ME2, MEn zu ermöglichen. Vorzugsweise bilden die Messelemente ME1, ME2, MEn ein Bussystem über das Messsignale oder andere Prozessrelevante Daten von dem jeweiligen Messelement ME1, ME2, MEn übertragen werden kann.
-
Die Rohrleitung H kann zumindest abschnittsweise flexibel oder starr ausgebildet sein. Vorzugsweise ist an dem Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 der Anschluss A1 vorgesehen, der eine zur Form der Rohrleitung H, vorzugsweise zu einem Ende der Rohrleitung H, korrespondierende Form aufweist. Bspw. kann der Innendurchmesser des Anschlusses A1 im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Rohrleitung H entsprechen. Ferner können die Messelemente ME1, ME2, MEn bzw. der Formverguss in dem die Messelemente ME1, ME2, MEn eingebettet sind einen Außendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Rohrleitung H entspricht. Zudem kann der Anschluss A1 austauschbar sein, so dass Rohrleitung H, d.h. Rohr und /oder Hohlseile verschiedener Durchmesser, an den Anschluss A1 anschliessbar sind.
-
In der Kammer K ist eine Rolle KS angeordnet auf der bspw. das Kabel D, das aus mehreren miteinander verbundenen Messelementen ME1, ME2, MEn besteht, aufgerollt ist. Das Kabel D kann auch einfach in die Kammer K gelegt werden. Die Rolle KS ist dabei derart gegenüber dem Anschluss A1, durch den das Kabel D das Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 verlässt, angeordnet, dass die Messelemente ME1, ME2, MEn bzw. das Kabel D tangential von der Rolle KS weg in Richtung des Anschlusses A1 verläuft. Die Rolle D ist dabei drehbar um eine Achse L gelagert. Vorzugsweise kann die Rohrleitung H ein Stück in den Anschluss A1 eingeschoben werden, so dass die Messelemente ME1, ME2, MEn bzw. die zu einem Kabel D verbundenen Messelemente ME1, ME2, MEn geradlinig in die Rohrleitung H eingeführt werden können.
-
Um zu gewährleisten, dass die zu einem Kabel D verbundenen Messelemente ME1, ME2, MEn stets tangential von der Rolle KS, bei der es sich bspw. um eine Kabelspule handeln kann, und geradlinig zumindest in dem Bereich in dem die Rohrleitung H an den Anschluss A1 angeschlossen ist, in die Rohrleitung H eingeblasen werden können, kann die Rolle KS beweglich entlang einer zweiten Achse, nicht gezeigt, die bevorzugt senkrecht zur ersten Achse L verläuft, gelagert sein. Dadurch kann auch bei sich verringerndem Durchmesser der Rolle KS infolge des Abrollens und Einblasens des Kabels D in die Rohrleitung H die Ausrichtung des Kabels erreicht werden. Eine Alternative wäre es, eine Art Trichter, welcher das Messkabel unabhängig vom vorliegenden Rollendurchmesser von dem das Kabel abgerollt wird, auf den Anschluss BA zu zentrieren. Evt. wäre auch ein Rollensystem möglich, durch das das Kabel entsprechend umgelenkt und ausgerichtet werden kann
-
Durch den Anschluss A2 wird Luft LA in die Kammer K eingebracht. Dadurch wird ein Vortrieb V erzeugt, der die Messelemente des Kabels D in die Rohrleitung hinein treibt. Durch den Luftdruck L in der Kammer K werden die Messelemente ME1, ME2, MEn vorwärts durch die Rohrleitung bewegt. Dabei wird das Kabel D weiter von der Rolle KS abgerollt.
-
Zusätzlich zu der zur Datenübertragung zw. den Messelementen ME1, ME2, MEn dienenden Verbindungsleitung FB kann eine Einzugshilfe, wie sie bspw. aus der
DE 102011017817 A1 bekannt ist, verwendet werden.
-
Somit kann ein Messaufnehmer, insbesondere mit einer besonders großen Länge, der zur Erfassung der Temperaturverteilung in einem Behälter verwendet werden kann, hergestellt werden.
-
Der Außendurchmesser der Rohrleitung kann bspw. 15mm betragen, während der Innendurchmesser bspw. 7mm betragen kann. Durch das vorgeschlagenen Verfahren können somit Messaufnehmer hergestellt werden deren Länge 50m übersteigt.
-
Der Formverguss der Messelemente kann eine zylindrische Form aufweisen. Um das Vorbeiströmen der Luft an den jeweiligen Messelementen zu verbessern, kann bspw. sich entlang der Messelemente erstreckende Fugen, nicht gezeigt, aufweisen. Insgesamt kann ein Messelemente bzw. der Formverguss in den es eingebettet ist eine Länge von bspw. 20mm und einen Durchmesser von 4–6mm haben.
-
Bezugszeichenliste
-
- H
- Kabel
- A1
- Anschluss für Rohrleitung
- A2
- Anschluss für Druckluft
- BA
- Ausgang der Kammer
- RA
- Rohranfang
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Gehäuse
- K
- Kammer
- V
- Vortrieb
- D
- Kabel
- KS
- Rolle
- L
- Drehachse er Rolle
- ME1
- Erstes Messelement
- ME2
- Zweites Messelement
- MEn
- n-tes Messelement
- LA
- Luft
- FB
- Verbindungsleitung (zw. zwei Messelementen)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2006/010543 A1 [0002]
- US 2792481 [0002]
- US 3380304 [0002]
- US 3986393 [0002]
- US 4554650 [0002]
- US 3398357 [0002]
- DE 102011017817 A1 [0006, 0031]
