DE102014112742A1

DE102014112742A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Durchflussüberwachung von körnigen Materialien, Sandstreuvorrichtung für Fahrzeuge sowie Fahrzeug mit einer solchen Sandstreuvorrichtung

Info

Publication number: DE102014112742A1
Application number: DE102014112742.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Pietrowski
Original assignee: IBEG SYSTEMS GmbH
Current assignee: IBEG SYSTEMS GmbH
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung des Flusses von körnigen Materialien, insbesondere von Sand, durch einen Kanal, umfassend einen in oder an dem Kanal angeordneten Schallsensor (18), eine mit dem Schallsensor (18) gekoppelte Auswerteeinheit zum Auswerten von von dem Schallsensor (18) erzeugten Signalen und mit der Auswerteeinheit gekoppelte Mittel zum Ausgeben von Informationen über den Fluss des körnigen Materials.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchflussüberwachung von körnigen Materialien, insbesondere von Sand. Die Erfindung betrifft auch eine Sandstreuvorrichtung für Fahrzeuge mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchflussüberwachung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Sandstreuvorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei rieselfähigen körnigen Materialien wie insbesondere Sand besteht oft der Wunsch, den Durchfluss des jeweiligen Materials durch eine entsprechende Leitung zu prüfen oder sogar mengenmäßig zu erfassen.
Bei bestimmten Materialien und Vorgängen, z.B. beim Abfüllen von Lebensmitteln wie Erbsen oder Reis in Behälter, kann die Materialmenge, die durch eine entsprechende Zuführleitung strömt, leicht durch Überwachung der Gewichtszunahme eines Behälters, in den das Material abgefüllt wird, ermittelt werden. Bei bestimmten anderen Vorgängen ist dies so nicht ohne weiteres möglich, z.B. beim bedarfsweisen Ausbringen von Sand mittels sogenannter Sandstreuvorrichtungen insbesondere bei Schienenfahrzeugen und Bussen zur Erhöhung der Haftung der Räder auf glattem Untergrund zwecks Verbesserung der Bremswirkung.
Sandstreuvorrichtungen der hier in Frage stehenden Art sind bekannt, z.B. aus den Druckschriften DE 42 38 049 A1 , DE 44 29 370 A1 und DE 100 44 608 A1 . Dabei sei an dieser Stelle betont, dass die entsprechenden Vorrichtungen aufgrund der Tatsache, dass im Regelfall Sand gestreut wird, gemeinhin als Sandstreuvorrichtungen bezeichnet werden, dass aber mit den Vorrichtungen natürlich auch beliebige andere zur Erzielung der gewünschten Wirkung geeignete Materialien ausgebracht werden können. Wenn also nachfolgend dem üblichen Sprachgebrauch gefolgt und von Sand bzw. Sandstreuvorrichtungen gesprochen wird, so ist hierin keine Beschränkung auf Sand als Streugut zu sehen.
Die bekannten Sandstreuvorrichtungen umfassen stets wenigstens einen Sandbehälter und werden üblicherweise in sogenannte offene und geschlossene Systeme unterteilt, je nachdem, ob der Sandbehälter im Betrieb unter Druck gesetzt wird oder nicht. Aus dem Sandbehälter kann der Sand durch einen Kanal zu einer Sandstreustelle gelangen.
Die Erfassung, ob bei Betätigung der Sandstreuvorrichtung tatsächlich Sand gestreut wird, ist schwierig. Die typische Einbausituation von Sandbehältern in Fahrzeugen lässt es in der Regel nicht zu, das Gewicht der Behälter einfach und zuverlässig derart zu erfassen, dass aus einer Gewichtsabnahme auf das Funktionieren der jeweiligen Streuvorrichtung geschlossen werden kann, denn in Fahrt erfahren Fahrzeuge und damit die Behälter fortwährend Vertikalbeschleunigungen, die zu Gewichtsschwankungen führen. Auch ist eine nachträglich Ausrüstung existierender Streuvorrichtungen mit Gewichtssensoren nur mit erheblichem Aufwand möglich. Es wurde deshalb vorgeschlagen, das Funktionieren der Sandstreuvorrichtung optisch zu überwachen. Die entsprechenden Bildaufnahmesensoren verschmutzen jedoch leicht und erfordern in der Regel, dass ein Bediener die von ihnen gelieferten bewegten Bilder prüft, ob darauf das Strömen von Sand zu erkennen ist. Sand soll jedoch meist gerade dann gestreut werden, wenn die Verkehrssituation vom Fahrer des jeweiligen Fahrzeugs ohnehin erhöhte Aufmerksamkeit verlangt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die es ermöglichen, in einfacher und kostengünstiger Weise zu prüfen, ob Sand oder andere körnige Materialien in einem Kanal fließen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, sowohl eine Sandstreuvorrichtung mit einer solchen Vorrichtung als auch ein Fahrzeug mit einer solchen Sandstreuvorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Die nebengeordneten Ansprüche 8 und 9 betreffen eine Sandstreuvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchflussüberwachung bzw. ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Sandstreuvorrichtung. Der nebengeordnete Anspruch 10 betrifft die Verwendung eines Schallsensors zur Überwachung des Flusses bei Sandstreuvorrichtungen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung hat den Vorteil, eine insbesondere auch bei existierenden Sandstreuvorrichtungen relativ leicht nachrüstbare Lösung für die Überwachung des Flusses körniger Materialien anzugeben, die zudem preisgünstig ausfallsicher und praktisch wartungsfrei gestaltbar ist. Zur Nachrüstung existierender Sandstreuvorrichtungen kann vorteilhaft, je nach Einbausituation, der Sandkanal mit einem Schallsensor versehen oder der bisherige Sandkanal durch einen erfindungsgemäß ausgestatteten Sandkanal ersetzt werden, ohne dass die komplette Sandstreuvorrichtung ersetzt werden muss.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematisierte Teilschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels, bei dem ein Schallsensor an einem Sandauslaufrohr angeordnet ist.
2 zeigt eine schematisierte Teilschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem ein Schallsensor an einer Sandauslaufdüse angeordnet ist.
3 zeigt eine schematisierte Teilschnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem ein Schallsensor an einem Sandauslaufschlauch angeordnet ist.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den 1 bis 3 sind rein beispielhaft drei mögliche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtungen zur Überwachung des Flusses körniger Materialien, hier zur Überwachung des Flusses von Sand, schematisiert dargestellt. Bei allen drei Ausführungsbeispielen ist ein Sandschlauch 10 vorgesehen, der in an sich bekannter, hier nicht dargestellter Weise direkt oder indirekt mit einem Sandbehälter verbunden ist, aus dem dann bei Betätigung entsprechender an sich bekannter Mittel, z.B. eines Ventils und/oder einer Druckluftquelle, Sand durch den Sandschlauch 10 geleitet werden kann, um z.B. bei Schienenfahrzeugen die Bremswirkung zu erhöhen. Der Sandschlauch 10 mündet bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Sandauslaufrohr 12, bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Sandauslaufdüse 14 und bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Sandauslaufschlauch 16, bei dem es sich um ein separates Bauteil aber auch um einen Endabschnitt des Sandschlauchs 10 handeln kann. Der Sandschlauch 10 bildet mit dem Sandauslaufrohr 12 bzw. der Sandauslaufdüse 14 bzw. dem Sandauslaufschlauch 16 einen Kanal für den Sand.
An oder in dem Kanal ist jeweils wenigstens ein Schallsensor 18 angeordnet, der mit einer hier nicht weiter gezeigten Auswerteeinheit zum Auswerten von Signalen, die im Betrieb der Vorrichtung von dem Schallsensor erzeugt werden, gekoppelt ist.
Die Auswerteeinheit ist vorteilhaft mit Mitteln zum Ausgeben von Informationen über den Fluss des körnigen Materials gekoppelt. Bei einer solchen Auswerteeinheit kann es sich um eine multifunktionale Rechnereinheit handeln, wie sie bei vielen Fahrzeugen, bei denen Sandstreuvorrichtungen eingesetzt werden, bereits vorhanden ist und die dann vorteilhaft durch Einprogrammierung entsprechender Zusatzfunktionen für die Auswertung der vom Schallsensor erzeugten Signale genutzt werden kann, so dass auf separate Auswerteeinheiten verzichtet werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich und gerade bei Nachrüstung älterer Fahrzeuge mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Umständen auch notwendig, spezielle Auswerteeinheiten zur Auswertung der von dem Schallsensor erzeugten Signale vorzusehen. Die Erfindung erlaubt es hier dem Fachmann, die für den jeweiligen Anwendungsfall optimale Ausgestaltung zu wählen.
Die Mittel zum Ausgeben von Informationen über den Fluss des körnigen Materials können Mittel zum Ausgeben optischer und/oder akustischer Meldungen umfassen, die optimal an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in der Nähe eines Betätigungsschalters für eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Flusses von Sand ausgestattete Sandstreuvorrichtung eine z.B. grüne Leuchtdiode angeordnet ist, die bei Betätigung der Sandstreuvorrichtung dann leuchtet, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung wie nachfolgend noch beschrieben feststellt, dass tatsächlich Sand durch den Kanal strömt. Ferner können z.B. eine rote Leuchtdiode und/oder Mittel zum Erzeugen eines akustischen Warnsignals vorgesehen sein, die bei Betätigung der Sandstreuvorrichtung eine akustische und/oder optische Warnmeldung dann ausgeben, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung feststellt, dass trotz Betätigung der Sandstreuvorrichtung kein oder nur wenig Sand durch den Kanal strömt.
Der Schallsensor 18 umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform ein in einem Gehäuse angeordnetes Mikrofon, wobei das Gehäuse gleichzeitig als Resonanzkörper zur Verstärkung von Schall, der von durch den Kanal fließendem Material erzeugt wird, ausgebildet ist. Da am Markt verschiedene Schallsensoren erhältlich sind, kann ein für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneter Schallsensor verwendet und – wie in den 1 bis 3 gezeigt – an unterschiedlichen Stellen an oder in dem Kanal angeordnet werden, z.B. in dem Sandauslaufrohr 12, der Sandauslaufdüse 14 oder dem Sandauslaufschlauch 16. Die genannten Teile können dazu mit einem Ausschnitt versehen werden, in dem der Schallsensor bzw. das genannte Gehäuse platziert werden. Je nach Einbausituation und Empfindlichkeit des verwendeten Schallsensors kann es auch ausreichend sein, den Schallsensor außen an einem entsprechenden Kanalabschnitt, z.B. außen an der Sandauslaufdüse 14 anzuordnen. Strömt dann Sand durch den Kanal, erzeugen die strömenden Sandkörner ein charakteristisches Geräusch, das von dem Schallsensor erfasst und in entsprechende elektromagnetische Signale umgewandelt wird, die dann von der Auswerteeinheit unter verschiedenen Aspekten ausgewertet werden können.
In der einfachsten Ausführungsform kann eine Auswertung lediglich dahingehend erfolgen, ob Sand durch den Kanal strömt oder nicht. Wenn der Schallsensor entsprechend empfindlich ist und die bei Einsatz einer entsprechenden Sandstreuvorrichtung auftretenden Geräusche die Messung nicht stören, können die Signale des Schallsensors von der Auswerteeinheit auch genauer ausgewertet werden, insbesondere hinsichtlich der Durchflussmenge und/oder Strömungsgeschwindigkeit. Damit können dann automatische Diagnosefunktionen realisiert werden, mittels welcher z.B. das Vorhandensein von Verengungen oder Verstopfungen in dem Kanal detektiert werden können. Auch kann, wenn die Signale des Schallsensors entsprechend ausgewertet werden, eine Aufzeichnung und/oder Überwachung der insgesamt gestreuten Sandmenge erfolgen, um dann einen Bediener eines mit einer entsprechenden Sandstreuanlage ausgestatteten Fahrzeuges frühzeitig darauf hinzuweisen, dass der Sandvorrat zur Neige geht, z.B. über eine optische Anzeige.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich z.B. auf den Ort der Anordnung des Schallsensors und die Anzahl der verwendeten Schallsensoren bezieht. So kann es insbesondere bei längeren Kanälen sinnvoll sein, an mehreren Abschnitten entlang eines Kanals Schallsensoren anzuordnen, um z.B. festzustellen, ob es beim Fließen von Sand durch den Kanal z.B. zu einem Druckabfall und einer damit verbundenen Minderung der Strömungsgeschwindigkeit kommt, und/oder den Ort einer möglichen Störungsstelle auf einen Bereich zwischen zwei Sensoren einzugrenzen.
Bezugszeichenliste

10: Sandschlauch
12: Sandauslaufrohr
14: Sandauslaufdüse
16: Sandauslaufschlauch
18: Schallsensor

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

DE 4238049 A1 [0004]
DE 4429370 A1 [0004]
DE 10044608 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Überwachung des Flusses von körnigen Materialien, insbesondere von Sand, durch einen Kanal, umfassend – einen in oder an dem Kanal angeordneten Schallsensor (18), – eine mit dem Schallsensor (18) gekoppelte Auswerteeinheit zum Auswerten von von dem Schallsensor (18) erzeugten Signalen und – mit der Auswerteeinheit gekoppelte Mittel zum Ausgeben von Informationen über den Fluss des körnigen Materials.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ausgeben von Informationen Mittel zum Ausgeben optischer und/oder akustischer Meldungen umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, Informationen über die Menge des durch den Kanal fließenden Materials zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsensor (18) ein in einem Gehäuse angeordnetes Mikrophon umfasst, wobei das Gehäuse als Resonanzkörper zur Verstärkung von Schall, der von durch den Kanal fließendem Material erzeugt wird, ausgebildet ist.
Verfahren zur Überwachung des Flusses von körnigen Materialien, insbesondere von Sand, durch einen Kanal, umfassend die Schritte des – Anordnens eines Schallsensors in oder an dem Kanal, – Auswerten von von dem Schallsensor erzeugten Signalen und – Ausgeben von Informationen über den Fluss des körnigen Materials.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über den Fluss des körnigen Materials optisch und/oder akustisch ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den von dem Schallsensors erzeugten Signalen Informationen über die Menge des durch den Kanal fließenden Materials ermittelt werden.
Sandstreuvorrichtung für Fahrzeuge, umfassend einen Kanal, durch den Sand fließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Überwachung des Flusses von Sand durch den Kanal vorgesehen ist.
Fahrzeug, insbesondere Fahrzeug für den öffentlichen Personennahverkehr, mit einer Sandstreuvorrichtung nach Anspruch 8.
Verwendung eines Schallsensors (18) zur Überwachung des Flusses von körnigen Materialien, insbesondere von Sand, durch einen Kanal, insbesondere einen Kanal einer Sandstreuvorrichtung für Fahrzeuge.