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Die Erfindung betrifft eine Leckage-Ortungsvorrichtung zur Ortung der Leckage von Druckgassystemen auf Schallbasis, mit einem auf den Schall von austretendem Druckgas ansprechenden Schallempfänger, der mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die eine Visualisierung der georteten Leckage ermöglicht, und mit einer mit dem Schallempfänger ausgerüsteten, elektromotorisch angetriebene Positioniereinheit, durch die der Schallempfänger zu einer das zu überprüfende Druckgassystem zumindest bereichsweise akustisch abtastenden mehrdimensionalen Ortungsbewegung antreibbar ist und die zur Erfassung der Position des Schallempfängers ebenfalls mit der elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, wobei die elektronische Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie basierend auf den Schalldaten des Schallempfängers und den Positionsdaten der Positioniereinheit den Leckageort jeder detektierten Leckage mit Bezug auf den abgetasteten Bereich individualisiert und visualisiert.
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Eine aus der
JP 2006 -
266 767 A bekannte Leckage-Ortungsvorrichtung dieser Art ermöglicht die Detektion der in einem Fluidleitungssystem auftretenden Leckage. Die bekannte Vorrichtung verfügt über zwei Richtmikrofone, die jeweils mittels einer Antriebsvorrichtung zweidimensional verfahrbar sind, wobei der von dem Fluidleitungssystem emittierte Schallpegel aufgezeichnet wird. Mit Hilfe eines Vergleichers werden in einer Positionsberechnungseinheit die Leckageorte bestimmt und dann mittels einer Ausgabeeinrichtung, beispielsweise ein Display, zur Anzeige gebracht. Direkt an dem Fluidleitsystem lassen sich die ermittelten Leckageorte allerdings nicht verifizieren.
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Um unmittelbar an einem einer Leckage unterliegenden Objekt die eventuellen Leckageorte zu lokalisieren, sind bereits Maßnahmen bekannt, die eine Visualisierung der Leckageorte mit Hilfe eines Signallichtstrahls ermöglichen. Entsprechende Ausgestaltungen von Leckage-Ortungsvorrichtungen sind in der
DE 20 2006 013 079 U1 , in der
DE 10 2007 062 781 A1 und in der
EP 1 371 962 A1 offenbart. Mit diesen Leckage-Ortungsvorrichtungen können ermittelte Leckageorte direkt während des Ortungsvorganges visuell kenntlich gemacht werden. Die in der
DE 20 2006 013 079 U1 beschriebene Vorrichtung zur Leckdetektion weist eine Lichtquelle auf, die einen Lichtstrahl in Richtung der maximalen Empfindlichkeit eines auf eine Leckage ansprechenden Ultraschallsensors emittiert. Auch die in der
DE 10 2007 062 781 A1 offenbarte Leckage-Ortungsvorrichtung arbeitet nach diesem Prinzip, wobei ein Leckageort dadurch leicht auffindbar ist, dass ein als Peil- oder Markierungseinrichtung dienender Laser vorhanden ist. Gemäß der
EP 1 371 962 A1 ist ein Leckagedetektor mit einer Lichtquelle ausgestattet, die im Zentrum eines Richtmikrofons installiert ist und durch einen Lichtstrahl einen Lichtpunkt auf diejenige Stelle wirft, an der momentan die Leckageortung stattfindet.
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Eine aus der
DE 298 23 649 U1 bekannte Leckage-Ortungsvorrichtung wird zur Überwachung von Leckagen in pneumatischen Systemen eingesetzt. Die Besonderheit dieser bekannten Leckage-Ortungsvorrichtung besteht darin, dass sie tragbar ist, sodass der Nutzer gemeinsam mit der Leckage-Ortungsvorrichtung an dem zu überprüfenden Druckgassystem entlanggehen kann, um die Leckageorte unmittelbar aufzuspüren. Die Leckage-Ortungsvorrichtung verfügt über ein Mikrofon als Schallempfänger, das an eine Auswerteeinheit angeschlossen ist, die ihrerseits mit einer Anzeigeeinheit verbunden ist, die ein dem Schallsignal entsprechendes optisches Signal ausgeben kann. Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass sich der Nutzer der Leckage-Ortungsvorrichtung in der unmittelbaren Nähe des zu überprüfenden Druckgassystems aufhalten muss. Dadurch ist eine Überprüfung von während ihres Betriebes aus Sicherheitsgründen geschlossenen oder gekapselten Systemen, beispielsweise Bearbeitungsmaschinen oder -anlagen, nur unzureichend möglich.
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Mit einer vergleichbaren Problematik ist die Nutzung eines aus der
DE 10 2009 018 271 A1 bekannten Ultraschall-Ortungsgerätes verbunden. Dieses Ultraschall-Ortungsgerät hat zwar aufgrund eines integrierten Parabolreflektors eine Richtfunktion und erlaubt daher auch Messungen aus entfernteren Positionen. Liegen jedoch Schutzgitter oder sonstige Abschirmmaßnahmen zwischen dem Druckgassystem und dem Ultraschall-Ortungsgerät, stößt auch dieses bekannte Ultraschall-Ortungsgerät an die Grenzen seiner Nutzbarkeit.
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In der
DE 41 11 686 A1 wurde bereits vorgeschlagen, optische Abtastsysteme zur Leckageortung einzusetzen. Hierbei wird ein Prüfling mit einem gasförmigen oder flüssigen Prüfmedium beaufschlagt, dem ein Kontrastmittel zugesetzt ist, das bei einem leckagebedingten Austritt eine im Infrarotbereich liegende Temperaturstrahlung hervorruft, die durch eine Sensoreinheit erfasst werden kann. Indem der Prüfling zusätzlich im sichtbaren Spektralbereich abgetastet wird, lässt sich durch Überlagerung des im infraroten Spektralbereich liegenden Abtastergebnisses eine relativ genaue Lokalisierung von Lecks durchführen. Die Notwendigkeit zur Verwendung eines Kontrastmittels verhindert allerdings den Einsatz bei der ständigen Überwachung von Druckgassystemen. Außerdem sind die technischen Anforderungen zur Realisierung dieser bekannten Vorrichtung relativ hoch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf Schallbasis arbeitende Leckage-Ortungsvorrichtung zu schaffen, mit der sich auch schwer zugängliche Druckgassysteme einfach und zuverlässig überprüfen lassen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Leckage-Ortungsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Positioniereinheit eine Lichtzeigereinrichtung mit einem elektromotorisch beweglichen Signallicht-Ausgabemittel aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie auf Anforderung einen in die Richtung eines detektierten Leckageortes weisenden Signallichtstrahl ausgibt, und dass die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass die visualisierten virtuellen Leckageorte zur Auslösung einer Folgeaktion jeweils manuell auswählbar sind, wobei die auslösbare Folgeaktion in einer dahingehenden Ansteuerung der Lichtzeigereinrichtung besteht, dass der ausgegebene Signallichtstrahl durch entsprechende Positionierung des Signallicht-Ausgabemittels in der Richtung des zum ausgewählten virtuellen Leckageort korrespondierenden realen Leckageortes des überprüften Druckgassystems weist.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Leckage-Ortungsvorrichtung lässt sich ein gesamtes Druckgassystem oder zumindest ein großer Bereich des Druckgassystems von einer einzigen Stelle aus hinsichtlich möglicher Leckagen überprüfen. Die mit dem Schallempfänger ausgerüstete Positioniereinheit kann in unmittelbarer Nähe des zu prüfenden Druckgassystems platziert werden und ruft im Betrieb eine mehrdimensionale Ortungsbewegung des Schallempfängers hervor, im Rahmen derer der Schallempfänger den zu überprüfenden Bereich nach einem vorgebbaren oder vorgegebenen Bewegungsmuster akustisch abtastet. Die dabei ermittelten Schalldaten werden unter Berücksichtigung der Positionsdaten der Positioniereinheit in der elektronischen Auswerteeinrichtung derart ausgewertet, dass detektierte Leckagen hinsichtlich des Ortes ihres Auftretens, also hinsichtlich des Leckageortes, individuell visualisiert werden, und zwar nicht bezugslos, sondern konkret mit Bezug auf den abgetasteten Bereich. Der Nutzer der Leckage-Ortungsvorrichtung ist somit in der Lage, anhand der mittels der Auswerteeinrichtung visualisierten Leckageorte den zugeordneten konkreten Leckageort am Druckgassystem zu identifizieren und zu lokalisieren. Die Positioniereinheit ist mit einer Lichtzeigereinrichtung ausgestattet, die über ein elektromotorisch bewegliches Signallicht-Ausgabemittel verfügt. Diese Lichtzeigereinrichtung ist in der Lage, auf entsprechende Anforderung des Nutzers hin einen in die Richtung eines detektierten Leckageortes weisenden Signallichtstrahl auszugeben. Auf diese Weise hat der Nutzer der Leckage-Ortungsvorrichtung die Möglichkeit, sich die ermittelten Leckageorte unmittelbar am realen Druckgassystem anzeigen zu lassen. Voraussetzung ist natürlich, dass die Positioniereinheit nach wie vor an der gleichen Stelle platziert ist, die sie auch während des Ortungsvorgangs beziehungsweise während des Abtastvorgangs eingenommen hat. Die Auswerteeinrichtung ist derart ausgebildet, dass die visualisierten Leckageorte durch Beeinflussung der Auswerteeinrichtung jeweils manuell auswählbar sind, um eine Folgeaktion auszulösen. Eine solche Folgeaktion besteht darin, eine vorhandene Lichtzeigereinrichtung so anzusteuern, dass der ausgegebene Signallichtstrahl durch entsprechende Positionierung des Signallicht-Ausgabemittels in der Richtung des realen Leckageortes des überprüften Druckgassystems weist.
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Befindet sich das zu überwachende Druckgassystem in einem abgeschirmten Bereich, der während des Betriebes nicht betreten werden darf, kann die mit dem Schallempfänger bestückte Positioniereinheit in diesem abgeschirmten Bereich platziert werden und kann dort die mehrdimensionale schallmäßige Abtastung des Druckgassystems vornehmen, ohne dass es eines personellen Zutrittes in den abgeschirmten Bereich bedürfte. Befindet sich die Auswerteeinrichtung in unmittelbarer Nähe der Positioniereinheit, indem sie beispielsweise als Baueinheit mit der Positioniereinheit ausgeführt ist, können in der Auswerteeinrichtung integrierte Speichermittel vorgesehen werden, die in der Lage sind, die durch den Schallempfänger positionsabhängig ermittelten Schalldaten zumindest zeitweilig und insbesondere in einer nach Bedarf zur Visualisierung abrufbaren Weise zu speichern. Dies ermöglicht es dem Nutzer der Leckage-Ortungsvorrichtung, den Ortungsvorgang autark ablaufen zu lassen und erst nach Abschluss des Ortungsvorganges durch Einsichtnahme in die visualisierten Daten die Leckageorte zu identifizieren. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Leckage-Ortungsvorrichtung sieht eine bezüglich der Positioniereinheit separat ausgebildete Auswerteeinrichtung vor, die über beliebig lange flexible elektrische Leiter oder auch drahtlos an die Positioniereinheit anschließbar oder angeschlossen ist, sodass sie sich während des Betriebes der Positioniereinheit außerhalb des abgeschirmten Bereiches platzieren lässt, wodurch sie zeitgleich mit dem Betrieb der Positioniereinheit genutzt werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leckage-Ortungsvorrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bei dem auch als Mikrofon bezeichenbaren Schallempfänger handelt es sich vorzugsweise um einen Ultraschallempfänger, der spezifisch auf Ultraschall anspricht. Auf diese Weise werden die hochfrequenten zischenden Geräusche, mit denen Druckgas und insbesondere Druckluft an Lecks austritt, ungeachtet sonstiger Umgebungsgeräusche, wie sie im Betrieb von Maschinen auftreten, sehr zuverlässig geortet.
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Der Schallempfänger kann bei Bedarf auch so ausgeführt sein, dass er eine gewisse Richtcharakteristik aufweist. Beispielsweise kann auf den Schallempfänger eine den Schallempfänger ein Stückweit überragende Hülse aufgesetzt sein.
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Die Auswerteeinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass nach Beendigung der Ortungsbewegung sämtliche ermittelten Leckageorte gleichzeitig visualisiert sind, sodass sich der Nutzer einen raschen Überblick über die Anzahl und die Verteilung der vorhandenen Lecks verschaffen kann.
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Zweckmäßigerweise verfügt die Auswerteeinrichtung über Speichermittel, in denen die ermittelten Schalldaten und insbesondere die aufgrund einer entsprechenden Auswertung individualisierten Leckageorte beliebig lange abspeicherbar sind. Die Auswerteeinrichtung ist in diesem Fall mit Abrufmitteln versehen, mit deren Hilfe sich die betreffenden Daten nach Abschluss des Ortungsvorganges jederzeit und beliebig oft abrufen und visualisieren lassen.
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Dem Schallempfänger sind zweckmäßigerweise Signalverstärkermittel zugeordnet, um die erfassten Schalldaten optimal verarbeiten zu können.
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Wie bereits angesprochen, besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Auswerteeinrichtung bezüglich der Positioniereinheit separat auszubilden und über flexible elektrische Leiter an die Positioniereinheit anzuschließen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, Maßnahmen zu treffen, die eine drahtlose Kommunikation zwischen der Auswerteeinrichtung und der Positioniereinheit ermöglichen, insbesondere mittels Funksignalen oder auf Infrarotbasis.
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Die Positioniereinheit ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sie eine sowohl horizontale als auch vertikale Bewegung des Schallempfängers hervorrufen kann. Zweckmäßigerweise enthält die Leckage-Ortungsvorrichtung eine elektronische Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, um die Positioniereinheit betriebsmäßig anzusteuern und insbesondere den Verlauf der Ortungsbewegung vorzugeben. Die sowohl horizontale als auch vertikale Bewegungsmöglichkeit für den Schallempfänger ermöglicht es, eine angestrebte Ortungsbewegung unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten des Druckgassystems nach Bedarf zu programmieren und vorzugeben.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Positioniereinheit so ausgebildet ist, dass eine mehrfache zeilenweise Ortungsbewegung des Schallempfängers hervorrufbar ist. Insbesondere kann die Positioniereinheit so ausgebildet sein, dass der Schallempfänger zu einer Ortungsbewegung mit vertikal aneinandergereihten horizontalen Zeilenbewegungen antreibbar ist. Das insbesondere von einem Druckluftsystem gebildete Druckgassystem kann auf diese Weise sehr zuverlässig und engmaschig zeilenweise abgetastet werden.
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Das zu überprüfende Druckgassystem, bei dem es sich insbesondere um ein Druckluftsystem handelt, kann beispielsweise ein eigenständig nutzbares Druckgasverteilsystem sein, insbesondere ein Druckluftverteilsystem, wie es in Betriebsstätten beliebiger Art installiert ist, um unterschiedliche Verbraucher mit Druckgas, insbesondere mit Druckluft, zu versorgen. Das Druckgassystem kann aber auch Bestandteil einer Maschine oder Anlage sein, die unter Nutzung von Druckgas, insbesondere von Druckluft, betrieben wird. Hier ist beispielsweise an Produktionsanlagen gedacht, die über zahlreiche mit Druckluft betriebene Einrichtungen verfügen, denen die erforderliche Druckluft mittels eines Druckluftsystems zur Verfügung gestellt wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Positioniereinheit ermöglicht es, den Schallempfänger zur Ausführung der Ortungsbewegung in zwei zueinander rechtwinkeligen Abtastrichtungen zu verschwenken, insbesondere in einer horizontalen Abtastrichtung und in einer vertikalen Abtastrichtung. Die Schwenkbeweglichkeit des Schallempfängers begünstigt in besonderer Weise die der Ermittlung von Lecks dienende Abtastung eines Druckgassystems von einer einzigen Stelle aus. Die Positioniereinheit als solches muss zur Durchführung der Ortungsbewegung nicht verlagert werden. Die Positioniereinheit ist bevorzugt in der Lage, die Schwenkbewegungen nicht nur nacheinander, sondern auch gleichzeitig überlagert hervorzurufen.
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Bevorzugt ist die Positioniereinheit mit einer Basiseinheit ausgestattet, an der ein Positionierkopf der Positioniereinheit um eine erste Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist, an dem seinerseits ein mit dem Schallempfänger ausrüstbarer oder ausgerüsteter Schallempfängerträger um eine zu der ersten Schwenkachse rechtwinkelige zweite Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist. Die Positioniereinheit ist mit elektromotorischen Antriebsmitteln ausgestattet, die in der Lage sind, zum einen den Positionierkopf relativ zu der Basiseinheit zu einer ersten Schwenkbewegung um die erste Schwenkachse und zum anderen den Schallempfängerträger relativ zu dem Positionierkopf zu einer zweiten Schwenkbewegung um die zweite Schwenkachse anzutreiben. Eine vorzugsweise vorhandene elektronische Steuereinrichtung der Leckage-Ortungsvorrichtung steht signaltechnisch mit der Positioniereinheit in Verbindung, um die erste und die zweite Schwenkbewegung derart aufeinander abgestimmt hervorzurufen, dass der Schallempfänger die gewünschte mehrdimensionale Ortungsbewegung ausführt.
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Die Positioniereinheit ist zweckmäßigerweise von transportabler Bauart, sodass sie problemlos an wechselnden Einsatzorten verwendbar ist. Sie ist insbesondere tragbar. Mit Hilfe einer bevorzugt vorhandenen Standfußeinrichtung kann die Positioniereinheit am Einsatzort standsicher abgestellt werden.
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Die Auswerteeinrichtung verfügt zweckmäßigerweise über ein Display, das zum einen den durch die Ortungsbewegung abgetasteten oder abtastbaren Bereich wiedergibt und das zum anderen innerhalb des wiedergegebenen abgetasteten Bereiches die detektierten Leckageorte anzeigt. Diese Anzeige erfolgt beispielsweise durch optisch hervorgehobene Anzeigepunkte, die beispielsweise von den übrigen Bereichen des Displays farblich abgesetzt sind und/oder bei denen es sich um Leuchtpunkte handelt. Der abgetastete Bereich ist im einfachsten Fall durch die Kontur des Displays wiedergegeben, kann aber auch durch eine entsprechende Anzeige im Display wiedergegeben werden.
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Mit Hilfe des Displays besteht insbesondere die Möglichkeit, im Rahmen einer zweidimensionalen Anzeige die detektierten Leckageorte zu visualisieren, und zwar ungeachtet dessen, ob es sich bei der mehrdimensionalen Ortungsbewegung des Schallempfängers um eine zweidimensionale oder eventuell dreidimensionale Bewegung handelt. Eine dreidimensionale Ortungsbewegung ergibt sich insbesondere dann, wenn der Schallempfänger durch die Positioniereinheit verschwenkbar ist.
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Besonders kostengünstig ist eine Bauform, bei der das Signallicht-Ausgabemittel mit dem Schallempfänger bewegungsgekoppelt ist, sodass Schallempfänger und Signallicht-Ausgabemittel stets einheitlich bewegt werden. Auf diese Weise können ein und dieselben elektromotorischen Antriebsmittel genutzt werden, um zum einen die Ortungsbewegung hervorzurufen und zum anderen das Signallicht-Ausgabemittel zu positionieren. Für die Ansteuerung der Lichtzeigereinrichtung ist die Leckage-Ortungsvorrichtung zweckmäßigerweise mit einer elektronischen Steuereinrichtung ausgestattet, die zweckmäßigerweise auch die Ansteuerung der Positioniereinheit für die Durchführung der Ortungsbewegung übernimmt.
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Von Vorteil ist es, wenn die Auswerteeinrichtung über ein berührungsempfindliches Display verfügt, das lediglich im Bereich der visualisierten Leckageorte mit einem Finger berührt werden muss, um die gewünschte Folgeaktion auszulösen.
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Wie schon mehrfach angedeutet, ist es vorteilhaft, wenn die Leckage-Ortungsvorrichtung über eine zur betriebsmäßigen Ansteuerung der Positioniereinheit ausgebildete elektronische Steuereinrichtung verfügt. Die Auswerteeinrichtung ist bevorzugt ein Bestandteil dieser elektronischen Steuereinrichtung, wobei sie vorzugsweise in die Steuereinrichtung integriert ist.
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Die elektronische Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit Speichermitteln ausgestattet, in denen für mindestens eine und zweckmäßigerweise für mehrere Ortungsbewegungen des Schallempfängers Steuerdaten speicherbar oder gespeichert sind. Diese Steuerdaten können dann nach Bedarf vom Nutzer abgerufen werden, damit sie an die Positioniereinheit übermittelt werden. Auf diese Weise kann die Leckage-Ortungsvorrichtung für unterschiedliche Anwendungsfälle im Vorfeld programmiert werden, insbesondere hinsichtlich der nach Druckgasleckagen abzutastenden Bereiche verschiedener Druckgassysteme.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 eine bevorzugte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leckage-Ortungsvorrichtung in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil I aus 2, und
- 2 eine Vorderansicht der Leckage-Ortungsvorrichtung mit Blickrichtung gemäß Pfeil II aus 1.
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In der Zeichnung ist schematisch eine allgemein mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Leckage-Ortungsvorrichtung abgebildet, die dafür geeignet ist, auf Schallbasis die an einem ebenfalls schematisch angedeuteten Druckgassystem 2 auftretende Leckage zu orten.
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Obgleich sich die Leckage-Ortungsvorrichtung 1 zur Ortung der Leckage von Druckgasen beliebiger Art eignet, konzentriert sich ihr Hauptanwendungszweck insbesondere auf die Ortung von Druckluftleckage in Verbindung mit Druckluftsystemen. Beim Ausführungsbeispiel ist das angedeutete Druckgassystem 2 ein solches Druckluftsystem.
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Exemplarisch ist das zu überwachende Druckgassystem 2 Bestandteil einer auch nur schematisch angedeuteten Produktionsmaschine 3, die unter anderem mit Druckluft betriebene Komponenten aufweist. Die Druckluft wird in der Produktionsmaschine 3 mittels des Druckgassystems 2 zur Verfügung gestellt. Da aufgrund von Leckage aus dem Druckgassystem 2 austretende Druckluft einen unnötigen Energieverbrauch mit sich bringt, der die Betriebskosten der Produktionsmaschine 3 erhöht, ist es sinnvoll, das Druckgassystem 2 von Zeit zu Zeit hinsichtlich eventueller Leckage zu überprüfen, um die ermittelten Lecks anschließend abdichten zu können. Für eine solche Leckageortung eignet sich die bei Einnahme einer bevorzugten Gebrauchsstellung abgebildete Leckage-Ortungsvorrichtung 1.
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Bei 4 ist ein beliebiger Untergrund illustriert, auf dem die mit dem Druckgassystem 2 ausgestattete Produktionsmaschine 3 postiert ist. Es handelt sich hier beispielsweise um den Fußboden einer Fabrikationshalle.
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Die Leckage-Ortungsvorrichtung 1 verfügt über eine allgemein mit Bezugsziffer 5 bezeichnete Positioniereinheit, die mit einem Schallempfänger 6 bestückt ist und mit deren Hilfe der Schallempfänger 6 zur Ausführung einer in 2 gepunktet angedeuteten mehrdimensionalen Ortungsbewegung 7 antreibbar ist. In ihrer Gebrauchsstellung ist die Leckage-Ortungsvorrichtung 1 so ausgerichtet, dass ein Schallempfangsabschnitt 8 des Schallempfängers 6 dem zu überprüfenden Druckgassystem 2 zugewandt ist. Durch die Ortungsbewegung 7 lässt sich das Druckgassystem 2 in seiner Gesamtheit oder bereichsweise hinsichtlich Schallemissionen abtasten, die auf ungewollt austretendes Druckgas, also auf Leckage hinweisen.
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Die Positioniereinheit 5 ist zweckmäßigerweise von transportabler Art und ist insbesondere derart kompakt ausgeführt, dass sie sich bequem tragen und an jedem gewünschten Einsatzort aufstellen lässt. Bevorzugt ist die Positioniereinheit 5 mit einer Standfußeinrichtung 12 ausgestattet, mit der sie auf einem beliebigen Untergrund stabil abstellbar ist, beispielsweise auf dem gleichen Untergrund 4, auf dem auch das Druckgassystem 2 angeordnet ist.
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Selbstverständlich kann die Positioniereinheit 5 auch mit anderen geeigneten Mitteln ausgestattet sein, die ihr betriebsbereites Aufstellen ermöglichen oder begünstigen. So kann die Positioniereinheit 5 beispielsweise mit einer Hakenstruktur ausgestattet sein, die es ermöglicht, die Positioniereinheit 5 an einer vor Ort vorhandenen Struktur aufzuhängen.
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Die Standfußeinrichtung 12 ist vorzugsweise mit nicht weiter abgebildeten Justiermitteln ausgestattet, die eine bedarfsgerechte Ausrichtung der Positioniereinheit 5 bezüglich des zu überprüfenden Druckgassystems 2 ermöglichen. So könnte die Standfußeinrichtung 12 beispielsweise ein Stativ mit teleskopierbaren Standbeinen enthalten.
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Zu der Leckage-Ortungsvorrichtung 1 gehört vorzugsweise auch eine elektronische Steuereinrichtung 13, die der betriebsmäßigen Ansteuerung der Positioniereinheit 5 dient und mit deren Hilfe insbesondere die Ortungsbewegung 7 des Schallempfängers 6 vorgebbar ist.
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Des Weiteren ist die Leckage-Ortungsvorrichtung 1 mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung 14 ausgestattet, die in der Lage ist, vom Schallempfänger 6 aufgenommene Schalldaten und von der Positioniereinheit 5 hinsichtlich der Position des Schallempfängers 6 gelieferte Positionsdaten auszuwerten, um beim schallmäßigen Abtasten des Druckgassystems 2 detektierte Leckagen hinsichtlich ihres Leckageortes mit Bezug auf den abgetasteten Bereich zu individualisieren und zu visualisieren. Die Visualisierung erfolgt insbesondere über ein bevorzugt monitorartiges Display 15, das zu der elektronischen Auswerteeinrichtung 14 gehört.
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Die Auswerteeinrichtung 14 ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil der elektronischen Steuereinrichtung 13. Bevorzugt ist die elektronische Auswerteeinrichtung 14 in die elektronische Steuereinrichtung 13 integriert, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft. Exemplarisch verfügt die Steuereinrichtung 13 über ein einheitlich handhabbares Gerätegehäuse 16, in dem die Komponenten der Steuereinrichtung 13 einschließlich der Auswerteeinrichtung 14 untergebracht sind und das an einer Außenseite das schon angesprochene Display 15 aufweist.
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Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung 14 bezüglich der Positioniereinheit 5 separat ausgebildet, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft. Über flexible elektrische Leiter 17, beispielsweise ein elektrisches Verbindungskabel, ist die Auswerteeinrichtung 14 im Betrieb der Leckage-Ortungsvorrichtung 1 an die Positioniereinheit 5 angeschlossen, die zu diesem Zweck bevorzugt mit einer geeigneten elektromechanischen Schnittstelle 18 ausgestattet ist. Der flexible elektrische Leiter 17 kann von beliebiger Länge sein und gestattet somit eine Nutzung der Auswerteeinrichtung 14 in beliebiger Entfernung zu der Positioniereinheit 5.
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Alternativ zu einer drahtgebundenen Verbindung zwischen der Positioniereinheit 5 und der Auswerteeinrichtung 14 käme auch eine drahtlose Verbindung in Frage, beispielsweise eine Funkverbindung. Letzteres insbesondere dann, wenn die Positioniereinheit 5 ihre Betriebsenergie ganz oder teilweise unabhängig von der Auswerteeinrichtung 14 erhält und beispielsweise mit einem eigenen Netzanschluss für die Zufuhr einer Versorgungsspannung oder mit einer integrierten Energiequelle ausgestattet ist. Eine integrierte Energiequelle kann beispielsweise eine Batterie oder ein wiederaufladbarer Akku sein.
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel besteht durchaus die Möglichkeit, die Auswerteeinrichtung 14 als Baueinheit mit der Positioniereinheit 5 auszubilden.
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Die vorstehend in Bezug auf die Auswerteeinrichtung 14 getroffenen Aussagen gelten entsprechend für die elektronische Steuereinrichtung 13.
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Die Positioniereinheit 5 ist von elektromotorisch angetriebener Bauart. Mit anderen Worten ermöglicht die Positioniereinheit 5 ein elektromotorisches Hervorrufen der Ortungsbewegung 7 des Schallempfängers 6. Ihre Betriebsenergie erhalten die elektromotorischen Antriebsmittel entweder von der elektronischen Steuereinrichtung 13 oder von einer davon unabhängigen Energiequelle.
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Wie schon erwähnt, ist in 2 gepunktet eine Ortungsbewegung 7 angedeutet, zu der der Schallempfänger 6 mit Hilfe der Positioniereinheit 5 antreibbar ist. Die dafür erforderlichen Steuersignale erhält die Positioniereinheit 5 von der elektronischen Steuereinrichtung 13. Die elektronische Steuereinrichtung 13 ist zweckmäßigerweise mit Speichermitteln 22 ausgestattet, in denen die Steuerdaten für mindestens eine Ortungsbewegung des Schallempfängers 6 abspeicherbar oder abgespeichert sind. Durch Aktivierung eines Befehlsmittels 23 der Steuereinrichtung 13 durch den Nutzer der Leckage-Ortungsvorrichtung 1 lassen sich die Steuerdaten abrufen, um die Positioniereinheit 5 zwecks Erzeugung der Ortungsbewegung 7 in Betrieb zu setzen.
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Die Befehlsmittel 23 können ein einfacher Schalter sein oder können auch von einer beliebigen Schnittstelle repräsentiert sein, die eine drahtlose Befehlseingabe ermöglichen, beispielsweise mittels eines tragbaren Telekommunikationsgerätes.
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Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinrichtung 13 so ausgebildet, dass in den Speichermitteln 22 gleichzeitig mehrere Steuerdatensätze für alternative Ortungsbewegungen abspeicherbar oder abgespeichert sind, die sich nach Bedarf unter Berücksichtigung des momentan zu überprüfenden Druckgassystems 2 abrufen und der Positioniereinheit 5 zuleiten lassen. Bei häufig wiederkehrenden Überprüfungsmaßnahmen bietet dies die Möglichkeit, hinsichtlich verschiedener Druckgassysteme 2 spezifische Steuerdaten in gesonderten Steuerdatensätzen abzulegen, die dann nach Bedarf ohne neuerlichen Programmieraufwand abgerufen werden können.
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In der 2 verdeutlicht die in Bezug auf die Ortungsbewegung 7 illustrierte gepunktete Linie einen bevorzugten Bewegungsverlauf bei Ausführung der Ortungsbewegung 7. Dieser Bewegungsverlauf wird durch entsprechende Ansteuerung der Positioniereinheit 5 so vorgegeben, dass er den zu überprüfenden Bereich des Druckgassystems 2 abdeckt. Dieser beim Ausführungsbeispiel zu überprüfende Bereich des Druckgassystems 2 ist in 2 bei 2a angedeutet. Es versteht sich, dass dieser zu überprüfende Bereich 2a beliebig auswählbar ist und letztlich sogar das gesamte Druckgassystem 2 abdecken kann.
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In der 2 sind exemplarisch mehrere Punkte 24 kenntlich gemacht, die reale Leckageorte innerhalb des zu überprüfenden Bereiches 2a des Druckgassystems 2 repräsentieren. Dort tritt aufgrund von Lecks mit einem zischenden Geräusch Druckluft oder ein sonstiges Druckgas aus. Bei Durchführung der Ortungsbewegung 7 überfährt der Schallempfänger 6 auch diese realen Leckageorte 24, sodass er mit seinem Schallempfangsabschnitt 8 den mit der Leckage verbundenen Schall detektieren und aufnehmen kann.
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Selbstverständlich ist der Schallempfänger 6 bei Ausführung der Ortungsbewegung 7 auch noch anderen Schallereignissen ausgesetzt, insbesondere den mehr oder weniger lauten Betriebsgeräuschen der mit dem Druckgassystem ausgestatteten Produktionsmaschine 3. Indem der Schallempfänger 6 jedoch zweckmäßigerweise mit geeigneten akustischen Filtermitteln ausgestattet ist, lässt es sich erreichen, dass das Ausströmgeräusch des Druckgases innerhalb des gesamten Geräuschnebels gut identifizierbar ist.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, einen als Ultraschallempfänger ausgebildeten Schallempfänger 6 zu verwenden, der so ausgebildet ist, dass er spezifisch auf im Ultraschallbereich liegende Schallemissionen anspricht. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Auf diese Weise können beim akustischen Abtasten beziehungsweise Abscannen des Druckgassystems 2 die realen Leckageorte 24 sehr sicher identifiziert werden.
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Die elektronische Auswerteeinrichtung 14 ist in der Lage, die im Rahmen der Ortungsbewegung 7 identifizierten realen Leckageorte 24 als virtuelle Leckageorte 24a individualisiert zu visualisieren. Diese Visualisierung erfolgt beim Ausführungsbeispiel durch das Display 15. Das Display 15 repräsentiert oder gibt wieder den durch die Ortungsbewegung 7 überprüften Bereich 2a in einem reduzierten Maßstab in Verbindung mit zweckmäßigerweise einer zweidimensionalen Anzeige. Exemplarisch definiert der Displayrand 25 den Randbereich des real zu überprüfenden Bereiches 2a. Es besteht aber auch die Möglichkeit, speziell durch die optischen Mittel des Displays 15 die Umrandung des überprüften Bereiches 2a zur leichteren Orientierung zu visualisieren.
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Auf dem Display 15 können sämtliche im Rahmen einer Ortungsbewegung 7 ermittelten realen Leckageorte 24 als virtuelle Leckageorte 24a angezeigt werden. Die Anzeige erfolgt insbesondere so, dass am Ende der Ortungsbewegung 7 alle ermittelten Leckageorte 24 durch entsprechende virtuelle Leckageorte 24a gleichzeitig zur Anzeige gebracht werden und insbesondere auch beliebig lange angezeigt bleiben. In 1 ist mittels einer gepunkteten Linie 7a der auf das Display 15 übertragene Verlauf der Ortungsbewegung 7 angedeutet, der je nach Ausgestaltung der Auswerteeinrichtung 14 ebenfalls zur Anzeige gebracht werden kann oder nicht. Wird er zur Anzeige gebracht, erfolgt dies zweckmäßigerweise in einem wie auch immer gearteten Kontrastunterschied zu den individualisierten virtuellen Leckageorten 24a.
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Ist ein Ortungsvorgang abgeschlossen, kann der Nutzer durch einen Vergleich der Anzeige der Auswerteeinrichtung 14 mit den realen Gegebenheiten sehr einfach die realen Leckageorte 24 identifizieren. Beispielsweise kann sich der Nutzer vor das Druckgassystem 2 stellen und die Auswerteeinrichtung 14 mit sichtbarem und die virtuellen Leckageorte 24a wiedergebendem Display 15 vor sich hinhalten, sodass er anhand des Verhältnisses zwischen der Verteilung der virtuellen Leckageorte 24a und dem Displayrand 25 oder einer sonstigen auf dem Display 15 kenntlich gemachten Berandung des überprüften Bereiches 2a sehr leicht ermitteln kann, wo in dem real überprüften Bereich 2a sich die realen Leckageorte 24 befinden.
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Für diese dem eigentlichen Ortungsvorgang nachgelagerte Tätigkeit wird die Positioniereinheit 5 grundsätzlich nicht mehr benötigt.
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Die Positioniereinheit 5 des Ausführungsbeispiels hat einen bevorzugten Aufbau, der nachstehend erläutert wird.
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Demnach verfügt die Positioniereinheit 5 über eine Basiseinheit 26, die während der Ausführung eines Ortungsvorganges bezüglich des zu überprüfenden Druckgassystems 2 ortsfest verbleibt. Exemplarisch ist an der Basiseinheit 26 die Standfußeinrichtung 12 angeordnet.
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An der Basiseinheit 26 ist ein diesbezüglich separater Positionierkopf 27 in einer Weise angeordnet, dass er relativ zu der Basiseinheit 26 um eine erste Schwenkachse 28 verschwenkbar ist. An dem Positionierkopf 27 ist ein diesbezüglich separater Schallempfängerträger 32 in einer Weise angeordnet, dass er bezüglich des Positionierkopfes 27 um eine zweite Schwenkachse 33 verschwenkbar ist. Die beiden Schwenkachsen 28, 33 sind vorzugsweise rechtwinkelig zueinander ausgerichtet.
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Bevorzugt sind die beiden Schwenkachsen 28, 33 so realisiert, dass in der bevorzugten Gebrauchsstellung der Positioniereinheit 5 die erste Schwenkachse 28 vertikal und die zweite Schwenkachse 33 horizontal verläuft.
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An dem Schallempfängerträger 32 ist der Schallempfänger 6 in einer Weise angeordnet, dass er die Schwenkbewegung des Schallempfängerträgers 32 unmittelbar mitmacht. An dem Schallempfängerträger 32 sind zweckmäßigerweise Befestigungsmittel 34 angeordnet, die eine lösbare Befestigung des Schallempfängers 6 ermöglichen. Auf diese Weise können bei Bedarf abwechselnd unterschiedliche Schallempfänger 6 an ein und demselben Schallempfängerträger 32 angebracht werden.
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Vorzugsweise hat der Schallempfänger 6 eine längliche Gestalt und ragt rechtwinkelig zu der zweiten Schwenkachse 33 von dem Schallempfängerträger 32 weg. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Schallempfangsabschnitt 8 bei installiertem Schallempfänger 6 so ausgerichtet ist, dass er in einer zu der zweiten Schwenkachse 33 rechtwinkeligen Richtung von der zweiten Schwenkachse 33 wegweist.
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Wie weiter oben schon erwähnt, ist die Positioniereinheit 5 zweckmäßigerweise mit elektromotorischen Antriebsmitteln ausgestattet, mit deren Hilfe letztlich die Ortungsbewegung 7 des Schallempfängers 6 hervorrufbar ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Positioniereinheit 5 sind erste elektromotorische Antriebsmittel 35 vorhanden, mit denen der Positionierkopf 27 zu einer ersten Schwenkbewegung 37 um die erste Schwenkachse 28 antreibbar ist. Bevorzugt sind die ersten elektromotorischen Antriebsmittel 35 Bestandteil der Basiseinheit 26. Darüber hinaus sind zweite elektromotorische Antriebsmittel 36 vorhanden, die ausgebildet sind, um den Schallempfängerträger 32 zu einer als zweite Schwenkbewegung 38 bezeichneten Schwenkbewegung relativ zum Positionierkopf 27 um die zweite Schwenkachse 33 anzutreiben. Die zweiten elektromotorischen Antriebsmittel 36 sind zweckmäßigerweise Bestandteil des Positionierkopfes 27.
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Die beiden elektromotorischen Antriebsmittel 35, 36 sind bevorzugt unabhängig voneinander ansteuerbar, um eine bestmögliche Flexibilität bei der Erzeugung der Ortungsbewegung 7 zu ermöglichen. Auf diese Weise können die erste und die zweite Schwenkbewegung 37, 38 in beliebiger Form abwechselnd und/oder überlagert durchgeführt werden.
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Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind Antriebsmittel der Positioniereinheit 5 so ausgebildet, dass eine Zwangskopplung zwischen der zweiten Schwenkbewegung 38 und der ersten Schwenkbewegung 37 gegeben ist. Hierzu können insbesondere Getriebemittel vorgesehen werden.
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Die elektromotorischen Antriebsmittel 35, 36 erhalten von der elektronischen Steuereinrichtung 13 die ihren Betrieb steuernden elektrischen Steuersignale, um die angestrebte Ortungsbewegung 7 basierend auf den abgespeicherten Steuerdaten hervorrufen zu können.
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Eine nicht abgebildete Ausführungsform der Leckage-Ortungsvorrichtung 1 ist alternativ oder zusätzlich mit manuellen Bewegungssteuermitteln ausgestattet, die es ermöglichen, rein manuell die Ortungsbewegung 7 vorzugeben.
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Mit Hilfe der beschriebenen Positioniereinheit 5 besteht ersichtlich die Möglichkeit, den Schallempfänger 6 und insbesondere auch dessen Schallempfangsabschnitt 8 sowohl zu einer Horizontalbewegung 42 als auch zu einer Vertikalbewegung 43 anzutreiben. Die Ortungsbewegung 7 setzt sich dann aus der Horizontalbewegung 42 und der Vertikalbewegung 43 zusammen. Bedingt durch die erläuterten Schwenklagerungen ist beim Ausführungsbeispiel die Horizontalbewegung 42 eine Schwenkbewegung in einer Horizontalebene und die Vertikalbewegung 43 eine Schwenkbewegung in einer Vertikalebene.
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Prinzipiell wäre es allerdings denkbar, die Horizontalbewegung 42 und/oder die Vertikalbewegung 43 mittels einer Linearbewegung zu realisieren. Die geschilderte schwenkbewegliche Ausführungsform hat allerdings den Vorteil, dass ein großflächiger Bereich 2a des Druckgassystems 2 besonders einfach von ein und derselben Gebrauchsposition der Positioniereinheit 5 aus abgetastet werden kann.
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Bevorzugt ist die elektronische Steuereinrichtung 13 so ausgebildet, dass sie die Positioniereinheit 5 beziehungsweise deren elektromotorische Antriebsmittel 35, 36 in einer Weise ansteuern kann, dass die erzeugte Ortungsbewegung 7 eine mehrfache Zeilenbewegung ist, insbesondere eine Bewegung in horizontalen Zeilen. Konkret ist die Positioniereinheit 5 durch die Steuereinrichtung 13 so ansteuerbar, dass der Schallempfänger 6 zu einer Ortungsbewegung 7 mit vertikal aneinandergereihten horizontalen Zeilenbewegungen angetrieben werden kann. In 2 ist ein derartiger Bewegungsablauf durch die gepunktet angedeutete Ortungsbewegung 7 angedeutet. Auf diese Weise lässt sich ein relativ großflächiger Bereich 2a eines Druckgassystems 2 sehr engmaschig nach Lecks überprüfen.
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Die Auswerteeinrichtung 14 ist zweckmäßigerweise mit Speichermitteln 44 ausgestattet, mit denen die durch den Schallempfänger 6 in Abhängigkeit von der bei Ausführung der Ortungsbewegung 7 jeweils eingenommenen Position ermittelten Schalldaten zumindest zeitweilig gespeichert werden können, sodass sie nach Bedarf abrufbar sind, insbesondere um sie zur Identifizierung der Leckageorte 24 zu visualisieren. Diese Speichermittel 44 sind insbesondere so ausgebildet, dass die Schalldaten mehrerer Überprüfungsvorgänge unabhängig voneinander in abrufbarer Weise speicherbar sind. Dies bietet die Möglichkeit, mit Hilfe der Leckage-Ortungsvorrichtung 1 nacheinander mehrere Leckage-Ortungen vorzunehmen und diese erst zu einem späteren Zeitpunkt auszuwerten.
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Die virtuellen Leckageorte 24a werden von der Auswerteeinrichtung 14, insbesondere mittels eines Displays 15, zweckmäßigerweise durch optisch hervorgehobene Anzeigepunkte visualisiert, bei denen es sich insbesondere um Leuchtpunkte handelt. Die Anzeigepunkte können sich auch farblich von sonstigen visualisierten Merkmalen abheben.
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Die Leckage-Ortungsvorrichtung ist mit einer Lichtzeigereinrichtung 45 ausgestattet, die über ein elektromotorisch bewegliches Signallicht-Ausgabemittel 46 verfügt, das in der Lage ist, auf Anforderung einen in die Richtung eines detektierten und real existierenden Leckageortes 24 weisenden Signallichtstrahl 47 auszugeben. Auf diese Weise besteht für den Nutzer die Möglichkeit, sich durch die Leckage-Ortungsvorrichtung 1 unmittelbar vor Ort die realen Leckageorte 24 anzeigen zu lassen, was das Auffinden dieser realen Leckageorte 24 sehr erleichtert. Das Ausführungsbeispiel ist mit einer solchen Lichtzeigereinrichtung 45 ausgestattet.
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In Verbindung mit einer vorhandenen Lichtzeigereinrichtung 45 ist die elektronische Auswerteeinrichtung 14 so ausgebildet, dass die zur Anzeige gebrachten virtuellen Leckageorte 24a manuell auswählbar sind, um die gewünschte Positionierung des Signallicht-Ausgabemittels 46 hervorzurufen. Diese Positionierung ist also eine Folgeaktion der manuellen Auswahl eines virtuellen Leckageortes. Besonders einfach lässt sich die Auswahl treffen, indem das die virtuellen Leckageorte 24a anzeigende Display von berührungsempfindlicher Art ist, also in Gestalt eines sogenannten Touch-Screens ausgeführt ist, sodass der Nutzer unmittelbar mit dem Finger einer Hand an den auszuwählenden virtuellen Leckageort 24a antippen kann.
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Für die entsprechende Positionierung des Signallicht-Ausgabemittels 46 erforderliche elektromotorische Antriebsmittel können prinzipiell unabhängig von den Antriebsmitteln ausgeführt sein, die für die Erzeugung der Ortungsbewegung 7 vorhanden sind. Es ist jedoch aus Kostengründen empfehlenswert, die vorhandene antriebstechnische Ausstattung auch dafür zu nutzen, das Signallicht-Ausgabemittel 46 zu positionieren. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, das Signallicht-Ausgabemittel 46 mit dem Schallempfänger 6 bewegungsmäßig zu koppeln. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Signallicht-Ausgabemittel 46, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft, unmittelbar an dem Schallempfänger 6 und dort insbesondere im Bereich des Schallempfangsabschnittes 8 angeordnet ist.
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Das Signallicht-Ausgabemittel 46 ist insbesondere so an dem Schallempfänger 6 angeordnet, dass die Strahlrichtung des auf Anforderung hin ausgesandten Signallichtstrahls 47 mit der Ausrichtung des Schallempfangsabschnittes 8 des Schallempfängers 6 übereinstimmt. Auf diese Weise kann zur wunschgemäßen Positionierung des Signallicht-Ausgabemittels 46 unmittelbar auf die Positionsdaten zurückgegriffen werden, die bei einem zur Ermittlung der Leckage durchgeführten Ortungsvorgang zugrundegelegt wurden. Nach Abschluss eines Ortungsvorganges kann durch manuelle Auswahl eines jeden der virtuellen Leckageorte 24a die Ausgabe eines Steuersignals hervorgerufen werden, durch das der Schallempfänger 6 und mithin automatisch auch das Signallicht-Ausgabemittel 46 in die Position gebracht wird, in der sich der Schallempfänger 6 bei der Detektion des zugeordneten Lecks befunden hatte.
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Die Lichtzeigereinrichtung 45 kann so ausgebildet sein, dass mit ihrer Hilfe die Leckageorte 24 nach dem Abschluss eines Ortungsvorganges individuell angezeigt werden können. Vorteilhaft ist aber auch eine Ausführungsform, bei der bereits während eines Ortungsvorganges die Möglichkeit besteht, einen auf dem Display 15 visualisierten virtuellen Leckageort 24a manuell auszuwählen und dadurch unmittelbar während eines Leckage-Ortungsvorganges den ungefähren Bereich eines real auftretenden Lecks mittels eines Signallichtstrahls 47 anzustrahlen.
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Bei dem Signallichtstrahl 47 handelt es sich insbesondere um einen Laserstrahl.
