DE102017005386A1

DE102017005386A1 - Überwachungsverfahren

Info

Publication number: DE102017005386A1
Application number: DE102017005386.3A
Authority: DE
Inventors: Jörg Schmidt
Original assignee: Fagus Grecon Greten GmbH and Co KG
Current assignee: Fagus Grecon Greten GmbH and Co KG
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Bei einem Verfahren für die Überwachung eines Materialstroms in einer Rohrleitung, mit wenigstens einem Melder mit einer lichtdurchlässigen Scheibe, unter der wenigstens ein lichtempfindlicher Sensor angeordnet ist erfolgt durch den einen Melder eine Erkennung von Funken-, Brand- oder Glutnestern in wenigstens einem ersten Spektralbereich und eine Erkennung einer Verschmutzung der Scheibe in einem zweiten, von dem ersten beabstandeten Spektralbereich geringerer Wellenlänge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Überwachung eines Materialstroms in einer Rohrleitung, mit wenigstens einem Melder mit einer lichtdurchlässigen Scheibe, unter der wenigstens ein lichtempfindlicher Sensor angeordnet ist.
Bei einem pneumatischen Transport von Feststoffen wie bspw. Sägespänen, Tabak oder dergleichen in Rohrleitungen können eine Vielzahl von Problemen auftreten. Eine Überhitzung und infolge die Ausbildung von Funken-, Brand- oder Glutnestern können bspw. zerstörerische Staubexplosionen auslösen.
Vor diesem Hintergrund sind vielfältige Überwachungssysteme für pneumatisch geförderte Materialströme bekannt geworden.
Aus der DE 20 2013 006 142 U1 ist ein Melder zum Erkennen von Funken-, Brand- und Glutnestern bekannt, der Lichtblitze in dem sichtbaren Spektralbereich oder alternativ thermische Strahlung in dem infraroten Spektralbereich detektieren kann. Hierzu wird der Melder mit einem eine lichtdurchlässige Scheibe aufweisenden Stutzen in die Rohrwandung eingesetzt und wird die zu detektierende elektromagnetische Strahlung über einen unter der Scheibe angeordneten Lichtleiter auf ein fotosensibles Element geleitet. Im Anschluss kann eine Auswertung der detektierten Signale erfolgen.
Verschmutzt allerdings die Scheibe, bspw. durch Materialablagerungen, oder wird sie durch abrasive Materialien beschädigt, kann eine Detektion kaum mehr erfolgen.
Ein vergleichsweise aufwendiges Verfahren für die Überwachung einer pneumatischen Förderung von Materialien erläutert die WO 03/012381 A1 . Das dortige Verfahren benötigt zwei diametral gegenüberliegend in die Rohrwandung eingesetzte Melder. Für die Überprüfung der Funktionssicherheit dieser Melder wird von einem Sender des einen Melders ein Testsignal abgestrahlt, das, zumindest teilweise, von einem Empfänger des gegenüberliegenden Melders aufgefangen wird. Hieraus kann eine Steuerungs- und Auswerteinheit Rückschlüsse auf die Funktionssicherheit ziehen.
Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem insbesondere mit nur einem Melder eine möglichst lückenlose Überwachung des pneumatischen Transportes von Materialien in einer Rohrleitung ermöglicht ist.
Gelöst wird diese technische Problematik durch das Verfahren gemäß des Anspruchs 1. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht zunächst in an sich herkömmlicher Weise das Erkennen von Funken-, Brand- oder Glutnestern.
In vorteilhafter Weise werden jedoch auch Verschmutzungen der Scheibe des Melders erkannt, indem von dem Melder in einem zweiten, von dem ersten beabstandeten Spektralbereich geringerer Wellenlänge ein Signal ausgesandt wird, das an der Scheibe reflektiert und von dem Melder wieder empfangen wird.
Dabei ist von Bedeutung, dass durch die Beabstandung der Spektralbereiche es zu keiner gegenseitigen Beeinflussung der Sensorik für das Erkennen von Funken-, Brand- oder Glutnestern und der für das Erkennen einer Verschmutzung oder Beschädigung der Scheibe kommt.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiter vorgesehen, dass die Erkennung der Funken-, Brand- oder Glutnestern in zwei voneinander beabstandeten Spektralbereichen erfolgt, wobei ein Spektralbereich den Übergang vom sichtbaren Licht zum Infrarot und der andere Spektralbereich einen längerwelligen Infrarotbereich abdeckt.
Entsprechend verfügt der Melder über zwei elektromagnetische Strahlungen detektierende Elemente, beispielsweise über ein Si-Element für das Erkennen von Funken in einem gegenüber einem PbS-Element kurzwelligeren Spektralbereich, während ein PbS-Element in vorteilhafterweise tageslichtunempfindlich ist und insbesondere auch heiße Partikel detektieren kann. Dabei ist bevorzugt weiter vorgesehen, dass der oder die Spektralbereiche für die Erkennung der Funken-, Brand- oder Glutnestern ausgefiltert werden, womit die Spektralbereiche ausreichend scharf voneinander abgegrenzt werden können.
Weiter ist vorgesehen, dass der zweite Spektralbereich, in dem Verschmutzungen der Scheibe detektiert werden, den Übergang vom ultravioletten zum sichtbaren Licht abdeckt. Aufgrund des Abstandes zum Übergang vom sichtbaren Licht zum Infrarot bzw. zu einem noch längerwelligeren Infrarotbereich kommt es zu keinen gegenseitigen Störungen bei der passiven Erfassung von Funken-, Brand- oder Glutnestern und der aktiven Detektierung der Verschmutzungen der Scheibe.
Neben dem voranstehend erläuterten Reflexionsverfahren für die Detektierung einer Verschmutzung, bei dem ein von dem Melder in dem zweiten Spektralbereich ausgesendetes und von einer Verschmutzung reflektiertes Signal von dem Melder detektiert wird, kann auch ein Durchlichtverfahren Verwendung finden.
Dabei ist vorgesehen, dass einem ersten Melder diametral gegenüberliegend auf der anderen Seite des Materialstroms ein zweiter, gleichartiger Melder vorgesehen ist und dass ein von dem ersten Melder ausgesendetes Signal im zweiten Spektralbereich von dem zweiten Melder detektiert wird und umgekehrt.
Ein solches Signal kann konstanter Natur sein. Alternativ ist auch ein gepulstes Signal durchaus möglich.
Insbesondere ist daran gedacht, dass nach einer Unterbrechung des konstanten Signals und damit einhergehend einer Detektierung einer Verschmutzung ein solches gepulstes, blitzlichtähnliches Signal ausgesendet wird. Wird dieser Impuls dann nicht detektiert, wird eine Verschmutzung gemeldet.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich schematische Darstellungen wiedergegeben sind. In der Zeichnung zeigt:

1: nach Art eines Blockschaltbildes einen Melder für die Durchführung des Verfahrens, dient 2: der Erläuterung des Reflexionsverfahrens und
3: der Erläuterung eines Durchlichtverfahrens mit zwei Meldern.

1 zeigt, unvollständig, ein Blockschaltbild eines Melders 1, der optimal für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung konfiguriert ist.
Der Melder 1 weist einen ersten lichtempfindlichen Sensor 2 für ein Erfassen optischer Strahlung auf, der insbesondere der Erkennung von Funken dient, deren Emissionen durch den Pfeil 3 angedeutet werden. Der empfindliche Spektralbereich des Sensors 2 liegt bevorzugt in einem Übergangsbereich vom sichtbaren Licht hin zum nahen Infrarot. Hierfür geeignet sind beispielsweise Si-Elemente, die eine typische Empfindlichkeit von etwa 190 nm bis 1.100 nm aufweisen. Durch eine Filterscheibe 4 wird jedoch dieser Empfindlichkeitsbereich beschränkt, beispielsweise auf 430 nm bis 1.100 nm, bei einem Maximum der Empfindlichkeit des Sensors um 780 nm.
Zur Auswertung gelangt das detektierte Signal über einen Verstärker 5 an eine zentrale CPU 6. Beabstandet von diesem Spektralbereich, der den Übergang vom sichtbaren Licht zum Infrarot abdeckt, erfolgt in einem hiervon beabstandeten Spektralbereich in dem längerwelligen Infrarotbereich eine weitere Detektion von Funken-, Glutnestern oder dergleichen, deren Emissionen durch den Pfeil 7 angedeutet sind. Der für eine Auswertung herangezogene Spektralbereich beginnt bei etwa 1.650 nm aufgrund einer Filterscheibe 8. Für die Detektion kann ein PbS-Element herangezogen werden, dessen Empfindlichkeit typischerweise bei 1.000 nm - 3.100 nm liegt.
Über einen bevorzugt einstellbaren Verstärker 10 gelangt das Signal an die CPU 6.
Für Testzwecke der Funktionsfähigkeit des Sensors 9 kann, beaufschlagt von einer einstellbaren Stromquelle 11, eine LED 12 eingeschaltet werden.
Neben diesem Block 13 mit passiven Sensoren 2,9 ist ein weiterer Block 15 mit einer aktiven Sensorik für ein Erkennen einer Verschmutzung der lichtdurchlässigen Scheibe des Melders vorgesehen.
Eine LED 16 strahlt in einem weiteren Spektralbereich, der deutlich von den übrigen Spektralbereichen beabstandet ist, ein insbesondere blaues Licht aus, bevorzugt in dem Übergangsbereich des blauen Lichts hin zum Ultravioletten, beispielsweise in einem Spektralbereich von 400 nm - 500 nm. Wird dieses Licht an einer verschmutzten Scheibe des Melders, reflektiert, detektiert ein Sensor 18 dieses reflektierte, durch den Pfeil 19 angedeutete Signal, das über einen Verstärker 20 dann der CPU 6 zugeführt wird, vgl. 2.
Neben der Sende-LED 16 wird von einer Ansteuerschaltung 21, die bevorzugt frei einstellbar ist, eine Kompensations-LED 22 noch angesteuert.
Dieses Reflexionsverfahren zeigt nochmals die 2 auf. Neben der passiven Detektierung von Funken-, Brand- oder Glutnestern, deren Emission durch den Pfeil 25 angedeutet werden, hier durch nur einen lichtempfindlichen Sensor 26, erfolgt das Erfassen einer Verschmutzung der Scheibe aktiv. In einem Übergangsbereich von blauem zum ultravioletten Licht strahlt, wie voranstehend erläutert, die Sende-LED 16. Dieses Signal gem. Pfeil 17 wird an einer angedeuteten Verschmutzung 28 der Scheibe des Sensors gem. Pfeil 19 reflektiert und von dem Sensor 18 detektiert, der von der Kompensations-LED 22 beleuchtet wird.
Mit zwei gleichartigen Meldern 1, 1' ist ein Durchlichtverfahren gemäß 3 möglich. Neben der passiven Erkennung von Funken-, Brand- oder Glutnestern, deren Emissionen der Doppelpfeil 31 symbolisiert, durch Sensoren 32,32' in einem oder, wie voranstehend erläutert, in zwei Spektralbereichen, wird das von der Sende-LED 16 ausgestrahlte blaue Licht des Melders 1 von dem Sensor 18' des gegenüberliegenden Melders 1' detektiert. Wird dieser durch den Pfeil 34 dargestellte, kontinuierlich ausgestrahlte Lichtstrahl der Sende-LED 16 unterbrochen, ist damit eine angedeutete Verschmutzung 35 erkannt.
Wird ein derartiger, kontinuierlicher Lichtstrahl gem. Pfeil 34 unterbrochen, der auf eine Verschmutzung 35 hindeutet, kann nochmals eine Kontrolle erfolgen, in dem die Sende-LED 16 einen einzelnen blitzlichtartigen Impuls, angedeutet durch einen Rechteckimpuls 36, aussendet. Wird auch dieser von dem Sensor 18' nicht empfangen, so liegt sicher eine Verschmutzung vor.
Bezugszeichenliste

1.: Melder
2.: Sensor
3.: Pfeil
4.: Filterscheibe
5.: Verstärker
6.: CPU
7.: Pfeil
8.: Filterscheibe
9.: Sensor
10.: Verstärker
11.: Stromquelle
12.: LED
13.: Block
14.
15.: Block
16.: Sende-LED
17.: Pfeil Licht
18.: Sensor
19.: Pfeil
20.: Verstärker
21.: Ansteuerschaltung
22.: LED
23.
24.
25.: Pfeil
26.: Sensor
27.
28.: Verschmutzung
29.: Sensor
30.
31.: Doppelpfeil
32.: Sensor
33.
34.: Pfeil
35.: Verschmutzung
36.: Rechteckimpuls

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202013006142 U1 [0004]
WO 03/012381 A1 [0006]

Claims

Verfahren für die Überwachung eines Materialstroms in einer Rohrleitung, mit wenigstens einem Melder mit einer lichtdurchlässigen Scheibe, unter der wenigstens ein lichtempfindlicher Sensor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch den einen Melder eine Erkennung von Funken-, Brand- oder Glutnestern in wenigstens einem ersten Spektralbereich und eine Erkennung einer Verschmutzung der Scheibe in einem zweiten, von dem ersten beabstandeten Spektralbereich geringerer Wellenlänge erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung der Funken-, Brand- oder Glutnestern in zwei voneinander beabstandeten Spektralbereichen erfolgt, wobei ein Spektralbereich den Übergang vom sichtbaren Licht zum Infrarot und der andere Spektralbereich einen längerwelligeren Infrarotbereich abdeckt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Spektralbereiche für die Erkennung der Funken-, Brand- oder Glutnestern ausgefiltert werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spektralbereich den Übergang vom ultravioletten zum sichtbaren Licht abdeckt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Melder in dem zweiten Spektralbereich ausgesendetes und von der Scheibe reflektiertes Signal von dem Melder detektiert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem ersten Melder diametral gegenüberliegend auf der anderen Seite des Materialstroms ein zweiter, gleichartiger Melder vorgesehen ist und dass ein von dem ersten Melder ausgesendetes Signal im zweiten Spektralbereich von dem zweiten Melder detektiert wird und umgekehrt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal gepulst ist.
Verfahren nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das gepulstes Signal nach der Detektierung einer Verschmutzung der Scheibe ausgesendet wird.