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Die vorliegende Erfindung betrifft einen länglichen Hohlkörper mit einem (als Hohlraum ausgebildeten) Innenraum, durch den flüssige oder gasförmige Medien durchleitbar sind, insbesondere ein Rohr oder ein Schlauch, wobei die den Innenraum umgebende Wandung des Hohlkörpers aus einer Materiallage oder aus mehreren (insbesondere miteinander verbundenen) Materiallagen besteht, und wobei die an das Medium angrenzende Lage der Wandung - im Rahmen der Anmeldung als Innenlage bezeichnet - aus PFTE oder einem (anderen) bioinerten oder chemisch inerten Material besteht.
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Es ist bekannt, Schläuche, durch die beispielsweise flüssige Lebensmittel geleitet werden sollen, mit besonderen Innenlagen zu versehen, die garantieren, dass das Lebensmittel nicht durch das Rohr- bzw. Schlauchmaterial kontaminiert wird.
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In solchen Schläuchen können im Laufe der Zeit Ablagerungen entstehen. Es besteht der Wunsch, solche Ablagerungen systematisch erkennen bzw. erfassen zu können. Problematisch dabei sind die besonderen Anforderungen, die an eine hierfür geeignete Erkennungseinrichtung zu stellen sind, da das Lebensmittel durch die Erkennungseinrichtung nicht kontaminiert werden darf.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten länglichen Hohlkörper weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen länglichen Hohlkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ein eingangs genannter länglicher Hohlkörper mit einem (als Hohlraum ausgebildeten) Innenraum, durch den flüssige oder gasförmige Medien leitbar sind, ist demnach erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass er einen Sensor aufweist zur Messung mindestens einer physikalischen, chemischen oder biologischen Messgröße. Dies kann beispielsweise ein an sich bekannter Impedanzsensor sein. Der Sensor ist dabei entweder ganz oder mindestens teilweise in die an das Medium angrenzende Innenlage der den Innenraum umschließenden Wandung des Hohlkörpers integriert. Oder er ist alternativ an einer oder der an den Innenraum angrenzenden (dieser zugewandten) Seite oder Fläche (bzw. der Oberfläche) der Innenlage angeordnet (er liegt dabei an dieser an).
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Bevorzugt sind in dem vorgenannten Fall, in dem der Sensor nur teilweise in die Innenlage integriert ist, diejenigen Außenseiten oder Außenseitenbereiche des Sensors, die zu dem Innenraum zeigen oder an ihn angrenzen von einer PFTE-Schicht oder einer Schicht aus einem (anderen) bioinerten oder chemisch inerten Material überdeckt oder durch eine solche Schicht gebildet. Insbesondere sind sie mit einer solchen Schicht versehen oder beschichtet. Vorzugsweise mit einer Schicht einer Schichtdicke von nicht mehr als 600 µm, besonders bevorzugt von nicht mehr als 400 µm.
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Was den länglichen Hohlkörper betrifft, so handelt es sich bei diesem vorzugsweise um einen (flexiblen) Schlauch oder ein (starres) Rohr. Dabei ist dessen Querschnittsform nicht entscheidend. Regelmäßig wird diese rund sein, sodass der längliche Hohlkörper hohlzylindrisch ausgebildet ist. Es sind aber auch rechteckige, quadratische, ovale oder andere Querschnittsformen denkbar.
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Erfindungsgemäß wird erreicht, dass beispielsweise von durchgeleiteten Medien verursachte Ablagerungen auf der an den Innenraum angrenzenden Seite der Innenlage des Hohlkörpers oder alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere Merkmale bzw. Parameter des jeweiligen Mediums, das durch den Hohlkörper geleitet wird, von außen gemessen werden können. Und zwar ohne die Eigenschaft des Hohlkörpers zu beeinträchtigen, auch vor, während oder nach solchen Messungen in Bereichen bzw. für Medien eingesetzt werden zu können, bei denen es in besonderer Weise auf inerte Eigenschaften der Hohlkörperinnenfläche bzw. der an den Innenraum angrenzenden Seite der Innenlage ankommt. Denn erfindungsgemäß ist sichergestellt, dass der Sensor des Hohlkörpers bzw. nicht-inerte Flächen des Sensors nicht mit dem durch den Hohlkörper geleiteten Medium in Kontakt kommen können.
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Die Hohlkörperwandung kann erfindungsgemäß theoretisch auch nur aus einer (Material-)Lage bestehen, nämlich der Innenlage aus PFTE bzw. dem (anderen) bioinerten oder chemisch inerten Material.
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Vorzugsweise weist der längliche Hohlkörper allerdings zusätzlich zu der Innenlage mindestens eine andere relativ zu der Innenlage weiter außen angeordnete Materiallage auf (ggf. auch mehrere andere Lagen). Insbesondere eine bevorzugt als Gewebe ausgebildete (vorzugsweise mechanisch belastbare) Materiallage. Die Materiallage ist vorzugsweise korrosionsbeständig. Es kann sich beispielsweise um eine Edelstahl(material-)lage handeln.
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Weiter bevorzugt sind die Materiallagen miteinander fest verbunden.
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Was die Innenlage betrifft, so kann sie (mit ihrer vom Innenraum abgewandten Seite) direkt an die vorgenannte weitere Lage angrenzen und mit dieser fest bzw. unlösbar verbunden sein. Insbesondere kann die zum Innenraum zeigende Innenseite der weiteren Materiallage unmittelbar mit der Innenlage beschichtet sein.
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Entsprechend könnte ein erfindungsgemäßer Hohlkörper beispielsweise ein Schlauch mit einer (ggf. äußeren) Lage aus Edelstahlgewebe sein, auf den als Innenlage oder Innenschicht beispielsweise eine Schicht aus PFTE aufgebracht ist. Ein solcher Schlauch könnte natürlich auch noch eine oder mehrere weitere Lagen aufweisen, beispielsweise aus Synthesekautschuk.
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Was den Sensor des Hohlkörpers betrifft, so ist er vorzugsweise mit einem Abstand von höchstens 3 mm, bevorzugt höchstens 2 mm zu der an den Innenraum angrenzenden Innenseite der Innenlage in die Innenlage integriert. In der Regel gilt hierbei, dass ein möglichst geringer Abstand zur Innenseite der Innenlage zu bevorzugen ist, damit das zwischen Sensor und Innenseite der Innenlage befindliche Material der Innenlage die Sensorerfassung bzw. dessen Erfassungsbereich möglichst wenig beeinträchtigt. Gemäß einer weiteren Konkretisierung des erfindungsgemäßen Konzepts ist der Sensor des Hohlkörpers an mindestens ein Signalkabel angeschlossen, das, ohne den Innenraum zu berühren bzw. ohne durch diesen hindurchgeführt zu werden, von weiter innen nach weiter außen durch die weitere Materiallage hindurchgeführt ist. Vorzugsweise umfasst das Signalkabel zwei Signalleitungen (Hin- und Rückleitung).
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Das Signalkabel ist dabei bevorzugt vollständig aus dem Hohlkörper herausgeführt bzw. (ohne dabei den Innenraum zu berühren) vollständig aus der den Innenraum umgebenen Hohlkörperwandung heraus in den den Hohlkörper umgebenden Außenbereich. Vorzugsweise ist es beispielsweise an einen außerhalb des Hohlkörpers angeschlossenen Signalempfänger anschließbar, der dann entsprechende Messsignale empfangen kann. Entsprechend würde das mindestens eine Signalkabel außerhalb des Hohlkörpers enden.
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Das Signalkabel kann auch mit einer der Sensoreinheit zugeordneten ersten Kommunikationseinheit verbunden sein, die eine drahtlose Übertragung von (Mess-)Signalen des Sensors an eine außerhalb des Hohlkörpers angeordnete bzw. anordenbare zweite Kommunikationseinheit ermöglicht.
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In diesem Fall wären die erste Kommunikationseinheit und das Signalkabel, über das sie mit dem Sensor verbunden ist, vorzugsweise - wie der Sensor - ganz oder teilweise in die Innenlage integriert oder an der an den Innenraum angrenzenden Seite der Innenlage angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Konkretisierung des erfindungsgemäßen Gedankens ist der Sensor und/oder das Signalkabel und/oder die Kommunikationseinheit insbesondere mit Abstand zu der an den Innenraum angrenzenden Seite der Innenlage in die Innenlage integriert und liegt an der der Innenlage zugewandten Seite der weiteren Materiallage an.
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Der Sensor und/oder das Signalkabel und/oder die Kommunikationseinheit kann auch mit Abstand zu der der Innenlage zugewandten Seite der weiteren Lage in die Innenlage integriert sein, insbesondere zusätzlich des Weiteren mit Abstand zu der an den Innenraum angrenzenden Seite der Innenlage.
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Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Sensor und/oder das Signalkabel und/oder die Kommunikationseinheit auf einem insbesondere flexiblem Substrat aufgebracht sein, insbesondere einer Kunststofffolie, und zusammen mit dem Substrat in die Innenlage integriert sein oder zusammen mit dem Substrat an der an den Innenraum angrenzenden Seite der Innenlage angeordnet sein.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:
- 1 eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlauches mit Sensor in einem Teilschnitt,
- 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlauches in einem Teilschnitt,
- 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlauches in einem Teilschnitt,
- 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlauches in einem Teilschnitt.
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Im Folgenden werden zunächst die Gemeinsamkeiten der Ausführungsformen der 1 bis 4 dargestellt.
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Im Anschluss daran werden Unterschiede zwischen ihnen beschrieben.
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In den 1 bis 4 ist ein Längsschnitt (nur eine Hälfte) durch einen erfindungsgemäßen länglichen Hohlkörper 10 gezeigt, nämlich im vorliegenden Fall durch einen flexiblen (hohlzylindrischen) Schlauch.
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Der längliche Hohlkörper bzw. Schlauch 10 (jeder Ausführungsform) weist eine (vorliegend hohlzylindrische) Wandung 21 auf, die einen länglichen Hohlraum bzw. Innenraum 18 nach außen begrenzt bzw. einschließt. Durch den Innenraum 18 kann in bekannter Weise Medium 17, wie etwa Flüssigkeit oder Gas, geleitet werden.
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Die Wandung 21 ist vorliegend zweilagig bzw. zweischichtig ausgebildet bzw. besteht aus zwei von innen nach außen aufeinander folgenden, miteinander verbundenen (aneinander angrenzenden) Materiallagen bzw. Materialschichten 11 und 12. Die Wandung 21 kann aber auch über mehr als zwei Materiallagen verfügen oder theoretisch auch nur über eine Materiallage.
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Eine bzw. die äußere Lage 11 der Wandung 21 grenzt an die Außenumgebung des Hohlkörpers 10 an und ist vorliegend als Edelstahlgewebe ausgebildet. Es können aber auch andere Materialien verwendet werden.
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Auf der dem Innenraum 18 zugewandten Innenseite 19 der äußeren Lage 11 ist - mit dieser verbunden - eine chemisch inerte und/oder bioinerte, an den Innenraum 18 angrenzende (Innen-)Lage 12 angeordnet, im vorliegenden Fall aus PFTE = Polytetrafluorethylen. Es können aber auch andere inerte (insbesondere lebensmittelechte) Materialien als PFTE eingesetzt werden. Die jeweilige Materialwahl erfolgt dabei im Hinblick auf das Medium, das durch den Hohlkörper 10 geleitet werden soll. Ziel ist es, dass das jeweilige Medium mit der Innenlage 12 nicht oder im Wesentlichen nicht reagiert und das Medium kontaminiert.
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In der Regel ist die dem Innenraum 18 zugewandte (in der Regel zylindrische) Innenseite bzw. -fläche 19 der äußeren Lage 11 in Richtung bzw. auf der Seite des Innenraums 18 vollständig mit der/durch die Innenlage 12 überdeckt. Die inerte Innenlage 12 dient dazu, wie vorstehend bereits angedeutet, zu verhindern, dass Medien 17, die durch den Innenraum 18 geleitet werden, mit nicht-inerten Flächen des Hohlkörpers 10 in Berührung kommen, wodurch die Medien andernfalls ggf. kontaminiert werden könnten.
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Im Zuge des Durchleitens eines Mediums 17 können sich - wie in den 1-4 angedeutet -, aus dem Medium 17 stammende Ablagerungen 14 auf der dem Innenraum 18 zugewandten (Innen-)Seite 20 der Innenlage 12 bilden bzw. es können sich dort aus dem Medium 17 stammende Substanzen ablagern.
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Um solche Ablagerungen oder gegebenenfalls auch um alternativ oder ergänzend Eigenschaften (Temperatur etc.) des jeweiligen Mediums 17 zu messen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Hohlkörper 10 mit einem für die jeweilige Messung geeigneten Sensor 13 auszustatten.
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Der Sensor 13 ist zu diesem Zweck in den vorliegenden Ausführungsbeispielen der 1-4 derart in die Innenlage 12 integriert, dass keine durch nicht-inertes Material gebildete (Außen-)Seite bzw. keine nicht-inerte Fläche des Sensors 13 mit dem Innenraum 18 und somit dem jeweiligen Medium 17 in Berührung kommen kann. Ein solcher Kontakt würde ansonsten die Gefahr der Kontaminierung des jeweiligen Mediums 17 durch das nicht-inerte Material bergen. Jedenfalls mindestens dann, wenn die entsprechenden Sensorflächen des Sensors 13 nicht selbst zusätzlich noch mit einer separaten inerten Schicht ausgestattet sind oder aus solchem Material bestehen.
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Der Sensor 13 ist dabei jeweils mit Abstand zur Innenseite 20 der Innenlage 12 angeordnet. Der Abstand zur Innenseite 20 der Innenlage 12 darf nicht so groß sein, dass das zwischen dem Sensor 13 und dem angrenzenden Innenraum 18 bzw. den Ablagerungen 14 befindliche Material der Innenlage 12 die jeweiligen Messungen des Sensors so stark dämpft, dass die Messungen nicht mehr möglich sind.
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Ein solcher Dämpfungseffekt kann - allerdings abhängig von der Art des jeweiligen Sensors - in der Regel umso besser verhindert werden, je geringer der Abstand des Sensors 13 von der Innenseite 20 der Innenlage 12 ist.
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In den Ausführungsbeispielen der 1-4 ist der Sensor 13 ein Induktionssensor. Es könnten aber auch andere Sensoren verwendet werden, wie etwa Impedanz Sensoren, kapazitive Sensoren oder resistive Sensoren zur Messung von verschiedenen Parametern wie Temperatur etc.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 und 3 ist der Sensor 13 jeweils über ein Signalkabel 15 mit einer Kommunikationseinheit 16 verbunden. Das Signalkabel 15 umfasst mindestens zwei Signalleitungen (Hin- und Rückleitung).
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Die Kommunikationseinheit 16 erlaubt eine drahtlose Kommunikation mit einer außerhalb des Hohlkörpers 10 angeordneten, weiteren (nicht dargestellten) Kommunikationseinheit.
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Bei der Kommunikationseinheit 16 könnte es sich beispielsweise um einen (insbesondere passiven) RFID-Sensor handeln, der entsprechend von außen durch eine passende zweite Kommunikationseinheit - etwa ein geeignetes Lesegerät - auslesbar ist. Die Messergebnisse des Sensors 13 würden in diesem Fall entsprechend über das Signalkabel 15 dem RFID-Sensor übertragen und durch das außerhalb des Hohlkörpers 10 angeordnete Lesegerät ausgelesen werden.
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Wichtig ist in den Ausführungsbeispielen der 1 und 3, dass das Signalkabel 15 bzw. die Signalleitungen und die Kommunikationseinheit 16 ebenfalls in die Innenlage 12 integriert sind.
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In der Ausführungsform der 1 sind der Sensor 13, das Signalkabel 15 und die Kommunikationseinheit 16 zu diesem Zweck (mit ihrer jeweiligen Unterseite) auf der Innenseite 19 der äußeren Lage 11 angeordnet.
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In der Ausführungsform der 3 dagegen sind der Sensor 13, das Signalkabel 15 sowie die Kommunikationseinheit 16 nicht auf der Innenseite 19 der äußeren Lage 11 angeordnet, sondern befinden sich innerhalb der Innenlage 12 jeweils mit Abstand sowohl zu der Innenseite 19 der äußeren Lage 11 als auch zu der Innenseite 20 der Innenlage 12. In diesem Fall umschließt das Material der Innenlage 12 diese Bauteile vollständig.
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Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Abstand des Sensors 13 zu der Innenseite 20 der Innenlage 12 und insbesondere zu den Ablagerungen 14 deutlich geringer, was die Messergebnisse verbessert oder verbessern kann.
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In den Ausführungsbeispielen der 2 und 4 wird jeweils auf eine der Innenlage 12 zugeordnete Kommunikationseinheit 16 verzichtet. In diesem Fall muss das Signalkabel 15 bzw. müssen die Signalleitungen aus dem Hohlkörper 10 heraus nach außen geführt werden.
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Wichtig ist, dass dabei kein Kontakt mit dem Innenraum 18 erfolgt. Jedenfalls insbesondere dann nicht, wenn - wie vorliegend - die Außenseite bzw. Außenfläche des Signalkabels 15 aus nicht-inertem Material besteht.
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Aus diesem Grund ist die Signalleitung 15 durch die Außenlage 11 hindurch nach außen geführt und außerhalb des Hohlkörpers 10 an eine entsprechende Kommunikations- bzw. Signalverarbeitungseinheit oder dergleichen anschließbar.
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Die Ausführungsbeispiele der 2 und 4 unterscheiden sich untereinander durch die unterschiedliche Art der Integration des Sensors 13 bzw. eines jeweiligen Abschnitts des Signalkabels 15 in die Innenlage 12.
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In dem Ausführungsbeispiel der 2 sind - analog zu dem Ausführungsbeispiel der 1 - der Sensor 13 und ein Abschnitt des Signalkabels 15 jeweils unmittelbar an bzw. auf der Innenseite 19 der äußeren Lage 11 angeordnet.
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In dem Ausführungsbeispiel der 4 dagegen befinden sich - analog zu dem Ausführungsbeispiel der 3 - der Sensor 13 und ein Abschnitt des Signalkabels 15 jeweils innerhalb der Innenlage 12 mit Abstand sowohl zu der Innenseite 19 der äußeren Lage 11 als auch zu der Innenseite 20 der Innenlage 1, sodass der Sensor 13 bzw. der vorgenannte Signalkabelabschnitt von dem Material der Innenlage 12 vollständig umschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schlauch
- 11
- äußere Lage
- 12
- Innenlage
- 13
- Sensor
- 14
- Ablagerungen
- 15
- Signalkabel
- 16
- Kommunikationseinheit
- 17
- Medium
- 18
- Innenraum
- 19
- Innenseite äußere Lage
- 20
- Innenseite Innenlage
- 21
- Wandung
