DE102018219366A1

DE102018219366A1 - Sensorvorrichtung und Sensorvorrichtungs-Halterung

Info

Publication number: DE102018219366A1
Application number: DE102018219366.5A
Authority: DE
Inventors: Robert Laun
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2020-05-14
Also published as: US20200149947A1; CN111174872A; CN111174872B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (100) zum Erfassen eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter, eine Sensorvorrichtungs-Halterung (130) für eine Sensorvorrichtung (100), einen IBC-Behälter (200) mit einer Sensorvorrichtung (100) und einer Sensorvorrichtungs-Halterung (130) sowie die Verwendung einer Sensorvorrichtungs-Halterung (130) zum Fixieren einer Messsonde (110) einer Sensorvorrichtung (100) in der Nähe einer Auslassöffnung (202) eines Behälters (200).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Füllstandmessung mit Hilfe eines Sensors, insbesondere eines kapazitiven, konduktiven oder TDR-Sensors oder eines Grenzstandsensors. Insbesondere betrifft die Erfindung eine, gegebenenfalls verschwenkbare, Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter, eine Sensorvorrichtungs-Halterung für eine Sensorvorrichtung, einen Behälter mit einer Sensorvorrichtung und einer Sensorvorrichtungs-Halterung sowie die Verwendung einer Sensorvorrichtungs-Halterung zum Fixieren einer Messsonde einer Sensorvorrichtung in der Nähe einer Auslassöffnung eines Behälters.
Technischer Hintergrund
Die Messsonde eines TDR (Time Domain Reflectometry)-Sensors oder eines kapazitiven oder konduktiven Füllstandmessgerätes, oder eines Grenzstandsensors, wird häufig zur Füllstandmessung in einem mobilen Behälter, wie z. B. in einem IBC (Intermediate Bulk Container)-Behälter, verwendet. Dabei ragt die Messsonde bei vielen Anwendungen frei in den Behälter. Um mechanische Beschädigungen zu vermeiden oder um bessere Messungen zu gewährleisten, ist eine stabile Ausführung der Messsonde erforderlich, insbesondere beim Einsatz der Messsonde in einem ortsveränderlichen oder kippbaren Behälter.
Die Messsonde kann mechanisch im Behälter fixiert werden, indem der Sensor in einer Öffnung des Behälters, eingebaut und dadurch fixiert wird. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Ende der Messsonde schlüsselförmig mit einer Ausformung des Behälterbodens verbunden ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine flexibel einsatzbare Sensorvorrichtung sowie eine Sensorvorrichtungs-Halterung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine, gegebenfalls verschwenkbare, Sensorvorrichtung, eingerichtet zum Erfassen eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter, z. B. einem IBC-Behälter, mit zumindest einer Auslassöffnung oder einem Auslass. Die Sensorvorrichtung umfasst einen Sensor und gegebenenfalls eine Schwenkvorrichtung.
Der Sensor weist eine Messsonde auf, die beispielsweise in Form eines Stabes, eines Rohres oder eines Seils ausgebildet sein kann und in den Behälter ragt. Weiterhin kann die Messsonde auch formbar sein.
Die Schwenkvorrichtung ist zur Befestigung des Sensors an einer Behälteröffnung und zum Verschwenken des Sensors nach dessen Befestigung an der Behälteröffnung eingerichtet. Die Verschwenkbarkeit des Sensors bzw. der in den Behälter ragenden Messsonde ermöglicht, dass die Messsonde z.B. bei einem umgekippten Behälter sich möglicherweise zum Auslass des Behälters neigt bzw. optimal angeordnet sein kann. Dies ist vorteilhaft, denn ein optimales Messergebnis kann durch eine solche Neigungserfassungsvorrichtung auch für einen geringfügigen Füllstand bis zur Entleerung des Behälters erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Sensorvorrichtung einen TDR-Füllstandsensor auf.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schwenkvorrichtung der Sensorvorrichtung ein Kugelgelenk auf.
Das Kugelgelenk kann an der in der Oberseite des Behälters vorgesehenen Öffnung angeordnet oder befestigt sein. Im Wesentlichen kann das Kugelgelenk ein ring- oder topfförmiges Gelenkgehäuse, in dessen zylinderförmigem Innenraum eine Kugelschale angeordnet ist, und eine drehmomentgestützte Achse aufweisen. Ist der Sensor vom Kugelgelenk aufgenommen, kann dessen Messsonde im Behälter gleitbeweglich und frei positionierbar sein.
Die Messsonde ist dazu eingerichtet, fixiert an einem Fixierungselement einer Sensorvorrichtungs-Halterung zu sein.
Die Messsonde kann ein Koppelelement aufweisen, das zum Fixieren der Messsonde an einem Fixierungselement einer Sensorvorrichtungs-Halterung eingerichtet ist. Weist das Koppelelement der Messsonde ein ferromagnetisches Element auf, so ist das Koppelelement ferromagnetisch bzw. magnetisch.
Alternativ zu einem magnetischen Material kann das Koppelelement auch ein magnetisierbares Material aufweisen.
Das Koppelelement kann am freistehenden Ende der Messsonde vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist das Koppelelement der Form des Fixierungselements der Sensorvorrichtungs-Halterung entsprechend ausgebildet, um eine optimale Verbindung zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtungs-Halterung für die Sensorvorrichtung, aufweisend eine Verankerung, ein Fixierungselement und ein zwischen der Verankerung und dem Fixierungselement angeordnetes Distanzelement.
Die Verankerung ist zum Verankern der Sensorvorrichtungs-Halterung an oder in einer Auslassöffnung eines Behälters eingerichtet. Das Fixierungselement ist zum Fixieren der Messsonde der Sensorvorrichtung eingerichtet. Das Distanz-element ist zum Befestigen des Fixierungselements an der Verankerung eingerichtet.
Die Sensorvorrichtungs-Halterung kann durch den Auslass eingeführt werden und mit dem Distanzelement und dem Fixierungselement in den Behälter ragen. Es ist möglich, dass eine Messsonde einer Sensorvorrichtung in oder an das Fixierungselement geführt ist. Die Anordnung der Sensorvorrichtungs-Halterung kann die Messsonde in einer vorbestimmten Position im Behälter fixiert werden. Somit ist eine schräge Halterung der Messsonde oder die Halterung der Messsonde nahe des Auslasses ohne Umkippen des Behälters möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verankerung der Sensorvorrichtungs-Halterung in Form eines Deckels oder anderweitigen Verschlusses zum Befestigen der Sensorvorrichtungs-Halterung an der Auslassöffnung oder dem Auslass des Behälters ausgebildet.
Die Verankerung kann ein Gewinde aufweisen, mit dem die Verankerung bzw. die Sensorvorrichtungs-Halterung am Auslass festgeschraubt werden kann. Der Einbau der Sensorvorrichtungs-Halterung kann bei unterschiedlichen Behältern mit entsprechenden Auslässen individuell mit einem Gewinde und in passender Größe ausgeführt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verankerung ringförmig ausgebildet, um einen Füllstand eines Mediums während der Entleerung oder der Befüllung des Behälters zu erfassen.
Wird die Verankerung der Sensorvorrichtungs-Halterung mit einem Loch versehen, kann die Verankerung entweder als ein ringförmiger Deckel mit einem Gewinde festgeschraubt oder als ein ringförmiger Einsatz in den Auslass eingeführt oder verschraubt werden. Somit ist es auch möglich, eine Füllstandmessung während der Änderung des Füllstandes durch die Entleerung oder Befüllung mit der fixierten Messsonde durchzuführen.
Vorteilhaft ist, dass eine aufwendige Umgestaltung des Behälters zum Fixieren der Messsonde nicht nötig ist und die Sensorvorrichtungs-Halterung flexibel einsetzbar bzw. austauschbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verankerung der Sensorvorrichtungs-Halterung lösbar an dem Distanzelement befestigt. Dadurch wird ein vereinfachter Austausch der Verankerung in Form eines Deckels oder eines ringförmigen Einsatzes ermöglicht, je nach Anwendung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Fixierungselement der Sensorvorrichtungs-Halterung ein magnetisches Element auf, das dazu eingerichtet ist, das ferromagnetische Koppelelement der Messsonde zu fixieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Fixierungselement ein Ring oder eine Öse, eine schwenkbare Kugel, die mit einem Loch oder mehreren Löchern versehen ist, oder eine zylindrische Hülse, eingerichtet zur senkrechten Halterung der Messsonde.
Außerdem kann das Fixierungselement mehrere Aufnahmen, die in einem vorbestimmten Abstand und unter unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse des Distanzelements angebracht sind, aufweisen. Alternativ kann das Fixierungselement so ausgebildet sein, dass es schiebbar mit dem Distanzelement zu verbinden ist. Mit einer vorbestimmten Distanzskala ist die Distanz der Spitze der fixierten Messsonde zum Auslass ermittelbar. Ferner ist eine teleskopartige Steuerung der Distanz möglich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Behälter mit einer Sensorvorrichtung, eingerichtet zum Erfassen eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter, und einer Sensorvorrichtungs-Halterung für die Sensorvorrichtung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer Sensorvorrichtungshalterung zum Fixieren einer Messsonde einer Sensorvorrichtung in der Nähe einer Auslassöffnung eines Behälters.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung gleiche Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Kurze Beschreibung der Figuren

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Sensorvorrichtung und einer Sensorvorrichtungs-Halterung gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensors einer Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
3a zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtungs-Halterung gemäß einer Ausführungsform.
3b zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtungs-Halterung gemäß einer Ausführungsform.
3c zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtungs-Halterung gemäß einer Ausführungsform.
3d zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtungs-Halterung gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters 200 mit einer schwenkbaren Sensorvorrichtung 100 und einer Sensorvorrichtungs-Halterung 130.
Der Behälter 200, beispielsweise ein IBC-Behälter, weist im oberen Bereich eine Behälteröffnung 210, an der eine verschwenkbare Sensorvorrichtung 100 befestigt werden kann, und seitlich eine Auslassöffnung 202, an oder in der eine Sensorvorrichtungs-Halterung durch seine Verankerung 131 fixiert werden kann, auf. Der Behälter 200 kann mit einem Füllgut mit einem bestimmten Füllstand befüllt werden.
Die verschwenkbare Sensorvorrichtung 100 umfasst einen Sensor 110 und eine Schwenkvorrichtung 120.
Der Sensor 110 weist eine in den Behälter 200 ragende Messsonde 111, eingerichtet zum ungestörten Führen des Impulssignals des Radars bis zum Füllgut, und eine Elektronik 113, eingerichtet zum Bestimmen des Füllstandes, basierend auf dem reflektierten Signal nach dem Laufzeitprinzip, auf. Außerdem kann die Messsonde 111 in Form eines Stabes, eines Rohres oder eines Seils ausgebildet sein.
Die Schwenkvorrichtung 120 ist auf der Behälteröffnung 210 angeordnet und dazu eingerichtet, den Sensor 110 an der Behälteröffnung 210 zu befestigen und den Sensor 110 nach der Befestigung zu verschwenken. Dazu weist die Schwenkvorrichtung 120 ein Kugelgelenk 121 mit einem ring- oder topfförmigen Gelenkgehäuse auf, in dessen zylinderförmigem Innenraum eine Kugelschale angeordnet ist, und einer drehmomentgestützten Achse. Der Sensor 110 ist vom Kugelgelenk 121 aufgenommen. Dadurch ist die Messsonde 111 im Behälter 200 gleitbeweglich und frei positionierbar.
Die an oder in der Auslassöffnung 202 angeordnete Sensorvorrichtungs-Halterung 130 umfasst eine Verankerung 131 an einem Ende, eingerichtet zum Verankern der Sensorvorrichtungs-Halterung 130, ein Fixierungselement 133 an einem anderen Ende, eingerichtet zum Fixieren der Messsonde 111, und ein Distanzelement 132 dazwischen.
Die Verankerung 131 kann in Form eines Deckels sein. Mit einem vorgesehenen Gewinde kann die Verankerung 131 an der Auslassöffnung 202 festgeschraubt werden. Alternativ kann die Verankerung 131 ringförmig ausgebildet sein, um den Füllstand während einer Entleerung oder einer Befüllung des Behälters 200 zu erfassen.
Wie in 1 dargestellt, erfolgt das Fixieren des Sensors 110 bzw. der verschwenkbaren Sensorvorrichtung 100 durch Aufnahme der Messsonde 111 in dem Fixierungselement 133. Somit kann die Anordnung der Sensorvorrichtungs-Halterung 130 die Messsonde 111 in einer vorbestimmten Position im Behälter 200 fixiert werden. Insbesondere ist dadurch eine schräge Halterung der Messsonde 111 oder die Halterung der Messsonde 111 nahe der Auslassöffnung 202 ohne Umkippen des Behälters möglich.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensors 110 einer Sensorvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Alternativ zum im 1 gezeigten Sensor 110 mit der Messsonde 111 und der Elektronik 113 ist ein Koppelelement 112 am freistehenden Ende der Messsonde 111 vorgesehen, das ein ferromagnetisches Element oder magnetisierbares Material aufweist. Das Koppelelement 112 ist der Form des Fixierungselements 133 der Sensorvorrichtungs-Halterung 130 entsprechend ausgebildet, um ein optimales Verbinden durch die magnetische Kopplung zu erzeugen. Dementsprechend weist das Fixierungselement 133 ein magnetisches Element oder magnetisierbares Material auf.
In 3a bis 3d sind mehrere Ausführungsformen der Sensorvorrichtungs-Halterung 130 mit verschiedenen Ausgestaltungen des Fixierungselements 133 dargestellt. Das Fixierungselement 133 kann als ein Ring oder eine Öse (3a), oder eine schwenkbare Kugel (3b), die mit einem Loch oder mehreren Löchern zum Aufnehmen der Messsonde 111 versehen ist, ausgeführt sein. Alternativ kann das Fixierungselement 133 als eine zylindrische Hülse (3c) ausgeführt sein, die zur senkrechten Halterung der Messsonde 111 eingerichtet ist. Ferner, wie in 3d gezeigt, kann das Fixierungselement 133 mehrere Aufnahmen aufweisen, die in einem vorbestimmten Abstand und unter unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse des Distanzelements 132 angebracht sind.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ oder „aufweisen“ keine anderen Elemente ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsformen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsformen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Sensorvorrichtung (100), eingerichtet zum Erfassen eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter (200), umfassend: einen Sensor (110), der eine Messsonde (111) aufweist; wobei die Messsonde (111) eingerichtet ist, fixiert an einem Fixierungselement (133) einer Sensorvorrichtungs-Halterung (130) fixiert zu sein.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 1, weiter aufweisend: eine Schwenkvorrichtung (120), eingerichtet zur Befestigung des Sensors (100) an einer Behälteröffnung (201) und zum Verschwenken des Sensors (100) nach dessen Befestigung an der Behälteröffnung (201).
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die Schwenkvorrichtung (120) ein Kugelgelenk (121) aufweist.
Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: ein Koppelelement (112) zur Fixierung der Messsonde (111) an dem Fixierungselement (133); wobei das Koppelelement (112) ein ferromagnetisches Element aufweist.
Sensorvorrichtungs-Halterung (130) für eine Sensorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend: eine Verankerung (131), eingerichtet zum Verankern der Sensorvorrichtungs-Halterung (130) an oder in einer Auslassöffnung (202) eines Behälters (200); ein Fixierungselement (133), eingerichtet zum Fixieren der Messsonde (111) der Sensorvorrichtung (100).
Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach Anspruch 5, weiter aufweisend: ein Distanzelement (132), eingerichtet zum Befestigen des Fixierungselements (133) an der Verankerung (131).
Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Verankerung (131) in Form eines Deckels zum Befestigen der Sensorvorrichtungs-Halterung (130) an der Auslassöffnung (202) des Behälters (200) ausgebildet ist.
Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Verankerung (131) ringförmig ausgebildet ist, einen Füllstand eines Mediums während einer Entleerung oder einer Befüllung des Behälters (200) zu erfassen.
Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Verankerung (131) der Sensorvorrichtungs-Halterung (130) lösbar an dem Distanzelement (132) befestigt ist.
Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Fixierungselement (133) ein magnetisches Element, eingerichtet zur Kopplung mit dem ferromagnetischen Koppelelement (112) der Messsonde (111) des Sensors (110), aufweist.
Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei das Fixierungselement (133) ein Ring oder eine Öse, eine schwenkbare Kugel, die mit einem Loch oder mehreren Löchern versehen ist, oder eine zylindrische Hülse, eingerichtet zur senkrechten Halterung der Messsonde (111) ist; oder wobei das Fixierungselement (133) mehrere Aufnahmen, die in einem vorbestimmten Abstand und unter unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse des Distanzelements (132) angebracht sind, aufweist.
Behälter (200) mit einer Sensorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einer Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach einem der Ansprüche 5 bis 11.
Verwendung einer Sensorvorrichtungs-Halterung (130) nach einem der Ansprüche 5 bis 11 zum Fixieren einer Messsonde (111) einer Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Nähe einer Auslassöffnung (202) eines Behälters (200).