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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Messgeräts zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung. Weiter betrifft die Erfindung eine Positioniervorrichtung und eine Verwendung.
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Hintergrund
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Zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung, beispielsweise in einem Behälter, werden verschiedene Arten von Messgeräten eingesetzt, beispielsweise ein Impedanzgrenzschalter und/oder ein Vibrationsgrenzschalter. Diese Messgeräte werden insbesondere eingesetzt, um einen bestimmten Pegel eines Füllguts, z.B. in einem Behälter, anzuzeigen, d.h. um anzuzeigen, ob etwa eine vordefinierte obere, untere oder sonstige Grenze des Füllstands in dem Behälter erreicht wurde. Der Behälter kann ein Gefäß oder Messtank von beliebiger Form sein. Der Behälter kann auch ein Gerinne, beispielsweise ein Bach- oder Flussbett, sein. Bei einem Behälter, aber auch bei einer Verwendung dieser Messgeräte im Freien, kann die Positionierung der Messgeräte schwierig sein, beispielsweise weil für eine präzise Messung schwer zugängliche - z.B. verwinkelte oder verborgene - Stellen für den Messort in einem Behälter erreicht werden sollen, oder weil ein Messort im Freien durch natürliche oder künstliche Konstruktionen - .z.B. Bäume oder Metallkonstruktionen - eingeengt ist. Für jeden dieser Messorte müssen dann speziell angepasste Positioniervorrichtung hergestellt werden; dies kann zeit- und kostenintensiv sein. Auch erhöhte Lieferzeiten können damit einhergehen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Positionieren eines Messgeräts zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Messgeräts zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung, mit den Schritten:
- - Positionieren des Messgeräts an einem Messort, durch Biegen oder Formen einer Positioniervorrichtung;
- - Anordnen von fixierbarem Material an der Positioniervorrichtung;
- - Fixieren des Materials an der Positioniervorrichtung.
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Das Anordnen von fixierbarem Material an der Positioniervorrichtung kann vor oder nach dem Positionieren des Messgeräts am Messort, durch Biegen, durch Formen und/oder durch Ausrichten der Positioniervorrichtung durchgeführt werden. Wird das Anordnen vor dem Positionieren durchgeführt, dann kann dies beispielsweise in einer Fabrik durchgeführt werden und dadurch z.B. eine höhere Qualität der Füllung mit dem fixierbaren Material erzielt werden. Wird das Anordnen nach dem Positionieren durchgeführt, dann kann dies z.B. zu einer besseren Anpassung der Positioniervorrichtung an die Umstände vor Ort führen, z.B. an die Temperatur oder an die chemische Beständigkeit.
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Die Positionier- und Haltevorrichtung dient zu einer präzisen Positionierung des Messgeräts. Weiterhin wird das Messgerät - nach dem Abschluss des Herstellungsverfahrens - bei der Messung durch die Positionier- und Haltevorrichtung gehalten, insbesondere in einer vordefinierten Position gehalten. Beispiele für derartige Messgeräte können ein Impedanzgrenzschalter, ein Vibrationsgrenzschalter, ein Füllstandmessgerät mit einem Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend oder Laserfrontend, und/oder eine radiometrische Messvorrichtung sein. Das Messgerät kann über Leitungen oder drahtlos an weitere Vorrichtungen, z.B. zur Auswertung der Messwerte, angeschlossen sein. Die Positioniervorrichtung kann massiv oder hohl sein. Bei einer hohlen Positioniervorrichtung können im Inneren der Positioniervorrichtung Kabel, insbesondere elektrische Kabel, geführt sein.
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Das Positionieren und Ausrichten des Messgeräts geschieht am Messort. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch keine Spezialanfertigungen von maßgeschneiderten Positioniervorrichtungen mehr ausgemessen, hergestellt, gelagert und/oder geliefert werden müssen. Das Positionieren des Messgeräts geschieht z.B. durch Biegen, durch Formen und/oder durch Ausrichten der Positioniervorrichtung. Die Positioniervorrichtung weist eine ausreichende Flexibilität auf, so dass die Positioniervorrichtung bei dem Biegen keinen Schaden nimmt. Die Positioniervorrichtung kann nach dem Biegen in der Position verharren, in welche sie gebogen wurde. Die Positioniervorrichtung kann sich aber auch nach dem Biegen die Position verändern, so dass ein Fixieren mit Hilfsmitteln - z.B. mit Klammern, Schraubzwingen, etc. - erforderlich sein kann. Nach dem Abschluss des Herstellungsverfahrens ist die Positioniervorrichtung in einer gewünschten Position fixiert. Das Messgerät kann vor, nach oder während des Herstellungsverfahrens an der Positioniervorrichtung angeordnet werden.
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Wenn oder nachdem die Positioniervorrichtung in einer gewünschten Position fixiert ist, wird fixierbares Material an der Positioniervorrichtung angeordnet. Dabei kann das Material innerhalb der Positioniervorrichtung angeordnet werden, an der Oberfläche der Positioniervorrichtung, bei einer vielgliedrigen Positioniervorrichtung zwischen den Gliedern, und/oder an einer Kombination der genannten Stellen. Das Anordnen innerhalb der Positioniervorrichtung kann mittels eines Eingießens und/oder eines Einspritzens durchgeführt werden. Das Anordnen an der Oberfläche, und/oder (falls vorhanden) zwischen den Gliedern, kann mittels Auftragen, z.B. mittels eines Pinsel oder einer Spritzpistole, durchgeführt werden; es kann auch durch Aufdampfen, mittels elektrostatischer Aufladung oder mittels Aufschmelzverfahren - wie z.B. Pulverbeschichtungsverfahren, beispielsweise bei Polyamid-, Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) oder Ethylen-Chlortrifluorethylen (ECTFE)-Beschichtungen - oder auch mittels Plasma-Verfahren durchgeführt werden. Das Anordnen kann auch vor dem Positionieren des Messgeräts am Messort durchgeführt werden. Auf diese Weise können z.B. fertig konfektionierte Positioniervorrichtungen an den Messort gebracht und anschließend an dem Messort ausgehärtet werden.
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In einem letzten Schritt wird das Fixieren des fixierbaren Materials an der Positioniervorrichtung durchgeführt. Die Art des Aushärtens hängt von dem fixierbaren Material ab. So kann das Fixieren eine chemische Reaktion sein, welche beispielsweise durch das Vermischen von zwei oder mehr Komponenten, z.B. einem 2-Komponenten-Kleber, ausgelöst wird. Das Fixieren kann durch ein Trocknen des fixierbaren Materials oder durch Erhitzen - z.B. induktiv, mittels Heißluft oder ähnlicher Wärmequellen - ausgelöst werden. Das Fixieren kann ein Aushärten des fixierbaren Materials umfassen.
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In einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt auf:
- - Befestigen der Positioniervorrichtung an einem Befestigungspunkt.
Dabei kann das Befestigen z.B. ein Anflanschen beinhalten, es kann z.B. mittels eines Bajonettverschlusses erfolgen oder mittels An- oder Einschrauben an bzw. in den Befestigungspunkt. Dieser Schritt kann z.B. vor dem Positionieren des Messgeräts am Messort durchgeführt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst der Befestigungspunkt ein Innengewinde, und die Positioniervorrichtung umfasst ein korrespondierendes Außengewinde, so dass das Befestigen der Positioniervorrichtung an dem Befestigungspunkt ein Einschrauben in den Befestigungspunkt umfasst. Bei dieser Art des Befestigens kann ein konventionelles Positionierungsrohr besondere Schwierigkeiten bereiten, z.B. wenn es während des Einschraubens an natürliche oder künstliche Konstruktionen stößt. Dadurch, dass die erläuterte Positioniervorrichtung vor dem Fixieren eine ausreichende Flexibilität aufweist, kann die Positioniervorrichtung auch für Messumgebungen mit derartigen Konstruktionen vorteilhaft eingesetzt werden, insbesondere wenn das Einschrauben vor dem Fixieren erfolgt.
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In einer Ausführungsform umfasst die Positioniervorrichtung einen Schwanenhals. Unter einem Schwanenhals wird dabei ein halbsteifes, biegsames Verbindungselement verstanden, das z.B. einen gewendeltem Metallschlauch und/oder verbundene Kugeln umfasst. Zwischen den Windungen des Metallschlauchs bzw. den Kugeln können Lücken angeordnet sein, zumindest wenn der Schwanenhals bestimmte Positionen einnimmt. Diese Lücken können mit dem fixierbaren Material geschlossen werden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Positioniervorrichtung ein Teleskoprohr. Ein Teleskoprohr weist eine Vielzahl von Elementen auf, die jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und zwar in der Form, dass der Innendurchmesser eines ersten Elements mit dem Außendurchmesser eines zweiten Elements korrespondiert, so dass das zweite Element in das erste Element gesteckt werden kann. Die Elemente können z.B. zylindrisch, oval, vieleckig sein, oder auch eine andere Querschnittsform aufweisen. Ein Teleskoprohr kann zwischen dem Innendurchmesser des jeweils ersten Elements und dem Außendurchmesser des jeweils zweiten Elements eine Lücke aufweisen. Diese Lücken können mit dem fixierbaren Material geschlossen werden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Positioniervorrichtung einen flexiblen Schlauch oder eine Stange mit beliebiger Querschnittsform. Eine Stange wird natürlich nur dann gewählt, wenn keine Kabel im Innern der Positioniervorrichtung geführt werden sollen.
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In einer Ausführungsform wird das fixierbare Material an der Außenseite der Positioniervorrichtung eingebracht. Das Anordnen an der Oberfläche beispielsweise kann mittels Auftragen, z.B. mittels eines Pinsel oder einer Spritzpistole, durchgeführt werden; es kann auch durch Aufdampfen oder mittels elektrostatischer Aufladung durchgeführt werden.
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In einer Ausführungsform weist das fixierbare Material ein Metallpulver auf, und das Fixieren beinhaltet ein Schmelzen des Metallpulvers. Dabei wird beispielsweise ein Metallpulver mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet. Das Schmelzen des Metallpulvers kann durch Wärme, z.B. durch Lötlampen, erfolgen; es kann auch z.B. durch induktives Erwärmen und/oder durch Laser-basierte und/oder andere Verfahren erfolgen.
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In einer Ausführungsform ist die Positioniervorrichtung zumindest teilweise hohl, und das fixierbare Material wird in den hohlen Teil der Positioniervorrichtung eingebracht. Das Einbringen in den hohlen Teil der Positioniervorrichtung kann mittels Eingießens und/oder Einspritzens des fixierbaren Materials durchgeführt werden.
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In einer Ausführungsform weist das fixierbare Material Materialien aus einer Gruppe auf, welche 2-Komponenten-Kleber, Silikonmasse, Zementschlamm, Keramikdichtmasse und/oder Epoxidharze umfasst. Die Verwendung eines bestimmten Materials kann von Faktoren wie z.B. von der maximal zulässigen und/oder spezifizierten Erwärmung und/oder von der maximal zulässigen und/oder spezifizierten Aushärtungszeit des fixierbaren Material bestimmt werden.
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In einer Ausführungsform weist das fixierbare Material zwei oder mehr Komponenten in getrennten Kammern auf, die sich durch Bruch der Kammerwände vermischen. Der Bruch der Kammerwände kann z.B. gezielt durch ein Knicken der Positioniervorrichtung verursacht werden.
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In einer Ausführungsform ist die Positioniervorrichtung hohl und eine Wandung der Positioniervorrichtung weist mindestens eine vordefinierte Dicke auf. Dies kann vorteilhaft sein, wenn eine bestimmte Robustheit, z.B. gegen Steinschlag, gefordert ist.
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In einer Ausführungsform ist die Positioniervorrichtung hohl und die Wandung der Positioniervorrichtung hermetisch geschlossen. Die Positioniervorrichtung weist dabei eine Helium-Leckrate von besser als 108, insbesondere besser als109 Pa · m3/s, auf und/oder entspricht einer Qualitätsanforderung „virendicht“. Dies ist vorteilhaft, um vordefinierte Bestimmungen zu erfüllen, wie z.B. gesetzliche und/oder Umwelt-Bestimmungen. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn das gemessene Füllgut explosionsgefährdet und/oder gesundheitsschädlich und/oder toxisch ist, so dass z.B. die Dichtigkeit eines Messtanks nicht durch die Positioniervorrichtung oder durch eine Zuführung zu der Positioniervorrichtung eingeschränkt ist.
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In einer Ausführungsform ist die Positioniervorrichtung hohl, und die Wandung der Positioniervorrichtung ist metallisch geschlossen. Dies ist z.B. vorteilhaft, um ein Zuleitungskabel zu dem Messgerät gegen elektromagnetische Strahlung abzuschirmen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung für ein Messgerät zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung, wobei die Positioniervorrichtung wie oben beschrieben hergestellt ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Positioniervorrichtung wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zur Positionierung eines Messgeräts zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung, eines Impedanzgrenzschalters, eines Vibrationsgrenzschalters, eines Messgeräts mit einem Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend oder Laserfrontend, und/oder einer radiometrischen Messvorrichtung.
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Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Skizze einer Positioniervorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- 2 eine schematische Skizze eines Schwanenhalses;
- 3 eine schematische Skizze eines Teleskoprohrs;
- 4 eine schematische Skizze eines starren Positionierungsrohres;
- 5 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Skizze einer Positioniervorrichtung 10, die innerhalb eines Messtanks 30 angeordnet ist. Der Messtank 30 ist mit einem Füllgut 32 gefüllt. Das Füllgut 32 weist eine Füllgutoberfläche 35 auf. Oberhalb des Füllguts 32 ist eine Positionier- und Haltevorrichtung 10 angeordnet, welche ein Messgerät 20 positioniert und hält. Das dargestellte Messgerät 20 ist als ein Vibrationsgrenzschalter mit einer zweizinkigen Schwinggabel ausgeführt; das Messgerät 20 kann auch ein anderes Messgerät zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung sein. Die Positioniervorrichtung 10 ist an einem Befestigungspunkt 19 angeordnet. Der Befestigungspunkt 19 kann ein Innengewinde aufweisen, wobei die Positioniervorrichtung 10 ein korrespondierendes Außengewinde aufweist. Dadurch umfasst das Befestigen der Positioniervorrichtung 10 an dem Befestigungspunkt 19 ein Einschrauben in den Befestigungspunkt 19. Es ist deutlich zu sehen, dass ein Positionierungsrohr (siehe 4), das eine ähnliche Form aufweist wie die hier gezeigte Positioniervorrichtung 10, beim Einschrauben durch die Messtankwandung 31 blockiert wäre. Denn ein hier gezeigter Abstand 42 zwischen der Mitte des Befestigungspunkts 19 (in den die Positioniervorrichtung 10 eingeschraubt wird) und einer Spitze des Messgeräts 20 ist größer als ein Abstand zwischen der Mitte des Befestigungspunkts 19 und der Messtankwandung 31. Weil aber die gezeigte Positioniervorrichtung 10 vor dem Fixieren eine ausreichende Flexibilität aufweist - und wenn das Einschrauben vor dem Fixieren stattfindet -, kann eine Positioniervorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung problemlos eingeschraubt werden.
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Das Messgerät 20 ist, als Beispiel, in einer schrägen Stellung gezeigt; wegen der Flexibilität der Positioniervorrichtung kann das Messgerät 20 aber auch in einer anderen gewünschten Stellung fixiert werden. Das Messgerät 20 ist mittels eines oder mehrerer Messkabel 25 mit einem Steuergerät 18 verbunden, das außerhalb des Messtanks 30 angeordnet ist. Die Positioniervorrichtung 10 ist als ein flexibler Schlauch 13 ausgeführt. Der Schlauch 13 weist eine Wandung 15 auf. An der Oberfläche der Wandung 15 ist ein fixierbares Material 16 angeordnet. Das Anordnen an der Oberfläche, und/oder falls vorhanden zwischen den Gliedern, kann mittels Auftragen, Aufdampfen oder weiterer Methoden durchgeführt werden. Das Anordnen des fixierbaren Material 16 kann vor oder nach dem Einbringen der Positioniervorrichtung 10 in dem Messtank 30 geschehen. Das Fixieren des fixierbaren Materials 16 kann z.B. durch Wärmezufuhr geschehen.
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Die Positioniervorrichtung 10 weist weiterhin, innerhalb der Positioniervorrichtung 10, ein (weiteres) fixierbares Material 14 auf. Es kann sich dabei um dasselbe fixierbare Material handeln wie das für die Oberfläche verwendete, oder auch um ein anderes Material. Auch dieses fixierbare Material 14 kann bereits vor oder auch nach dem Einbringen der Positioniervorrichtung 10 in dem Messtank 30 in die Positioniervorrichtung 10 angeordnet werden.
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2 zeigt eine schematische Skizze, bei der die Positioniervorrichtung 10 als ein flexibler Schwanenhals 11 ausgeführt ist. Der Schwanenhals 11 kann einen gewendeltem Metallschlauch umfassen; er kann auch, wie gezeigt, aus einer Reihe miteinander verbundener Kugeln bzw. „Dreiviertelkugeln“ bestehen, die eine Wandung 15 aufweisen. Das fixierbare Material 16 kann z.B. auf die Wandung 15 und/oder in Lücken zwischen den Wandungen 15 angeordnet werden. Damit kann im Ergebnis, d.h. nach dem Anordnen von aushärtbarem Material 16 und dem Fixieren des Materials 16, eine hermetisch geschlossenen Positioniervorrichtung 10 hergestellt werden. An einem Ende der Positioniervorrichtung 10 ist ein Messgerät 20 angeordnet, das mittels der Positioniervorrichtung 10 positioniert und gehalten wird. Das Messgerät 20 ist mit anderen Komponenten über eines oder mehrere Messkabel 25 verbunden.
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3 zeigt eine schematische Skizze, bei der die Positioniervorrichtung 10 als ein Teleskoprohr 12 ausgeführt ist. Das Teleskoprohr 12 weist ein äußeres zylindrisches Teilstück 12a, ein inneres zylindrisches Teilstück 12b und ein konisches Teilstück 12c auf. Dabei kann eine Lücke zwischen dem Außendurchmesser des inneren zylindrischen Teilstück 12b und dem Innendurchmesser des äußeren zylindrischen Teilstück 12a entstehen. Auf die Wandung 15 und in die Lücken zwischen den Teilstücken 12a und 12b kann das fixierbare Material 16 angeordnet werden. Innerhalb der Teilstücke kann (weiteres) fixierbares Material 14 angeordnet werden.
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4 zeigt eine schematische Skizze eines Positionierungsrohres 40, das z.B. spezifisch für einen bestimmten Messort angefertigt wurde. Das Positionierungsrohr 40 weist an einem Ende ein Messgerät 20 auf. Im Bereich des anderen Endes des Positionierungsrohres 40 ist ein Außengewinde 49 angeordnet, das z.B. in einen Befestigungspunkt 19, wie er in 1 gezeigt ist, eingeschraubt werden kann. Es wird deutlich, dass für das Einschrauben mindestens ein Abstand 42 zwischen der Mitte des Befestigungspunkts 19 (in den das Außengewinde 49 eingeschraubt wird) und anderen Komponenten, z.B. der Messtankwandung, gehalten werden muss.
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5 zeigt ein Flussdiagramm 50 eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der linke Zweig des Flussdiagramms 50 beginnt mit einem Schritt 51, bei dem ein Positionieren des Messgeräts 20 am Messort, durch Biegen der Positioniervorrichtung 10, stattfindet. Der Schritt 51 kann das Befestigen der Positioniervorrichtung 10 an einem Befestigungspunkt 19 beinhalten; das Befestigen kann vor dem Positionieren stattfinden. In einem Schritt 52 wird das fixierbare Material 14 und/oder 16 an der Positioniervorrichtung 10 angeordnet. In einem Schritt 53 findet das Fixieren des fixierbaren Materials 14 und/oder 16 an der Positioniervorrichtung 10 statt.
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Der rechte Zweig des Flussdiagramms 50 vertauscht die Schritte 51 und 52, d.h. zunächst wird in einem Schritt 52 das fixierbare Material 14 und/oder 16 an der Positioniervorrichtung 10 angeordnet. Anschließend findet, in dem Schritt 51, das Positionieren des Messgeräts 20 am Messort statt. Dabei kann der Schritt 51 das Befestigen der Positioniervorrichtung 10 an einem Befestigungspunkt 19 beinhalten. In dem Schritt 53 findet das Fixieren des fixierbaren Materials 14 und/oder 16 an der Positioniervorrichtung 10 statt.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Positioniervorrichtung
- 11
- Schwanenhals
- 12
- Teleskoprohr
- 12a, 12b
- zylindrische Teilstücke
- 12c
- konisches Teilstück
- 13
- flexibler Schlauch
- 14
- fixierbares Material
- 15
- Wandung
- 16
- fixierbares Material
- 18
- Steuergerät
- 19
- Befestigungspunkt
- 20
- Messgerät
- 25
- Messkabel
- 30
- Messtank
- 31
- Messtankwandung
- 32
- Füllgut
- 35
- Füllgutoberfläche
- 40
- Positionierungsrohr
- 42
- Abstand
- 49
- Außengewinde
- 50
- Flussdiagramm
- 51 - 53
- Schritte
