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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Sensoranschlusseinrichtung zum fluidtechnischen Anschluss eines Sensors zum Messen mindestens einer Messgröße eines in einem Hohlkörper befindlichen fluiden Mediums an einen Innenraum dieses Hohlkörpers, mit (i) einer ersten Anschlussstruktur für den Anschluss an den Sensor und (ii) einer zweite Anschlussstruktur für den Anschluss an eine vorgegebene Ausnehmung in einer den Innenraum begrenzenden Wandung des Hohlkörpers, wobei sich durch die Sensoranschlusseinrichtung ein Kanal erstreckt, der eine Sensorseite mit einer Hohlkörperseite der Sensoranschlusseinrichtung verbindet.
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Die Erfindung geht weiterhin aus von einer Messvorrichtung zur Ermittlung mindestens einer Messgröße eines in einem Hohlkörper befindlichen fluiden Mediums, mit einem Sensor zum Messen der mindestens einen Messgröße und einer Sensoranschlusseinrichtung zum fluidtechnischen Anschluss des Sensors an einen Innenraum des Hohlkörpers, die ihrerseits eine erste Anschlussstruktur für den Anschluss an den Sensor und eine zweite Anschlussstruktur für den Anschluss an eine vorgegebene Ausnehmung in einer den Innenraum begrenzenden Wandung des Hohlkörpers aufweist und wobei sich durch die Sensoranschlusseinrichtung ein Kanal erstreckt, der eine Sensorseite mit einer Hohlkörperseite der Sensoranschlusseinrichtung verbindet.
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Die
DE 10 2015 112 424 A1 beschreibt eine Messvorrichtung zur Ermittlung mindestens einer Messgröße eines eine Rohrleitung durchströmenden fluiden Mediums, mit (i) einem Sensor zum Messen der mindestens einen Messgröße und (ii) einer Sensoranschlusseinrichtung zum fluidtechnischen Anschluss des Sensors an die Rohrleitung, die ihrerseits eine erste Anschlussstruktur für den Anschluss an den Sensor und eine zweite Anschlussstruktur für den Anschluss an eine vorgegebene Ausnehmung in einer den Innenraum begrenzenden Wandung des Hohlkörpers aufweist und wobei sich durch die Sensoranschlusseinrichtung ein Kanal erstreckt, der eine Sensorseite mit einer Hohlkörperseite der Sensoranschlusseinrichtung verbindet.
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Sensoren zur Überwachung von Prozessgrößen wie Druck, Temperatur, Strömung, Füllstand, etc. müssen insbesondere in lebensmitteltechnischen und pharmazeutischen Anlagen so eingebaut werden, dass sie ohne Demontage durch einen sog. CIP-Prozess gereinigt werden können. D.h. es darf während der CIP-Reinigung (Cleaning-In-Process) keine für die Reinigungslösung unzugänglichen Stellen (Toträume) geben, also Bereiche, die zu weit von der Innenoberfläche der Rohrleitung oder der Tankoberfläche oder der Oberfläche von Aggregaten wie Filter, Pumpen etc. entfernt sind oder aufgrund ihrer Geometrie durch die Reinigungsflüssigkeit bei bestimmtem Druck und Temperatur sowie beigefügter Chemie innerhalb vertretbarer Zeitfenster nicht zuverlässig gereinigt werden können und damit die Gefahr einer Keimbildung besteht.
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Aktuell stehen aufgrund fehlender Vereinheitlichungen in der Prozessindustrie eine große Typenvielfalt an Sensoranschlusseinrichtungen (sogenannten Prozessanschlüssen) zur Verfügung, die meist als lösbare Verbindungen gestaltet sind, um die Sensoren / Messinstrumente z.B. für Kalibrier- und Wartungszwecke einfach aus- und einbauen zu können, sodass die entsprechenden elektronischen Bauteile somit über den Prozessanschluss bei Betriebsunterbrechungen schnell und einfach inspiziert und gegebenenfalls gewechselt werden können.
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Abstrahiert man die Einbausituation von Sensoren in Prozessanlagen, so steht man vor der Herausforderung, dass in der Regel eine flache Stirnfläche eines zylindrischen Körpers (des Sensors) auf die gewölbte Oberfläche einer Rohrleitung oder einer Tankfläche aufgebracht werden muss. Dabei geht es im Wesentlichen um komplizierte bzw. komplexe Durchdringungsverfahren, weil weder scharfe Kanten noch Winkel noch Vertiefungen bzw. Erhöhungen im produktberührten Bereich erwünscht sind.
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Da die Maschinen und Anlagen in der Prozessindustrie über Jahrzehnte genutzt werden, bleiben alte Systeme lange am Markt bestehen während laufend neue Adaptionsmöglichkeiten dazukommen. Daher soll eine mit dem fluiden Medium in Berührung kommende Sensoroberfläche des Sensors in der Regel so harmonisch wie möglich in die Kontur des Hohlkörpers übergehen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die einen fluidtechnischen Anschluss eines Sensors an einen Hohlkörper, insbesondere einen in einer industriellen Anlage verbauten Hohlkörper, ermöglichen, bei dem die eingangs erwähnte Reinigung per Reinigungslösung gut möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Sensoranschlusseinrichtung zum fluidtechnischen Anschluss eines Sensors zum Messen mindestens einer Messgröße eines in einem Hohlkörper befindlichen fluiden Mediums an einen Innenraum dieses Hohlkörpers, mit einer ersten Anschlussstruktur für den Anschluss an den Sensor und mit einer zweite Anschlussstruktur für den Anschluss an eine vorgegebene Ausnehmung in einer den Innenraum begrenzenden Wandung des Hohlkörpers, wobei sich durch die Sensoranschlusseinrichtung ein Kanal erstreckt, der eine Sensorseite mit einer Hohlkörperseite der Sensoranschlusseinrichtung verbindet, ist vorgesehen, dass die Sensoranschlusseinrichtung weiterhin ein additiv gefertigtes Anschlusselement aufweist, welches die zweite Anschlussstruktur an die vorgegebene Ausnehmung formschlüssig angepasst bereitstellt.
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Ist die Form der vorgegebenen Ausnehmung bekannt, so kann mittels additiver Fertigung ein Anschlusselement der Sensoranschlusseinrichtung erstellt werden, das die zweite Anschlussstruktur an die vorgegebene Ausnehmung formschlüssig angepasst bereitstellt und dabei gleichzeitig die Position eines Kopfendes des Sensors optimal an den Verlauf der Wandung des Hohlkörpers anpasst. Dies ist möglich, da die additive Fertigung einen hohen Gestaltungsspielraum zulässt.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „additive Fertigung“ synonym zu dem im Wesentlichen gleichbedeutenden, jedoch populäreren Begriff „3D-Druck“ zu verstehen. Gemäß aktuellem Wikipedia-Eintrag „3D-Druck“ ist der 3D-Druck, auch bekannt unter den Bezeichnungen Additive Fertigung, Additive Manufacturing (AM), Generative Fertigung oder Rapid-Technologien, eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (siehe CAD/CAM). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist als Werkstoff insbesondere Metall vorgesehen.
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Die formschlüssige Anpassung der zweiten Anschlussstruktur an die vorgegebene Ausnehmung in der Wandung des Hohlkörpers bedeutet nicht, dass eine Dichtigkeit bezüglich des fluiden Mediums unmittelbar gegeben sein muss. In der Regel wird das Anschlusselement an dem die Ausnehmung begrenzenden Rand der Wandung per Fügeverfahren fluiddicht befestigt. Auf der anderen Seite passt die zweite Anschlussstruktur jedoch formschlüssig in die Kontur der Ausnehmung. Auf diese Weise können - wenn überhaupt - nur kleinste Hohlräume im Übergangsbereich entstehen.
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Handelt es sich bei den verwendeten Materialien der Wandung und des Anschlusselements um Metalle, so wird insbesondere geschweißt. In diesem Fall ist das Additive Verfahren ein 3D-Metalldruckverfahren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Sensoranschlusseinrichtung ein Basiselement auf, an das das additiv gefertigte Anschlusselement stoffschlüssig angefügt ist. Das Basiselement ist also die Basis für das additiv gefertigte Anschlusselement.
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Dabei ist der Sensor bevorzugt über dieses Basiselement lösbar an die Sensoranschlusseinrichtung anschließbar.
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Mit Vorteil stellt das Basiselement den Kanal und/oder die erste Anschlussstruktur für den Anschluss an den Sensor bereit. Dazu ist das Basiselement bevorzugt rohr- oder hülsenartig ausgestaltet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Anschlusselement mit Hilfe zumindest einer der im Folgenden aufgeführten additiven Fertigungstechniken gefertigt:
- - Stereolithografie (SL),
- - Laser-Sintern (LS),
- - Laser-Strahlschmelzen (SLM = Selective Laser Melting, auch: Laser Beam Melting = LBM),
- - Elektronen-Strahlschmelzen (Electron Beam Melting = EBM),
- - Fused Layer Modelling/Manufacturing (FLM oder auch FFF: Fused Filament Fabrication),
- - Multi-Jet Modelling (MJM),
- - Poly-Jet Modelling (PJM),
- - 3-D-Drucken (3DP, auch Binder Jetting),
- - Layer Laminated Manufacturing (LLM),
- - Digital Light Processing (DLP) und
- - Thermotransfer-Sintern (TTS).
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Gemäß erwähntem Wikipedia-Eintrag „3D-Druck“ gehören diese Fertigungstechniken laut VDI 3405zu den etablierten additiven Fertigungsverfahren.
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Alternativ oder ergänzend ist gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Anschlusselement mit Hilfe zumindest einer der im Folgenden aufgeführten additiven Fertigungstechniken gefertigt ist:
- - Metal Laminated Tooling (MELATO),
- - Continuous Liquid Interface Production (CLIP),
- - Selective Heat Sintering (SHS),
- - Cladding genanntes Auftragschweißen,
- - Wax Deposition Modeling (WDM),
- - Contour Crafting,
- - Kaltgasspritzen und/oder Metall-Pulver-Auftragsverfahren (MPA),
- - Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM),
- - 3D-Siebdruck,
- - Lichtgesteuerte Elektrophoretische Abscheidung.
- - Shaping-Debinding-Sintering-Verfahren (SDS),
- - Herstellung metallischer Grünkörper mittels Fused Deposition Modelling/Fused Layer Modelling bzw. Material Extrusion,
- - Zwei-Photonen-Lithographie,
- - Arburg Kunststoff-Freiformen und
- - Screw Extrusion Additiv Manufacturing (SEAM).
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Die hier aufgeführten additiven Fertigungstechniken sind gemäß erwähntem Wikipedia-Eintrag „3D-Druck“ ebenfalls etablierte Fertigungstechniken.
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Mit Vorteil ist vorgesehen, dass der Hohlkörper eine Rohrleitung für das fluide Medium oder ein Behälter, insbesondere Tank, für das fluide Medium ist. Die Rohrleitung wird in der Regel zum Transport des fluiden Mediums und der Behälter bzw. Tank für die Aufbewahrung des fluiden Mediums genutzt.
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Bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Ermittlung mindestens einer Messgröße eines in einem Hohlkörper befindlichen fluiden Mediums, mit einem Sensor zum Messen der mindestens einen Messgröße und mit einer Sensoranschlusseinrichtung zum fluidtechnischen Anschluss des Sensors an einen Innenraum des Hohlkörpers, die ihrerseits eine erste Anschlussstruktur für den Anschluss an den Sensor und eine zweite Anschlussstruktur für den Anschluss an eine vorgegebene Ausnehmung in einer den Innenraum begrenzenden Wandung des Hohlkörpers aufweist und wobei sich durch die Sensoranschlusseinrichtung ein Kanal erstreckt, der eine Sensorseite mit einer Hohlkörperseite der Sensoranschlusseinrichtung verbindet, ist vorgesehen, dass die Sensoranschlusseinrichtung als vorstehend genannte Sensoranschlusseinrichtung ausgestaltet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung ein Bauelement der Sensoranschlusseinrichtung oder des Sensors aufweist, welches ein Basiselement bildet, an das das additiv gefertigten Anschlusselement stoffschlüssig angefügt ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Sensor über das Basiselement lösbar an die Sensoranschlusseinrichtung anschließbar/angeschlossen ist.
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Ist der Hohlkörper als Rohrleitung ausgebildet, so ist das rohrartige Basiselement über das Anschlusselement bevorzugt derart mit einem die Ausnehmung aufweisenden Abschnitt der Rohrleitung verbunden ist, dass das rohrartige Bauelement und dieser Abschnitt ein T-Stück bilden.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Sensor mindestens einen Sensorteil mit einem Kopfende, welches durch den Kanal hindurch in den Innenraum des Hohlkörpers hineinragt oder zumindest an den Innenraum des Hohlkörpers heranragt. Die Stirnfläche am freien Ende des Sensorteils kann dadurch möglichst harmonisch an den Verlauf der Wandung angepasst werden bzw. angepasst sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Sensor über das Bauelement lösbar mit der Sensoranschlusseinrichtung verbunden. Dies kann beispielsweise über eine Schraubverbindung realisiert sein.
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Bezüglich der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist weiterhin mit Vorteil vorgesehen, dass der Sensor als Sensor zur Messung zumindest einer der im Folgenden aufgeführten Messgrößen ist:
- - Temperatur des fluiden Mediums,
- - Druck des fluiden Mediums,
- - ein Strömungsparameter des fluiden Mediums,
- - Viskosität des fluiden Mediums,
- - Füllstand des fluiden Mediums und
- - thermische und/oder elektrische Leitfähigkeit des fluiden Mediums.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere computergestütztes Verfahren, zum Herstellen einer vorstehend genannten Sensoranschlusseinrichtung sind die folgenden Schritte vorgesehen:
- - Bereitstellen eines Basiselements,
- - Erstellen eines Anschlusselements, welches die zweite Anschlussstruktur an die vorgegebene Ausnehmung formschlüssig angepasst bereitstellt, durch stoffschlüssiges Anfügen an das Basiselement per additivem Fertigungsverfahren.
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Das Basiselement ist zunächst einmal die Basis (im Sinne eines Substrats) für den Aufbau des additiv gefertigten Anschlusselements. Dabei muss dieses Basiselement nicht zwingend Teil der Sensoranschlusseinrichtung sein, denn es kann - wie im Zusammenhang mit der Messvorrichtung bereits erwähnt - auch Teil des Sensors sein. Im Extremfall kann die Sensoranschlusseinrichtung dann nur vom Anschlusselement gebildet sein, welches beide, also die erste wie die zweite Anschlussstruktur bildet und in dem der Kanal ausgebildet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass
- - die erste Anschlussstruktur am Basiselement erstellt wird oder
- - das Basiselement die erste Anschlussstruktur bereits aufweist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt ist vorgesehen, dass dieses Programmteile umfasst, die in einem Prozessor einer computerbasierten Steuereinheit geladen zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter im Detail beschrieben. Dabei zeigt:
- 1 eine Messvorrichtung zur Ermittlung mindestens einer Messgröße eines in einem Hohlkörper befindlichen fluiden Mediums gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zusammen mit einem Teil des Hohlkörpers,
- 2 zwei Varianten einer Sensor-Anschluss-Baugruppe zum Aufbau einer in 1 gezeigten Messvorrichtung,
- 3 eine alternativ ausgestaltete Messvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zusammen mit einem Teil eines entsprechenden Hohlkörpers und
- 4 die Messvorrichtung der 3 im Detail.
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Die 1 zeigt eine Messvorrichtung 10 zur Ermittlung mindestens einer Messgröße eines in einem Hohlkörper 12 befindlichen fluiden Mediums zusammen mit einem Teil des im gezeigten Beispiel als Rohrleitung 14 ausgebildeten Hohlkörpers 12 in einer schematischen TeilSchnittdarstellung. Die Messvorrichtung 10 umfasst als Hauptkomponenten einen Sensor 16 zum Messen der mindestens einen Messgröße und eine Sensoranschlusseinrichtung 18 zum fluidtechnischen Anschluss des Sensors 16 an einen Innenraum 20 des Hohlkörpers 12. Mit anderen Worten ist der Sensor 16 über die Sensoranschlusseinrichtung 18 mechanisch an einer Wandung 22 des Hohlkörpers 12 befestigt und messtechnisch an den Innenraum 20 des Hohlkörpers 12 angebunden. Bei dem Sensor 16 handelt es sich beispielsweise um einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur des fluiden Mediums.
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Der Hohlkörper 12 ist hier in den gezeigten Beispielen der 1 - 3 eine Rohrleitung 14, welche in der Regel vom fluiden Medium durchflossen wird. Der Hohlkörper 12 kann jedoch auch ein Gefäß wie etwa ein Tank sein (nicht dargestellt) in dem das fluide Medium aufbewahrt/(zwischen-)gespeichert wird.
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Die Sensoranschlusseinrichtung 18 weist ihrerseits eine erste Anschlussstruktur 24 für den Anschluss an den Sensor 16 und eine zweite Anschlussstruktur 26 für den Anschluss an eine vorgegebene Ausnehmung 28 in der den Innenraum 20 begrenzenden Wandung 22 des Hohlkörpers 12 auf. Dabei erstreckt sich durch die Sensoranschlusseinrichtung 18 ein Kanal 30, der eine Sensorseite 32 mit einer Hohlkörperseite 34 der Sensoranschlusseinrichtung 18 verbindet. Die Sensoranschlusseinrichtung 18 weist dazu ein additiv gefertigtes Anschlusselement 36 auf, welches die zweite Anschlussstruktur 26 an die vorgegebene Ausnehmung 28 formschlüssig angepasst bereitstellt. Die Ausnehmung 28 ist als ein Durchbruch durch die Wandung 22 ausgebildet, die vollumfänglich von einem Rand der Wandung 22 umgeben ist. Der Durchbruch verbindet den Innenraum 20 mit einem den Hohlkörper 12 umgebenden Außenraum.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „additive Fertigung“ synonym zu dem im Wesentlichen gleichbedeutenden, jedoch populäreren Begriff „3D-Druck“ zu verstehen.
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Die Messvorrichtung 10 umfasst weiterhin ein Basiselement 38, an das das additiv gefertigte Anschlusselement 36 stoffschlüssig angefügt ist. Das Basiselement 38 ist also die Basis für den Aufbau des additiv gefertigten Anschlusselements 36. Dieses Basiselement 38 kann nun Teil des Sensors 16 oder Teil der Sensoranschlusseinrichtung 18 sein.
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Ein Sensorteil 40 des Sensors 16 bildet ein Kopfende 42 des Sensors 16 und ragt durch den Kanal 30 hindurch in den Innenraum 20 des Hohlkörpers 12 hinein oder zumindest an den Innenraum 20 des Hohlkörpers 12 heran.
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Ist die Form der Ausnehmung 28 bekannt, so kann mittels der additiven Fertigung ein solches Anschlusselement 36 der Sensoranschlusseinrichtung 18 erstellt werden, das die zweite Anschlussstruktur 26 an die vorgegebene Ausnehmung 28 formschlüssig angepasst bereitstellt und dabei gleichzeitig die Position des Kopfendes 42 des Sensors 16 optimal an den Verlauf der Wandung 22 des Hohlkörpers 12 anpasst. Dies ist möglich, da die additive Fertigung einen hohen Gestaltungsspielraum zulässt. Die Form der dem Innenraum 20 zugewandten Innenseite 44 des Anschlusselements 36 kann dabei so gewählt werden, dass ein kanten- und/oder ausnehmungsfreier Übergang zwischen Wandung 22 und Stirnfläche 46 des Kopfendes 42 des Sensors 16 gewährleistet ist. Auf diese Weise werden Toträume vermieden.
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Die Wandung des Hohlkörpers ist in vielen Fällen aus Metall wie zum Beispiel Stahl. Gerade in diesen Fällen ist das Anschlusselement 36 ein aus Metall additiv gefertigtes Anschlusselement 36, dessen zweite Anschlussstruktur 26 mit einem die Ausnehmung 28 begrenzenden Teil der Wandung 22 durch verschweißen verbunden werden kann/verbunden wird.
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Die 2 zeigt nun zwei Varianten einer Sensor-Anschluss-Baugruppe 16, 36 zum Aufbau der in 1 gezeigten Messvorrichtung 12. Bei der Variante auf der linken Seite der 2 bildet ein Teil des Sensors 16 das Basiselement 38 und die Sensoranschlusseinrichtung 18 wird im Wesentlichen vom additiv gefertigten Anschlusselement 36 gebildet.
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Bei der Variante auf der rechten Seite der 2 ist das Basiselement 38 ein Teil der Sensoranschlusseinrichtung 18, die die als Innengewinde ausgebildete erste Anschlussstruktur 24 aufweist. Über dieses Innengewinde und ein Außengewinde am Sensorteil 40 ergibt sich eine lösbare Verbindung zwischen Sensor 16 und Sensoranschlusseinrichtung 18.
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Die 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Messvorrichtung 10 zusammen mit einem Teil eines entsprechenden Hohlkörpers 12, der auch hier als Rohrleitung 14 ausgestaltet ist. Der Sensor 16 und das Basiselement 38 sind ähnlich ausgestaltet wie bei der Messvorrichtung 10 der 1. Da die Ausnehmung 28 in der Wandung 22 des Hohlkörpers 12 anders ausgestaltet ist, ist auch das additiv gefertigte Anschlusselement 36 anders ausgestaltet. Die Ausnehmung 28 in der Wandung 22 lässt einen kompletten Abschnitt 48 der Rohrleitung 14 fehlen. Es gibt also nicht einen von der Wandung 22 gebildeten Rand, der die Ausnehmung umfänglich umgibt, sondern zwei den Abschnitt 48 links und rechts begrenzende Randbereiche 50, 52 der Wandung 22.
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Das additiv gefertigte Anschlusselement 36 hat grob die Form des fehlenden Rohrleitungsabschnitts 54 mit der zweigeteilten zweiten Anschlussstruktur 26 sowie zusätzlich eines Übergangsbereiches zum Sensor 16. Ob die erste Anschlussstruktur 24 vom Anschlusselement 36 und/oder dem Basiselement 38 gebildet wird, hängt vor allem davon ab, ob das Basiselement 38 Teil der Sensoranschlusseinrichtung 18 oder des Sensors 16 ist.
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Im Folgenden sollen nun Vorteile und weitere wichtige Aspekte der Erfindung und ihrer Ausgestaltungsmöglichkeiten noch einmal mit anderen Worten beschrieben werden:
- Durch das erfindungsgemäße Vorgehen ergeben sich die folgenden Vorteile:
- Es ist nur eine geringe Teilevielfalt im Lager zu bevorraten und es ergeben sich Möglichkeiten
- (i) zur flexiblen Lagerverwaltung,
- (ii) Materialübergänge in den Edelstahlqualitäten problemlos innerhalb der Adaption zu schaffen und
- (iii) die thermische Belastung des Sensors 16 gering zu halten.
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Die Fertigstellung („Personalisierung“) des Sensors über 3D-Metalldruck kann direkt beim Kunden (sofern eine entsprechende Anlage vorhanden ist) oder vor Auslieferung des Sensors 16 an desselben auf die vorgefertigte Einheit und dessen vereinheitlichen Prozessanschluss exakt auf die vom Anlagenbauer oder Instandhalter hin gewünschte einfach herzustellenden Ausnehmung 28 (z.B. Rohrleitungsaussparung) hin angepasst werden. Dazu gehört auch die Anpassung an entsprechende Gegenstücke bzw. Schnittstellen im Sinne einer optimalen Ersatzteilversorgung bzw. deren Verfügbarkeit in Alt- bzw. Bestandsanlagen.
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Bei der additiven Fertigung/dem 3D-Druck muss es möglich sein, den Sensor 16 so einzuspannen und seine extra dafür vorgesehenen Hinterschneidungen so auszufüllen, dass eine harmonische und kraftschlüssige Einheit entsteht, die
- (i) zum Verschweißen mit der Wandung 22 des Hohlkörpers die exakten Dimensionen aufweist und
- (ii) vom Materialgefüge her die Festigkeitswerte aufweist, die für den sicheren Betrieb notwendig sind.
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Letzteres kann sehr einfach durch Überdimensionierungen erreicht werden, da der 3D-Druck fließende Übergänge außerhalb der üblichen fertigungstechnischen Einschränkungen erlaubt, die bei spanender Bearbeitung nur mit extremen Anstrengungen und hohem Maschinenaufwand ermöglicht werden könnten (kostenintensiv).
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Für den Ablauf der additiven Fertigung/des 3D-Drucks ist folgendes Szenario denkbar:
- Die Dateien können vom Kunden aus einem Zeichnungspool „angezogen“ werden nach Maßgabe des Herstellers des Sensors 16, der die entsprechenden am Markt verfügbaren Konturen hinterlegt hat, oder
diese Konturen werden vom Hersteller für diesen speziellen Zweck angefertigt.
Endstufe ist, dass ein Programm aus den Rohdaten des Sensorherstellers und den Abmessungen der Schnittstelle beim Anwender (Rohrleitungs- bzw. Tankgeometrie) die entsprechenden Daten für den 3-D-Drucker automatisch generiert.
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Folgende Anschlussmöglichkeiten sind aktuell angedacht:
- 1. Sensoranschlusseinrichtung 18 bzw. Anschlusselement 36 als Sattelstück zum Einschweißen in einen Durchbruch durch die Wandung 22 des Hohlkörpers 12 (Rohrleitung/Tank) mit gleicher Kontur (Wölbung, Durchmesser etc.) wie in 1 dargestellt.
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Es gibt einen fließenden Übergang der Stirnfläche am Kopfende des Sensors 16 zur Innenseite der Wandung 22.
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Anstatt (wie bei 1 gezeigt) nur einen Flächenbereich der Wandung 22 nachzubilden, der einem Durchbruch durch die Wandung 22 entspricht, kann (wie bei 3 gezeigt) auch ein gesamter Rohrleitungsabschnitt 54 an den Sensor 16 additiv angefertigt/angedruckt werden, sodass dann über eine Orbitalschweißung sehr einfach in die Wandung 22 eingeschweißt werden kann.
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Sind entsprechende Innenkonturen innerhalb bestimmter vorgegebene Armaturen bereits vorhanden, können diese sehr einfach auf den Rohling des Prozessanschlusses aufgespritzt werden.
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Alle bisherigen Prozessadaptionen können somit auf den Sensor 16 aufgespritzt werden, um diesen mit einer Klemm-, Schraub- oder Flanschlösung mit bestehenden Gegenadaptern „lösbar“ zu verbinden!
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Dabei ist ein Gewinde oder eine sonstige Kontur mit entsprechend exakte Oberfläche an der Dichtfläche vorausgesetzt, um die Dichtigkeit und Festigkeit der Sensoranschlusseinrichtung 18 sicherzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Messvorrichtung
- 12
- Hohlkörper
- 14
- Rohrleitung
- 16
- Sensor
- 18
- Sensoranschlusseinrichtung
- 20
- Innenraum
- 22
- Wandung
- 24
- Anschlussstruktur, erste
- 26
- Anschlussstruktur, zweite
- 28
- Ausnehmung (in Wandung)
- 30
- Kanal
- 32
- Sensorseite
- 34
- Hohlkörperseite
- 36
- Anschlusselement, additiv gefertigt
- 38
- Basiselement
- 40
- Sensorteil
- 42
- Kopfende (Sensor)
- 44
- Innenseite (Anschlusselement)
- 46
- Stirnfläche (Kopfende)
- 48
- Abschnitt (Rohrleitung)
- 50
- Randbereich
- 52
- Randbereich
- 54
- Rohrleitungsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015112424 A1 [0003]
