DE102020134731A1 - housing structure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung offenbart eine Gehäusestruktur (1) für die Schnittstelle zwischen zwei Verbindungsstücken (10), wobei durch die Verbindungsstücke (10) Medium fließt, umfassend: ein Gehäuseelement (2), das so ausgestaltet ist, dass es um die Schnittstelle herum anbringbar ist, eine Sensorstruktur (3), die im Gehäuseelement (2) angeordnet ist und dazu ausgestaltet ist, das Medium zu detektieren, und ein damit korreliertes Messsignal auszugeben, wenn aus der Schnittstelle Medium in das Gehäuseelement (2) gelangt, und eine Auswerteeinheit (4), die mit der Sensorstruktur (4) elektrisch verbunden ist und dazu ausgestaltet ist, das Messsignal zu verarbeiten.The invention discloses a housing structure (1) for the interface between two connectors (10), through which connectors (10) medium flows, comprising: a housing element (2) designed so that it can be fitted around the interface, a sensor structure (3) which is arranged in the housing element (2) and is designed to detect the medium and to output a measurement signal correlated therewith when medium gets into the housing element (2) from the interface, and an evaluation unit (4) , which is electrically connected to the sensor structure (4) and is designed to process the measurement signal.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gehäusestruktur für die Schnittstelle zwischen zwei Verbindungsstücken.The invention relates to a housing structure for the interface between two connectors.
Medien, zum Beispiel chemische Produkte, Lebensmittel, Gas oder Mineralöl, werden in Tankcontainern, Tankaufliegern, Flexitanks oder Intermediate Bulk Containern (IBC) mittels LKW, Zug oder Schiff an ihre entsprechenden Ziele transportiert.Media, such as chemical products, food, gas or mineral oil, are transported to their respective destinations in tank containers, tank trailers, flexitanks or intermediate bulk containers (IBC) by truck, train or ship.
Eine Leckage des Transportbehältnisses muss vermieden werden oder zumindest frühzeitig erkannt werden. Gerade bei gefährlichen Stoffen entstehen große Folgeschäden, insbesondere für die Umwelt.A leak in the transport container must be avoided or at least detected early. Hazardous substances in particular result in major consequential damage, especially for the environment.
Messungen über Änderungen des Füllstands des Behältnisses sind in der Regel ungenau, da die austretenden Mengen anfangs gering sein können bzw. man ein bevorstehendes Versagen der Dichtung detektieren will, ohne dass schon Medium ausgetreten ist.Measurements of changes in the fill level of the container are generally imprecise, since the escaping quantities can initially be small or an impending failure of the seal is to be detected without medium having already escaped.
Weiter gibt es in einer Vielzahl weiterer Applikationen Dichtungen, die Flüssigkeits- oder Gasaustritt verhindern sollen. Beispiele hierfür sind Prozessarmaturen, im Wasserverteilsystem oder im Abwassersammelsystem. Werden diese Dichtungen durch äußere Ereignisse (z.B. Stöße, Temperatur, Vibration, ...) oder interne Einflüsse (z.B. Alterung, Belastung durch das Medium in der Rohrleitung, ...) undicht, können größere Schäden für Mensch und Umwelt entstehen.There are also seals in a large number of other applications that are intended to prevent the escape of liquid or gas. Examples of this are process fittings, in the water distribution system or in the waste water collection system. If these seals leak as a result of external events (e.g. shocks, temperature, vibration, ...) or internal influences (e.g. aging, stress from the medium in the pipeline, ...), this can result in major damage to people and the environment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leckage an einem Transportbehältnis rechtzeitig zu erkennen und somit die Möglichkeit zu bieten einen größeren Folgeschaden zu vermeiden.The invention is based on the object of detecting a leak in a transport container in good time and thus offering the possibility of avoiding major consequential damage.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Gehäusestruktur für die Schnittstelle zwischen zwei Verbindungsstücken, wobei durch die Verbindungsstücke Medium fließt, umfassend: ein Gehäuseelement, das so ausgestaltet ist, dass es um die Schnittstelle herum anbringbar ist; eine Sensorstruktur, die im Gehäuseelement angeordnet ist und dazu ausgestaltet ist, das Medium zu detektieren, und ein damit korreliertes Messsignal auszugeben, wenn aus der Schnittstelle Medium in das Gehäuseelement gelangt; und eine Auswerteeinheit, die mit der Sensorstruktur elektrisch verbunden ist und dazu ausgestaltet ist, das Messsignal zu verarbeiten.The object is achieved by a housing structure for the interface between two connectors, with medium flowing through the connectors, comprising: a housing member configured to be mountable around the interface; a sensor structure, which is arranged in the housing element and is designed to detect the medium and to output a measurement signal correlated therewith when medium gets into the housing element from the interface; and an evaluation unit which is electrically connected to the sensor structure and is designed to process the measurement signal.
Durch die beanspruchte Vorrichtung ist es möglich bei Dichtungssysteme frühzeitig Veränderung zu erkennen, um drohende Leckagen möglichst noch vor ihrem Entstehen zu detektieren und Gegenmaßnahmen zu treffen, um somit größere Schäden durch Leckagen zu vermeiden.The claimed device makes it possible to detect changes in sealing systems at an early stage in order to detect imminent leaks before they occur and to take countermeasures in order to avoid major damage caused by leaks.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuseelement zweiteilig ausgestaltet ist und mittels Schrauben, Kleben, oder Schweißen um die Schnittstelle anbringbar ist.One embodiment provides that the housing element is designed in two parts and can be attached around the interface by means of screws, gluing or welding.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuseelement zweiteilig ausgestaltet ist und klappbar um die Schnittstelle anbringbar ist.One embodiment provides that the housing element is designed in two parts and can be attached so that it can be folded around the interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuseelement flexibel als Band ausgestaltet ist, insbesondere ist die Sensorstruktur integriert oder mit elektrischer Verbindung abgesetzt angeordnet, und dichtend um die Schnittstelle anbringbar ist.One embodiment provides that the housing element is configured flexibly as a strip, in particular the sensor structure is integrated or arranged separately with an electrical connection, and can be attached in a sealing manner around the interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Band selbstklebend ausgestaltet ist.One embodiment provides that the tape is designed to be self-adhesive.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuseelement eine Dichtung umfasst, die so ausgestaltet ist, dass sie aus der Schnittstelle fließendes Medium vom Innern des Gehäuseelements gegenüber dem Äußern abdichtet.One embodiment provides that the housing element comprises a seal which is designed in such a way that it seals medium flowing out of the interface from the inside of the housing element in relation to the outside.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuseelement eine Mediumsammelstelle, in welche Medium fließt, umfasst, wobei die Sensorstruktur in Mediumkontakt mit der Mediumsammelstelle steht.One embodiment provides that the housing element comprises a medium collection point into which medium flows, with the sensor structure being in medium contact with the medium collection point.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorstruktur als kapazitiver, induktiver, konduktiver, optischer, akustischer, temperaturabhängiger oder (elektro-) magnetischer Sensor ausgestaltet ist.One embodiment provides that the sensor structure is designed as a capacitive, inductive, conductive, optical, acoustic, temperature-dependent or (electro)magnetic sensor.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass Sensorstruktur zweiteilig ausgestaltet ist mit einem ersten Teil bzw. zweiten Teil, wobei es sich bei dem ersten Teil bzw. zweiten Teil um eine erste bzw. zweite Elektrode, Sendespule bzw. Empfangsspule, Lichtquelle bzw. Lichtempfänger, Schallquelle bzw. Schallempfänger, Heizer bzw. Temperatursensor, Magnetfeldgenerator bzw. Magnetfeldempfänger, oder Hochfrequenzsender bzw. Hochfrequenzempfänger handelt.One embodiment provides that the sensor structure is designed in two parts with a first part and a second part, with the first part and second part being a first and second electrode, transmitting coil and receiving coil, light source and light receiver, sound source and Sound receiver, heater or temperature sensor, magnetic field generator or magnetic field receiver, or high-frequency transmitter or high-frequency receiver.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Auswerteeinheit beim Überschreiten des Messsignals über einen Schwellenwert ein Warnsignal ausgibt.One embodiment provides that the evaluation unit emits a warning signal when the measurement signal exceeds a threshold value.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Auswerteeinheit das Messsignal und/oder das Warnsignal an eine übergeordnete Einheit, insbesondere drahtlos, überträgt.One embodiment provides that the evaluation unit transmits the measurement signal and/or the warning signal to a superordinate unit, in particular wirelessly.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Energieversorgungseinheit zur Versorgung der Sensorstruktur und die Auswerteeinheit mit Energie, wobei die Energieversorgungseinheit ein/e Netzteil, Batterie, Akku, Solarzelle, oder Vibrationsgenerator umfasst.One embodiment provides that an energy supply unit for supplying the sensor structure and the evaluation unit with energy, wherein the energy supply unit comprises a power pack, battery, accumulator, solar cell or vibration generator.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass Dichtungsstruktur die die beiden Verbindungsstücke umfasst.One embodiment provides that the sealing structure includes the two connecting pieces.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Anwendung der Dichtungsstruktur wie oben beschrieben, zwischen einem Tankcontainer, Tankauflieger, Flexitank oder Intermediate Bulk Container und einem Auslassventil.The object is further achieved by using the sealing structure as described above between a tank container, tank trailer, flexitank or intermediate bulk container and an outlet valve.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Anwendung der Dichtungsstruktur wie oben beschrieben zwischen einem Flansch und einer Armatur.The object is further achieved by applying the sealing structure as described above between a flange and a fitting.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Anwendung der Dichtungsstruktur wie oben beschrieben, zwischen zwei Behältnissen, insbesondere zwischen zwei Flanschen oder Rohren oder zwischen einem Flansch und einem Rohrabschnitt.The object is further achieved by using the sealing structure as described above between two containers, in particular between two flanges or pipes or between a flange and a pipe section.
Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert.
-
1a-e zeigen die beanspruchte Gehäusestruktur in verschiedenen Ausgestaltungen. -
2 zeigt die beanspruchte Gehäusestruktur in einer Ausgestaltung. -
3 zeigt die Anwendung bei einem Container. -
4 zeigt ein Auslassventil eines Containers mit einer Gehäusestruktur. -
5 zeigt die Anwendung bei einer Wechselarmatur.
-
1a-e show the claimed housing structure in different configurations. -
2 shows the claimed housing structure in one embodiment. -
3 shows the application for a container. -
4 shows an outlet valve of a container with a housing structure. -
5 shows the application for a retractable fitting.
In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same features are identified by the same reference symbols.
Die Gehäusestruktur 1 ist beispielsweise in
Ein „Verbindungsstück“ ist dabei ein Rohr, Rohrleitung, Flansch 11, Behälter, Ventil etc. Durch das Verbindungsstück 10 fließt oder strömt ein Medium. Auch kann ein Flansch 11 als ein Endstück eines Rohres sein, z.B. wenn mittels zwei Flanschen 11 zwei Rohre miteinander verbunden werden wie etwa in
Die Sensorstruktur 3 ist dazu ausgestaltet ist, das Medium zu detektieren, und ein damit korreliertes Messsignal auszugeben. Ist die Schnittstelle defekt, steht die Sensorstruktur 3 mit dem Medium in Mediumkontakt, es gelangt also von der Schnittstelle aus Medium in die Gehäuse. Eine Leckage des der Schnittstelle, beispielsweise der Dichtung kann somit erkannt werden.The
Die Auswerteeinheit 4 ist mit der Sensorstruktur 3 elektrisch verbunden und dazu ausgestaltet ist, das Messsignal zu verarbeiten, beispielsweise das Messignal weiterzuleiten oder ein Warnsignal auszugeben, etwa wenn ein Schwellenwert des Messignals überschritten wird. Die Auswerteeinheit 4 kann das Messsignal und/oder das Warnsignal an eine übergeordnete Einheit, insbesondere drahtlos, übertragen.The
Die Auswerteeinheit 4 umfasst eine Energieversorgungseinheit 5 zur Versorgung der Sensorstruktur 3 und der Auswerteeinheit 4 selbst mit Energie. Dies kann beispielsweise ausgestaltet sein als Netzteil, Batterie, Akku, Solarzelle, oder Vibrationsgenerator.The
Das „Gehäuseelement 2“ ist als ein Gehäuse mit Innenraum ausgestaltet und etwa aus einem widerstandsfähigem Kunststoff oder Edelstahl hergestellt. Das Gehäuseelement 2 ist so ausgestaltet, dass es um die Schnittstelle herum anbringbar ist. Dazu kann es zweiteilig ausgestaltet sein und ist mittels Schrauben, Kleben, oder Schweißen um die Schnittstelle herum anbringbar. Auch kann ein entsprechender Verschluss, etwa ein Bajonett-Verschluss, oder eine Verriegelung angeordnet sein. Das Gehäuseelement 2 kann zwei Halbschalen umfassen. Dies zeigt
Das Innere des Gehäuseelements 2 umfasst in einer Ausgestaltung eine Dichtung 9, die so ausgestaltet ist, dass sie aus der Schnittstelle fließendes Medium vom Innern des Gehäuseelements 2 gegenüber dem Äußern abdichtet. Die Dichtung 9 ist beispielsweise eine Flachdichtung, eine Formdichtung oder ein O-Ring. Auch kann eine Pressdichtung vorliegen. Die Dichtung 9 ist lediglich in
Das Gehäuseelement 2 kann flexibel als Band, beispielsweise selbstklebend, ausgestaltet sein und dichtend um die Schnittstelle anbringbar sein. Dies zeigt
Nun soll auf die Sensorstruktur eingegangen werden.The sensor structure will now be discussed.
Die Sensorstruktur 3 ist entweder einteilig oder zweiteilig ausgestaltet mit einem ersten Teil 3i und einem zweiten Teil 3o. Die einteilige Ausführung zeigt
Bei der einteiligen Ausführung sind alle relevanten Teile in einem Gehäuse oder auf einer Platine angeordnet. Ist die Schnittstelle defekt, tropft Medium direkt auf die Sensorstruktur 3. Ist die Sensorstruktur 3 etwa ein kapazitiver Sensor, ändert sich so die Kapazität, die gemessen werden kann.With the one-piece design, all relevant parts are arranged in a housing or on a circuit board. If the interface is defective, medium drips directly onto the
Bei der zweiteiligen Ausgestaltung tropft Medium zwischen den ersten und zweiten Teil, siehe
Die Sensorstruktur 3 ist dabei als kapazitiver, induktiver, konduktiver, optischer, akustischer, temperaturabhängiger oder (elektro-)magnetischer Sensor ausgestaltet.The
Konkrete Ausgestaltungen der Sensorstruktur 3 umfassen bei dem ersten Teil 3i bzw. zweiten Teil 3o eine erste bzw. zweite Elektrode, Sendespule bzw. Empfangsspule, Lichtquelle bzw. Lichtempfänger, Schallquelle bzw. Schallempfänger, Heizer bzw. Temperatursensor, Magnetfeldgenerator bzw. Magnetfeldempfänger, oder Hochfrequenzsender bzw. Hochfrequenzempfänger. Das gleiche gilt ebenso für die einteilige Ausgestaltung.Concrete configurations of the
Durch Ausnutzung der entsprechenden Messprinzipien ist es möglich eine Leckage der Schnittstelle zu erkennen. Konkret wird also eine Messung der Kapazität zwischen zwei oder mehreren Elektroden (Permeabilität/Permittivität des Mediums), zwischen einer Elektrode und einem Flansch, die Leitfähigkeit zwischen zwei oder mehreren Elektroden, Schallaufzeit, optischen Trübung, optische Brechung, thermische Leitfähigkeit, Änderung in einer Mikrowellenleitung / Mikrowellenresonator oder eine Änderung des Magnetfeldes oder eines magnetische-induktiven Feldes durchgeführt.By using the appropriate measurement principles, it is possible to detect a leak in the interface. Specifically, a measurement of the capacitance between two or more electrodes (permeability/permittivity of the medium), between an electrode and a flange, the conductivity between two or more electrodes, sound propagation time, optical turbidity, optical refraction, thermal conductivity, change in a microwave line / Microwave resonator or a change in the magnetic field or a magnetic-inductive field.
Grundsätzlich relevant zur Erkennung einer Leckage ist nicht der absolute Messwert, sondern die Änderung des Messwert gegenüber einem vorherigen Zustand, etwa einem Grundzustand, der direkt nach Installation der Gehäusestruktur 1 bestimmt wird. Beispielsweise kann eine Messung jede Stunde vorgenommen werden. Verändert sich der Messwert stündlich, kann auch eine Leckage geschlossen werden.It is not the absolute measured value that is fundamentally relevant for detecting a leak, but rather the change in the measured value compared to a previous state, for example a basic state that is determined directly after installation of the
Neben der Leckageerkennung an der Schnittstelle kann somit auch ein veränderter Abstand zwischen den Verbindungselementen 10 oder der Austritt von Medium direkt erkannt werden.In addition to detecting leakage at the interface, a changed distance between the connecting
Die folgenden Figuren umfassen Anwendungen der beanspruchten Dichtungsstruktur 1.The following figures include applications of the claimed sealing
Die
Durch die zweiteilige Ausgestaltung des Gehäuseelements 2 kann die Gehäusestruktur 1 auch an bestehende Schnittstellen angebraucht werden. Eine nachträgliche Anbringung und damit Erhöhen der Sicherheit ist möglich.Due to the two-part design of the
Die Anwendung der Dichtungsstruktur 1 zwischen zwei Behältnissen, insbesondere zwischen zwei Flanschen 11 oder Rohren 10 oder zwischen einem Flansch und einem Rohrabschnitt, zeigt etwa die
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Gehäusestrukturhousing structure
- 22
- Gehäuseelementhousing element
- 33
- Sensorstruktursensor structure
- 3i3i
- erster Teil von 3first part of 3
- 3o3o
- zweiter Teil von 3second part of 3
- 44
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 55
- Energieversorgungseinheitpower supply unit
- 66
- Verbinderelementconnector element
- 77
- Mediumsammelstellemedium collection point
- 88th
- Scharnierhinge
- 99
- Dichtungpoetry
- 1010
- Verbindungsstückconnector
- 1111
- Flanschflange
- 2020
- ContainerContainer
- 2121
- Auslassventiloutlet valve
- 2222
- Ort der Anbringung von 1 an 21Place of attachment from 1 to 21
- 2323
- Dichtungpoetry
- 3030
- Wechselarmaturretractable fitting
Claims (16)
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